DE102022133633A1 - DEVICES AND METHODS FOR SPUTTERING AT LEAST TWO ELEMENTS - Google Patents
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Abstract
Gemäß verschiedenen Aspekten wird eine Magnetron-Sputterquelle (104(n)) bereitgestellt aufweisend: ein erstes Target (106(n, 1)) mit einer ringförmigen Form oder einer kreisförmigen Form, das erste Target (106(n, 1)) aufweisend ein erstes Material; ein zweites Target (106(n, 2)) mit einer ringförmigen Form, wobei das zweite Target (106(n, 2)) ein zweites Material aufweist verschieden von dem ersten Material und konzentrisch zum ersten Target angeordnet ist (106(n, 1)); ein Magnetsystem (206(n)) eingerichtet zum Erzeugen eines ersten Magnetfeldes durch das erste Target (106(n, 1)) und eines zweiten Magnetfeldes durch das zweite Target (106(n, 2)), wobei eine erste Feldstärkeverteilung des ersten Magnetfeldes sich von einer zweiten Feldstärkeverteilung des zweiten Magnetfeldes unterscheidet.According to various aspects, a magnetron sputtering source (104(n)) is provided, comprising: a first target (106(n, 1)) having an annular shape or a circular shape, the first target (106(n, 1)) comprising a first material; a second target (106(n, 2)) having an annular shape, wherein the second target (106(n, 2)) comprises a second material different from the first material and is arranged concentrically to the first target (106(n, 1)); a magnet system (206(n)) configured to generate a first magnetic field through the first target (106(n, 1)) and a second magnetic field through the second target (106(n, 2)), wherein a first field strength distribution of the first magnetic field differs from a second field strength distribution of the second magnetic field.
Description
Technischer BereichTechnical part
Verschiedene Aspekte beziehen sich auf Vorrichtungen und Verfahren zum Sputtern zumindest eines ersten Elements und eines zweiten Elements. Gemäß verschiedenen Aspekten ermöglichen die Vorrichtungen und Verfahren die Erzeugung einer Materialschicht, die das erste Element und das zweite Element in einem vordefinierten Atomverhältnis enthält.Various aspects relate to devices and methods for sputtering at least a first element and a second element. According to various aspects, the devices and methods enable the creation of a material layer containing the first element and the second element in a predefined atomic ratio.
Hintergrundbackground
Im Allgemeinen können Materialschichten (z.B. Dünnschichten) durch eine Vielzahl von physikalischen oder chemischen Aufdampfverfahren erzeugt werden. So kann beispielsweise eine Materialschicht, die zwei oder mehr Elemente enthält, durch Sputtern (z.B. mit einem Magnetron) auf ein Substrat aufgebracht werden. Bei verschiedenen Anwendungen, wie z.B. memristiven Bauelementen oder Memristoren, können die Eigenschaften (z.B. die memristiven Schalteigenschaften) stark von der Stöchiometrie des Materials abhängen, wie z.B. dem Atomverhältnis zwischen mindestens zwei Elementen der zwei oder mehr Elemente. Um die gewünschten Eigenschaften zu erzielen, kann es daher erforderlich sein, dass die abgeschiedene Materialschicht eine vordefinierte Stöchiometrie aufweist (z.B. ein vordefiniertes Atomverhältnis zwischen mindestens zwei Elementen). Beim Sputtern der zwei oder mehr Elemente können sich jedoch mehrere Faktoren auf den Sputterprozess und damit auf die Stöchiometrie der schließlich abgeschiedenen Materialschicht auswirken.In general, material layers (e.g., thin films) can be created by a variety of physical or chemical vapor deposition processes. For example, a material layer containing two or more elements can be deposited onto a substrate by sputtering (e.g., using a magnetron). In various applications, such as memristive devices or memristors, the properties (e.g., the memristive switching properties) can strongly depend on the stoichiometry of the material, such as the atomic ratio between at least two of the two or more elements. Therefore, to achieve the desired properties, it may be necessary for the deposited material layer to have a predefined stoichiometry (e.g., a predefined atomic ratio between at least two elements). However, when sputtering the two or more elements, several factors can affect the sputtering process and thus the stoichiometry of the finally deposited material layer.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description of the drawings
In den Zeichnungen beziehen sich gleiche Bezugszeichen im Allgemeinen auf die gleichen Teile in den verschiedenen Ansichten. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Der Schwerpunkt liegt im Allgemeinen auf der Veranschaulichung der Prinzipien der Erfindung. In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Aspekte der Erfindung unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1A bis 1C zeigen jeweils zumindest einen Teil eines Systems gemäß verschiedener Aspekte; -
2A bis 2H zeigen jeweils Aspekte einer entsprechenden Konfiguration einer Sputterquelle, die in der Lage ist, von mindestens zwei Sputter-Targets gemäß verschiedenen Aspekten zu sputtern; -
3 zeigt beispielhaft eine entsprechende Verdampfungsdruckkurve von Bismut und Eisen als Funktion von Druck und Temperatur; -
4 zeigt beispielhaft eine funktionale Korrelation zwischen einer ersten Leistung, die zum Sputtern von Bismut angewandt wird, und einer zweiten Leistung, die zum Sputtern von Eisen angewandt wird, um beim reaktiven Sputtern in einer oxidischen Atmosphäre eine Materialschicht zu erzeugen, die im Wesentlichen aus Bismut-Ferrit besteht und ein vordefiniertes Verhältnis zwischen Bismut und Eisen von 1:1 aufweist; -
5 zeigt beispielhaft die jeweiligen Strom-Spannungs-Charakteristiken von memristiven Bauelementen, die eine gesputterte Bismut-Ferrit-Materialschicht enthalten, abhängig von ihrer Position auf einem Wafer; -
6 zeigt die Elementverteilung einer Bismut-Ferrit-Materialschicht, die auf ein Platin-Titan-Siliziumoxid-Substrat bei 700°C gesputtert wurde, und die Elementverteilung einer Bismut-Ferrit-Materialschicht, die auf ein Platin-Titan-Siliziumoxid-Substrat bei 600°C gesputtert wurde; -
7 bis18 zeigen jeweils ein Flussdiagramm eines entsprechenden Verfahrens zum Sputtern zumindest eines ersten Elements und eines zweiten Elements gemäß verschiedener Aspekte.
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1A to 1C each show at least part of a system according to different aspects; -
2A to 2H each show aspects of a corresponding configuration of a sputter source capable of sputtering from at least two sputter targets according to different aspects; -
3 shows an example of a corresponding evaporation pressure curve of bismuth and iron as a function of pressure and temperature; -
4 shows, by way of example, a functional correlation between a first power applied for sputtering bismuth and a second power applied for sputtering iron in order to produce, during reactive sputtering in an oxidic atmosphere, a material layer consisting essentially of bismuth ferrite and having a predefined ratio between bismuth and iron of 1:1; -
5 shows examples of the respective current-voltage characteristics of memristive devices containing a sputtered bismuth ferrite material layer, depending on their position on a wafer; -
6 shows the element distribution of a bismuth ferrite material layer sputtered onto a platinum-titanium-silicon oxide substrate at 700°C and the element distribution of a bismuth ferrite material layer sputtered onto a platinum-titanium-silicon oxide substrate at 600°C; -
7 until18 each show a flow chart of a corresponding method for sputtering at least a first element and a second element according to various aspects.
BeschreibungDescription
Die folgende detaillierte Beschreibung bezieht sich auf die beigefügten Zeichnungen, die zur Veranschaulichung bestimmte Details und Aspekte zeigen, unter denen die Erfindung ausgeführt werden kann. Diese Aspekte sind ausreichend detailliert beschrieben, um dem Fachmann die Ausführung der Erfindung zu ermöglichen. Andere Aspekte können verwendet werden, und strukturelle, logische und elektrische Änderungen können vorgenommen werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Die verschiedenen Aspekte schließen sich nicht unbedingt gegenseitig aus, da einige Aspekte mit einem oder mehreren anderen Aspekten kombiniert werden können, um neue Aspekte zu bilden. Verschiedene Aspekte werden im Zusammenhang mit Verfahren beschrieben und verschiedene Aspekte werden im Zusammenhang mit Geräten (z.B. Anordnungen) beschrieben. Es versteht sich jedoch von selbst, dass Aspekte, die im Zusammenhang mit Verfahren beschrieben werden, in ähnlicher Weise auch für Geräte gelten können und umgekehrt.The following detailed description refers to the accompanying drawings which, by way of illustration, show certain details and aspects in which the invention may be practiced. These aspects are described in sufficient detail to enable one skilled in the art to practice the invention. Other aspects may be used, and structural, logical, and electrical changes may be made without departing from the scope of the invention. The various aspects are not necessarily mutually exclusive, as some aspects may be combined with one or more other aspects to form new aspects. Various aspects are described in the context of methods, and various aspects are described in the context of devices (e.g., assemblies). It should be understood, however, that aspects described in the context of methods may similarly apply to devices, and vice versa.
Der Begriff „Element“, wie er hier verwendet wird, kann sich auf ein chemisches Element (z.B. ein chemisches Element des Periodensystems) beziehen.The term “element” as used here can refer to a chemical element (e.g. a chemical element of the periodic table).
In einigen Aspekten können zwei physikalische und/oder chemische Eigenschaften (z.B. eine elektrische Spannung, ein elektrischer Strom, ein elektrischer Leitwert, eine Dicke, eine elektrische Leitfähigkeit, eine Dotierungskonzentration) mit relativen Begriffen wie z.B. „größer“, „höher“, „niedriger“, „weniger“ oder „gleich“ miteinander verglichen werden. Es versteht sich, dass in einigen Aspekten ein Vergleich ein Vorzeichen (positiv oder negativ) eines Wertes enthalten kann, der die physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften repräsentiert, oder dass in anderen Aspekten die absoluten Werte für den Vergleich berücksichtigt werden. Ein Vergleich von Messwerten, die eine physikalische und/oder chemische Eigenschaft repräsentieren, kann jedoch in der Regel eine Messung solcher Messwerte nach demselben Messprinzip oder zumindest nach vergleichbaren Messprinzipien aufweisen.In some aspects, two physical and/or chemical properties (e.g., an electrical voltage, an electrical current, an electrical conductance, a thickness, an electrical conductivity, a doping concentration) may be compared using relative terms such as "greater," "higher," "lower," "less," or "equal." It is understood that in some aspects, a comparison may include a sign (positive or negative) of a value representing the physical and/or chemical properties, or that in other aspects, the absolute values are considered for the comparison. However, a comparison of measured values representing a physical and/or chemical property may typically include a measurement of such measured values using the same measurement principle or at least using comparable measurement principles.
Der Begriff „Prozessor“, wie er hier verwendet wird, kann als jede Art von technischer Einheit verstanden werden, die die Verarbeitung von Daten ermöglicht. Die Daten können in Abhängigkeit von einer oder mehreren spezifischen Funktionen verarbeitet werden, die der Prozessor ausführen kann. Darüber hinaus kann ein Prozessor, wie er hier verwendet wird, als jede Art von Schaltkreis verstanden werden, z.B. jede Art von analogem oder digitalem Schaltkreis. Ein Prozessor kann also eine analoge Schaltung, eine digitale Schaltung, eine Mixed-Signal-Schaltung, eine logische Schaltung (z.B., eine festverdrahtete Logikschaltung oder eine programmierbare Logikschaltung), ein Mikroprozessor (z.B. ein CISC-Prozessor (Complex Instruction Set Computer) oder ein RISC-Prozessor (Reduced Instruction Set Computer), eine CPU (Central Processing Unit), eine GPU (Graphics Processing Unit), ein DSP (Digital Signal Processor), ein FPGA (Field Programmable Gate Array), ein integrierter Schaltkreis, ein ASIC (Application Specific Integrated Circuit) usw. oder eine Kombination davon. Ein „Prozessor“ kann auch eine logik-implementierende Einheit sein, die Software ausführt, z.B. jede Art von Computerprogramm, z.B. ein Computerprogramm, das einen virtuellen Maschinencode wie z.B. Java verwendet. Ein „Prozessor“, wie er hier verwendet wird, kann auch jede Art von Cloudbasiertem Verarbeitungssystem sein, das eine verteilte Verarbeitung von Daten ermöglicht, z.B. mit einer Vielzahl von logikimplementierenden Einheiten, die kommunikativ miteinander verbunden sind (z.B. über das Internet) und jeweils mit der Verarbeitung der Daten oder eines Teils der Daten beauftragt sind. Zur Veranschaulichung: Eine Anwendung, die auf einem Server läuft und der Server kann auch ein „Prozessor“ sein. Jede andere Art der Implementierung der jeweiligen Funktionen, die weiter unten näher beschrieben wird, kann ebenfalls als Prozessor verstanden werden. Es versteht sich, dass zwei (oder mehr) der hierin beschriebenen Prozessoren als eine einzige Einheit mit äquivalenter Funktionalität oder dergleichen realisiert werden können, und dass umgekehrt jeder einzelne hierin beschriebene Prozessor als zwei (oder mehr) separate Einheiten mit äquivalenter Funktionalität oder dergleichen realisiert werden kann.The term "processor" as used here can be understood as any kind of technical unit that enables the processing of data. The data can be processed depending on one or more specific functions that the processor can perform. Furthermore, a processor as used here can be understood as any kind of circuit, e.g. any kind of analog or digital circuit. A processor can therefore be an analog circuit, a digital circuit, a mixed-signal circuit, a logic circuit (e.g., a hard-wired logic circuit or a programmable logic circuit), a microprocessor (e.g., a CISC (Complex Instruction Set Computer) processor or a RISC (Reduced Instruction Set Computer) processor), a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), a DSP (Digital Signal Processor), an FPGA (Field Programmable Gate Array), an integrated circuit, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), etc., or a combination thereof. A “processor” can also be a logic-implementing unit that executes software, e.g., any type of computer program, e.g., a computer program that uses virtual machine code such as Java. A “processor” as used here can also be any type of cloud-based processing system that enables distributed processing of data, e.g., with a variety of logic implementing units that are communicatively connected to one another (e.g. via the Internet) and each tasked with processing the data or a portion of the data. To illustrate: An application running on a server and the server can also be a "processor". Any other way of implementing the respective functions, which is described in more detail below, can also be understood as a processor. It is understood that two (or more) of the processors described herein can be realized as a single unit with equivalent functionality or the like, and conversely that each individual processor described herein can be realized as two (or more) separate units with equivalent functionality or the like.
Der Begriff „Speicher“, wie er hier verwendet wird, kann als ein computerlesbares Medium (z.B. ein nicht-transitorisches computerlesbares Medium) verstanden werden, in dem Daten oder Informationen zum Abruf gespeichert werden können. Wenn hier von „Speicher“ die Rede ist, kann damit ein flüchtiger oder nichtflüchtiger Speicher gemeint sein, einschließlich eines Direktzugriffsspeichers (RAM), eines Festwertspeichers (ROM), eines Flash-Speichers, eines Festkörperspeichers, eines Magnetbands, eines Festplattenlaufwerks, eines optischen Laufwerks, u.a. oder einer beliebigen Kombination davon. Darüber hinaus versteht es sich von selbst, dass auch Register, Schieberegister, Prozessorregister, Datenpuffer u.a. hier unter den Begriff Speicher fallen. Es ist auch klar, dass eine einzelne Komponente, die als „Speicher“ oder „ein Speicher“ bezeichnet wird, aus mehr als einem unterschiedlichen Speichertyp bestehen kann und sich daher auf eine kollektive Komponente beziehen kann, die einen oder mehrere Speichertypen enthält. Es versteht sich von selbst, dass jede einzelne Speicherkomponente in mehrere kollektiv gleichwertige Speicherkomponenten aufgeteilt werden kann und umgekehrt. Auch wenn der Speicher getrennt von einer oder mehreren anderen Komponenten dargestellt wird (z.B. in den Zeichnungen), kann der Speicher auch in eine andere Komponente integriert sein, z.B. in einen gemeinsamen integrierten Chip.The term "memory" as used herein may be understood as a computer-readable medium (e.g., a non-transitory computer-readable medium) in which data or information can be stored for retrieval. When referring to "memory" here, it may mean volatile or non-volatile memory, including random access memory (RAM), read-only memory (ROM), flash memory, solid-state memory, magnetic tape, hard disk drive, optical drive, among others, or any combination thereof. In addition, it goes without saying that registers, shift registers, processor registers, data buffers, among others, are also included in the term memory here. It is also clear that a single component referred to as "memory" or "a memory" may consist of more than one different type of memory and may therefore refer to a collective component that includes one or more types of memory. It is understood that any individual memory component may be divided into several collectively equivalent memory components and vice versa. Even if the memory is shown separately from one or more other components (e.g. in the drawings), the memory may also be integrated into another component, e.g. in a common integrated chip.
Verschiedene Aspekte beziehen sich auf Sputtern zumindest eines ersten Elements und eines zweiten Elements, um auf einem Substrat eine Materialschicht abzuscheiden, die das erste Element und das zweite Element in einem vordefinierten atomaren Verhältnis und/oder im Wesentlichen homogenen Eigenschaften enthält.Various aspects relate to sputtering at least a first element and a second element to deposit on a substrate a layer of material containing the first element and the second element in a predefined atomic ratio and/or substantially homogeneous properties.
Das System 100 kann eine Prozesskammer 102 (kann auch als Vakuumkammer bezeichnet werden) aufweisen. Das System kann eine oder mehrere Sputterquellen 104(n = 1 bis N) aufweisen (wobei „N“ eine beliebige ganze Zahl gleich oder größer als eins ist). Jede Sputterquelle 104(n) der einen oder mehreren Sputterquellen 104(n = 1 bis N) kann mindestens ein Sputter-Target 106(n) enthalten. Jedes Sputter-Target (kurz: Target) kann ein oder mehrere Elemente enthalten. Jede (z.B. Magnetron-) Sputterquelle 104(n) kann so konfiguriert sein, dass sie das eine oder die mehreren Elemente, die das entsprechende mindestens eine Sputter-Target 106(n) enthält, sputtern kann (z.B. Magnetron). Gemäß verschiedenen Aspekten kann mindestens eine (z.B. jede) Sputterquelle der einen oder mehreren Sputterquellen 104(n = 1 bis N) eine Magnetron-Sputterquelle sein. Es versteht sich, dass
Das System 100 kann ein Steuersystem 107 enthalten. Das Steuersystem 107 kann eine oder mehrere Steuerungen enthalten (eine Steuerung kann auch als Steuergerät bezeichnet werden und/oder ein Steuergerät enthalten). Die ein oder mehreren Steuergeräte des Steuersystems 107 können untereinander und/oder mit einem Hauptsteuergerät (z.B. einem Computer), das zur Steuerung der ein oder mehreren Steuergeräte konfiguriert ist, kommunikativ verbunden sein. Jede Steuerung der einen oder mehreren Steuerungen kann einen oder mehrere Prozessoren enthalten, die so konfiguriert sind, dass diese die entsprechend beschriebene Verarbeitung durchführen (z.B. unter Verwendung eines Speichers).The
Gemäß verschiedenen Aspekten kann das Steuersystem 107 eine Sputtersteuerung 108 enthalten. Daher kann das System 100 die Sputtersteuerung 108 enthalten. Die Sputtersteuerung 108 kann so konfiguriert sein, dass diese die eine oder mehrere Sputterquellen 104 (n = 1 bis N) steuert. Die Sputtersteuerung 108 kann so konfiguriert sein, dass sie ein Sputtern unter Verwendung der einen oder mehreren Sputterquellen 104(n = 1 bis N) steuert. Wie hier beschrieben, kann ein Sputterprozess von einer Vielzahl von (statischen und dynamischen) Parametern abhängen und die Sputtersteuerung 108 kann so konfiguriert sein, dass sie einen oder mehrere dieser Parameter steuert, um eine Materialschicht mit vordefinierten Eigenschaften zu erzeugen. Die Sputtersteuerung 108 kann eine Energieversorgung enthalten. Die Stromversorgung kann so konfiguriert sein, dass sie an jedes Sputter-Target der einen oder mehreren Sputterquellen 104 (n = 1 bis N) eine entsprechende (z.B. DC- oder RF-) (Hoch-)Spannung anlegt, um das eine oder die mehreren Elemente von dem jeweiligen Sputter-Target zu sputtern. Die Stromversorgung kann so konfiguriert sein, dass sie eine (hohe) Spannung an eine Sputterquelle 104(n) gemäß einer Leistung anlegt. Obwohl sich verschiedene Aspekte auf das Anlegen einer Spannung an eine Sputterquelle 104(n) beziehen, versteht es sich von selbst, dass dies für den Fall gilt, dass die Sputterquelle 104(n) ein Sputter-Target 106(n) enthält, und dass für den Fall, dass eine Sputterquelle zwei oder mehr Sputter-Targets enthält, entweder die gleiche Spannung an die zwei oder mehr Sputter-Targets angelegt werden kann oder (siehe z.B.
Das System 100 kann ein Pumpsystem 110 enthalten. Die Bearbeitungskammer 102 kann mit dem Pumpsystem 110 verbunden sein. Das Pumpsystem 110 kann so konfiguriert sein, dass es in der Bearbeitungskammer 102 einen Unterdruck (z.B. ein Vakuum) erzeugt. Das Pumpsystem 110 kann eine oder mehrere Vakuumpumpen enthalten. Eine Vakuumpumpe kann jede Art von Vakuumpumpe sein, wie eine Hochvakuumpumpe (z.B. eine Turbomolekularpumpe, TMP) oder eine Vorvakuumpumpe (z.B. eine Scrollpumpe, eine Membranpumpe, eine (z.B. mehrstufige) Roots-Pumpe, eine Diffusionspumpe, eine Turbomolekularpumpe usw.). Das Pumpsystem 110 kann eine Kombination aus einer oder mehreren der oben beschriebenen Pumpen aufweisen (z.B. kann das Pumpsystem 110 ein Pumpstand mit mindestens einer Vorpumpe und mindestens einer Hochvakuumpumpe sein oder aufweisen). Es versteht sich, dass die Verarbeitungskammer 102 in geschlossenem Zustand z.B. luft-, staub- und/oder vakuumdicht sein kann, um den Unterdruck zu erreichen und/oder aufrechtzuerhalten. Das Steuersystem 107 (z.B. eine Pumpensteuerung des Steuersystems 107) kann so konfiguriert sein, dass es das Pumpsystem 110 steuert. Ein Unterdruck, wie hier beschrieben, kann ein Druck in einem Bereich von ungefähr 10 mbar bis ungefähr 1 mbar (d.h. Grobvakuum) oder weniger sein, wie z.B. ein Druck in einem Bereich von ungefähr 1 mbar bis ungefähr 103 mbar (d.h. Feinvakuum) oder weniger, wie z.B. ein Druck in einem Bereich von ungefähr 10-3 mbar bis ungefähr 107 mbar (d.h. Hochvakuum) oder weniger, wie z.B. ein Vakuum unter 107 mbar (d.h. ein Ultrahochvakuum).The
Das System 100 kann eine oder mehrere Gaseinlassvorrichtungen 112 aufweisen. Jede Gaseinlassvorrichtung der einen oder mehreren Gaseinlassvorrichtungen 112 kann mit einem Gasreservoir (z.B. einer Gasflasche oder einem Gaszylinder) verbunden sein. Jede Gaseinlassvorrichtung der einen oder mehreren Gaseinlassvorrichtungen 112 kann einen Massendurchflussregler (MFC) enthalten oder mit ihm verbunden sein, der derart eingerichtet ist, dass er den Massendurchfluss des zugehörigen Gases in die Prozesskammer 102 steuert. Gemäß verschiedenen Aspekten kann das Steuersystem 107 einen oder mehrere Massenflussregler enthalten oder so konfiguriert sein, dass es den oder die Massenflussregler steuert. Daher kann durch das Einlassen eines oder mehrerer Gase in das Vakuum in der Verarbeitungskammer 102 eine Atmosphäre erzeugt werden, die das eine oder die mehreren Gase in einer vom jeweiligen Massenstrom abhängigen Zusammensetzung enthält und die einen vom Anfangsdruck des Vakuums und den Massenströmen des einen oder der mehreren Gase abhängigen Druck aufweist. Das System 100 kann einen oder mehrere Drucksensoren enthalten, die so konfiguriert sind, dass sie den Druck in der Prozesskammer 102 erfassen und den erfassten Druck an das Steuersystem 107 weitergeben. Ein Sputtern, wie hier beschrieben, kann ein nicht-reaktives Sputtern oder ein reaktives Sputtern sein. Beim nicht-reaktiven Sputtern kann jedes der ein oder mehreren Gase ein Inertgas sein, wie z.B. Argon (Ar), Helium (He), Neon (Ne), Krypton (Kr), Xenon (Xe), usw. Im Falle des reaktiven Sputterns kann mindestens ein Gas des einen oder der mehreren Gase ein Inertgas sein, wie z.B. Argon (Ar), und mindestens ein weiteres Gas des einen oder der mehreren Gase kann ein Gas sein, wie z.B. Sauerstoff (O2), das mit mindestens einem der gesputterten Elemente reagiert. Das Steuersystem 107 kann so konfiguriert sein, dass es den jeweiligen Gasfluss mittels der ein oder mehreren Gaseinlassvorrichtungen 112 steuert, indem es den entsprechenden Massenflussregler (MFC) steuert. Gemäß verschiedenen Aspekten kann das System 100 ein Massenspektrometer enthalten, das derart eingerichtet ist, dass es die Zusammensetzung der Atmosphäre in der Prozesskammer 102 erfasst, um Massenspektroskopiedaten, die diese Zusammensetzung repräsentieren, an das Steuersystem 107 zu liefern. Das Steuersystem 107 kann so konfiguriert sein, dass es den Gasfluss (z.B. einen Sauerstoffgasfluss) auf der Grundlage der Massenspektroskopiedaten steuert. Gemäß verschiedenen Aspekten kann das System 100 einen Sauerstoffsensor (z.B. eine Lambda-Sonde) enthalten, der derart eingerichtet ist, dass er einen Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre erkennt und Sauerstoffdaten, die diesen Sauerstoffgehalt repräsentieren, an das Steuersystem 107 liefert. Das Steuersystem 107 kann so konfiguriert sein, dass es den Sauerstoffpartialdruck auf der Grundlage der Sauerstoffdaten bestimmt und einen Sauerstofffluss in die Verarbeitungskammer 102 auf der Grundlage des ermittelten Sauerstoffpartialdrucks steuert.The
Das System 100 kann einen Probenhalter 114 (in einigen Aspekten auch als Substrathalter bezeichnet) enthalten. Der Probenhalter 114 kann so konfiguriert sein, dass ein Substrat 116 darauf angeordnet (und optional befestigt) werden kann. Bei dem Substrat 116 kann es sich um jede Art von geeignetem Substrat mit beliebiger Form, Zusammensetzung, Struktur usw. handeln. Zum Beispiel kann das Substrat ein Wafer sein (z.B. ein 150 mm, 200 mm, 300 mm oder 450 mm Wafer). Das Substrat 116 kann einen Materialschichtstapel mit einer oder mehreren Materialschichten unterschiedlicher Zusammensetzung enthalten. Das Substrat 116 kann eine Vielzahl von Strukturen (z.B. Transistoren, Durchkontaktierungen, etc.) enthalten. Das Substrat 116 kann also eine beliebige strukturelle Komponente sein, auf die die Materialschicht 122 aufgebracht werden kann.The
Wie hier beschrieben, kann die Sputtersteuerung 108 so konfiguriert sein, dass sie das Sputtern durch die eine oder mehrere Sputterquellen 104(n = 1 bis N) steuert. Als Reaktion auf das Anlegen einer Hochspannung (RF oder DC) an das Sputter-Target 106(n) werden Inertgas-Ionen (z.B. Ar+) in der Atmosphäre in Richtung des Sputter-Targets 106(n) beschleunigt, wodurch Atome aus dem Sputter-Target 106(n) herausgelöst werden. Außerdem können vom Sputter-Target 106(n) Sekundärelektronen emittiert werden, die die Ionen des Inertgases (z.B. Ar+ ) anregen und dadurch ein Entladungsplasma 118(n) zünden. Die Extraktion der Atome aus dem Sputter-Target 106(n) kann einen Strom von Abscheidungsmaterial 120(n) in Richtung der Substrate 116 erzeugen. Die Atome innerhalb des Abscheidematerialstroms 120(n) können auf dem Substrat 116 abgeschieden werden, wodurch (nach und nach) eine Materialschicht 122 auf dem Substrat 116 entsteht.As described herein, the
Das System 100 kann eine Heizvorrichtung 124 (kurz: Heizer 124) enthalten. Die Heizvorrichtung 124 kann so konfiguriert sein, dass sie den Probenhalter 114 und/oder das Substrat 116 auf eine bestimmte Temperatur erhitzt. Die Heizvorrichtung 124 kann ein Widerstandsheizer sein oder einen solchen enthalten. Das System 100 kann einen oder mehrere Temperatursensoren 126 enthalten. Der eine oder die mehreren Temperatursensoren 126 können so konfiguriert sein, dass sie eine Temperatur erfassen, die eine Temperatur des Substrats 116 und/oder der Materialschicht 122 repräsentiert. Bei der Temperatur, welche die Temperatur des Substrats 116 und/oder der Materialschicht 122 repräsentiert, kann es sich beispielsweise um eine Temperatur des Probenhalters 114, eine Temperatur der Heizvorrichtung 124, eine Temperatur des Substrats 116 und/oder eine Temperatur der Materialschicht 122 handeln. Gemäß verschiedenen Aspekten kann ein Temperatursensor des einen oder der mehreren Temperatursensoren 126 Teil des Probenhalters 114 sein und so konfiguriert sein, dass er den Probenhalter 114 oder das Substrat 116 berührt, um eine Temperatur davon zu erfassen. Zusätzlich oder alternativ kann der eine oder die mehreren Temperatursensoren 126 mindestens einen Temperatursensor enthalten, der derart eingerichtet ist, dass er eine Temperatur des Probenhalters 114 und/oder des Substrats 116 und/oder der Materialschicht 122 berührungslos erfasst (z.B. kann der mindestens eine Temperatursensor ein Pyrometer sein). Das Steuersystem 107 (z.B. eine Heizungssteuerung) kann so konfiguriert sein, dass es die Heizung 124 so steuert, dass sie das Substrat 116 und/oder die Materialschicht 122 auf eine bestimmte Temperatur aufheizt (z.B. unter Verwendung der mittels der einen oder den mehreren Temperatursensoren 126 erfassten Temperatur).The
Das System 100 kann einen oder mehrere Plasmadetektionssensoren 128 enthalten. Der eine oder die mehreren Plasmadetektionssensoren 128 können so konfiguriert sein, dass diese die Plasmaeigenschaften von mindestens einem (z.B. jedem) Plasma 118(n) erkennen. Der eine oder die mehreren Plasmaerkennungssensoren 128 können so konfiguriert sein, dass sie Daten, die die erkannten Plasmaeigenschaften repräsentieren, an das Steuersystem 107 liefern. Gemäß verschiedenen Aspekten kann mindestens ein Plasmadetektionssensor des einen oder der mehreren Plasmadetektionssensoren 128 ein optischer Sensor sein, der derart eingerichtet ist, dass er Plasmaeigenschaften erkennt. Die Plasmaeigenschaften können mit jedem geeigneten Sensor und/oder Messverfahren nachgewiesen werden, wie z.B. mit optischer Emissionsspektroskopie (OES) (z.B. unter Verwendung von OES-Imaging), Interferometrie, Atomabsorptionsspektroskopie und/oder schichtinduzierter Fluoreszenz, usw. Das Steuersystem 107 kann so konfiguriert sein, dass es basierend auf den Plasmaeigenschaften (z.B. basierend auf den Plasmaemissionslinien und/oder den Intensitäten innerhalb der detektierten Spektren) eine Zusammensetzung der gesputterten Elemente innerhalb des Abscheidematerialstroms bestimmt. Die Plasmaeigenschaften können beispielsweise die Bestimmung eines Atomverhältnisses des ersten Elements zu dem zweiten Element in dem/den Abscheidematerialstrom/-strömen ermöglichen. Im Falle des hier beschriebenen Beispiels des (z.B. reaktiven) Sputterns einer BFO-Materialschicht kann OES beispielsweise verwendet werden, um die jeweiligen Intensitäten der (optischen) Plasmaemissionslinien von Bismut, Eisen, Sauerstoff, dem Inertgas (z.B. Argon) und optional Titan zu ermitteln. Verschiedene hier beschriebene Aspekte beziehen sich darauf, dass das Steuersystem 107 derart eingerichtet ist, dass es Steueraspekte basierend auf den Plasmaeigenschaften ausführt. Dabei kann das Steuersystem 107 so konfiguriert sein, dass es die Steueraspekte beispielsweise auf der Grundlage der Intensität (oder der Intensitäten) von mindestens einer der (optischen) Plasmaemissionslinien (z.B. mehr als einer) durchführt. Das Steuersystem 107 kann zum Beispiel so konfiguriert sein, dass es die Steueraspekte auf der Grundlage einer (mathematischen) Korrelation zwischen zwei oder mehreren der Intensitäten der (optischen) Plasmaemissionslinien ausführt. Die Plasmaeigenschaften können elektrische Eigenschaften des Plasmas aufweisen, wie z.B. einen Plasmastrom, eine Plasmaspannung, eine Plasmaleistung, eine Plasmaimpedanz, etc. Gemäß verschiedenen Aspekten kann das Steuersystem 107 so konfiguriert sein, dass es die Steueraspekte ausführt, zum Beispiel basierend auf den elektrischen Eigenschaften des Plasmas.The
Wie hier unter Bezugnahme auf verschiedene Aspekte der Offenlegung beschrieben, kann das System 100 eine oder mehrere zusätzliche Komponenten 130 enthalten (z.B. einen oder mehrere Drucksensoren, einen Manipulator zur Steuerung der Position und/oder Ausrichtung des Probenhalters 114, einen Manipulator zum Transport des Substrats 116 in die und aus der Verarbeitungskammer 102, ein oder mehrere Tore usw.).As described herein with reference to various aspects of the disclosure, the
Wie hier beschrieben, kann das System 100 in verschiedenen Konfigurationen vorliegen. Gemäß verschiedenen Aspekten können die eine oder mehreren Sputterquellen 104 (n = 1 bis N) zwei oder mehr Sputterquellen aufweisen. Das Sputtern mindestens eines ersten (chemischen) Elements und eines zweiten (chemischen) Elements aus zwei verschiedenen Sputterquellen kann als Co-Sputtern bezeichnet werden. Gemäß einigen Aspekten können die zwei oder mehr Sputterquellen und das Substrat 116 so angeordnet sein, dass die zwei oder mehr Sputterquellen jeweils eine andere Fokusposition auf dem Substrat 116 haben als mindestens eine andere Sputterquelle der zwei oder mehr Sputterquellen. Gemäß anderen Aspekten können die zwei oder mehr Sputterquellen und das Substrat 116 so angeordnet sein, dass die zwei oder mehr Sputterquellen eine im Wesentlichen gleiche Fokusposition auf dem Substrat 116 haben. Dies kann als konfokales Co-Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements bezeichnet werden. Wie in
Gemäß verschiedenen Aspekten kann das System 100 einen Motor 132 enthalten. Der Motor 132 kann so konfiguriert sein, dass er den Probenhalter 114 zu einer Drehung (in eine vordefinierte Richtung) antreibt. Das Steuersystem 107 (z.B. eine Motorsteuerung) kann so konfiguriert sein, dass es den Motor 132 steuert.In various aspects, the
In Bezug auf
Die Heizvorrichtung 124 kann ein oder mehrere Widerstandsheizer sein oder aufweisen. Der eine oder die mehreren Widerstandsheizer können eine oder mehrere elektrisch leitende Leitungen (z.B. in Form von Heizspiralen) enthalten. Die eine oder mehreren elektrisch leitenden Leitungen des einen oder mehreren Widerstandsheizer können so konfiguriert (z.B. angeordnet) sein, dass in einem inneren Bereich des Probenhalters 114 (z.B. in einem mittleren Teil des Probenhalters 114) mehr Wärme erzeugt wird als in einem äußeren Bereich des Probenhalters 114 (z.B. näher an einem Rand des Probenhalters 114). Die eine oder mehreren elektrisch leitenden Leitungen können zum Beispiel so konfiguriert (z.B. angeordnet) sein, dass der Widerstand der einen oder mehreren elektrisch leitenden Leitungen im äußeren Bereich größer ist als im inneren Bereich. Zum Beispiel kann die eine oder die mehreren elektrisch leitenden Leitungen in der äußeren Region mehr Platz einnehmen als in der inneren Region. Ein anschauliches Beispiel: Die eine oder mehreren elektrisch leitenden Leitungen können als eine oder mehrere Heizspiralen konfiguriert (z.B. angeordnet) sein, so dass in den äußeren Windungen mehr Wärme erzeugt wird als in den inneren Windungen der einen oder mehreren Heizspiralen (z.B. weil die äußeren Windungen einen höheren Widerstand und/oder mehr Windungen pro Fläche im Vergleich zu den inneren Windungen haben). Die Erzeugung von mehr Wärme im äußeren Bereich als im inneren Bereich des Probenhalters 114 kann eine verstärkte Abkühlung in einem äußeren Bereich des Substrats 116 (z.B. Ring im Falle eines Wafers; der äußere Bereich des Wafers kann auch als Randbereich des Wafers bezeichnet werden) kompensieren, wodurch die Homogenität der Materialschicht 122 erhöht wird. Gemäß verschiedenen Aspekten kann die Heizvorrichtung 124 so konfiguriert sein, dass sie einen Temperaturgradienten (seitlich) über den Probenhalter 114 erzeugt (z.B. von der Mitte eines Wafers zum Randbereich des Wafers hin). Zum Beispiel kann die erzeugte Wärme von der Mitte des Probenhalters 114 zum Rand hin allmählich zunehmen. Aufgrund der zunehmenden Abkühlung des Randbereichs des Substrats 116 (z.B. des Wafers) kann der von der Heizvorrichtung 124 erzeugte Temperaturgradient zu einer im Wesentlichen stabilen Temperatur seitlich über das Substrat 116 führen (d.h. das Substrat 116 weist im Wesentlichen keinen Temperaturgradienten auf).The
Es versteht sich, dass, wenn sich Aspekte auf die Erwärmung des Substrats 116 beziehen (z.B. beispielhaft für die Heizvorrichtung beschrieben), die Erwärmung durch die Heizvorrichtung 124 und/oder das lineare Lampenfeld 134 durchgeführt werden kann. Zum Beispiel kann die Temperatur des Substrats 116 sowohl von der Erwärmung durch die Heizvorrichtung 124 als auch von der Erwärmung durch das lineare Lampenfeld 134 abhängen (die zum Beispiel gleichzeitig oder nacheinander erwärmt werden können).It will be appreciated that when aspects relate to heating of the substrate 116 (e.g., described for the heater by way of example), the heating may be performed by the
Wie hier beschrieben, kann eine Sputterquelle 104(n) der einen oder mehreren Sputterquellen 104(n = 1 bis N) mindestens ein Sputter-Target 106(n) enthalten.
Die Sputterquelle 104(n) kann ein erstes Target 106(n, 1) und ein zweites Target 106(n, 2) enthalten. Gemäß einigen Aspekten kann die Sputterquelle 104(n) mehr als zwei Targets enthalten, wie z.B. das erste Target 106(n, 1), das zweite Target 106(n, 2) und ein drittes Target 106(n, 3) (siehe z.B.
Die Sputterquelle 104(n) kann ein Magnetsystem 206(n) enthalten. Das Magnetsystem 206(n) kann eingerichtet sein zum Erzeugen eines ersten Magnetfelds durch das erste Target 106(n, 1) und eines zweiten Magnetfelds durch das zweite Target 106(n, 2). Das Magnetsystem 206(n) kann einen oder mehrere erste Magnete 208(n, 1) enthalten, die zum Erzeugen des ersten Magnetfeldes durch das erste Target 106(n, 1) eingerichtet sind. Das Magnetsystem 206(n) kann einen oder mehrere zweite Magnete 208(n, 2) enthalten, die zum Erzeugen des zweiten Magnetfeldes durch das zweite Target 106(n, 2) eingerichtet sind. Für den Fall, dass die Sputterquelle 104(n) mehr als zwei Sputter-Targets enthält, kann das Magnetsystem 206(n) jeweils einen oder mehrere Magnete für jedes Sputter-Target der mehr als zwei Sputter-Targets enthalten (z.B. einen oder mehrere dritte Magnete 208(n, 3), die zum Erzeugen eines dritten Magnetfeldes durch das dritte Target 106(n, 3) eingerichtet sind, usw.). Die hier beschriebenen Magnete können Permanentmagnete sein. Es versteht sich jedoch von selbst, dass die Magnete auch Elektromagnete sein können.The sputter source 104(n) may include a magnet system 206(n). The magnet system 206(n) may be configured to generate a first magnetic field through the first target 106(n, 1) and a second magnetic field through the second target 106(n, 2). The magnet system 206(n) may include one or more first magnets 208(n, 1) configured to generate the first magnetic field through the first target 106(n, 1). The magnet system 206(n) may include one or more second magnets 208(n, 2) configured to generate the second magnetic field through the second target 106(n, 2). In the event that the sputter source 104(n) includes more than two sputter targets, the magnet system 206(n) may include one or more magnets for each sputter target of the more than two sputter targets (e.g., one or more third magnets 208(n,3) configured to generate a third magnetic field through the third target 106(n,3), etc.). The magnets described herein may be permanent magnets. However, it is to be understood that the magnets may also be electromagnets.
Gemäß verschiedenen Aspekten können die ein oder mehreren ersten Magnete 208(n, 1) und/oder die ein oder mehreren zweiten Magnete 208(n, 2) eine ringförmige Form haben (siehe z.B.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann das erste Magnetfeld eine erste Feldstärkeverteilung aufweisen, die sich von einer zweiten Feldstärkeverteilung des zweiten Magnetfeldes unterscheidet. In ähnlicher Weise kann das dritte Magnetfeld eine dritte Feldstärkeverteilung haben, die sich von der ersten Feldstärkeverteilung und/oder der zweiten Feldstärkeverteilung unterscheidet.According to various aspects, the first magnetic field may have a first field strength distribution that differs from a second field strength distribution of the second magnetic field. Similarly, the third magnetic field may have a third field strength distribution that differs from the first field strength distribution and/or the second field strength distribution.
Gemäß einigen Aspekten kann die erste Feldstärkeverteilung und/oder die zweite Feldstärkeverteilung vorkonfiguriert sein. In diesem Fall können die Feldstärkeverteilungen statisch sein. Zum Beispiel können die ein oder mehreren ersten Magnete 208(n, 1) Permanentmagnete mit einer ersten Magnetfeldstärke sein und die ein oder mehreren zweiten Magnete 208(n, 2) können Permanentmagnete mit einer zweiten Magnetfeldstärke sein, die sich von der ersten Magnetfeldstärke unterscheidet. In einigen Aspekten können die ein oder mehreren ersten Magnete 208(n, 1) eine andere Geometrie haben als der eine oder die mehreren zweiten Magnete 208(n, 2), wodurch eine andere Feldstärkeverteilung entsteht. In einigen Aspekten kann sich die Anzahl der Magnete der einen oder mehreren ersten Magnete 208(n, 1) von der Anzahl der Magnete der einen oder mehreren zweiten Magnete 208(n, 2) unterscheiden, wodurch eine andere Feldstärkeverteilung erzeugt wird.In some aspects, the first field strength distribution and/or the second field strength distribution may be preconfigured. In this case, the field strength distributions may be static. For example, the one or more first magnets 208(n,1) may be permanent magnets with a first magnetic field strength and the one or more second magnets 208(n,2) may be permanent magnets with a second magnetic field strength that is different from the first magnetic field strength. In some aspects, the one or more first magnets 208(n,1) may have a different geometry than the one or more second magnets 208(n,2), thereby creating a different field strength distribution. In some aspects, the number of magnets of the one or more first magnets 208(n,1) may differ from the number of magnets of the one or more second magnets 208(n,2), thereby creating a different field strength distribution.
Gemäß einigen Aspekten kann die erste Feldstärkeverteilung und/oder die zweite Feldstärkeverteilung gesteuert werden. Es versteht sich, dass es eine Kombination aus Steuerung und Vorkonfiguration der Feldstärkeverteilungen geben kann. Die Sputterquelle 104(n) kann eine Magnetsteuerungsvorrichtung enthalten, die derart eingerichtet ist, dass diese die Position und/oder Ausrichtung eines oder mehrerer erster Magnete 208(n, 1) und/oder eines oder mehrerer zweiter Magnete 208(n, 2) verändert. Nach einigen Aspekten kann nur die Position und/oder Ausrichtung entweder des einen oder der mehreren ersten Magneten 208(n, 1) oder des einen oder der mehreren zweiten Magneten 208(n, 2) geändert werden. Gemäß anderen Aspekten kann die Position und/oder Ausrichtung sowohl des einen oder der mehreren ersten Magneten 208(n, 1) als auch des einen oder der mehreren zweiten Magneten 208(n, 2) veränderbar sein. Zum Beispiel kann die Sputterquelle 104(n) einen ersten Motor 210(n, 1) enthalten, der derart eingerichtet ist, dass er den Abstand zwischen dem einen oder den mehreren ersten Magneten 208(n, 1) und dem ersten Target 106(n, 1) verändert. Zusätzlich oder alternativ kann der erste Motor 210(n, 1) so konfiguriert sein, dass er die Ausrichtung des einen oder mehrerer erster Magnete 208(n, 1) relativ zum ersten Target 106(n, 1) verändert. Die Sputterquelle 104(n) kann einen zweiten Motor 210(n, 2) enthalten, der derart eingerichtet ist, dass er den Abstand zwischen dem einen oder mehreren zweiten Magneten 208(n, 2) und dem zweiten Target 106(n, 2) verändert. Zusätzlich oder alternativ kann der zweite Motor 210(n, 2) so konfiguriert sein, dass er die Ausrichtung des einen oder mehrerer zweiter Magnete 208(n, 2) relativ zu dem zweiten Target 106(n, 2) verändert. Daher kann die erste Feldstärkeverteilung und/oder die zweite Feldstärkeverteilung durch Ändern des Abstands zu oder der Ausrichtung relativ zum jeweiligen Target gesteuert werden. Die Ausrichtung kann beispielsweise durch Kippen des einen oder der mehreren Magneten geändert werden.In some aspects, the first field strength distribution and/or the second field strength distribution may be controlled. It is understood that there may be a combination of control and pre-configuration of the field strength distributions. The sputter source 104(n) may include a magnet control device configured to change the position and/or orientation of one or more first magnets 208(n,1) and/or one or more second magnets 208(n,2). In some aspects, only the position and/or orientation of either the one or more first magnets 208(n,1) or the one or more second magnets 208(n,2) may be changed. In other aspects, the position and/or orientation of both the one or more first magnets 208(n,1) and the one or more second magnets 208(n,2) may be changeable. For example, the sputter source 104(n) may include a first motor 210(n, 1) configured to adjust the distance between the one or more first magnet 208(n,1) and the first target 106(n,1). Additionally or alternatively, the first motor 210(n,1) may be configured to change the orientation of the one or more first magnets 208(n,1) relative to the first target 106(n,1). The sputter source 104(n) may include a second motor 210(n,2) configured to change the distance between the one or more second magnets 208(n,2) and the second target 106(n,2). Additionally or alternatively, the second motor 210(n,2) may be configured to change the orientation of the one or more second magnets 208(n,2) relative to the second target 106(n,2). Therefore, the first field strength distribution and/or the second field strength distribution can be controlled by changing the distance to or the orientation relative to the respective target. The orientation can be changed, for example, by tilting the one or more magnets.
Gemäß einigen Aspekten kann die Sputterquelle 104(n) so konfiguriert sein, dass an jedes Sputter-Target (z.B. das erste Target 106(n, 1), das zweite Target 106(n, 2), das dritte Target 106(n, 3), usw.) eine Spannung angelegt werden kann (siehe z.B.
Zusätzlich oder alternativ zur Magnetsteuervorrichtung zum Ändern der Position und/oder Ausrichtung eines oder mehrerer erster Magnete 208(n, 1) und/oder eines oder mehrerer zweiter Magnete 208(n, 2) und/oder zum Erzeugen eines entsprechenden Magnetfeldes durch jedes der Sputter-Targets kann die Sputterquelle 104(n) eine Targetsteuervorrichtung enthalten, die derart eingerichtet ist, dass sie eine Position und/oder Ausrichtung des ersten Targets 106(n, 1) und/oder des zweiten Targets 106(n, 2) ändert (z.B., und/oder das zweite Target 106(n, 2) (z.B. mit Hilfe eines oder mehrerer Motoren) zu verändern und/oder das erste Target 106(n, 1) und/oder das zweite Target 106(n, 2) zu drehen. Gemäß einigen Aspekten kann die Targetsteuerung so konfiguriert sein, dass diese die Position und/oder Ausrichtung des ersten Targets 106(n, 1) und/oder des zweiten Targets 106(n, 2) individuell steuert. Nach anderen Aspekten kann die Targetsteuervorrichtung so konfiguriert sein, dass es die Position und/oder Ausrichtung des ersten Targets 106(n, 1) und/oder des zweiten Targets 106(n, 2) gemeinsam steuert. Dies kann es ermöglichen, das erste Target 106(n, 1) und/oder das zweite Target 106(n, 2) während des Sputterns zu bewegen (z.B. zu schwenken oder zu wackeln) und/oder zu kippen, wodurch die Homogenität der Materialschicht 122 erhöht wird. Gemäß verschiedenen Aspekten, wie z.B. in dem Fall, in dem die Sputterquelle 104(n) eine Vielzahl von (z.B. planaren) streifenförmigen oder streifenartigen Targets enthält, kann die Target-Steuerungsvorrichtung so konfiguriert sein, dass diese die Vielzahl der Targets in der Ebene dreht, wodurch die Homogenität der Materialschicht 122 erhöht wird.In addition or alternatively to the magnet control device for changing the position and/or orientation of one or more first magnets 208(n, 1) and/or one or more second magnets 208(n, 2) and/or for generating a corresponding magnetic field through each of the sputtering targets, the sputtering source 104(n) may include a target control device configured to change a position and/or orientation of the first target 106(n, 1) and/or the second target 106(n, 2) (e.g., by means of one or more motors) and/or to rotate the first target 106(n, 1) and/or the second target 106(n, 2). In some aspects, the target control device may be configured to change the position and/or orientation of the first target 106(n, 1) and/or the second target 106(n,2) individually. In other aspects, the target control device may be configured to jointly control the position and/or orientation of the first target 106(n,1) and/or the second target 106(n,2). This may enable the first target 106(n,1) and/or the second target 106(n,2) to be moved (e.g., panned or wobbled) and/or tilted during sputtering, thereby increasing the homogeneity of the
Es versteht sich, dass
Gemäß verschiedenen Aspekten können das erste Sputter-Target 106(n, 1) und das zweite Sputter-Target 106(n, 1) eine andere Form als eine ringförmige oder kreisförmige Form haben. Zum Beispiel können das erste Sputter-Target 106(n, 1) und das zweite Sputter-Target 106(n, 1) eine lineare Form haben. Beispielsweise können das erste Sputter-Target 106(n, 1) und das zweite Sputter-Target 106(n, 1) (z.B. planare) Streifen oder streifenförmige Targets sein. Gemäß verschiedenen Aspekten kann die Sputterquelle 104(n) eine Vielzahl von Targets in einer abwechselnden Abfolge von Targets mit mindestens dem ersten Element und Targets mit mindestens dem zweiten Element enthalten. Wie in
Gemäß einigen Aspekten kann das Magnetsystem 206(n) einen oder mehrere Magnete enthalten, die so konfiguriert sind, dass sie ein Magnetfeld durch alle Targets erzeugen. Nach anderen Aspekten kann das Magnetsystem 206(n) eine Vielzahl von einem oder mehreren Magneten enthalten, wobei jeder der Magnete derart eingerichtet ist, dass er ein entsprechendes Magnetfeld durch ein entsprechendes Target der Vielzahl von Targets erzeugt. Wie oben beschrieben, kann die Feldstärkeverteilung eines jeweiligen Magnetfeldes gesteuert werden, z.B. durch Änderung der Position und/oder Ausrichtung des oder der jeweiligen Magneten 208(n) (z.B. relativ zum entsprechenden Sputter-Target).In some aspects, the magnet system 206(n) may include one or more magnets configured to generate a magnetic field through all of the targets. In other aspects, the magnet system 206(n) may include a plurality of one or more magnets, each of the magnets configured to generate a respective magnetic field through a respective target of the plurality of targets. As described above, the field strength distribution of a respective magnetic field may be controlled, e.g., by changing the position and/or orientation of the respective magnet(s) 208(n) (e.g., relative to the respective sputtering target).
Wie oben beschrieben, kann die Sputterquelle 104(n) einen oder mehrere Motoren enthalten oder mit ihnen gekoppelt sein, die so konfiguriert sind, dass diese die Position und/oder Ausrichtung der Mehrzahl von Sputter-Targets (z.B. zusammen oder einzeln) verändern.As described above, the sputter source 104(n) may include or be coupled to one or more motors configured to change the position and/or orientation of the plurality of sputter targets (e.g., together or individually).
In einigen Fällen kann an die Mehrzahl von Sputter-Targets die gleiche Spannung angelegt werden. In anderen Aspekten kann die Sputterquelle eine Elektronik enthalten, die es ermöglicht, an jedes Sputter-Target der Mehrzahl von Sputter-Targets eine entsprechende Spannung anzulegen, und die Stromversorgung kann so konfiguriert sein, dass an jedes der Mehrzahl von Sputter-Targets der Sputterquelle eine entsprechende Spannung gemäß einer entsprechenden Leistung angelegt wird.In some cases, the same voltage may be applied to the plurality of sputtering targets. In other aspects, the sputtering source may include electronics that enable a corresponding voltage to be applied to each of the plurality of sputtering targets, and the power supply may be configured to apply a corresponding voltage to each of the plurality of sputtering targets of the sputtering source according to a corresponding power.
Mehrere Faktoren (Druck, Sauerstoffpartialdruck, an die Sputterquelle angelegte Leistung, Zusammensetzung des Targets, Temperatur des Substrats usw.) können den Sputterprozess beeinflussen. Einige dieser Faktoren können sich im Laufe der Zeit ändern. Beispielsweise kann die Temperatur des Substrats und/oder der abgeschiedenen Materialschicht aufgrund der auf das Substrat auftreffenden Atome ansteigen (dies wird auch als Temperaturdrift bezeichnet). Beispielsweise kann sich die Zusammensetzung des Sputter-Targets im Laufe der Zeit aufgrund einer inhomogenen Materialverteilung über die Tiefe des Sputter-Targets und/oder (z.B. in dem Fall, dass das Sputter-Target zwei oder mehr Elemente enthält) aufgrund eines selektiven Sputterns einiger Elemente ändern. Diese Faktoren, die den Sputterprozess beeinflussen, können sich folglich auch auf die Materialschicht 122 auswirken (z.B. auf ihre Gesamtzusammensetzung, ihre Zusammensetzungsverteilung, ihre elektrischen Eigenschaften usw.).Several factors (pressure, oxygen partial pressure, power applied to the sputtering source, composition of the target, temperature of the substrate, etc.) may affect the sputtering process. Some of these factors may change over time. For example, the temperature of the substrate and/or the deposited material layer may increase due to atoms impacting the substrate (this is also referred to as temperature drift). For example, the composition of the sputtering target may change over time due to an inhomogeneous material distribution across the depth of the sputtering target and/or (e.g., in case the sputtering target contains two or more elements) due to selective sputtering of some elements. These factors affecting the sputtering process may consequently also affect the material layer 122 (e.g., its overall composition, its composition distribution, its electrical properties, etc.).
Verschiedene Aspekte beziehen sich auf eine (aktive) Steuerung des Sputterprozesses, um die Materialschicht 122 so zu erzeugen, dass sie vordefinierte Eigenschaften aufweist (z.B. ein vordefiniertes atomares Verhältnis zweier Elemente, im Wesentlichen homogene Eigenschaften, eine im Wesentlichen homogene Zusammensetzung usw.). Im Folgenden werden verschiedene Aspekte der Steuerung des Sputterns beispielhaft für das System 100 beschrieben. Es versteht sich, dass die Kontrollaspekte in jedem anderen System implementiert werden können, das in der Lage ist, mindestens zwei Elemente unter den jeweils beschriebenen Bedingungen zu sputtern. Es versteht sich, dass die im Folgenden beschriebenen Steuerungsaspekte gegebenenfalls miteinander kombiniert werden können (z.B. kann eine auf der Temperatur basierende Steuerung mit einer auf den Plasmaeigenschaften basierenden Steuerung kombiniert werden). Zur Veranschaulichung werden verschiedene Aspekte zur Erzeugung einer Bismut-Ferrit (BiFeO3, kurz: BFO) Materialschicht mit vordefinierten Eigenschaften beschrieben. Zum Beispiel kann die BFO-Materialschicht als Teil des Bildens eines oder mehrerer Memristiv-Bauelemente erzeugt werden. Die vordefinierten Eigenschaften können vordefinierte (z.B. analoge) memristive Schalteigenschaften sein oder aufweisen. Zum Beispiel kann eine Vielzahl von memristiven Bauelementen mit dem BFO-Material gebildet werden, das im Wesentlichen die vordefinierten Eigenschaften aufweist, was zu homogenen Schalteigenschaften führt. Die BFO-Materialschicht kann polykristallin sein. Gemäß verschiedenen Aspekten kann das BFO auf einem Wafer (als Substrat 116) abgeschieden werden.Various aspects relate to (actively) controlling the sputtering process to produce the
Gemäß verschiedenen Aspekten können mindestens ein erstes Element (z.B. Bi) und ein zweites Element (z.B. Fe) mit Hilfe der einen oder mehreren Sputterquellen 104 (n = 1 bis N) gesputtert werden. Es hat sich herausgestellt, dass für den Fall, dass das erste Element eine höhere temperaturabhängige Verdampfungsrate (z.B. aus dem Substrat und/oder aus der Materialschicht 122) als das zweite Element hat, ein charakteristischer Temperaturwert existiert, der es ermöglicht, bei Einstellung einer Temperatur des Substrats 116 und/oder der Materialschicht 122 gleich oder größer als der charakteristische Temperaturwert, die Materialschicht 122 so zu erzeugen, dass sie ein vordefiniertes Atomverhältnis zwischen einem ersten Element und einem zweiten Element aufweist. Es hat sich herausgestellt, dass, wenn das erste Element und das zweite Element so gesputtert werden, dass ihr(e) Abscheidematerialstrom(e) 118(n) ein Atomverhältnis zwischen einem ersten Element und einem zweiten Element aufweisen, das größer als das vordefinierte Atomverhältnis ist (daher kann es einen Überschuss an Atomen des ersten Elements geben) und wenn die Temperatur des Substrats 116 und/oder der Materialschicht 122 gleich oder größer als der charakteristische Temperaturwert ist, die Materialschicht 122 so erzeugt werden kann, dass sie das vordefinierte Atomverhältnis zwischen einem ersten Element und einem zweiten Element aufweist. Aufgrund der höheren temperaturabhängigen Verdampfungsrate kann bei Temperaturen, die gleich oder größer als der charakteristische Temperaturwert sind, eine höhere Anzahl von Atomen des ersten Elements als Atome des zweiten Elements aus dem Substrat 116 und/oder der Materialschicht 122 verdampft werden, so dass die Materialschicht 122 das vordefinierte Atomverhältnis aufweist. Dabei können Atome des ersten Elements, die nicht in eine (stabile) Phase der Materialschicht 122 eingebaut sind, von der Oberfläche der Materialschicht 122 verdampft werden. Die Anzahl der Atome, die von der Oberfläche verdampft werden, kann durch den Haftungskoeffizienten beschrieben werden, der das Verhältnis zwischen der Anzahl der auf das Substrat auftreffenden Atome/Ionen und der Anzahl der Atome/Ionen, die auf der Oberfläche der Materialschicht verbleiben (d.h. nicht verdampft werden), definiert.According to various aspects, at least a first element (e.g. Bi) and a second element (e.g. Fe) may be sputtered using the one or more sputter sources 104 (n = 1 to N). It has been found that in case the first element has a higher temperature-dependent evaporation rate (e.g. from the substrate and/or from the material layer 122) than the second element, a characteristic temperature value exists that allows, when setting a temperature of the
Das erste Element und das zweite Element können mit einem einzigen Sputter-Target 106(n) oder mit zwei verschiedenen Sputter-Targets gesputtert werden, die an einer gemeinsamen Sputterquelle 104(n) oder an zwei verschiedenen Sputterquellen angebracht sind. Gemäß einigen Aspekten kann bei der Verwendung von zwei verschiedenen Targets ein Target der beiden verschiedenen Targets im Wesentlichen aus dem ersten Element und das andere Target der beiden verschiedenen Targets im Wesentlichen aus dem zweiten Element bestehen. Nach anderen Aspekten kann bei der Verwendung von zwei verschiedenen Targets ein Target der zwei verschiedenen Targets sowohl das erste Element als auch das zweite Element enthalten, und das andere Target der zwei verschiedenen Targets kann im Wesentlichen entweder aus dem ersten Element oder dem zweiten Element bestehen.The first element and the second element may be sputtered with a single sputtering target 106(n) or with two different sputtering targets attached to a common sputtering source 104(n) or to two different sputtering sources. In some aspects, when using two different targets, one target of the two different targets may consist essentially of the first element and the other target of the two different targets may consist essentially of the second element. In other aspects, when using two different targets, one target of the two different targets may include both the first element and the second element and the other target of the two different targets may consist essentially of either the first element or the second element.
Die charakteristische Temperatur kann von der Konfiguration des Systems 100 (z.B. Größe der Prozesskammer 102, Anordnung der einen oder mehreren Sputterquellen 104 (n = 1 bis N), Gasfluss innerhalb der Prozesskammer 102, ob ein einziges Target oder zwei verschiedene Targets verwendet werden, usw.), von den Sputtereinstellungen (z.B. ein erster Leistungswert einer ersten Leistung, die für das Sputtern des ersten Elements verwendet wird, ein zweiter Leistungswert einer zweiten Leistung, die für das Sputtern des zweiten Elements verwendet wird, ein Sauerstoffpartialdruck, ein Massenfluss, ein Druck innerhalb der Prozesskammer 102 usw.) und auf das erste Element und das zweite Element (z.B. ihre temperaturabhängige Verdampfungsrate). Die Sputtersteuerung 108 kann so konfiguriert sein, dass diese die eine oder mehrere Sputterquellen 104 (n = 1 bis N) so steuert, dass das erste Element und das zweite Element so gesputtert werden, dass der/die Abscheidematerialstrom/-ströme ein Atomverhältnis zwischen einem ersten Element und einem zweiten Element enthalten, das größer ist als das vordefinierte Atomverhältnis. Das Steuersystem 107 kann so konfiguriert sein, dass es den charakteristischen Temperaturwert auf der Grundlage der Konfiguration des Systems 100, der Sputtereinstellungen und/oder Informationen über das erste Element und das zweite Element bestimmt. Das Steuersystem 107 (z.B. die Heizungssteuerung) kann so konfiguriert sein, dass es die Heizung 124 so steuert, dass sie das Substrat 116 und/oder die Materialschicht 122 auf eine Temperatur aufheizt, die gleich oder höher als der charakteristische Temperaturwert ist (z.B. vor dem Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements).The characteristic temperature may depend on the configuration of the system 100 (e.g., size of the
Wie beschrieben, kann die temperaturabhängige Verdunstungsrate des ersten Elements größer sein als die temperaturabhängige Verdunstungsrate des zweiten Elements. Gemäß verschiedenen Aspekten kann bei Temperaturwerten, die gleich oder größer als der charakteristische Temperaturwert sind, die temperaturabhängige Verdunstungsrate des ersten Elements mindestens das Doppelte (z.B. mindestens das Dreifache, wie z.B. mindestens das Vierfache) der temperaturabhängigen Verdunstungsrate des zweiten Elements betragen.As described, the temperature dependent evaporation rate of the first element may be greater than the temperature dependent evaporation rate of the second element. In various aspects, at temperature values equal to or greater than the characteristic temperature value, the temperature dependent evaporation rate of the first element may be at least twice (e.g., at least three times, such as at least four times) the temperature dependent evaporation rate of the second element.
Der charakteristische Temperaturwert kann einen Dampfdruck (auch als Verdampfungsdruck bezeichnet) des ersten Elements bei einem (Arbeits-)Druck der Atmosphäre repräsentieren, in der der Abscheidematerialstrom erzeugt wird. Als Beispiel kann das erste Element Bismut und das zweite Element Eisen sein.
Wie hier beschrieben, kann das Sputtern ein nicht-reaktives Sputtern oder ein reaktives Sputtern sein. Beispielsweise können Bismut und Eisen reaktiv gesputtert werden und die Atmosphäre kann Sauerstoff enthalten (z.B. zusätzlich zum Inertgas). Die vordefinierten Eigenschaften der Materialschicht 122 können beispielsweise eine vordefinierte Phase, wie Bismutferrit (BiFeO3), mit einem vordefinierten Atomverhältnis zwischen Bismut und Eisen (z.B. 1:1) aufweisen.As described herein, the sputtering may be non-reactive sputtering or reactive sputtering. For example, bismuth and iron may be reactively sputtered and the atmosphere may include oxygen (eg, in addition to the inert gas). The predefined properties of the
Gemäß verschiedenen Aspekten kann es einen oberen Temperaturschwellenwert (ein Schwellenwert kann auch als Grenzwert bezeichnet werden) geben. Zum Beispiel kann das Substrat 116 (z.B. auf seiner Oberfläche) eine Schicht mit einem Material enthalten, das bei Temperaturen oberhalb des oberen Temperaturschwellenwertes (unbeabsichtigt) in die Materialschicht 122 diffundieren kann. Der Temperaturwert, auf den das Substrat 116 bzw. die Materialschicht 122 erhitzt wird, kann also in einem Temperaturbereich liegen, der durch einen unteren und einen oberen Schwellenwert definiert ist. Der charakteristische Temperaturwert kann der untere Schwellenwert sein oder der untere Schwellenwert kann basierend auf dem charakteristischen Temperaturwert ermittelt werden.According to various aspects, there may be an upper temperature threshold (a threshold may also be referred to as a limit value). For example, the
Bezüglich des Beispiels der Abscheidung der BFO-Materialschicht: In dem Fall, dass die BFO-Materialschicht über einer Metallelektrodenschicht (z.B. Titan und/oder Platin) abgeschieden wird, können Temperaturen, die über dem oberen Schwellenwert liegen, zu (unbeabsichtigten) Spannungen (z.B. Druck- oder Zugspannungen) innerhalb der Metallelektrodenschicht und/oder zu einer (unbeabsichtigten) Diffusion eines Metallmaterials der Metallelektrodenschicht in die BFO-Materialschicht führen.
Die Abscheidung der Materialschicht 122 bei Temperaturen, die gleich oder höher als die charakteristische Temperatur sind, kann es ermöglichen, dass die Materialschicht 122 eine im Wesentlichen homogene Stöchiometrie-Verteilung (z.B. seitlich) über das gesamte Substrat 116 (z.B. Wafer) aufweist, da der Überschuss an Bismut-Atomen über das gesamte Substrat 116 bereitgestellt werden kann und die homogene Stöchiometrie durch das Verdampfen der überschüssigen Bismut-Atome von der Oberfläche der Materialschicht 122 erzeugt werden kann.Deposition of the
Es versteht sich, dass die Prinzipien beispielhaft für das erste Element und das zweite Element beschrieben werden und dass ein oder mehrere zusätzliche Elemente (von einem (z.B. dem) gemeinsamen Sputter-Target mit mindestens einem des ersten Elements und/oder dem zweiten Element und/oder von einem anderen Sputter-Target (unter Verwendung derselben Sputterquelle oder einer anderen Sputterquelle)) unter Verwendung der einen oder mehreren Sputterquellen 104 (n = 1 bis N) gesputtert werden können, um die Materialschicht 122 zu erzeugen. Die temperaturabhängige Verdampfungsrate des einen oder der mehreren zusätzlichen Elemente kann geringer sein als die temperaturabhängige Verdampfungsrate des ersten Elements. Zum Beispiel kann ein drittes Element mit einer temperaturabhängigen Verdampfungsrate gesputtert werden, die im Wesentlichen der temperaturabhängigen Verdampfungsrate des zweiten Elements entspricht. In dem Beispiel, in dem das erste Element Bismut und das zweite Element Eisen ist, kann das dritte Element z.B. Titan sein (z.B. um titandotiertes Bismutferrit (Ti: BiFeO3 ) zu erzeugen).It is understood that the principles are described by way of example for the first element and the second element and that one or more additional elements (from a (eg, the) common sputtering target with at least one of the first element and/or the second element and/or from another sputtering target (using the same sputtering source or a different sputtering source)) may be sputtered using the one or more sputtering sources 104 (n = 1 to N) to form the
Die Verwendung einer Sputtertemperatur (d.h. einer Temperatur des Substrats 116 und/oder der Materialschicht 122), die gleich oder größer als der charakteristische Temperaturwert ist, kann den Sputterprozess jedoch auf die Verwendung erhöhter Temperaturen und/oder auf einen vordefinierten Temperaturbereich beschränken (z.B. im Falle eines höheren Schwellenwertes). Daher kann es erwünscht sein, die Materialschicht 122 mit vordefinierten Eigenschaften auch bei Temperaturen unterhalb des charakteristischen Temperaturwerts zu erzeugen. Beispielsweise kann das Substrat 116 Elemente enthalten, die bei Temperaturen, die gleich oder höher als der charakteristische Temperaturwert sind, (unbeabsichtigt) in die Materialschicht 122 diffundieren, wodurch die vordefinierten Eigenschaften möglicherweise nicht erreicht werden. Als weiteres Beispiel kann das Substrat 116 eine oder mehrere Komponenten enthalten, die ein oder mehrere Elemente aufweisen, die bei Temperaturen, die gleich oder größer als der charakteristische Temperaturwert sind, (unbeabsichtigt) diffundieren können, wodurch die Eigenschaften der einen oder mehreren Komponenten beeinträchtigt werden. Das Substrat 116 kann zum Beispiel eine komplementäre Metall-Oxid-Halbleiter-Struktur (CMOS) mit einem oder mehreren Elementen enthalten. Daher kann das Substrat 116 (z.B. ein Wafer) mit einem Wärmebudget verbunden sein, das einen oberen Grenzwert für die Temperatur zum Sputtern des ersten und des zweiten Elements festlegt. Daher kann es in diesem Fall nicht möglich sein, bei Temperaturen zu sputtern, die gleich oder höher sind als der charakteristische Temperaturwert. Im Folgenden werden verschiedene Steuerungsaspekte beschrieben, die es ermöglichen, die Materialschicht 122 mit den vordefinierten Eigenschaften unterhalb des charakteristischen Temperaturwerts zu erzeugen. Dies kann zum Beispiel die Flexibilität des Sputterprozesses erhöhen und es ermöglichen, die Materialschicht 122 durch Sputtern zu erzeugen, wenn das Substrat 116 eine oder mehrere kritische Komponenten enthält, die das Wärmebudget einschränken.However, using a sputtering temperature (i.e., a temperature of the
Was das Beispiel der Abscheidung der BFO-Materialschicht betrifft: Die Abscheidung der BFO-Materialschicht bei Temperaturen unterhalb der charakteristischen Temperatur kann erforderlich sein, um die Diffusion von Platin in die BFO-Materialschicht zu verringern und dadurch die Stabilität der Elektrodenschicht (z.B. der unteren Elektrode) und damit die memristiven Schalteigenschaften der hergestellten memristiven Vorrichtung(en) zu erhöhen.Regarding the example of the deposition of the BFO material layer, the deposition of the BFO material layer at temperatures below the characteristic temperature may be necessary to reduce the diffusion of platinum into the BFO material layer and thereby increase the stability of the electrode layer (e.g., the bottom electrode) and thus the memristive switching properties of the fabricated memristive device(s).
Die Abscheidung der BFO-Materialschicht bei Temperaturen höher als der obere Schwellenwert kann zu einer (unbeabsichtigten) Spannung (z.B. Druckspannung oder Zugspannung) innerhalb der Metallelektrodenschicht und/oder zu einer (unbeabsichtigten) Diffusion eines Metallmaterials der Metallelektrodenschicht in die BFO-Materialschicht führen.The deposition of the BFO material layer at temperatures higher than the upper threshold may lead to an (unintended) stress (e.g. compressive stress or tensile stress) within the metal electrode layer and/or to an (unintended) diffusion of a metal material of the metal electrode layer into the BFO material layer.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann das Steuersystem 107 so konfiguriert sein, dass es (z.B. kontinuierlich) einen Temperaturwert empfängt, der die Temperatur des Substrats 116 und/oder der Materialschicht 122 mittels des einen oder der mehreren Temperatursensoren 126 repräsentiert. Das Steuersystem 107 kann so konfiguriert sein, dass es (z.B. kontinuierlich) während des Sputterns die Plasmaeigenschaften mittels des einen oder der mehreren Plasmadetektionssensoren 128 empfängt. Der Sputterprozess kann unter Verwendung einer Vielzahl von Betriebsparametern durchgeführt werden. Ein Betriebsparameter der Vielzahl von Betriebsparametern kann beispielsweise ein erster Leistungswert einer ersten Leistung, die zum Sputtern des ersten Elements verwendet wird, ein zweiter Leistungswert einer zweiten Leistung, die zum Sputtern des zweiten Elements verwendet wird, ein Leistungsverhältnis zwischen der ersten Leistung und der zweiten Leistung, eine erste Sputterrate, mit der das erste Element gesputtert wird, eine zweite Sputterrate, mit der das zweite Element gesputtert wird, ein Sputterverhältnis zwischen der ersten Sputterrate und der zweiten Sputterrate, ein Druck der Atmosphäre innerhalb der Prozesskammer 102, ein Sauerstoffmassenstrom (z. B., (z.B. eingestellt über einen entsprechenden Massenflussregler) in die Prozesskammer 102, die eingestellte Temperatur, auf die der Heizer 124 das Substrat 116 und/oder die Materialschicht 122 aufheizen soll, (im Falle des RF-Sputterns) eine erste Leistungsfrequenz, die zum Sputtern des ersten Elements verwendet wird, eine zweite Leistungsfrequenz, die zum Sputtern des zweiten Elements verwendet wird, ein Frequenzverhältnis zwischen der ersten Leistungsfrequenz und der zweiten Leistungsfrequenz, usw. Das Steuersystem 107 kann so konfiguriert sein, dass es (z.B. kontinuierlich) einen oder mehrere Betriebsparameter der Vielzahl von Betriebsparametern auf der Grundlage des (empfangenen) Temperaturwertes und/oder der (empfangenen) Plasmaeigenschaften steuert, um die Materialschicht 122 mit den vordefinierten Eigenschaften (unterhalb des charakteristischen Temperaturwertes) zu erzeugen. Dies ermöglicht die Herstellung von BFO-Materialschichten mit vordefinierten memristiven Schalteigenschaften über das gesamte Substrat 116 (z.B. den Wafer).According to various aspects, the
Wie hier beschrieben, können die Plasmaeigenschaften (die von einem oder mehreren Plasmadetektionssensoren 128 erfasst werden) es ermöglichen, eine Zusammensetzung der gesputterten Elemente innerhalb des Abscheidematerialstroms zu ermitteln, wie z.B. ein Atomverhältnis des ersten Elements zu dem zweiten Element innerhalb des/der Abscheidematerialstroms/ströme. Gemäß verschiedenen Aspekten kann sich die Zusammensetzung und/oder das Atomverhältnis während des Sputterns ändern (z.B. aufgrund einer Ausdünnung von mindestens einem Sputter-Target). Das Steuersystem 107 kann so konfiguriert sein, dass es mindestens einen Betriebsparameter des einen oder der mehreren Betriebsparameter anpasst, um diese Änderungen auszugleichen, so dass die Zusammensetzung und/oder das Atomverhältnis während des Sputterns im Wesentlichen stabil gehalten werden kann. Stellt das Steuersystem 107 beispielsweise anhand der Plasmaeigenschaften fest, dass das Atomverhältnis zwischen einem ersten Element und einem zweiten Element zunimmt, kann das Steuersystem 107 so konfiguriert werden, dass es den mindestens einen Betriebsparameter steuert, um die Sputterrate des zweiten Elements zu erhöhen (z.B. mittels Erhöhen der zweiten Leistung) und/oder die Sputterrate des ersten Elements zu verringern (z.B. mittels Verringern der ersten Leistung), und umgekehrt. Im Falle des reaktiven Sputterns können die Plasmaeigenschaften einen Sauerstoffgehalt anzeigen und das Steuersystem 107 kann so konfiguriert sein, dass es einen Sauerstofffluss in die Prozesskammer 102 steuert, falls sich der Sauerstoffgehalt ändert. Gemäß verschiedenen Aspekten kann das Steuersystem 107 so konfiguriert sein, dass es den Sauerstofffluss in die Verarbeitungskammer 102 basierend auf den ein oder mehreren Betriebsparametern steuert. Wenn zum Beispiel eine Leistung und/oder ein Leistungsverhältnis geändert wird, kann der Sauerstofffluss entsprechend geändert werden.As described herein, the plasma properties (as sensed by one or more plasma detection sensors 128) may enable a composition of the sputtered elements within the deposition material stream to be determined, such as an atomic ratio of the first element to the second element within the deposition material stream(s). In various aspects, the composition and/or atomic ratio may change during sputtering (e.g., due to thinning of at least one sputtering target). The
Gemäß verschiedenen Aspekten kann das Steuersystem 107 (z.B. die Sputtersteuerung 108) so konfiguriert sein, dass es die erste Leistung und/oder die zweite Leistung als einen Betriebsparameter der einen oder mehreren Betriebsparameter steuert. Das Steuersystem 107 (z.B. die Sputtersteuerung 108) kann so konfiguriert sein, dass es ein Leistungsverhältnis zwischen der ersten Leistung und der zweiten Leistung als einen Betriebsparameter der ein oder mehreren Betriebsparameter steuert. Daher kann das Steuersystem 107 so konfiguriert sein, dass es ein Leistungsverhältnis (in einigen Aspekten als nominelles Leistungsverhältnis bezeichnet) zwischen der ersten Leistung und der zweiten Leistung auf der Grundlage des (empfangenen) Temperaturwertes und/oder der (empfangenen) Plasmaeigenschaften ermittelt und dann die erste Leistung und die zweite Leistung gemäß dem ermittelten Leistungsverhältnis steuert. So kann die erste Leistung und/oder die zweite Leistung (z.B. nur die erste Leistung oder nur die zweite Leistung oder sowohl die erste Leistung als auch die zweite Leistung) so verändert werden, dass das Verhältnis zwischen der ersten Leistung und der zweiten Leistung (d.h. ein Verhältnis zwischen ihren jeweiligen Werten) im Wesentlichen dem ermittelten Leistungsverhältnis entspricht. In Bezug auf das Beispiel der Erzeugung einer Bismut-Ferrit (BFO)-Materialschicht mit vordefinierten Eigenschaften zeigt
Daher können sowohl veränderte Plasmaeigenschaften als auch eine veränderte Temperatur durch eine Veränderung des Sputterratenverhältnisses gesteuert werden. Es versteht sich daher von selbst, dass die auf der Basis der Temperatur beschriebenen Kontrollaspekte analog für die auf den Plasmaeigenschaften beschriebenen Kontrollaspekte gelten können und umgekehrt.Therefore, both altered plasma properties and a changed temperature can be achieved by changing the sputtering rate ratio It is therefore self-evident that the control aspects described on the basis of temperature can apply analogously to the control aspects described on the basis of plasma properties and vice versa.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann der eine oder mehrere Betriebsparameter den Druck der Atmosphäre in der Prozesskammer 102 aufweisen. Die Sputterrate, mit der das erste Element gesputtert wird, und/oder die zweite Sputterrate, mit der das zweite Element gesputtert wird, können vom Druck der Atmosphäre abhängen. Daher kann das Steuersystem 107 so konfiguriert sein, dass es den Druck in der Prozesskammer 102 (z.B. durch Ändern eines Gasflusses in die Prozesskammer 102 und/oder durch Ändern einer Saugleistung des Pumpensystems 110 (z.B. durch Öffnen oder Schließen eines mit dem Pumpensystem 110 verbundenen Tores)) basierend auf der Temperatur des Substrats 116 und/oder basierend auf den Plasmaeigenschaften (z.B. zur Anpassung des Sputterratenverhältnisses) steuert.According to various aspects, the one or more operating parameters may include the pressure of the atmosphere in the
Wie hier beschrieben, ist mit der Temperatur des Substrats 116 die Temperatur gemeint, die die Temperatur des Substrats 116 repräsentiert (z.B. die Temperatur der Heizung 124 und/oder die Temperatur der Materialschicht 122).As described herein, the temperature of the
Gemäß verschiedenen Aspekten kann das Steuersystem 107 so konfiguriert sein, dass es vor dem Sputtern eine Temperatur einstellt, auf die der Heizer 124 aufgeheizt werden soll, und das Leistungsverhältnis auf der Grundlage der eingestellten Temperatur bestimmt. Auch während des Sputterns kann das Steuersystem 107 kontinuierlich die von dem einen oder den mehreren Temperatursensoren 126 erfasste Temperatur empfangen und ein Leistungsverhältnis auf der Grundlage der Temperatur Ermitteln und dann die erste Leistung und/oder die zweite Leistung gemäß dem Leistungsverhältnis steuern.In various aspects, the
Gemäß verschiedenen Aspekten kann das erste Element mit einer ersten Frequenz und das zweite Element mit einer zweiten Frequenz gesputtert werden. Das Steuersystem 107 (z.B. die Sputtersteuerung 108) kann so konfiguriert sein, dass es die erste Frequenz und/oder die zweite Frequenz als einen Betriebsparameter der einen oder mehreren Betriebsparameter steuert. Das Steuersystem 107 (z.B. die Sputtersteuerung 108) kann so konfiguriert sein, dass es ein Frequenzverhältnis zwischen der ersten Frequenz und der zweiten Frequenz als einen Betriebsparameter der einen oder mehreren Betriebsparameter steuert. Daher kann das Steuersystem 107 so konfiguriert sein, dass es ein Frequenzverhältnis (in einigen Aspekten als nominelles Frequenzverhältnis bezeichnet) zwischen der ersten Frequenz und der zweiten Frequenz auf der Grundlage des (empfangenen) Temperaturwertes und/oder der (empfangenen) Plasmaeigenschaften bestimmt und dann die erste Frequenz und/oder die zweite Frequenz gemäß dem ermittelten Frequenzverhältnis steuert.According to various aspects, the first element may be sputtered at a first frequency and the second element may be sputtered at a second frequency. The control system 107 (e.g., the sputter controller 108) may be configured to control the first frequency and/or the second frequency as an operating parameter of the one or more operating parameters. The control system 107 (e.g., the sputter controller 108) may be configured to control a frequency ratio between the first frequency and the second frequency as an operating parameter of the one or more operating parameters. Therefore, the
Gemäß verschiedenen Aspekten kann das erste Element mit DC-Pulsen gesputtert werden und das zweite Element mit DC-Pulsen gesputtert werden. Das Steuersystem 107 (z.B. die Sputtersteuerung 108) kann so konfiguriert sein, dass es erste Pulseigenschaften (eine Pulsdauer, eine Pulsrate und/oder eine Pulsleistung) der Pulse, die mit dem DC-Puls-Sputtern des ersten Elements verbunden sind, und/oder zweite Pulseigenschaften (eine Pulsdauer, eine Pulsrate und/oder eine Pulsleistung) der Pulse, die mit dem DC-Puls-Sputtern des zweiten Elements verbunden sind, als Betriebsparameter des einen oder der mehreren Betriebsparameter steuert. Das Steuersystem 107 (z.B. die Sputtersteuerung 108) kann so konfiguriert sein, dass es ein Verhältnis zwischen den ersten Pulseigenschaften und den zweiten Pulseigenschaften (z.B. ein Verhältnis zwischen den Pulsdauern, ein Verhältnis zwischen den Pulsraten, ein Verhältnis zwischen den Pulsleistungen, usw.) als einen Betriebsparameter der ein oder mehreren Betriebsparameter steuert. Das Steuersystem 107 kann so konfiguriert sein, dass es das Verhältnis auf der Grundlage des (empfangenen) Temperaturwertes und/oder der (empfangenen) Plasmaeigenschaften bestimmt und dann die ersten Impulseigenschaften und/oder die zweiten Impulseigenschaften gemäß dem ermittelten Verhältnis steuert.According to various aspects, the first element may be sputtered with DC pulses and the second element may be sputtered with DC pulses. The control system 107 (e.g., the sputter controller 108) may be configured to control first pulse characteristics (a pulse duration, a pulse rate, and/or a pulse power) of the pulses associated with the DC pulse sputtering of the first element and/or second pulse characteristics (a pulse duration, a pulse rate, and/or a pulse power) of the pulses associated with the DC pulse sputtering of the second element as operating parameters of the one or more operating parameters. The control system 107 (e.g., the sputter controller 108) may be configured to control a ratio between the first pulse characteristics and the second pulse characteristics (e.g., a ratio between pulse durations, a ratio between pulse rates, a ratio between pulse powers, etc.) as an operating parameter of the one or more operating parameters. The
Gemäß verschiedenen Aspekten kann das System 100 einen Oberflächenrauheitssensor (z.B. einen optischen Rauheitssensor) enthalten, der derart eingerichtet ist, dass er eine Oberflächenrauheit der Materialschicht 122 (z.B. während der Abscheidung) erfasst. Die Oberflächenrauheit kann von einer Stöchiometrie abhängen (z.B. dem atomaren Verhältnis zwischen einem ersten und einem zweiten Element). Der Oberflächenrauheitssensor kann so konfiguriert sein, dass er Rauheitsdaten, die die erfasste Oberflächenrauheit repräsentieren, an das Steuersystem 107 liefert. Das Steuersystem 107 kann so konfiguriert sein, dass es den einen oder die mehreren Betriebsparameter auf der Grundlage der Oberflächenrauheit ermittelt. Für den Fall, dass die Rauheitsdaten darauf hinweisen, dass das Atomverhältnis unter das vordefinierte Atomverhältnis fällt, kann das Steuersystem 107 beispielsweise so konfiguriert sein, dass es die eine oder mehreren Sputterquellen auf der Grundlage der angepassten einen oder mehreren Betriebsparameter steuert, um mindestens eine Sputterrate anzupassen, um das Atomverhältnis zu erhöhen, und andersherum.According to various aspects, the
Wie in
Es versteht sich, dass das Steuersystem 107 so konfiguriert sein kann, dass es den einen oder die mehreren Betriebsparameter sowohl auf der Grundlage der Temperatur des Substrats als auch der Plasmaeigenschaften steuert. Das Steuersystem 107 kann zum Beispiel so konfiguriert sein, dass es den einen oder die mehreren Betriebsparameter mit Hilfe eines ersten und eines zweiten Regelkreises steuert. Innerhalb des ersten Regelkreises kann das Steuersystem 107 mindestens einen Betriebsparameter des einen oder der mehreren Betriebsparameter basierend auf der Temperatur des Substrats anpassen (z.B. durch Steuerung des Leistungsverhältnisses, wie in
Wenn eine Materialschicht durch Sputtern auf ein Substrat (z.B. einen Wafer) aufgebracht wird, dessen laterale Größe größer als ein vordefinierter Schwellenwert ist, können die Eigenschaften der Materialschicht seitlich variieren. Zum Beispiel kann die Stöchiometrie der Materialschicht 122 auf dem Substrat 116 seitlich variieren.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann die Materialschicht 122 unter Verwendung einer Konfiguration des Systems 100 abgeschieden werden, die den Motor 132 zum Drehen des Probenhalters 114 aufweist und bei der die eine oder mehrere Sputterquellen außermittig fokussiert sind (mit gleichen oder unterschiedlichen Brennpunkten) (siehe beispielsweise
Das Steuersystem 107 (z.B. die Motorsteuerung) kann so konfiguriert sein, dass es den Probenhalter 114 mit einer Rotationsgeschwindigkeit (kann auch als Rotationsfrequenz bezeichnet werden) dreht, die gleich oder größer als eine vordefinierte Rotationsgeschwindigkeit ist. Die vordefinierte Rotationsgeschwindigkeit kann bedeuten, dass bei einer Umdrehung (z.B. Umdrehung) des Substrats 116 eine Teilschicht der Materialschicht 122 mit einer Dicke von ungefähr einer Gitterkonstante einer Kristallstruktur gebildet wird, die mit einer vordefinierten Phase der Materialschicht 122 verbunden ist. Dies kann es ermöglichen, memristive Bauelemente zu erzeugen, die im Wesentlichen homogene Eigenschaften (seitlich) über das gesamte Substrat 116 aufweisen. Es hat sich gezeigt, dass in dem Fall, dass die Rotation (z.B. Umdrehung) des Substrats 116 geringer ist als die vordefinierte Rotationsgeschwindigkeit, Diffusionsprozesse zu einer Erzeugung anderer Phasen als einer vordefinierten Phase mit den vordefinierten Eigenschaften führen können. Daher kann die vordefinierte Rotationsgeschwindigkeit von der Abscheiderate abhängen, mit der die Materialschicht 122 abgeschieden wird. Das Steuersystem 107 kann so konfiguriert sein, dass es die vordefinierte Rotationsgeschwindigkeit auf der Grundlage der Abscheidungsrate bestimmt. Gemäß verschiedenen Aspekten kann das Steuersystem 107 so konfiguriert sein, dass es die vordefinierte Rotationsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Abscheidungsrate bestimmt. Wie hier beschrieben, kann das Steuersystem 107 so konfiguriert sein, dass es einen oder mehrere Betriebsparameter des Sputterprozesses steuert und während des Sputterns anpasst. Wenn also ein oder mehrere Betriebsparameter angepasst werden, um z.B. die Sputterrate des ersten Elements und/oder die Sputterrate des zweiten Elements anzupassen, kann sich die Abscheidungsrate ändern. Daher kann das Steuersystem 107 so konfiguriert sein, dass es auch die vordefinierte Rotationsgeschwindigkeit (auch als vordefinierter Rotationsgeschwindigkeitswert bezeichnet) basierend auf den ein oder mehreren Betriebsparametern anpasst. Gemäß verschiedenen Aspekten kann das Steuersystem 107 so konfiguriert sein, dass es zum Ermitteln eines Rotationsgeschwindigkeitswertes gleich oder größer als der vordefinierte Rotationsgeschwindigkeitswert ist und den Motor 132 so steuert, dass er das Substrat 116 gemäß dem ermittelten Rotationsgeschwindigkeitswert dreht. Außerdem können die Diffusionsprozesse von der Temperatur der Materialschicht 122 abhängen. Daher kann die vordefinierte Rotationsgeschwindigkeit (Wert) auch von der Temperatur der Materialschicht 122 abhängen. Daher kann das Steuersystem 107 so konfiguriert sein, dass es die vordefinierte Rotationsgeschwindigkeit (Wert) auch auf der Grundlage einer Temperatur anpasst, die die Temperatur der Materialschicht 122 repräsentiert (z.B. die Temperatur des Substrats 116). Wie hier beschrieben, kann die Temperatur des Substrats 116 während des Auftragens der Materialschicht 122 variieren.The control system 107 (e.g., the motor controller) may be configured to rotate the
In einem Beispiel: Das Steuersystem 107 kann die vordefinierte Rotationsgeschwindigkeit vor dem Sputtern Ermitteln und den Motor 132 so steuern, dass er das Substrat 116 mit einer Rotationsgeschwindigkeit dreht, die gleich oder größer ist als die vordefinierte Rotationsgeschwindigkeit (Wert). Während der Abscheidung kann das Steuersystem 107 den einen oder die mehreren Betriebsparameter basierend auf der Temperatur des Substrats 116 (und optional ferner basierend auf den Plasmaeigenschaften) anpassen (wie hier beschrieben). Diese Anpassung des einen oder der mehreren Betriebsparameter kann die Sputterrate des ersten Elements und/oder des zweiten Elements und damit die Abscheidungsrate verändern. Daher kann das Steuersystem 107 auch die vordefinierte Rotationsgeschwindigkeit basierend auf den ein oder mehreren Betriebsparametern (gemäß der geänderten Abscheidungsrate) und, da die Temperatur des Substrats 116 auch die Diffusionsprozesse verändert, auch basierend auf der Temperatur des Substrats 116 anpassen.In an example: The
Gemäß verschiedenen Aspekten kann die Rotationsgeschwindigkeit mehr als 60 Umdrehungen pro Minute betragen.According to different aspects, the rotation speed can be more than 60 revolutions per minute.
Die Abscheidungsrate kann einen unteren Schwellenwert haben, der einer minimal erforderlichen Leistung entspricht, um das jeweilige Element mit der entsprechenden Leistung zu zerstäuben. Daher kann die Abscheidungsrate nicht auf einen Wert reduziert werden, der unter dem unteren Schwellenwert liegt. Dies bedeutet gleichzeitig, dass es einen niedrigeren Wert für die vordefinierte Rotationsgeschwindigkeit geben kann. Daher kann es erforderlich sein, das System 100 so zu konfigurieren, dass die Rotationsgeschwindigkeit so hoch wie möglich ist, um einen breiteren Bereich von Abscheidungsraten zu ermöglichen.The deposition rate may have a lower threshold corresponding to a minimum required power to atomize the respective element with the corresponding power. Therefore, the deposition rate cannot be reduced to a value below the lower threshold. This simultaneously means that there may be a lower value for the predefined rotation speed. Therefore, it may be necessary to configure the
In dem Beispiel der Abscheidung der BFO-Materialschicht (d.h. mit Bismutferrit als vordefinierter Phase) beträgt die Gitterkonstante von Bismutferrit (BiFeO3) ungefähr 0,563 nm. Das Steuersystem 107 kann so konfiguriert sein, dass es die vordefinierte Rotationsgeschwindigkeit (Wert) so bestimmt, dass in einer Rotation (z.B. Umdrehung) des Substrats 116 bei einer bestimmten (z.B. aktuellen) Abscheidungsrate eine Schicht von ungefähr 0,563 nm gebildet wird und kann dann eine Rotationsgeschwindigkeitswerts gleich oder größer als der ermittelte Rotationsgeschwindigkeitswert ermitteln.In the example of depositing the BFO material layer (ie, with bismuth ferrite as the predefined phase), the lattice constant of bismuth ferrite (BiFeO 3 ) is approximately 0.563 nm. The
Wie hier beschrieben, können in dem Fall, dass die Rotation (z.B. die Umdrehung) der Substrate 116 geringer ist als die vordefinierte Rotationsgeschwindigkeit, Diffusionsprozesse zur Bildung anderer Phasen als der vordefinierten Phase (z.B. BFO) führen. Diese anderen Phasen können eine andere Gitterkonstante haben als die vordefinierte Phase. Gemäß verschiedenen Aspekten kann das Steuersystem 107 so konfiguriert sein, dass es die vordefinierte Rotationsgeschwindigkeit auch auf der Grundlage der Gitterkonstanten der anderen (möglichen) Phasen bestimmt. So kann das Steuersystem 107 die Phase mit der niedrigsten Gitterkonstante berücksichtigen. Das Steuersystem 107 kann so konfiguriert sein, dass es die vordefinierte Rotationsgeschwindigkeit so bestimmt, dass bei einer Rotation (z.B. Umdrehung) des Substrats 116 eine Teilschicht der Materialschicht 122 mit einer Dicke von ungefähr einer Gitterkonstante einer Kristallstruktur gebildet wird, die zu einer (möglichen) Phase der Materialschicht 122 gehört (wobei die (mögliche) Phase eine niedrigste Gitterkonstante der (möglichen) Phasen der Materialschicht 122 aufweist). In dem Beispiel der Abscheidung der BFO-Materialschicht (d.h. mit Bismutferrit als vordefinierter Phase) beträgt die Gitterkonstante von Bismutoxid (Bi2O3) (als mögliche Phase) ungefähr 0,566 nm und die Gitterkonstante von Eisenoxid (Fe2O3) (als mögliche Phase) ungefähr 0,84 nm. Daher kann in diesem Beispiel die Gitterkonstante von BFO die niedrigste Gitterkonstante der möglichen Phasen sein. Dies kann verhindern, dass sich eine Monoschicht aus Bismutoxid oder Eisenoxid bildet. Bei Temperaturen von ungefähr 650°C können diese Monoschichten beispielsweise stabil sein und die Bildung der vordefinierten BFO-Phase verhindern.As described herein, in case the rotation (e.g., revolution) of the
Gemäß verschiedenen Aspekten kann die Materialschicht 122 während und/oder nach dem Sputtern mittels der linearen Lampenanordnung 134 bestrahlt werden. Das Steuersystem 107 kann so konfiguriert sein, dass es den Motor 132 so steuert, dass er den Probenhalter 114 während der Bestrahlung mit einer bestimmten Geschwindigkeit dreht. Es hat sich gezeigt, dass die bestrahlte (z.B. temperaturbehandelte) Materialschicht 122 aufgrund der linearen Anordnung der Lampen inhomogene Eigenschaften aufweisen kann (z.B. zwischen einem Bereich, der sich in Richtung unterhalb der Lampen befindet, und einem Bereich, der sich zwischen zwei benachbarten Lampen befindet) und dass das Drehen der Materialschicht 122 (z.B. durch Drehen des Probenhalters 132) zu im Wesentlichen homogenen Eigenschaften in Querrichtung der Materialschicht 122 führt.According to various aspects, the
Wie hier beschrieben, können das erste und das zweite Element (und optional das dritte Element und/oder Sauerstoff) von gemeinsamen Targets und/oder von verschiedenen Targets gesputtert werden, und im Fall von verschiedenen Targets können sie auf derselben Sputterquelle oder auf verschiedenen Sputterquellen angebracht werden. Für den Fall, dass ein Sputter-Target eines der Elemente enthält, kann das Sputter-Target auch andere Elemente enthalten. Es versteht sich auch, dass das erste Element und das zweite Element von einem gemeinsamen Target gesputtert werden können und gleichzeitig das erste Element und/oder das zweite Element von einer weiteren Sputterquelle(n) gesputtert werden kann. Die hier beschriebenen Kontrollaspekte können auf jede dieser Konfigurationen anwendbar sein, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben. Im Folgenden werden verschiedene beispielhafte Sputter-Szenarien für das Beispiel der Abscheidung der BFO-Materialschicht beschrieben:As described herein, the first and second elements (and optionally the third element and/or oxygen) may be sputtered from common targets and/or from different targets, and in the case of different targets, they may be applied to the same sputtering source or to different sputtering sources. In the event that a sputtering target includes one of the elements, the sputtering target may also include other elements. It is also understood that the first element and the second element may be sputtered from a common target and at the same time the first element and/or the second element may be sputtered from another sputtering source(s). The control aspects described herein may be applicable to any of these configurations unless explicitly stated otherwise. Various exemplary sputtering scenarios are described below for the example of deposition of the BFO material layer:
Gemäß verschiedenen Aspekten können Bismut und Eisen reaktiv (d.h. in einer Sauerstoffatmosphäre) gesputtert werden, um die BFO-Materialschicht zu erzeugen. Gemäß einigen Aspekten können Bismut und Eisen von einem gemeinsamen Target gesputtert werden. Nach anderen Aspekten können Bismut und Eisen von zwei verschiedenen Targets gesputtert werden (die an derselben Sputterquelle oder an verschiedenen Sputterquellen angebracht sind). Bismut kann von einem ersten Target gesputtert werden und Eisen kann von einem zweiten Target gesputtert werden. In einigen Fällen kann das erste Target im Wesentlichen aus Bismut und das zweite Target im Wesentlichen aus Eisen bestehen.According to various aspects, bismuth and iron can be sputtered reactively (ie in an oxygen atmosphere) to form the BFO material layer. In some aspects, bismuth and iron may be sputtered from a common target. In other aspects, bismuth and iron may be sputtered from two different targets (attached to the same sputtering source or to different sputtering sources). Bismuth may be sputtered from a first target and iron may be sputtered from a second target. In some cases, the first target may consist essentially of bismuth and the second target may consist essentially of iron.
Das gleichzeitige Sputtern von zwei oder mehr Elementen (z.B. von zwei verschiedenen Targets) kann als Co-Sputtern der zwei oder mehr Elemente bezeichnet werden.The simultaneous sputtering of two or more elements (e.g. from two different targets) can be referred to as co-sputtering of the two or more elements.
Gemäß verschiedenen Aspekten können Bismut, Eisen und Sauerstoff gesputtert werden, um die BFO-Materialschicht zu erzeugen (z.B. nicht reaktiv). Auch hier kann jede geeignete Konfiguration von Sputter-Target(s) verwendet werden. Zum Beispiel können Bismut, Eisen und Sauerstoff von einem gemeinsamen BFO-Target gesputtert werden (z.B. mit einem Atomverhältnis zwischen Bismut und Eisen, das größer ist als das vordefinierte Atomverhältnis). Alternativ zu dem gemeinsamen Target oder zusätzlich zu dem gemeinsamen Target kann Bismut von einem ersten Target und Eisen von einem zweiten Target (das sich vom ersten Target unterscheidet) gesputtert werden. In diesem Fall kann das erste Target und/oder das zweite Target außerdem Sauerstoff enthalten (z.B. kann das erste Target ein Bismutoxid-Target und/oder das zweite Target ein Eisenoxid-Target sein).According to various aspects, bismuth, iron and oxygen may be sputtered to create the BFO material layer (e.g., non-reactive). Again, any suitable configuration of sputtering target(s) may be used. For example, bismuth, iron and oxygen may be sputtered from a common BFO target (e.g., with an atomic ratio between bismuth and iron that is greater than the predefined atomic ratio). Alternatively to the common target or in addition to the common target, bismuth may be sputtered from a first target and iron from a second target (different from the first target). In this case, the first target and/or the second target may further contain oxygen (e.g., the first target may be a bismuth oxide target and/or the second target may be an iron oxide target).
Wie hier beschrieben, können ferner Elemente gesputtert werden, wie zum Beispiel das dritte Element. Das dritte Element kann z.B. Titan (Ti) sein. In diesem Fall kann die BFO-Materialschicht eine titandotierte BFO-Materialschicht (Ti: BiFeO3) sein. Die titandotierte BFO-Materialschicht kann wie hier beschrieben reaktiv oder nicht reaktiv abgeschieden werden. In jedem Fall kann mindestens ein Sputter-Target Titan enthalten. In einigen Fällen kann Titan von einem Titan-Sputter-Target (d.h. einem Target, das im Wesentlichen aus Titan besteht) oder einem Titanoxid-Sputter-Target (d.h. einem Target, das im Wesentlichen aus Titanoxid besteht) gesputtert werden. In diesem Fall kann das Steuersystem 107 so konfiguriert sein, dass es das Sputtern von Titan so steuert, dass das Sputter-Target kontinuierlich brennt, und eine Blende, welche der Sputterquelle zugehört, an der das Sputter-Target befestigt ist, kann geöffnet/geschlossen werden, um den Titananteil im Abscheidematerialstrom zu steuern. Alternativ oder zusätzlich zu dem Sputter-Target aus Titan kann auch mindestens eines der anderen Sputter-Targets Titan enthalten. Zum Beispiel kann das gemeinsame BFO-Target Titan enthalten (z.B. kann es ein titandotiertes BFO-Target sein). Zum Beispiel können eines oder mehrere der folgenden Elemente Titan enthalten: ein Bismut-Target (d.h. ein Target, das im Wesentlichen aus (metallischem) Bismut besteht), ein Eisen-Target (d.h. ein Target, das im Wesentlichen aus (metallischem) Eisen besteht), ein Bismut-Oxid (d.h. ein Target, das im Wesentlichen aus Bismut-Oxid besteht) und/oder ein Eisen-Oxid (d.h. ein Target, das im Wesentlichen aus Eisen-Oxid besteht) usw.Further, as described herein, elements such as the third element may be sputtered. The third element may be, for example, titanium (Ti). In this case, the BFO material layer may be a titanium-doped BFO material layer (Ti:BiFeO 3 ). The titanium-doped BFO material layer may be reactively or non-reactively deposited as described herein. In any case, at least one sputtering target may include titanium. In some cases, titanium may be sputtered from a titanium sputtering target (i.e., a target consisting essentially of titanium) or a titanium oxide sputtering target (i.e., a target consisting essentially of titanium oxide). In this case, the
Verschiedene Aspekte beziehen sich auf Steuerungsaspekte basierend auf der Temperatur des Substrats 116 und/oder den Plasmaeigenschaften. Bei der Anpassung eines oder mehrerer Betriebsparameter des Sputterns können sich die Sputterraten des ersten Elements (z.B. Bi) und/oder des zweiten Elements (z.B. Fe) ändern, was zu einer Änderung der Zusammensetzung des Abscheidematerialstroms/der Abscheidematerialströme führt. Daher kann das Steuersystem 107 so konfiguriert sein, dass es auch einen oder mehrere Betriebsparameter anpasst, die mit dem Sputtern des dritten Elements (z.B. Ti) verbunden sind, um die Materialschicht 122 (z.B. die BFO-Materialschicht) mit einer vordefinierten Konzentration des dritten Elements (z.B. Ti) zu erzeugen.Various aspects relate to control aspects based on the temperature of the
Gemäß verschiedenen Aspekten kann das Substrat 116 eine komplementäre Metall-Oxid-Halbleiter-Struktur (CMOS) und eine Metallisierungsstruktur (z.B. mit einer oder mehreren Metallisierungsschichten) über der CMOS-Struktur aufweisen. Das System 100 kann so konfiguriert sein, dass es zumindest einen Teil eines oder mehrerer memristiver Bauteile über der Metallisierungsstruktur bildet. Zum Beispiel kann das System 100 eine Elektrodenschicht über der Metallisierungsstruktur oder das Substrat 116 kann bereits die Elektrodenschicht enthalten. Die Elektrodenschicht kann zum Beispiel eine Platinschicht und eine Titanschicht enthalten. Das System 100 kann so konfiguriert sein, dass es die BFO-Materialschicht 122 (mit vordefinierten memristiven Eigenschaften) über der Elektrodenschicht abscheidet (mit jeder hier beschriebenen Art der Abscheidung).In various aspects, the
Die CMOS-Struktur kann ein Wärmebudget haben, das nur Temperaturen unterhalb des charakteristischen Temperaturwerts zulässt. Mit einem oder mehreren der hier beschriebenen Kontrollaspekte kann die Materialschicht 122 mit den vordefinierten Eigenschaften auch bei Temperaturen unterhalb des charakteristischen Temperaturwerts erzeugt werden. Bei diesen Temperaturen ist es möglicherweise nicht möglich, eine titandotierte BFO-Materialschicht durch Diffusion von Titan in die BFO-Materialschicht zu erzeugen. Daher kann Titan wie hier beschrieben gesputtert werden, um die titandotierte BFO-Materialschicht mit den vordefinierten Eigenschaften zu erzeugen (z.B. mit der vordefinierten Titan-Konzentration).The CMOS structure may have a thermal budget that only allows temperatures below the characteristic temperature value. With one or more of the control aspects described herein, the
Gemäß verschiedenen Aspekten kann das System 100 so konfiguriert sein, dass es vor dem Bilden der ein oder mehreren Memristiv-Bauelemente eine Metallschicht über der Metallisierungsschicht bildet oder das Substrat 116 kann bereits die Metallschicht enthalten. Die Metallschicht kann so konfiguriert sein, dass die Metallschicht mindestens 70 % (z.B. mindestens 90 %) der Einfallsstrahlung von der linearen Lampenanordnung reflektiert, wenn die Materialschicht (z.B. die BFO-Materialschicht) während und/oder nach der Bildung der Materialschicht (z.B. die BFO-Materialschicht) mit der linearen Lampenanordnung bestrahlt wird (z.B. in Kombination mit der Drehung des Substrathalters 114). Daher kann die Metallschicht als reflektierende Schicht ausgebildet sein. Die Metallschicht kann zum Beispiel ein Edelmetall enthalten oder im Wesentlichen aus einem solchen bestehen.) Dies kann es ermöglichen, die Homogenität der Materialschicht 122 nach der Bestrahlung (z.B. nach einer thermischen Behandlung) zu erhöhen. Optional kann unter der Metallschicht eine nicht-reflektierende Schicht (z.B. eine Schicht, die mindestens 10 % (z.B. mindestens 5 %) der einfallenden Strahlung reflektiert) angeordnet sein.According to various aspects, the
Im Folgenden werden verschiedene beispielhafte Verfahren zur Erzeugung einer Materialschicht (z.B. einer BFO-Materialschicht) mit vordefinierten Eigenschaften beschrieben. Es versteht sich, dass diese Verfahren der Veranschaulichung dienen und dass Merkmale davon gegebenenfalls miteinander kombiniert werden können. Die Verfahren können mit dem System 100 durchgeführt werden.Various exemplary methods for producing a material layer (e.g., a BFO material layer) with predefined properties are described below. It is understood that these methods are illustrative and that features thereof may be combined with one another, if desired. The methods may be performed with the
Das Verfahren 700 kann das Abscheiden einer Materialschicht auf einem Substrat aufweisen (in 702). Die Materialschicht kann zumindest ein erstes Element und ein zweites Element in einem vordefinierten Atomverhältnis enthalten. Das erste Element kann eine höhere temperaturabhängige Reevaporationsrate von dem Substrat und/oder der Materialschicht haben als das zweite Element.The
Abscheiden der Materialschicht auf das Substrat (in 702) kann das Erzeugen eines Abscheidematerialstroms zum Abscheiden auf das Substrat (in 702A) aufweisen. Der Abscheidematerialstrom kann ein Atomverhältnis des ersten Elements zu dem zweiten Element enthalten, das größer ist als das vordefinierte Atomverhältnis.Depositing the material layer onto the substrate (in 702) may include generating a deposition material stream for depositing onto the substrate (in 702A). The deposition material stream may include an atomic ratio of the first element to the second element that is greater than the predefined atomic ratio.
Abscheiden der Materialschicht auf das Substrat (in 702) kann Setzen einer Temperatur des Substrats zum Verdampfen des ersten Elements von dem Substrat und/oder der Materialschicht aufweisen, so dass die Materialschicht das vordefinierte Atomverhältnis hat (in 702B).Depositing the material layer onto the substrate (in 702) may include setting a temperature of the substrate to evaporate the first element from the substrate and/or the material layer such that the material layer has the predefined atomic ratio (in 702B).
Das Verfahren 800 kann das Ermitteln eines Temperaturwertes aufweisen, der eine Temperatur eines Substrats repräsentiert, auf dem eine Materialschicht, die zumindest ein erstes Element und ein zweites Element in einem vordefinierten Atomverhältnis abgeschieden werden soll (in 802).The
Das Verfahren 800 kann das Ermitteln, basierend auf dem Temperaturwert, eines Nennleistungsverhältnisses zwischen einer ersten Leistung assoziiert mit einem Sputtern des ersten Elements und einer zweiten Leistung assoziiert mit einem Sputtern des zweiten Elements (in 804) aufweisen.The
Das Verfahren 800 kann das Setzen eines ersten Leistungswertes der ersten Leistung und eines zweiten Leistungswertes der zweiten Leistung gemäß dem Nennleistungsverhältnis (in 806) aufweisen.The
Das Verfahren 900 kann das Sputtern zumindest eines ersten Elements gemäß einer ersten Leistung und eines zweiten Elements gemäß einer zweiten Leistung aufweisen, um eine Materialschicht, die das erste Element und das zweite Element enthält, auf einem Substrat abzuscheiden (in 902).The
Das Verfahren 900 kann während des Sputterns (in 902) das Erfassen von Plasmaeigenschaften aufweisen, die mit Sputtern des ersten Elements und/oder des zweiten Elements assoziiert sind (in 902A).The
Das Verfahren 900 kann während des Sputterns (in 902) die Steuerung eines Sputterratenverhältnisses zwischen einer ersten Sputterrate, die mit dem Sputtern des ersten Elements assoziiert ist, und einer zweiten Sputterrate, die mit dem Sputtern des zweiten Elements assoziiert ist, basierend auf den Plasmaeigenschaften (in 902B) aufweisen.The
Das Zweikreis-Steuerverfahren 1000 kann das Sputtern zumindest eines ersten Elements gemäß einer ersten Leistung und eines zweiten Elements gemäß einer zweiten Leistung aufweisen, um eine Materialschicht, die das erste Element und das zweite Element enthält, auf ein Substrat abzuscheiden (in 1002).The dual
Das Zweikreis-Steuerverfahren 1000 kann während des Sputterns des ersten Elements und des zweiten Elements (in 1002) das Steuern der ersten Leistung und der zweiten Leistung mittels einer ersten Regelschleife (in 1002A) (ein Regelschleife kann auch als Regelkreis bezeichnet werden) und einer zweiten Regelschleife (in 1002B) aufweisen. Der erste Regelkreis kann (in 1002A) das Erfassen einer Temperatur des Substrats und Steuern der ersten Leistung und der zweiten Leistung aufweisen, um ein Leistungsverhältnis zwischen der ersten Leistung und der zweiten Leistung basierend auf der Temperatur des Substrats anzupassen. Der zweite Regelkreis kann (in 1002B) Erfassen von Plasmaeigenschaften assoziiert mit einem Sputtern des ersten Elements und/oder des zweiten Elements und Steuern der ersten Leistung und der zweiten Leistung aufweisen, um das Leistungsverhältnis zwischen der ersten Leistung und der zweiten Leistung basierend auf den Plasmaeigenschaften anzupassen.The dual
Das Zweikreis-Steuerverfahren 1100 kann das Sputtern zumindest eines ersten Elements gemäß einer ersten Leistung und eines zweiten Elements gemäß einer zweiten Leistung aufweisen, um eine Materialschicht, die das erste Element und das zweite Element enthält, auf ein Substrat abzuscheiden (in 1102).The dual
Das Dual-Loop-Steuerverfahren 1100 kann während des Sputterns des ersten Elements und des zweiten Elements (in 1102) das Steuern der ersten Leistung und der zweiten Leistung mittels einer ersten Regelschleife (in 1102A) und einer zweiten Regelschleife (in 1102B) aufweisen. Der erste Regelkreis kann (in 1102A) das Erfassen einer Temperatur des Substrats und das Steuern des Sputterns basierend auf der Temperatur des Substrats aufweisen. Der zweite Regelkreis kann (in 1002B) Erfassen von Plasmaeigenschaften, die mit Sputtern des ersten Elements und/oder des zweiten Elements assoziiert sind, und Steuern des Sputterns basierend auf den Plasmaeigenschaften aufweisen.The dual
Das Verfahren 1200 kann das Sputtern zumindest eines ersten Elements gemäß einer ersten Leistung und eines zweiten Elements gemäß einer zweiten Leistung aufweisen, um eine Materialschicht, die das erste Element und das zweite Element enthält, auf einem Substrat abzuscheiden (in 1202).The method 1200 may include sputtering at least a first element according to a first power and a second element according to a second power to deposit a material layer including the first element and the second element on a substrate (in 1202).
Das Verfahren 1200 kann, während des Sputterns (in 1202), das Erfassen von Plasmaeigenschaften assoziiert mit einem Sputtern des ersten Elements und/oder des zweiten Elements (in 1202A) aufweisen.The method 1200 may include, during sputtering (in 1202), sensing plasma properties associated with sputtering of the first element and/or the second element (in 1202A).
Das Verfahren 1200 kann, während des Sputterns (in 1202), das Ermitteln, basierend auf den Plasmaeigenschaften, eines oder mehrerer Betriebsparameter des Sputterns (in 1202B) aufweisen.The method 1200 may include, during sputtering (in 1202), determining, based on the plasma characteristics, one or more operating parameters of the sputtering (in 1202B).
Das Verfahren 1200 kann während des Sputterns (in 1202) das Steuern des Sputterns basierend auf den ein oder mehreren Betriebsparametern (in 1202C) aufweisen.The method 1200 may include, during sputtering (in 1202), controlling the sputtering based on the one or more operating parameters (in 1202C).
Das Verfahren 1300 kann das Sputtern zumindest eines ersten Elements gemäß einer ersten Leistung und eines zweiten Elements gemäß einer zweiten Leistung aufweisen, um eine Materialschicht, die das erste Element und das zweite Element enthält, auf einem Substrat abzuscheiden (in 1302).The method 1300 may include sputtering at least a first element according to a first power and a second element according to a second power to deposit a material layer including the first element and the second element on a substrate (in 1302).
Das Verfahren 1300 kann während des Sputterns (in 1302) das Erfassen eines Temperaturwertes aufweisen, der eine Temperatur des Substrats repräsentiert (in 1302A).The method 1300 may include sensing a temperature value representing a temperature of the substrate (in 1302A) during sputtering (in 1302).
Das Verfahren 1300 kann, während des Sputterns (in 1302), das Ermitteln, basierend auf dem Temperaturwert, eines oder mehrerer Betriebsparameter des Sputterns (in 1302B) aufweisen.The method 1300 may include, during sputtering (in 1302), determining, based on the temperature value, one or more operating parameters of the sputtering (in 1302B).
Das Verfahren 1300 kann während des Sputterns (in 1302) das Steuern des Sputterns basierend auf den ein oder mehreren Betriebsparametern (in 1302C) aufweisen.The method 1300 may include, during sputtering (in 1302), controlling the sputtering based on the one or more operating parameters (in 1302C).
Das Verfahren 1400 kann das Hochfrequenzsputtern eines ersten Elements gemäß einem ersten Leistungsfrequenzwert (in 1402) aufweisen.The
Das Verfahren 1400 kann das Hochfrequenzsputtern eines zweiten Elements gemäß einem zweiten Leistungsfrequenzwert aufweisen, der sich von dem ersten Leistungsfrequenzwert unterscheidet (in 1404).The
Das Verfahren 1500 kann das Hochfrequenzsputtern eines ersten Elements gemäß einem ersten Leistungsfrequenzwert (in 1502) aufweisen.The
Das Verfahren 1500 kann das Sputtern eines zweiten Elements mit Gleichstrom aufweisen (in 1504).The
Das Verfahren 1600 kann das Abscheiden einer Materialschicht auf einem Substrat aufweisen, welches mit einer Rotationsgeschwindigkeit gleich oder größer als eine vordefinierte Rotationsgeschwindigkeit rotiert (in 1602). Die Materialschicht kann mindestens ein erstes Element und ein zweites Element in einer vordefinierten Phase enthalten. Die vordefinierte Rotationsgeschwindigkeit kann darauf hinweisen, dass bei einer Rotation des Substrats eine Teilschicht der Materialschicht mit einer Dicke einer Gitterkonstante einer mit der vordefinierten Phase verbundenen Kristallstruktur gebildet wird.The
Das Verfahren 1700 kann das Abscheiden einer Materialschicht auf einem Substrat aufweisen (in 1702). Die Materialschicht kann mindestens ein erstes Element und ein zweites Element in einer vordefinierten Phase enthalten.The
Das Verfahren 1700 kann während und/oder nach dem Abscheiden der Materialschicht auf das Substrat (in 1702) das Bestrahlen der Materialschicht mittels einer linearen Lampenanordnung (in 1702A) aufweisen.The
Das Verfahren 1700 kann aufweisen, dass während der Bestrahlung der Materialschicht mit der linearen Lampenanordnung (in 1702A) das Substrat gedreht wird (in 1702B).The
Das Verfahren 1800 kann das Bilden einer komplementären Metall-Oxid-Halbleiter-Struktur zumindest in oder auf einem Substrat (in 1802) aufweisen.The
Das Verfahren 1800 kann das Bilden einer Metallisierungs-Struktur über der komplementären Metall-Oxid-Halbleiter-Struktur (in 1804) aufweisen.The
Das Verfahren 1800 kann das Bilden eines oder mehrerer Memristiv-Bauelemente über der Metallisierungs-Struktur (in 1806) aufweisen. Das Bilden der ein oder mehreren Memristiv-Bauelemente (in 1806) kann entweder Reaktiv-Co-Sputtern von Bismut, Eisen und Titan in einer Atmosphäre mit Sauerstoff aufweisen, um eine Materialschicht mit titandotiertem Bismut-Ferrit zu erzeugen (in 1806A) oder Co-Sputtern von Bismut, Eisen, Sauerstoff und Titan, um eine Materialschicht mit titandotiertem Bismut-Ferrit zu erzeugen (in 1806B).The
Optional kann das Verfahren 1800 die Steuerung eines oder mehrerer Betriebsparameter des Sputterns gemäß einem oder mehreren hierin beschriebenen Steuerungsaspekten aufweisen (z.B. unter Verwendung eines oder mehrerer der hierin beschriebenen Verfahren).Optionally, the
Im Folgenden werden verschiedene Beispiele angeführt, die einen oder mehrere der oben beschriebenen Aspekte in Bezug auf das Sputtern mindestens des ersten Elements (z.B. Bi) und des zweiten Elements (z.B. Fe) (und optional des dritten Elements (z.B., Ti)), wie z.B. mittels der Vorrichtungen (z.B. die Sputtersteuerung 108, die eine oder mehrere Sputterquellen 104(n = 1 bis N)) und/oder Systeme (z.B. das Sputtersystem 100), und/oder unter Verwendung eines der Verfahren 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800. Es kann beabsichtigt sein, dass Aspekte, die in Bezug auf eine der Vorrichtungen (z.B. die Sputtersteuerung 108, die eine oder mehrere Sputterquellen 104 (n = 1 bis N)) und/oder das System 100 beschrieben werden, auch für eine oder mehrere der Verfahren 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800 gelten und umgekehrt.In the following, various examples are given that illustrate one or more of the aspects described above with respect to sputtering at least the first element (e.g., Bi) and the second element (e.g., Fe) (and optionally the third element (e.g., Ti)), such as by means of the devices (e.g., the
Beispiel 1 ist ein Verfahren, das Folgendes aufweist: Abscheiden einer Materialschicht auf ein Substrat, wobei die Materialschicht mindestens ein erstes Element (z.B. Bi) und ein zweites Element (z.B., Fe) in einem vordefinierten Atomverhältnis aufweist, wobei das erste Element eine größere temperaturabhängige Verdampfungsrate von dem Substrat und/oder der Materialschicht als das zweite Element hat; wobei das Abscheiden der Materialschicht aufweist: Erzeugen eines Abscheidematerialstroms zum Abscheiden auf das Substrat, wobei der Abscheidematerialstrom ein Atomverhältnis des ersten Elements zu dem zweiten Element aufweist, das größer als das vordefinierte Atomverhältnis ist, und Setzen einer Temperatur des Substrats zum Verdampfen des ersten Elements von dem Substrat und/oder der Materialschicht, so dass die Materialschicht das vordefinierte Atomverhältnis hat.Example 1 is a method comprising: depositing a material layer on a substrate, the material layer comprising at least a first element (eg, Bi) and a second element (eg, Fe) in a predefined atomic ratio, the first element having a greater temperature-dependent evaporation rate from the substrate and/or the material layer than the second element wherein depositing the material layer comprises: generating a deposition material stream for depositing onto the substrate, the deposition material stream having an atomic ratio of the first element to the second element that is greater than the predefined atomic ratio, and setting a temperature of the substrate to evaporate the first element from the substrate and/or the material layer such that the material layer has the predefined atomic ratio.
In Beispiel 2 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 1 optional aufweisen, dass die Temperatur des Substrats vor der Erzeugung des Abscheidematerialstroms eingestellt wird.In Example 2, the article of Example 1 can optionally comprise adjusting the temperature of the substrate prior to generating the deposition material stream.
In Beispiel 3 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 1 oder 2 optional aufweisen, dass die Temperatur des Substrats auf einen Temperaturwert gleich oder größer als ein unterer Grenzwert eingestellt wird, wobei der untere Grenzwert einen Dampfdruck des ersten Elements bei einem Arbeitsdruck einer Atmosphäre, in der der Abscheidematerialstrom erzeugt wird, repräsentiert.In Example 3, the article of Example 1 or 2 can optionally comprise setting the temperature of the substrate to a temperature value equal to or greater than a lower limit, wherein the lower limit represents a vapor pressure of the first element at a working pressure of an atmosphere in which the deposition material stream is generated.
In Beispiel 4 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 3 optional aufweisen, dass das Substrat eine Metallschicht mit einem Metallmaterial enthält und dass die Materialschicht auf der Metallschicht abgeschieden ist; wobei die Temperatur des Substrats auf einen Temperaturwert eingestellt ist, der gleich oder kleiner als ein oberer Schwellenwert ist, wobei der obere Schwellenwert eine Obergrenze einer diffusionsinduzierten atomaren Konzentration des Metallmaterials innerhalb der Materialschicht repräsentiert.In Example 4, the article according to any one of Examples 1 to 3 can optionally comprise that the substrate includes a metal layer comprising a metal material and that the material layer is deposited on the metal layer; wherein the temperature of the substrate is set to a temperature value equal to or less than an upper threshold value, wherein the upper threshold value represents an upper limit of a diffusion-induced atomic concentration of the metal material within the material layer.
In Beispiel 5 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 4 optional aufweisen, dass das Erzeugen des Abscheidematerialstroms das Sputtern des ersten Elements von einem ersten Sputter-Target, das das erste Element enthält, und das Sputtern des zweiten Elements von einem zweiten Sputter-Target, das das zweite Element enthält, aufweist, wobei das zweite Sputter-Target von dem ersten Sputter-Target verschieden ist.In Example 5, the article of any of Examples 1 to 4 can optionally include that generating the deposition material stream comprises sputtering the first element from a first sputtering target containing the first element and sputtering the second element from a second sputtering target containing the second element, wherein the second sputtering target is different from the first sputtering target.
In Beispiel 6 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 5 optional aufweisen, dass das erste Sputter-Target an einer ersten Sputterquelle angebracht ist und dass das zweite Sputter-Target an einer zweiten Sputterquelle angebracht ist, die sich von der ersten Sputterquelle unterscheidet; oder wobei das erste Sputter-Target und das zweite Sputter-Target an einer gemeinsamen Sputterquelle angebracht sind.In Example 6, the article of Example 5 can optionally include the first sputtering target being attached to a first sputtering source and the second sputtering target being attached to a second sputtering source that is different from the first sputtering source; or wherein the first sputtering target and the second sputtering target are attached to a common sputtering source.
In Beispiel 7 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 4 optional aufweisen, dass das Erzeugen des Abscheidematerialstroms das Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements von einem gemeinsamen Sputter-Target, das das erste Element und das zweite Element enthält, aufweist.In Example 7, the article of any of Examples 1 to 4 can optionally include that generating the deposition material stream comprises sputtering the first element and the second element from a common sputtering target containing the first element and the second element.
In Beispiel 8 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 7 optional aufweisen, dass die Materialschicht ferner Sauerstoff enthält; und wobei der Abscheidematerialstrom in einer Atmosphäre erzeugt wird, die Sauerstoff enthält (z.B. durch Reaktiv-Co-Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements) (wobei die Atmosphäre optional ferner ein Inertgas enthält) oder wobei der Abscheidematerialstrom Sauerstoff enthält (z.B., im Falle von zwei Sputter-Targets: das erste Sputter-Target kann ein Oxid des ersten Elements und/oder das zweite Sputter-Target kann ein Oxid des zweiten Elements enthalten; oder im Falle eines einzelnen Sputter-Targets: das gemeinsame Sputter-Target kann ein Oxid des ersten Elements und des zweiten Elements enthalten).In Example 8, the article of any of Examples 1 to 7 can optionally include that the material layer further contains oxygen; and wherein the deposition material stream is generated in an atmosphere containing oxygen (e.g., by reactive co-sputtering the first element and the second element) (wherein the atmosphere optionally further contains an inert gas) or wherein the deposition material stream contains oxygen (e.g., in case of two sputtering targets: the first sputtering target can contain an oxide of the first element and/or the second sputtering target can contain an oxide of the second element; or in case of a single sputtering target: the common sputtering target can contain an oxide of the first element and the second element).
In Beispiel 9 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 8 optional aufweisen, dass in einem Temperaturbereich von ungefähr 400°C bis ungefähr 800°C, die temperaturabhängige Verdampfungsrate des ersten Elements von dem Substrat und/oder der Materialschicht mindestens die doppelte temperaturabhängige Verdampfungsrate des zweiten Elements von dem Substrat und/oder der Materialschicht ist.In Example 9, the article of any of Examples 1 to 8 can optionally comprise that in a temperature range of about 400°C to about 800°C, the temperature dependent evaporation rate of the first element from the substrate and/or the material layer is at least twice the temperature dependent evaporation rate of the second element from the substrate and/or the material layer.
In Beispiel 10 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 9 optional aufweisen, dass die Materialschicht ferner ein drittes Element in einem vordefinierten atomaren Verhältnis zu dem ersten Element und dem zweiten Element enthält, wobei das erste Element eine höhere temperaturabhängige Verdampfungsrate von dem Substrat und/oder der Materialschicht hat als das dritte Element.In Example 10, the article of any of Examples 1 to 9 can optionally comprise that the material layer further contains a third element in a predefined atomic ratio to the first element and the second element, wherein the first element has a higher temperature dependent evaporation rate from the substrate and/or the material layer than the third element.
In Beispiel 11 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 10 optional aufweisen, dass in einem Temperaturbereich von ungefähr 400°C bis ungefähr 800°C die temperaturabhängige Verdampfungsrate des ersten Elements von dem Substrat und/oder der Materialschicht mindestens das Zweifache der temperaturabhängigen Verdampfungsrate des dritten Elements von dem Substrat und/oder der Materialschicht beträgt.In Example 11, the article of Example 10 can optionally comprise that in a temperature range of about 400°C to about 800°C, the temperature dependent evaporation rate of the first element from the substrate and/or the material layer is at least twice the temperature dependent evaporation rate of the third element from the substrate and/or the material layer.
In Beispiel 12 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 11 optional aufweisen, dass das erste Element Bismut ist und das zweite Element Eisen ist.In Example 12, the article of any of Examples 1 to 11 can optionally comprise the first element being bismuth and the second element being iron.
In Beispiel 13 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 12 optional aufweisen, dass die Temperatur des Substrats zum Erhalt eines Temperaturwertes in einem Bereich von ungefähr 600°C bis ungefähr 650°C (z.B. ein Temperaturwert von ungefähr 630°C) gesetzt ist.In Example 13, the article of Example 12 may optionally comprise that the temperature of the substrate is controlled to obtain a temperature value in a range of about 600°C to about 650°C (e.g. a temperature value of approximately 630°C).
In Beispiel 14 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 3 in Kombination mit Beispiel 12 oder 13 optional aufweisen, dass der untere Schwellenwert bei einem Arbeitsdruck von ungefähr 0.2* 10-2 mbar, ungefähr 630°C ist.In Example 14, the article of Example 3 in combination with Example 12 or 13 can optionally have the lower threshold at a working pressure of about 0.2* 10 -2 mbar, being about 630°C.
In Beispiel 14 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 4 in Kombination mit einem der Beispiele 12 bis 14 optional aufweisen, dass das Metallmaterial Titan ist und dass der obere Schwellenwert ungefähr 650°C beträgt.In Example 14, the article of Example 4 in combination with any of Examples 12 to 14 can optionally include that the metal material is titanium and that the upper threshold is about 650°C.
In Beispiel 16 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 12 bis 15 optional aufweisen, dass das vordefinierte Atomverhältnis des ersten Elements zu dem zweiten Element ungefähr 1:1 beträgt.In Example 16, the article of any of Examples 12 to 15 can optionally include that the predefined atomic ratio of the first element to the second element is about 1:1.
In Beispiel 17 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 12 bis 16 optional aufweisen, dass das dritte Element Titan ist.In Example 17, the article of any of Examples 12 to 16 can optionally comprise that the third element is titanium.
In Beispiel 18 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 17 optional aufweisen, dass die Materialschicht eine vordefinierte Phase enthält, die das erste Element und das zweite Element aufweist; und dass das Verfahren ferner aufweist: während des Abscheidens der Materialschicht auf das Substrat, Drehen des Substrats mit einer Rotationsgeschwindigkeit, die gleich oder größer als eine vordefinierte Rotationsgeschwindigkeit ist, die angibt, dass in einer Rotation (Umdrehung) des Substrats eine Teilschicht der Materialschicht mit einer Dicke von (ungefähr) einer Gitterkonstante einer Kristallstruktur, die mit der vordefinierten Phase assoziiert ist, gebildet wird.In Example 18, the article of any of Examples 1 to 17 can optionally comprise that the material layer includes a predefined phase comprising the first element and the second element; and that the method further comprises: while depositing the material layer onto the substrate, rotating the substrate at a rotational speed equal to or greater than a predefined rotational speed indicating that in one rotation (revolution) of the substrate, a sublayer of the material layer having a thickness of (approximately) a lattice constant of a crystal structure associated with the predefined phase is formed.
In Beispiel 19 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 18 in Kombination mit einem der Beispiele 12 bis 17 optional aufweisen, dass die vordefinierte Phase Bismut-Ferrit (BiFeO3) ist.In Example 19, the article of Example 18 in combination with any of Examples 12 to 17 can optionally comprise that the predefined phase is bismuth ferrite (BiFeO 3 ).
In Beispiel 20 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 18 oder 19 optional aufweisen, dass der Abscheidematerialstrom zum außermittigen Auftreffen auf das Substrat erzeugt wird.In Example 20, the article of Example 18 or 19 can optionally include generating the deposition material stream to impinge off-center on the substrate.
In Beispiel 21 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 20 optional aufweisen, dass das Substrat ein Wafer ist; und dass der Abscheidematerialstrom zum Auftreffen auf den Wafer bei ungefähr einem mittleren Radius des Wafers erzeugt wird.In Example 21, the article of Example 20 can optionally include that the substrate is a wafer; and that the deposition material stream is generated to impinge on the wafer at about an average radius of the wafer.
In Beispiel 22 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 20 oder 21 optional aufweisen, dass das Erzeugen des Abscheidematerialstroms konfokales Co-Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements mit dem Fokus, der außerzentrisch auf dem Substrat ist, aufweist.In Example 22, the article of Example 20 or 21 can optionally include that generating the deposition material stream comprises confocal co-sputtering the first element and the second element with the focus being off-center on the substrate.
In Beispiel 23 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 20 oder 21 optional aufweisen, dass Erzeugen des Abscheidematerialstroms aufweist: Erzeugen eines ersten Abscheidematerialstroms mittels Sputterns des ersten Elements und Erzeugen eines zweiten Abscheidematerialstroms mittels Sputterns des zweiten Elements; und dass der erste Abscheidematerialstrom erzeugt wird zum außermittigen Auftreffen auf das Substrat mit einem ersten Fokus und wobei der zweite Abscheidematerialstrom erzeugt wird zum außermittigen Auftreffen auf das Substrat mit einem zweiten Fokus verschieden von dem ersten Fokus.In Example 23, the article of Example 20 or 21 can optionally include generating the deposition material stream comprising: generating a first deposition material stream by sputtering the first element and generating a second deposition material stream by sputtering the second element; and wherein the first deposition material stream is generated to impinge off-center on the substrate at a first focus and wherein the second deposition material stream is generated to impinge off-center on the substrate at a second focus different from the first focus.
Beispiel 24 ist ein Verfahren, das aufweist: Ermitteln eines (z.B. vorher eingestellten oder während der Abscheidung gemessenen) Temperaturwertes, der eine Temperatur eines Substrats repräsentiert, auf dem eine Materialschicht, die mindestens ein erstes Element (z.B. Bi) und ein zweites Element (z.B., Fe) in einem vordefinierten Atomverhältnis abgeschieden werden soll; Ermitteln eines nominellen Leistungsverhältnisses zwischen einer ersten Leistung, die mit Sputtern des ersten Elements assoziiert ist, und einer zweiten Leistung, die mit Sputtern des zweiten Elements assoziiert ist, auf der Grundlage des Temperaturwerts (und optional eines gewünschten Atomverhältnisses zwischen einem ersten Element und einem zweiten Element); und Setzen eines ersten Leistungswertes der ersten Leistung und eines zweiten Leistungswertes der zweiten Leistung gemäß dem Nennleistungsverhältnis.Example 24 is a method comprising: determining a temperature value (e.g., preset or measured during deposition) representing a temperature of a substrate on which a material layer comprising at least a first element (e.g., Bi) and a second element (e.g., Fe) in a predefined atomic ratio is to be deposited; determining a nominal power ratio between a first power associated with sputtering the first element and a second power associated with sputtering the second element based on the temperature value (and optionally a desired atomic ratio between a first element and a second element); and setting a first power value of the first power and a second power value of the second power according to the nominal power ratio.
In Beispiel 25 kann das Verfahren gemäß Beispiel 24 optional ferner aufweisen: Abscheiden der Materialschicht auf dem Substrat.In Example 25, the method of Example 24 can optionally further comprise depositing the material layer on the substrate.
In Beispiel 26 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 25 optional aufweisen, dass das Abscheiden der Materialschicht auf dem Substrat das Sputtern des ersten Elements (z.B. von einem ersten Sputter-Target) gemäß dem ersten Leistungswert und das Sputtern des zweiten Elements (z.B. von einem zweiten Sputter-Target) gemäß dem zweiten Leistungswert aufweist.In Example 26, the article of Example 25 can optionally include depositing the material layer on the substrate comprising sputtering the first element (e.g., from a first sputtering target) according to the first power value and sputtering the second element (e.g., from a second sputtering target) according to the second power value.
In Beispiel 27 kann das Verfahren gemäß Beispiel 25 optional ferner aufweisen: während des Abscheidens der Materialschicht auf das Substrat: Erfassen von Plasmaeigenschaften assoziiert mit einem Sputtern des ersten Elements und/oder des zweiten Elements, Ermitteln eines angepassten Nennleistungsverhältnisses zwischen der ersten Leistung und der zweiten Leistung basierend auf den Plasmaeigenschaften, und Steuern der ersten Leistung und der zweiten Leistung gemäß dem angepassten Nennleistungsverhältnis.In Example 27, the method of Example 25 may optionally further comprise: during the deposition of the material layer onto the substrate: detecting plasma properties associated with sputtering of the first element and/or the second element, determining an adjusted nominal power ratio between the first power and the second power based on the plasma properties, and controlling the first power and the second power according to the adjusted nominal power ratio.
In Beispiel 28 kann das Verfahren gemäß Beispiel 25 optional ferner aufweisen: während des Abscheidens der Materialschicht auf das Substrat: Erfassen von Plasmaeigenschaften assoziiert mit einem Sputtern des ersten Elements und/oder des zweiten Elements, Steuern der Temperatur des Substrats basierend auf den Plasmaeigenschaften.In Example 28, the method of Example 25 can optionally further comprise: during depositing the material layer onto the substrate: sensing plasma properties associated with sputtering the first element and/or the second element, controlling the temperature of the substrate based on the plasma properties.
In Beispiel 29 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 24 bis 28 optional aufweisen, dass der Temperaturwert während des Abscheidens der Materialschicht auf das Substrat ermittelt (z.B. gemessen) wird.In Example 29, the article of any of Examples 24 to 28 can optionally include determining (e.g., measuring) the temperature value during deposition of the material layer onto the substrate.
In Beispiel 30 kann das Verfahren nach einem der Beispiele 24 bis 29 optional ferner Folgendes aufweisen: Erhitzen des Substrats auf eine bestimmte Temperatur vor dem Abscheiden der Materialschicht auf das Substrat.In Example 30, the method of any of Examples 24 to 29 can optionally further comprise: heating the substrate to a certain temperature prior to depositing the layer of material onto the substrate.
In Beispiel 31 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 24 bis 30 optional ferner aufweisen: während des Abscheidens der Materialschicht auf das Substrat, kontinuierliches (z.B. in vordefinierten (z.B. regelmäßigen) Zeitintervallen) Erfassen der Temperatur des Substrats und Steuern der ersten Leistung und der zweiten Leistung basierend auf einem jeweils erfassten Temperaturwert der Temperatur des Substrats.In Example 31, the method according to any one of Examples 24 to 30 can optionally further comprise: during the deposition of the material layer onto the substrate, continuously (e.g., at predefined (e.g., regular) time intervals) detecting the temperature of the substrate and controlling the first power and the second power based on a respectively detected temperature value of the temperature of the substrate.
In Beispiel 32 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 24 bis 31 optional aufweisen, dass das Abscheiden der Materialschicht auf dem Substrat das Erzeugen eines Abscheidematerialstroms in einer Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre (z.B. durch Reaktiv-Co-Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements) aufweist (wobei die Atmosphäre optional ferner ein Inertgas enthält).In Example 32, the article of any of Examples 24 to 31 can optionally include that depositing the layer of material on the substrate comprises generating a flow of deposition material in an oxygen-containing atmosphere (e.g., by reactive co-sputtering the first element and the second element) (wherein the atmosphere optionally further includes an inert gas).
In Beispiel 33 kann das Verfahren gemäß Beispiel 32 optional ferner aufweisen: während des Abscheidens der Materialschicht auf das Substrat, Erfassen von Sauerstoffdaten, die eine Sauerstoffkonzentration in einer Umgebung des Substrats repräsentieren, und Steuern einer Sauerstoffzufuhr gemäß einer eingestellten Sauerstoffkonzentration auf der Grundlage der Sauerstoffdaten.In Example 33, the method of Example 32 can optionally further comprise: during depositing the material layer onto the substrate, acquiring oxygen data representing an oxygen concentration in an environment of the substrate, and controlling an oxygen supply according to an adjusted oxygen concentration based on the oxygen data.
In Beispiel 34 kann das Verfahren gemäß Beispiel 33 optional ferner aufweisen: Erfassen der Sauerstoffdaten mittels: Erfassens eines Sauerstoffpartialdrucks (z.B. unter Verwendung von Massenspektrometrie und/oder einer Lambda-Sonde); und/oder vorausgesetzt, dass in Kombination mit Beispiel 25 ein oder mehrere Parameter bestimmt werden, die elektrische Eigenschaften (z.B., einen Strom, eine Spannung, eine Leistung, eine Impedanz usw.) eines ersten Plasmas, das mit dem Sputtern des ersten Elements assoziiert ist, und/oder eines zweiten Plasmas, das mit dem Sputtern des zweiten Elements assoziiert ist, und Ermittelns eines Sauerstoffpartialdrucks auf der Grundlage des einen oder der mehreren Parameter; und/oder vorausgesetzt, dass in Kombination mit Beispiel 25, (z.B., optisch) Erfassen einer Plasmaemission eines ersten Plasmas assoziiert mit dem Sputtern des ersten Elements und/oder eines zweiten Plasmas assoziiert mit dem Sputtern des zweiten Elements, und Ermittelns, basierend auf der Plasmaemission, einer Intensität einer Sauerstoffcharakteristik.In Example 34, the method of Example 33 can optionally further comprise: acquiring the oxygen data by: sensing an oxygen partial pressure (e.g., using mass spectrometry and/or a lambda probe); and/or provided that in combination with Example 25, determining one or more parameters representing electrical properties (e.g., a current, a voltage, a power, an impedance, etc.) of a first plasma associated with the sputtering of the first element and/or a second plasma associated with the sputtering of the second element, and determining an oxygen partial pressure based on the one or more parameters; and/or provided that in combination with Example 25, sensing (e.g., optically) a plasma emission of a first plasma associated with the sputtering of the first element and/or a second plasma associated with the sputtering of the second element, and determining, based on the plasma emission, an intensity of an oxygen characteristic.
In Beispiel 35 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 24 bis 31, vorausgesetzt, in Kombination mit Beispiel 25, optional aufweisen, dass das erste Element von einem ersten Sputter-Target gesputtert wird, das im Wesentlichen aus dem ersten Element besteht, und wobei das zweite Element von einem zweiten Sputter-Target gesputtert wird, das sich von dem ersten Sputter-Target unterscheidet, wobei das zweite Sputter-Target im Wesentlichen aus einem Oxid des zweiten Elements besteht; oder wobei das erste Element aus einem ersten Sputter-Target gesputtert wird, das im Wesentlichen aus einem Oxid des ersten Elements besteht, und wobei das zweite Element aus einem zweiten Sputter-Target gesputtert wird, das sich vom ersten Sputter-Target unterscheidet, wobei das zweite Sputter-Target im Wesentlichen aus einem Oxid des zweiten Elements besteht; oder wobei das erste Element aus einem ersten Sputter-Target gesputtert wird, das im Wesentlichen aus einem Oxid des ersten Elements besteht, und wobei das zweite Element aus einem zweiten Sputter-Target gesputtert wird, das sich vom ersten Sputter-Target unterscheidet, wobei das zweite Sputter-Target im Wesentlichen aus einem Oxid des zweiten Elements besteht.In Example 35, the article of any of Examples 24 to 31, provided in combination with Example 25, can optionally include wherein the first element is sputtered from a first sputtering target consisting essentially of the first element, and wherein the second element is sputtered from a second sputtering target different from the first sputtering target, wherein the second sputtering target consists essentially of an oxide of the second element; or wherein the first element is sputtered from a first sputtering target consisting essentially of an oxide of the first element, and wherein the second element is sputtered from a second sputtering target different from the first sputtering target, wherein the second sputtering target consists essentially of an oxide of the second element; or wherein the first element is sputtered from a first sputtering target consisting essentially of an oxide of the first element, and wherein the second element is sputtered from a second sputtering target different from the first sputtering target, the second sputtering target consisting essentially of an oxide of the second element.
In Beispiel 36 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 24 bis 35 optional ferner aufweisen: Einstellen einer Temperatur, auf die das Substrat erhitzt werden soll.In Example 36, the method of any of Examples 24 to 35 can optionally further comprise: setting a temperature to which the substrate is to be heated.
In Beispiel 37 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 36 optional aufweisen, dass die Temperatur auf einen Temperaturwert eingestellt ist, der kleiner ist als ein Schwellenwert, der einen Dampfdruck des ersten Elements bei einem Arbeitsdruck einer Atmosphäre repräsentiert, in der die Materialschicht abgeschieden werden soll.In Example 37, the article of Example 36 can optionally include the temperature being set to a temperature value less than a threshold value representing a vapor pressure of the first element at a working pressure of an atmosphere in which the material layer is to be deposited.
In Beispiel 38 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 24 bis 37 optional aufweisen, dass die Materialschicht ferner ein drittes Element enthält.In Example 38, the article of any of Examples 24 to 37 can optionally include that the material layer further includes a third element.
In Beispiel 39 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 38 optional aufweisen, dass das dritte Element Titan ist.In Example 39, the article of Example 38 can optionally comprise that the third element is titanium.
In Beispiel 40 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 24 bis 39 optional aufweisen, dass das erste Element Bismut ist und das zweite Element Eisen ist.In Example 40, the article of any of Examples 24 to 39 can optionally comprise the first element being bismuth and the second element being iron.
In Beispiel 41 kann der Gegenstand der Beispiele 24 und 40 optional aufweisen, dass die Temperatur, auf die das Substrat erhitzt werden soll, einen Temperaturwert unter 630°C (z.B. unter 600°C) hat.In Example 41, the subject matter of Examples 24 and 40 can optionally include that the temperature to which the substrate is to be heated has a temperature value below 630°C (e.g., below 600°C).
In Beispiel 42 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 34 in Kombination mit Beispiel 40 oder 41 optional aufweisen, dass der Schwellenwert bei einem Arbeitsdruck von ungefähr 0.2* 10-2 mbar ungefähr 630°C beträgt.In Example 42, the article of Example 34 in combination with Example 40 or 41 can optionally have the threshold value at a working pressure of about 0.2* 10 -2 mbar being about 630°C.
In Beispiel 43 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 28 in Kombination mit einem der Beispiele 40 bis 42 optional aufweisen, dass die Steuerung des Leistungsverhältnisses aufweist: Verringern des Leistungsverhältnisses der ersten Leistung zur zweiten Leistung (z.B. mittels Verringerns der ersten Leistung und/oder mittels Erhöhens der zweiten Leistung) für den Fall, dass die Temperatur des Substrats steigt; und/oder Erhöhen des Leistungsverhältnisses der ersten Leistung zur zweiten Leistung (z.B. durch Erhöhen der ersten Leistung und/oder durch Verringern der zweiten Leistung) für den Fall, dass die Temperatur des Substrats sinkt.In Example 43, the subject matter of Example 28 in combination with any of Examples 40 to 42 can optionally include controlling the power ratio comprising: decreasing the power ratio of the first power to the second power (e.g., by decreasing the first power and/or by increasing the second power) in case the temperature of the substrate increases; and/or increasing the power ratio of the first power to the second power (e.g., by increasing the first power and/or by decreasing the second power) in case the temperature of the substrate decreases.
In Beispiel 44 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 24 bis 43 optional aufweisen, dass die Materialschicht eine vordefinierte Phase enthält, die das erste Element und das zweite Element aufweist; und wobei das Verfahren ferner aufweist: während des Abscheidens der Materialschicht auf das Substrat, Drehen des Substrats mit einer Rotationsgeschwindigkeit, die gleich oder größer als eine vordefinierte Rotationsgeschwindigkeit ist, die angibt, dass in einer Rotation (Umdrehung) des Substrats eine Teilschicht der Materialschicht mit einer Dicke von (ungefähr) einer Gitterkonstante einer Kristallstruktur, die mit der vordefinierten Phase assoziiert ist, gebildet wird.In Example 44, the article of any of Examples 24 to 43 can optionally include the material layer including a predefined phase comprising the first element and the second element; and wherein the method further comprises: while depositing the material layer onto the substrate, rotating the substrate at a rotational speed equal to or greater than a predefined rotational speed indicating that in one rotation (revolution) of the substrate, a sublayer of the material layer having a thickness of (approximately) a lattice constant of a crystal structure associated with the predefined phase is formed.
In Beispiel 45 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 44 in Kombination mit einem der Beispiele 40 bis 43 optional aufweisen, dass die vordefinierte Phase Bismut-Ferrit (BiFeO3) ist.In Example 45, the article of Example 44 in combination with any of Examples 40 to 43 can optionally include that the predefined phase is bismuth ferrite (BiFeO 3 ).
In Beispiel 46 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 44 oder 45 optional aufweisen, dass Abscheiden der Materialschicht einen Abscheidematerialstrom erzeugt, der außermittig auf das Substrat auftrifft.In Example 46, the article of Example 44 or 45 can optionally include that depositing the material layer creates a deposition material stream that impinges off-center on the substrate.
In Beispiel 47 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 46 optional aufweisen, dass das Substrat ein Wafer ist; und wobei der Abscheidematerialstrom zum Auftreffen auf den Wafer bei ungefähr einem mittleren Radius des Wafers erzeugt wird.In Example 47, the article of Example 46 can optionally include the substrate being a wafer; and wherein the deposition material stream is generated to impinge on the wafer at about an average radius of the wafer.
In Beispiel 48 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 46 oder 47 optional aufweisen, dass das Erzeugen des Abscheidematerialstroms konfokales Co-Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements mit dem Fokus, der außerzentrisch auf dem Substrat ist, aufweist.In Example 48, the article of Example 46 or 47 can optionally include that generating the deposition material stream comprises confocal co-sputtering the first element and the second element with the focus being off-center on the substrate.
In Beispiel 49 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 46 oder 47 optional aufweisen, dass Erzeugen des Abscheidematerialstroms aufweist Erzeugen eines ersten Abscheidematerialstroms mittels Sputterns des ersten Elements und Erzeugen eines zweiten Abscheidematerialstroms mittels Sputterns des zweiten Elements; und wobei der erste Abscheidematerialstrom erzeugt wird zum außermittigen Auftreffen auf das Substrat mit einem ersten Fokus und wobei der zweite Abscheidematerialstrom erzeugt wird zum außermittigen Auftreffen auf das Substrat mit einem zweiten Fokus verschieden von dem ersten Fokus.In Example 49, the article of Example 46 or 47 can optionally include generating the deposition material stream comprising generating a first deposition material stream by sputtering the first element and generating a second deposition material stream by sputtering the second element; and wherein the first deposition material stream is generated to off-center impact the substrate at a first focus and wherein the second deposition material stream is generated to off-center impact the substrate at a second focus different from the first focus.
Beispiel 50 ist eine Sputtersteuerung, die Folgendes aufweist: eine Stromversorgung, die derart eingerichtet ist, dass: eine erste Spannung gemäß einer ersten Leistung an eine erste Sputterquelle anlegt wird (z.B., um ein erstes Element von einem ersten Target in Richtung eines Substrats zu sputtern), und eine zweite Spannung gemäß einer zweiten Leistung an eine zweite Sputterquelle anlegt wird (z.B., um ein zweites Element von einem zweiten Target in Richtung des Substrats zu sputtern, wobei sich das zweite Element von dem ersten Element unterscheidet); und eine Steuervorrichtung eingerichtet zum: Empfangen von Temperaturdaten, die eine Temperatur eines Substrats repräsentieren; Ermitteln eines Leistungsverhältnisses zwischen der ersten Leistung und der zweiten Leistung basierend auf der Temperatur des Substrats, und Steuern der Stromversorgung zum Anlegen der ersten Spannung und der zweiten Spannung gemäß dem Leistungsverhältnis zwischen der ersten Leistung und der zweiten Leistung.Example 50 is a sputter controller comprising: a power supply configured to: apply a first voltage according to a first power to a first sputtering source (e.g., to sputter a first element from a first target toward a substrate), and apply a second voltage according to a second power to a second sputtering source (e.g., to sputter a second element from a second target toward the substrate, the second element being different than the first element); and a controller configured to: receive temperature data representing a temperature of a substrate; determine a power ratio between the first power and the second power based on the temperature of the substrate, and control the power supply to apply the first voltage and the second voltage according to the power ratio between the first power and the second power.
In Beispiel 51 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 50 optional aufweisen, dass die Temperaturdaten die Temperatur des Substrats aufweisen; und/oder dass die Temperaturdaten die Temperatur eines Heizelements (z.B. eines Widerstandsheizelements und/oder einer Lampenanordnung) aufweisen, das derart eingerichtet ist, dass es das Substrat auf die eingestellte Temperatur erwärmt.In Example 51, the subject matter of Example 50 can optionally include that the temperature data comprises the temperature of the substrate; and/or that the temperature data comprises the temperature of a heating element (e.g., a resistive heating element and/or a lamp assembly) configured to heat the substrate to the set temperature.
Beispiel 52 ist ein Sputtersystem, das folgendes enthält: die Sputtersteuerung gemäß Beispiel 50 oder 51; und einen Temperatursensor, der zum Erfassen einer Temperatur eingerichtet ist, welche die Temperatur des Substrats repräsentiert.Example 52 is a sputtering system comprising: the sputtering control according to Example 50 or 51; and a temperature sensor configured to detect a temperature representing the temperature of the substrate.
In Beispiel 53 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 52 optional aufweisen, dass der Temperatursensor derart eingerichtet ist, dass dieser die Temperatur des Substrats erfasst; und/oder dass das Sputtersystem ferner eine Heizung aufweist, die derart eingerichtet ist, dass sie das Substrat auf eine eingestellte Temperatur erwärmt, und wobei der Temperatursensor derart eingerichtet ist, dass er eine Temperatur erfasst, die eine Temperatur des Substrats repräsentiert.In Example 53, the subject matter of Example 52 can optionally include the temperature sensor being configured to sense the temperature of the substrate; and/or the sputtering system further comprising a heater configured to heat the substrate to a set temperature, and wherein the temperature sensor is configured to sense a temperature representative of a temperature of the substrate.
In Beispiel 54 kann das Sputtersystem von Beispiel 52 oder 53 optional ferner aufweisen: einen Substratträger, auf dem ein Substrat platziert werden kann; und einen Motor, der zum Antreiben des Subtrathalters zum Rotieren gemäß einer gesetzten Rotationsgeschwindigkeit eingerichtet ist; wobei die Steuervorrichtung der Sputtersteuerung derart eingerichtet ist, dass diese die Rotationsgeschwindigkeit basierend auf der ersten Leistung und der zweiten Leistung einstellt.In example 54, the sputtering system of example 52 or 53 may optionally further comprise: a substrate carrier on which a substrate can be placed; and a motor configured to drive the substrate holder to rotate according to a set rotation speed; wherein the controller of the sputter controller is configured to adjust the rotation speed based on the first power and the second power.
In Beispiel 55 kann das Sputtersystem gemäß einem der Beispiele 52 bis 54 optional ferner aufweisen: eine Vakuumkammer; und eine Vorrichtung (z.B. einen Massenflussregler und/oder einen Schieber), die derart eingerichtet ist, dass sie einen Sauerstofffluss in die Vakuumkammer definiert; wobei die Steuervorrichtung der Sputtersteuerung derart eingerichtet ist, dass diese die Vorrichtung so steuert, dass diese den Sauerstofffluss in Abhängigkeit von dem Leistungsverhältnis zwischen der ersten Leistung und der zweiten Leistung definiert.In Example 55, the sputtering system according to any of Examples 52 to 54 can optionally further comprise: a vacuum chamber; and a device (e.g., a mass flow controller and/or a gate valve) configured to define an oxygen flow into the vacuum chamber; wherein the control device of the sputter controller is configured to control the device to define the oxygen flow depending on the power ratio between the first power and the second power.
Beispiel 56 ist eine Methode, die Folgendes aufweist: Sputtern zumindest eines ersten Elements (z.B. Bi) gemäß einer ersten Leistung und eines zweiten Elements (z.B. Fe) gemäß einer zweiten Leistung, um auf einem Substrat eine Materialschicht abzuscheiden, die das erste Element und das zweite Element enthält; während des Sputterns des ersten Elements und des zweiten Elements: (z.B., kontinuierlich) Erfassen von Plasmaeigenschaften, die mit Sputtern des ersten Elements und/oder des zweiten Elements assoziiert sind, und Steuern eines Sputterratenverhältnisses zwischen einer ersten Sputterrate, die mit dem Sputtern des ersten Elements assoziiert ist, und einer zweiten Sputterrate, die mit dem Sputtern des zweiten Elements assoziiert ist, basierend auf den Plasmaeigenschaften.Example 56 is a method comprising: sputtering at least a first element (e.g., Bi) according to a first power and a second element (e.g., Fe) according to a second power to deposit a layer of material including the first element and the second element on a substrate; during sputtering the first element and the second element: (e.g., continuously) sensing plasma characteristics associated with sputtering the first element and/or the second element, and controlling a sputtering rate ratio between a first sputtering rate associated with sputtering the first element and a second sputtering rate associated with sputtering the second element based on the plasma characteristics.
In Beispiel 57 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 56 optional aufweisen, dass das Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements aufweist: sputtern des ersten Elements aus einer ersten Sputterquelle und Sputtern des zweiten Elements aus einer zweiten Sputterquelle, die sich von der ersten Sputterquelle unterscheidet, wobei die Plasmaeigenschaften aufweisen Plasmaeigenschaften eines ersten Plasmas, das mit dem Sputtern des ersten Elements aus der ersten Sputterquelle assoziiert ist und/oder Plasmaeigenschaften eines zweiten Plasmas, das mit dem Sputtern des zweiten Elements aus der zweiten Sputterquelle assoziiert ist; oder Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements von einem gemeinsamen Target, wobei die Plasmaeigenschaften aufweisen Plasmaeigenschaften eines Plasmas sind, das mit dem Sputtern von dem gemeinsamen Target assoziiert ist.In Example 57, the subject matter of Example 56 can optionally include sputtering the first element and the second element comprising: sputtering the first element from a first sputtering source and sputtering the second element from a second sputtering source different from the first sputtering source, wherein the plasma characteristics comprise plasma characteristics of a first plasma associated with sputtering the first element from the first sputtering source and/or plasma characteristics of a second plasma associated with sputtering the second element from the second sputtering source; or sputtering the first element and the second element from a common target, wherein the plasma characteristics are plasma characteristics of a plasma associated with sputtering from the common target.
In Beispiel 58 kann das Verfahren gemäß Beispiel 56 oder 57 optional ferner aufweisen, dass das Erfassen von Plasmaeigenschaften assoziiert mit einem Sputtern des ersten Elements und/oder des zweiten Elements aufweist: ein optisches Erfassen von Plasmaeigenschaften assoziiert mit einem Sputtern des ersten Elements und/oder des zweiten Elements (z.B. unter Verwendung von optischer Emissionsspektroskopie (OES) (z.B. über OES-Bildgebung), Interferometrie, Atomabsorptionsspektroskopie und/oder laserinduzierter Fluoreszenz usw.).In Example 58, the method of Example 56 or 57 can optionally further comprise that sensing plasma properties associated with sputtering the first element and/or the second element comprises: optically sensing plasma properties associated with sputtering the first element and/or the second element (e.g., using optical emission spectroscopy (OES) (e.g., via OES imaging), interferometry, atomic absorption spectroscopy, and/or laser-induced fluorescence, etc.).
In Beispiel 59 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 56 bis 58 optional ferner aufweisen, dass das Steuern des Sputterratenverhältnisses das Steuern eines Leistungsverhältnisses zwischen der ersten Leistung und der zweiten Leistung aufweist; und/oder dass das Steuern des Sputterratenverhältnisses das Steuern eines ersten Magnetfeldes, das mit dem Sputtern des ersten Elements assoziiert ist, und/oder das Steuern eines zweiten Magnetfeldes, das mit dem Sputtern des zweiten Elements assoziiert ist, aufweist; und/oder dass das Sputtern des ersten Elements das Radiofrequenz-(RF)-Sputtern des ersten Elements aufweist und wobei das Steuern des Sputterratenverhältnisses das Steuern einer mit dem Radiofrequenz-(RF)-Sputtern des ersten Elements assoziierten Leistungsfrequenz aufweist; und/oder dass das Sputtern des zweiten Elements das Radiofrequenz-(RF)-Sputtern des zweiten Elements aufweist und wobei das Steuern des Sputterratenverhältnisses das Steuern einer Leistungsfrequenz aufweist, die mit dem Radiofrequenz-(RF)-Sputtern des zweiten Elements verbunden ist; und/oder dass das Steuern des Sputterratenverhältnisses das Steuern eines Drucks einer Atmosphäre aufweist, in der das erste Element und das zweite Element gesputtert werden.In Example 59, the method of any of Examples 56 to 58 can optionally further comprise wherein controlling the sputtering rate ratio comprises controlling a power ratio between the first power and the second power; and/or wherein controlling the sputtering rate ratio comprises controlling a first magnetic field associated with sputtering the first element and/or controlling a second magnetic field associated with sputtering the second element; and/or wherein sputtering the first element comprises radio frequency (RF) sputtering the first element, and wherein controlling the sputtering rate ratio comprises controlling a power frequency associated with radio frequency (RF) sputtering the first element; and/or wherein sputtering the second element comprises radio frequency (RF) sputtering the second element, and wherein controlling the sputtering rate ratio comprises controlling a power frequency associated with radio frequency (RF) sputtering the second element; and/or that controlling the sputtering rate ratio comprises controlling a pressure of an atmosphere in which the first element and the second element are sputtered.
In Beispiel 60 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 56 bis 59 optional ferner aufweisen: Erhitzen des Substrats auf eine gesetzte Temperatur vor dem Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements.In Example 60, the method of any of Examples 56 to 59 can optionally further comprise: heating the substrate to a set temperature prior to sputtering the first element and the second element.
In Beispiel 61 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 60 optional aufweisen, dass die Temperatur auf einen Temperaturwert eingestellt wird, der kleiner ist als ein Schwellenwert, der einen Dampfdruck des ersten Elements bei einem Arbeitsdruck einer Atmosphäre repräsentiert, in der die Materialschicht abgeschieden werden soll.In Example 61, the article of Example 60 can optionally include setting the temperature to a temperature value less than a threshold value representing a vapor pressure of the first element at a working pressure of an atmosphere in which the material layer is to be deposited.
In Beispiel 62 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 56 bis 61 optional ferner aufweisen: während des Sputterns des ersten Elements und des zweiten Elements, kontinuierliches (z.B. in vordefinierten (z.B. regelmäßigen) Zeitintervallen) Erfassen einer Temperatur des Substrats; wobei das Sputterratenverhältnis zwischen der ersten Sputterrate und der zweiten Sputterrate basierend auf den Plasmaeigenschaften und basierend auf einem jeweils erfassten Temperaturwert der Temperatur des Substrats gesteuert wird.In Example 62, the method according to any one of Examples 56 to 61 can optionally further comprise: during sputtering of the first element and the second element, continuously (e.g., at predefined (e.g., regular) time intervals) detecting a temperature of the substrate; wherein the sputtering rate ratio between the first sputtering rate and the second sputtering rate is controlled based on the plasma properties and based on a respectively detected temperature value of the temperature of the substrate.
In Beispiel 63 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 56 bis 62 optional aufweisen, dass das Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements in einer Atmosphäre mit Sauerstoff (z.B. durch reaktives Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements) erfolgt (wobei die Atmosphäre optional auch ein Inertgas enthält).In Example 63, the article of any of Examples 56 to 62 can optionally include sputtering the first element and the second element in an atmosphere containing oxygen (e.g., by reactive sputtering of the first element and the second element) (where the atmosphere optionally also contains an inert gas).
In Beispiel 64 kann das Verfahren aus Beispiel 63 optional ferner Folgendes aufweisen: während des Sputterns des ersten Elements und des zweiten Elements, das Steuern eines Sauerstoffflusses in Abhängigkeit vom Sputterratenverhältnis zwischen der ersten Sputterrate und der zweiten Sputterrate.In Example 64, the method of Example 63 can optionally further comprise: during sputtering the first element and the second element, controlling an oxygen flow depending on the sputtering rate ratio between the first sputtering rate and the second sputtering rate.
In Beispiel 65 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 56 bis 64 optional aufweisen, dass das erste Element Bismut ist und das zweite Element Eisen ist.In Example 65, the article of any of Examples 56 to 64 can optionally comprise the first element being bismuth and the second element being iron.
In Beispiel 66 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 60 bis 65 optional aufweisen, dass die eingestellte Temperatur einen Temperaturwert von unter 630°C hat.In Example 66, the article of any of Examples 60 to 65 can optionally include that the set temperature has a temperature value of less than 630°C.
In Beispiel 67 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 61 in Kombination mit Beispiel 65 oder 66 optional aufweisen, dass der Schwellenwert bei einem Arbeitsdruck von ungefähr 0.2* 10-2 mbar ungefähr 630°C beträgt.In Example 67, the article of Example 61 in combination with Example 65 or 66 can optionally have the threshold value at a working pressure of about 0.2* 10 -2 mbar being about 630°C.
In Beispiel 68 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 56 bis 67 optional aufweisen, dass die Materialschicht eine vordefinierte Phase enthält, die das erste Element und das zweite Element aufweist; und wobei das Verfahren ferner aufweist: während des Sputterns des ersten Elements und des zweiten Elements, Rotieren des Substrats mit einer Rotationsgeschwindigkeit, die gleich oder größer ist als eine vordefinierte Rotationsgeschwindigkeit, die angibt, dass in einer Rotation (Umdrehung) des Substrats eine Teilschicht der Materialschicht mit einer Dicke von (ungefähr) einer Gitterkonstante einer Kristallstruktur, die mit der vordefinierten Phase assoziiert ist, gebildet wird.In Example 68, the article of any of Examples 56 to 67 can optionally include the material layer including a predefined phase comprising the first element and the second element; and wherein the method further comprises: during sputtering the first element and the second element, rotating the substrate at a rotational speed equal to or greater than a predefined rotational speed indicating that in one rotation (revolution) of the substrate, a sublayer of the material layer having a thickness of (approximately) a lattice constant of a crystal structure associated with the predefined phase is formed.
In Beispiel 69 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 68 in Kombination mit einem der Beispiele 65 bis 67 optional aufweisen, dass die vordefinierte Phase Bismut-Ferrit (BiFeO3) ist.In Example 69, the article of Example 68 in combination with any of Examples 65 to 67 can optionally include that the predefined phase is bismuth ferrite (BiFeO 3 ).
In Beispiel 70 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 68 oder 69 optional aufweisen, dass das Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements das Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements aufweist außermittig auf dem Substrat aufzutreffen.In Example 70, the article of Example 68 or 69 can optionally include that sputtering the first element and the second element comprises sputtering the first element and the second element off-center on the substrate.
In Beispiel 71 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 70 optional aufweisen, dass das Substrat ein Wafer ist; und dass das erste Element und das zweite Element derart gesputtert werden, dass sie auf dem Wafer bei ungefähr einem mittleren Radius des Wafers auftreffen.In Example 71, the article of Example 70 can optionally include that the substrate is a wafer; and that the first element and the second element are sputtered to impinge on the wafer at approximately an average radius of the wafer.
In Beispiel 72 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 70 oder 71 optional aufweisen, dass das Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements das konfokale Co-Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements mit einem außermittig auf dem Substrat liegenden Fokus aufweist.In Example 72, the article of Example 70 or 71 can optionally include that sputtering the first element and the second element comprises confocal co-sputtering the first element and the second element with a focus off-center on the substrate.
In Beispiel 73 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 70 oder 71 optional aufweisen, dass das Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements das Sputtern des ersten Elements aufweist außermittig auf dem Substrat aufzutreffen mit einem ersten Fokus, und das Sputtern des zweiten Elements aufweist außermittig auf dem Substrat aufzutreffen mit einem zweiten Fokus, der sich von dem ersten Fokus unterscheidet.In Example 73, the article of Example 70 or 71 can optionally include that sputtering the first element and the second element comprises sputtering the first element off-center on the substrate with a first focus, and sputtering the second element comprises off-center on the substrate with a second focus that is different from the first focus.
Beispiel 74 ist eine Sputtersteuerung, die Folgendes aufweist: eine Stromversorgung, die derart eingerichtet ist, dass eine erste Sputterquelle betrieben wird, die zum Sputtern von Bismut konfiguriert ist, und eine zweite Sputterquelle betrieben wird, die zum Sputtern von Eisen konfiguriert ist; und eine Steuervorrichtung, die eingerichtet ist zum: Plasmadaten empfangen, welche die Plasmaeigenschaften repräsentieren, die mit dem Sputtern von Bismut und/oder Eisen assoziiert sind, Ermitteln, basierend auf den Plasmaeigenschaften, eines Sputterratenverhältnisses zwischen einer Bismut-Sputterrate, die mit dem Sputtern von Bismut assoziiert ist, und einer Eisen-Sputterrate, die mit dem Sputtern von Eisen assoziiert ist, und zum Steuern des Betriebs der ersten Sputterquelle und/oder der zweiten Sputterquelle gemäß dem Sputterratenverhältnis zwischen der Bismut-Sputterrate und der Eisen-Sputterrate.Example 74 is a sputter controller comprising: a power supply configured to operate a first sputter source configured to sputter bismuth and operate a second sputter source configured to sputter iron; and a controller configured to: receive plasma data representing plasma characteristics associated with sputtering bismuth and/or iron, determine, based on the plasma characteristics, a sputtering rate ratio between a bismuth sputtering rate associated with sputtering bismuth and an iron sputtering rate associated with sputtering iron, and control operation of the first sputtering source and/or the second sputtering source according to the sputtering rate ratio between between the bismuth sputtering rate and the iron sputtering rate.
In Beispiel 75 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 74 optional aufweisen, dass die Stromversorgung eingerichtet ist, die erste Sputterquelle zum Radiofrequenz-(RF)-Sputtern von Bismut gemäß einer ersten Leistungsfrequenz zu betreiben; und dass die Steuervorrichtung eingerichtet ist, den Betrieb der ersten Sputterquelle gemäß dem Sputterratenverhältnis zwischen der Bismut-Sputterrate und der Eisen-Sputterrate durch Steuerung der ersten Leistungsfrequenz zu steuern.In Example 75, the subject matter of Example 74 can optionally include the power supply being configured to operate the first sputtering source for radio frequency (RF) sputtering of bismuth according to a first power frequency; and the controller being configured to control operation of the first sputtering source according to the sputtering rate ratio between the bismuth sputtering rate and the iron sputtering rate by controlling the first power frequency.
In Beispiel 76 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 74 oder 75 optional aufweisen, dass die Stromversorgung eingerichtet ist, die zweite Sputterquelle zum Radiofrequenz-(RF)-Sputtern von Eisen gemäß einer zweiten Leistungsfrequenz zu betreiben; und dass die Steuervorrichtung eingerichtet ist, den Betrieb der zweiten Sputterquelle gemäß dem Sputterratenverhältnis zwischen der Bismut-Sputterrate und der Eisen-Sputterrate durch Steuerung der zweiten Leistungsfrequenz zu steuern.In example 76, the subject matter of example 74 or 75 can optionally include the power supply being configured to operate the second sputtering source for radio frequency (RF) sputtering of iron according to a second power frequency; and the controller being configured to control operation of the second sputtering source according to the sputtering rate ratio between the bismuth sputtering rate and the iron sputtering rate by controlling the second power frequency.
In Beispiel 77 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 74 bis 76 optional aufweisen, dass die Stromversorgung konfiguriert ist, um die erste Sputterquelle zum Radiofrequenz-(RF)-Sputtern von Bismut gemäß einer ersten Leistungsfrequenz zu betreiben und die zweite Sputterquelle zum Radiofrequenz-(RF)-Sputtern von Eisen gemäß einer zweiten Leistungsfrequenz zu betreiben; und wobei die Steuervorrichtung konfiguriert ist, um: auf der Grundlage des Sputterratenverhältnisses zwischen der Bismut-Sputterrate und der Eisen-Sputterrate ein Frequenzverhältnis zwischen der ersten Leistungsfrequenz und der zweiten Leistungsfrequenz zu ermitteln, und den Betrieb der ersten Sputterquelle und/oder der zweiten Sputterquelle gemäß dem Sputterratenverhältnis zwischen der Bismut-Sputterrate und der Eisen-Sputterrate zu steuern, indem der Betrieb der ersten Sputterquelle und/oder der zweiten Sputterquelle gemäß dem Frequenzverhältnis gesteuert wird.In Example 77, the subject matter of any of Examples 74-76 can optionally include the power supply being configured to operate the first sputtering source for radio frequency (RF) sputtering of bismuth according to a first power frequency and to operate the second sputtering source for radio frequency (RF) sputtering of iron according to a second power frequency; and wherein the controller is configured to: determine a frequency ratio between the first power frequency and the second power frequency based on the sputtering rate ratio between the bismuth sputtering rate and the iron sputtering rate, and control operation of the first sputtering source and/or the second sputtering source according to the sputtering rate ratio between the bismuth sputtering rate and the iron sputtering rate by controlling operation of the first sputtering source and/or the second sputtering source according to the frequency ratio.
Beispiel 78 ist ein Sputtersystem aufweisend: die Sputtersteuerung gemäß einem der Beispiele 74 bis 77; die erste Sputterquelle; und die zweite Sputterquelle.Example 78 is a sputtering system comprising: the sputter controller of any of examples 74 to 77; the first sputtering source; and the second sputtering source.
In Beispiel 79 kann das Sputtersystem von Beispiel 78 optional ferner aufweisen: einen optischen Sensor, der zum Erfassen von Plasmaeigenschaften eingerichtet ist.In Example 79, the sputtering system of Example 78 can optionally further comprise: an optical sensor configured to sense plasma properties.
In Beispiel 80 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 78 oder 79 optional aufweisen, dass die erste Sputterquelle eine erste Magnetron-Sputterquelle ist, die ein Bismut-Target, einen oder mehrere erste Magnete zum Erzeugen eines ersten Magnetfeldes durch das Bismut-Target und einen ersten Motor aufweist, der derart eingerichtet ist, dass er einen Abstand zwischen dem Bismut-Target und dem einen oder den mehreren ersten Magneten verändert; wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist zum Steuern des Betriebs der ersten Sputterquelle gemäß dem Sputterratenverhältnis zwischen der Bismut-Sputterrate und der Eisen-Sputterrate durch Steuern des ersten Motors zum Ändern des Abstands zwischen dem Bismut-Target und dem einen oder den mehreren ersten Magneten.In Example 80, the subject matter of Example 78 or 79 can optionally include that the first sputtering source is a first magnetron sputtering source comprising a bismuth target, one or more first magnets for generating a first magnetic field through the bismuth target, and a first motor configured to change a distance between the bismuth target and the one or more first magnets; wherein the controller is configured to control operation of the first sputtering source according to the sputtering rate ratio between the bismuth sputtering rate and the iron sputtering rate by controlling the first motor to change the distance between the bismuth target and the one or more first magnets.
In Beispiel 81 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 78 bis 80 optional aufweisen, dass die zweite Sputterquelle eine zweite Magnetron-Sputterquelle ist, die ein Eisen-Target, einen oder mehrere zweite Magnete zum Erzeugen eines zweiten Magnetfeldes durch das Eisen-Target und einen zweiten Motor aufweist, der derart eingerichtet ist, dass er einen Abstand zwischen dem Eisen-Target und dem einen oder den mehreren zweiten Magneten verändert; wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist zum Steuern des Betriebs der zweiten Sputterquelle gemäß dem Sputterratenverhältnis zwischen der Bismut-Sputterrate und der Eisen-Sputterrate durch Steuern des zweiten Motors, um den Abstand zwischen dem Eisen-Target und dem einen oder den mehreren zweiten Magneten zu ändern.In Example 81, the subject matter of any of Examples 78 to 80 can optionally include that the second sputtering source is a second magnetron sputtering source having an iron target, one or more second magnets for generating a second magnetic field through the iron target, and a second motor configured to change a distance between the iron target and the one or more second magnets; wherein the controller is configured to control operation of the second sputtering source according to the sputtering rate ratio between the bismuth sputtering rate and the iron sputtering rate by controlling the second motor to change the distance between the iron target and the one or more second magnets.
In Beispiel 82 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 78 oder 79 optional aufweisen, dass die erste Sputterquelle eine erste Magnetron-Sputterquelle ist, die ein Bismut-Target, einen oder mehrere erste Magnete zum Erzeugen eines ersten Magnetfeldes durch das Bismut-Target und einen ersten Motor zum Ändern eines ersten Abstandes zwischen dem Bismut-Target und dem einen oder mehreren ersten Magneten aufweist; wobei die zweite Sputterquelle eine zweite Magnetron-Sputterquelle ist, die ein Eisen-Target, einen oder mehrere zweite Magnete zum Erzeugen eines zweiten Magnetfeldes durch das Eisen-Target und einen zweiten Motor, der zum Ändern eines zweiten Abstandes zwischen dem Eisen-Target und dem einen oder den mehreren zweiten Magneten eingerichtet ist, enthält; und dass die Steuervorrichtung eingerichtet ist: auf der Grundlage des Sputterratenverhältnisses zwischen der Bismut-Sputterrate und der Eisen-Sputterrate ein Abstandsverhältnis zwischen dem ersten Abstand und dem zweiten Abstand zu ermitteln, und den Betrieb der ersten Sputterquelle und/oder der zweiten Sputterquelle gemäß dem Sputterratenverhältnis zwischen der Bismut-Sputterrate und der Eisen-Sputterrate durch Steuern des Betriebs der ersten Sputterquelle und/oder der zweiten Sputterquelle gemäß dem Abstandsverhältnis zu steuern.In Example 82, the subject matter of Example 78 or 79 can optionally include the first sputtering source being a first magnetron sputtering source including a bismuth target, one or more first magnets for generating a first magnetic field through the bismuth target, and a first motor for changing a first distance between the bismuth target and the one or more first magnets; wherein the second sputtering source is a second magnetron sputtering source including an iron target, one or more second magnets for generating a second magnetic field through the iron target, and a second motor configured to change a second distance between the iron target and the one or more second magnets; and in that the control device is configured to: determine a distance ratio between the first distance and the second distance based on the sputtering rate ratio between the bismuth sputtering rate and the iron sputtering rate, and to control the operation of the first sputtering source and/or the second sputtering source according to the sputtering rate ratio between the bismuth sputtering rate and the iron sputtering rate by controlling the operation of the first sputtering source and/or the second sputtering source according to the distance ratio.
In Beispiel 83 kann das Sputtersystem gemäß einem der Beispiele 78 bis 82 optional ferner aufweisen: eine Vakuumkammer; und eine Vorrichtung (z.B., einen Massenflussregler und/oder einen Schieber), die so konfiguriert sind, dass sie einen atmosphärischen Druck in der Vakuumkammer steuern; wobei die Steuervorrichtung derart eingerichtet ist, dass: auf der Grundlage des Sputterratenverhältnisses einen Druckwert des atmosphärischen Drucks zu ermitteln, und den Betrieb der ersten Sputterquelle gemäß dem Sputterratenverhältnis zwischen der Bismut-Sputterrate und der Eisen-Sputterrate zu steuern, indem sie die Vorrichtung so steuert, dass der atmosphärische Druck gemäß dem Druckwert gesteuert wird.In Example 83, the sputtering system according to any of Examples 78 to 82 can optionally further comprise: a vacuum chamber; and a device (eg, a mass flow controller and/or a gate valve) configured to control an atmospheric pressure in the vacuum chamber; wherein the control device is configured to: determine a pressure value of the atmospheric pressure based on the sputtering rate ratio, and control operation of the first sputtering source according to the sputtering rate ratio between the bismuth sputtering rate and the iron sputtering rate by controlling the device to control the atmospheric pressure according to the pressure value.
In Beispiel 84 kann das Sputtersystem eines der Beispiele 78 bis 83 optional ferner aufweisen: einen Substratträger, auf dem ein Substrat platziert werden kann; und einen Motor, der zum Antreiben des Subtrathalters zum Rotieren gemäß einer gesetzten Rotationsgeschwindigkeit eingerichtet ist; wobei die Steuervorrichtung der Sputtersteuerung derart eingerichtet ist, dass diese die Rotationsgeschwindigkeit basierend auf der ersten Leistung und der zweiten Leistung einstellt.In Example 84, the sputtering system of any of Examples 78 to 83 may optionally further comprise: a substrate carrier on which a substrate can be placed; and a motor configured to drive the substrate holder to rotate according to a set rotation speed; wherein the controller of the sputter controller is configured to adjust the rotation speed based on the first power and the second power.
In Beispiel 85 kann das Sputtersystem gemäß einem der Beispiele 78 bis 84 optional ferner aufweisen: eine Vakuumkammer; und eine Vorrichtung (z.B. einen Massenflussregler und/oder einen Schieber), die derart eingerichtet ist, dass diese einen Sauerstofffluss in die Vakuumkammer definiert; wobei die Steuervorrichtung der Sputtersteuerung derart eingerichtet ist, dass diese die Vorrichtung steuert, um den Sauerstofffluss in Abhängigkeit vom Sputterverhältnis zu definieren.In Example 85, the sputtering system according to any one of Examples 78 to 84 can optionally further comprise: a vacuum chamber; and a device (e.g., a mass flow controller and/or a gate valve) configured to define an oxygen flow into the vacuum chamber; wherein the control device of the sputter controller is configured to control the device to define the oxygen flow depending on the sputter ratio.
Beispiel 86 ist ein Zweikreis-Steuerverfahren, das Folgendes aufweist: Sputtern zumindest eines ersten Elements (z.B. Bi) gemäß einer ersten Leistung und eines zweiten Elements (z.B. Fe) gemäß einer zweiten Leistung, um auf einem Substrat eine Materialschicht abzuscheiden, die das erste Element und das zweite Element enthält; und, während des Sputterns des ersten Elements und des zweiten Elements, Steuern der ersten Leistung und der zweiten Leistung mittels einer ersten Regelschleife und einer zweiten Regelschleife; wobei der erste Regelkreis aufweist: (z.B., kontinuierlich (z.B., in vordefinierten (z.B., regelmäßigen) Zeitintervallen)) Erfassen einer Temperatur des Substrats, und Steuern der ersten Leistung und der zweiten Leistung, um ein Leistungsverhältnis zwischen der ersten Leistung und der zweiten Leistung basierend auf der Temperatur des Substrats anzupassen; wobei der zweite Regelkreis aufweist: (z.B., kontinuierlich (z.B., in vordefinierten (z.B., regelmäßigen) Zeitintervallen) Erfassen von Plasmaeigenschaften assoziiert mit einem Sputtern des ersten Elements und/oder des zweiten Elements, und Steuern der ersten Leistung und der zweiten Leistung, um das Leistungsverhältnis zwischen der ersten Leistung und der zweiten Leistung basierend auf den Plasmaeigenschaften anzupassen.Example 86 is a dual loop control method comprising: sputtering at least a first element (e.g., Bi) according to a first power and a second element (e.g., Fe) according to a second power to deposit a material layer including the first element and the second element on a substrate; and, during sputtering the first element and the second element, controlling the first power and the second power using a first control loop and a second control loop; wherein the first control loop comprises: (e.g., continuously (e.g., at predefined (e.g., regular) time intervals)) sensing a temperature of the substrate, and controlling the first power and the second power to adjust a power ratio between the first power and the second power based on the temperature of the substrate; wherein the second control loop comprises: (e.g., continuously (e.g., at predefined (e.g., regular) time intervals) sensing plasma properties associated with sputtering of the first element and/or the second element, and controlling the first power and the second power to adjust the power ratio between the first power and the second power based on the plasma properties.
In Beispiel 87 kann das Zweikreis-Steuerverfahren von Beispiel 86 optional ferner aufweisen: Heizen des Substrats auf eine gesetzte Temperatur vor dem Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements.In Example 87, the dual loop control method of Example 86 can optionally further comprise: heating the substrate to a set temperature prior to sputtering the first element and the second element.
In Beispiel 88 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 87 optional aufweisen, dass die eingestellte Temperatur einen Temperaturwert hat, der kleiner ist als ein Schwellenwert, der einen Dampfdruck des ersten Elements bei einem Arbeitsdruck einer Atmosphäre repräsentiert, in der das erste Element und das zweite Element gesputtert werden.In Example 88, the article of Example 87 can optionally include the set temperature having a temperature value that is less than a threshold value representing a vapor pressure of the first element at a working pressure of an atmosphere in which the first element and the second element are sputtered.
In Beispiel 89 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 86 bis 88 optional aufweisen, dass das Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements aufweist: das Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements in einer Atmosphäre, die Sauerstoff enthält (z.B. durch Reaktiv-Co-Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements) (wobei die Atmosphäre optional ferner ein Inertgas enthält).In Example 89, the article of any of Examples 86 to 88 can optionally include that sputtering the first element and the second element comprises: sputtering the first element and the second element in an atmosphere containing oxygen (e.g., by reactive co-sputtering the first element and the second element) (wherein the atmosphere optionally further contains an inert gas).
In Beispiel 90 kann das Zweikreis-Verfahren von Beispiel 89 optional ferner aufweisen: während des Sputterns des ersten Elements und des zweiten Elements, Steuern eines Sauerstoffflusses in Abhängigkeit vom Leistungsverhältnis zwischen der ersten Leistung und der zweiten LeistungIn Example 90, the dual-loop method of Example 89 can optionally further comprise: during sputtering of the first element and the second element, controlling an oxygen flow depending on the power ratio between the first power and the second power
In Beispiel 91 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 86 bis 90 optional aufweisen, dass das Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements aufweist: Co-Sputtern des ersten Elements aus einem ersten Sputter-Target, das im Wesentlichen aus dem ersten Element besteht, und des zweiten Elements aus einem zweiten Sputter-Target, das sich vom ersten Sputter-Target unterscheidet, wobei das zweite Sputter-Target im Wesentlichen aus einem Oxid des zweiten Elements besteht; oder Co-Sputtern des ersten Elements aus einem ersten Sputter-Target, das im Wesentlichen aus einem Oxid des ersten Elements besteht, und des zweiten Elements aus einem zweiten Sputter-Target, das sich vom ersten Sputter-Target unterscheidet, wobei das zweite Sputter-Target im Wesentlichen aus dem zweiten Element besteht; oder Co-Sputtern des ersten Elements aus einem ersten Sputter-Target, das im Wesentlichen aus einem Oxid des ersten Elements besteht, und des zweiten Elements aus einem zweiten Sputter-Target, das sich von dem ersten Sputter-Target unterscheidet, wobei das zweite Sputter-Target im Wesentlichen aus einem Oxid des zweiten Elements besteht.In Example 91, the subject matter of any of Examples 86 to 90 can optionally include sputtering the first element and the second element comprising: co-sputtering the first element from a first sputtering target consisting essentially of the first element and the second element from a second sputtering target different from the first sputtering target, wherein the second sputtering target consists essentially of an oxide of the second element; or co-sputtering the first element from a first sputtering target consisting essentially of an oxide of the first element and the second element from a second sputtering target different from the first sputtering target, wherein the second sputtering target consists essentially of the second element; or co-sputtering the first element from a first sputtering target consisting essentially of an oxide of the first element and the second element from a second sputtering target that is different from the first sputtering target. wherein the second sputtering target consists essentially of an oxide of the second element.
In Beispiel 92 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 86 bis 91 optional aufweisen, dass das Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements aufweist: Sputtern des ersten Elements aus einer ersten Sputterquelle und Sputtern des zweiten Elements aus einer zweiten Sputterquelle, die sich von der ersten Sputterquelle unterscheidet; oder Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements von einem gemeinsamen Target.In Example 92, the article of any of Examples 86 to 91 can optionally include that sputtering the first element and the second element comprises: sputtering the first element from a first sputtering source and sputtering the second element from a second sputtering source that is different from the first sputtering source; or sputtering the first element and the second element from a common target.
In Beispiel 93 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 86 bis 92 optional aufweisen, dass der erste Regelkreis ferner aufweist: Ermitteln, ob sich die Temperatur des Substrats ändert, und in dem Fall, dass ermittelt wird, dass sich die Temperatur des Substrats ändert, Steuern der ersten Leistung und der zweiten Leistung, um das Leistungsverhältnis zwischen der ersten Leistung und der zweiten Leistung basierend auf einer Änderung der Temperatur des Substrats anzupassen.In Example 93, the subject matter of any of Examples 86 to 92 can optionally include the first control loop further comprising: determining whether the temperature of the substrate is changing, and in the event that it is determined that the temperature of the substrate is changing, controlling the first power and the second power to adjust the power ratio between the first power and the second power based on a change in the temperature of the substrate.
In Beispiel 94 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 86 bis 93 optional aufweisen, dass die Temperatur des Substrats und die Plasmaeigenschaften während des Sputterns des ersten Elements und des zweiten Elements kontinuierlich erfasst werden.In Example 94, the article of any of Examples 86 to 93 can optionally include continuously sensing the temperature of the substrate and the plasma properties during sputtering of the first element and the second element.
In Beispiel 95 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 94 optional aufweisen, dass die Temperatur des Substrats kontinuierlich nach einem ersten (z.B. regelmäßigen) Zyklus erfasst wird und dass die Plasmaeigenschaften kontinuierlich nach einem zweiten (z.B. regelmäßigen) Zyklus erfasst werden, wobei eine Länge des ersten Zyklus größer ist als eine Länge des zweiten Zyklus.In Example 95, the article of Example 94 can optionally include continuously sensing the temperature of the substrate after a first (e.g., regular) cycle and continuously sensing the plasma properties after a second (e.g., regular) cycle, wherein a length of the first cycle is greater than a length of the second cycle.
In Beispiel 96 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 86 bis 95 optional aufweisen, dass ein Zyklus des zweiten Regelkreises kürzer ist als ein Zyklus des ersten Regelkreises.In Example 96, the subject matter of any of Examples 86 to 95 can optionally include that a cycle of the second control loop is shorter than a cycle of the first control loop.
In Beispiel 97 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 86 bis 96 optional aufweisen, dass das Erfassen von Plasmaeigenschaften, die mit Sputtern des ersten Elements und/oder des zweiten Elements assoziiert sind, folgendes aufweist: optisches Erfassen von Plasmaeigenschaften, die mit Sputtern des ersten Elements und/oder des zweiten Elements assoziiert sind (z.B. unter Verwendung von optischer Emissionsspektroskopie (OES) (z.B. über OES-Bildgebung), Interferometrie, Atomabsorptionsspektroskopie und/oder laserinduzierter Fluoreszenz usw.).In Example 97, the article of any of Examples 86-96 can optionally include that sensing plasma properties associated with sputtering of the first element and/or the second element comprises: optically sensing plasma properties associated with sputtering of the first element and/or the second element (e.g., using optical emission spectroscopy (OES) (e.g., via OES imaging), interferometry, atomic absorption spectroscopy, and/or laser-induced fluorescence, etc.).
In Beispiel 98 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 86 bis 97 optional aufweisen, dass das erste Element Bismut ist und das zweite Element Eisen ist.In Example 98, the article of any of Examples 86 to 97 can optionally comprise the first element being bismuth and the second element being iron.
In Beispiel 99 kann der Gegenstand der Beispiele 93 und 98 optional aufweisen, dass die Steuerung des Leistungsverhältnisses innerhalb des ersten Regelkreises aufweist: Verringern des Leistungsverhältnisses der ersten Leistung zur zweiten Leistung (z.B. mittels Verringerns der ersten Leistung und/oder mittels Erhöhens der zweiten Leistung) für den Fall, dass die Temperatur des Substrats steigt; und/oder Erhöhen des Leistungsverhältnisses der ersten Leistung zur zweiten Leistung (z.B. durch Erhöhen der ersten Leistung und/oder durch Verringern der zweiten Leistung) für den Fall, dass die Temperatur des Substrats sinkt.In Example 99, the subject matter of Examples 93 and 98 can optionally include controlling the power ratio within the first control loop comprising: decreasing the power ratio of the first power to the second power (e.g., by decreasing the first power and/or by increasing the second power) in the event that the temperature of the substrate increases; and/or increasing the power ratio of the first power to the second power (e.g., by increasing the first power and/or by decreasing the second power) in the event that the temperature of the substrate decreases.
In Beispiel 100 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 87 in Kombination mit Beispiel 98 oder 99 optional aufweisen, dass die eingestellte Temperatur einen Temperaturwert geringer als 630°C (z.B. unter 600°C) hat.In Example 100, the article of Example 87 in combination with Example 98 or 99 can optionally include that the set temperature has a temperature value less than 630°C (e.g., below 600°C).
In Beispiel 101 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 88 in Kombination mit einem der Beispiele 98 bis 100 optional aufweisen, dass der Schwellenwert bei einem Arbeitsdruck von ungefähr 0.2* 10-2 mbar ungefähr 630°C beträgt.In Example 101, the article of Example 88 in combination with any of Examples 98 to 100 can optionally have the threshold value at a working pressure of about 0.2* 10 -2 mbar being about 630°C.
In Beispiel 102 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 98 bis 101 optional aufweisen, dass die Materialschicht eine vordefinierte Phase enthält, die das erste Element und das zweite Element aufweist; und dass das Verfahren ferner aufweist: während des Sputterns des ersten Elements und des zweiten Elements, Rotieren des Substrats mit einer Rotationsgeschwindigkeit, die gleich oder größer ist als eine vordefinierte Rotationsgeschwindigkeit, die angibt, dass in einer Rotation (Umdrehung) des Substrats eine Teilschicht der Materialschicht mit einer Dicke von (ungefähr) einer Gitterkonstante einer Kristallstruktur, die mit der vordefinierten Phase assoziiert ist, gebildet wird.In Example 102, the article of any of Examples 98 to 101 can optionally include that the material layer includes a predefined phase comprising the first element and the second element; and that the method further comprises: during sputtering the first element and the second element, rotating the substrate at a rotational speed equal to or greater than a predefined rotational speed indicating that in one rotation (revolution) of the substrate, a sublayer of the material layer having a thickness of (approximately) a lattice constant of a crystal structure associated with the predefined phase is formed.
In Beispiel 103 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 102 in Kombination mit einem der Beispiele 98 bis 101 optional aufweisen, dass die vordefinierte Phase Bismut-Ferrit (BiFeO3) ist.In Example 103, the article of Example 102 in combination with any of Examples 98 to 101 can optionally comprise that the predefined phase is bismuth ferrite (BiFeO 3 ).
In Beispiel 104 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 102 oder 103 optional aufweisen, dass das Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements das Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements aufweist außermittig auf dem Substrat aufzutreffen.In example 104, the article of example 102 or 103 can optionally include that sputtering the first element and the second element comprises sputtering the first element and the second element off-center on the substrate.
In Beispiel 105 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 104 optional aufweisen, dass das Substrat ein Wafer ist; und dass das erste Element und das zweite Element so gesputtert werden, dass diese auf dem Wafer bei ungefähr einem mittleren Radius des Wafers auftreffen.In Example 105, the article of Example 104 may optionally comprise that the substrate is a wafer; and that the first element and the second element are sputtered to impinge on the wafer at approximately an average radius of the wafer.
In Beispiel 106 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 104 oder 105 optional aufweisen, dass das Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements das konfokale Co-Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements mit einem exzentrischen Fokus auf dem Substrat aufweist.In example 106, the article of example 104 or 105 can optionally include that sputtering the first element and the second element comprises confocal co-sputtering the first element and the second element with an eccentric focus on the substrate.
In Beispiel 107 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 104 oder 105 optional aufweisen, dass das Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements das Sputtern des ersten Elements aufweist, um außermittig auf dem Substrat aufzutreffen, das einen ersten Fokus hat, und das Sputtern des zweiten Elements, um außermittig auf dem Substrat aufzutreffen, das einen zweiten Fokus hat, der sich von dem ersten Fokus unterscheidet.In example 107, the article of example 104 or 105 can optionally include sputtering the first element and the second element comprising sputtering the first element to impinge off-center on the substrate having a first focus and sputtering the second element to impinge off-center on the substrate having a second focus different from the first focus.
Beispiel 108 ist eine Sputtersteuerung, die Folgendes aufweist: eine Stromversorgung, die derart eingerichtet ist: eine erste Spannung gemäß einer ersten Leistung an eine erste Sputterquelle anzulegen (z.B., um ein erstes Element von einem ersten Target in Richtung eines Substrats zu sputtern), und eine zweite Spannung gemäß einer zweiten Leistung an eine zweite Sputterquelle anzulegen (z.B., um ein zweites Element von einem zweiten Target in Richtung des Substrats zu sputtern, wobei das zweite Element vom ersten Element verschieden ist); und eine Steuervorrichtung eingerichtet zum: (z.B., kontinuierlich (z.B., in vordefinierten (z.B., regelmäßigen) Zeitintervallen)) Empfangen von Plasmadaten, welche Plasmaeigenschaften repräsentieren assoziiert mit dem Sputtern des ersten Elements und/oder des zweiten Elements; Ermitteln eines Leistungsverhältnisses zwischen der ersten Leistung und der zweiten Leistung basierend auf den Plasmadaten; Steuern der Stromversorgung, um die erste Spannung und die zweite Spannung gemäß dem Leistungsverhältnis zwischen der ersten Leistung und der zweiten Leistung anzulegen; (z.B., kontinuierlich (z.B., in vordefinierten (z.B., regelmäßigen) Zeitintervallen)) Empfangen von Temperaturdaten, welche eine Temperatur der Materialschicht repräsentieren; Ermitteln, ob sich die Temperatur des Substrats ändert; in dem Fall, dass ermittelt wird, dass sich die Temperatur des Substrats ändert, Steuern der ersten Leistung und der zweiten Leistung, um das Leistungsverhältnis zwischen der ersten Leistung und der zweiten Leistung basierend auf einer Änderung der Temperatur des Substrats anzupassen.Example 108 is a sputter controller comprising: a power supply configured to: apply a first voltage according to a first power to a first sputtering source (e.g., to sputter a first element from a first target toward a substrate), and apply a second voltage according to a second power to a second sputtering source (e.g., to sputter a second element from a second target toward the substrate, wherein the second element is different from the first element); and a controller configured to: (e.g., continuously (e.g., at predefined (e.g., regular) time intervals)) receive plasma data representing plasma characteristics associated with sputtering of the first element and/or the second element; determine a power ratio between the first power and the second power based on the plasma data; control the power supply to apply the first voltage and the second voltage according to the power ratio between the first power and the second power; (e.g., continuously (e.g., at predefined (e.g., regular) time intervals)) receiving temperature data representing a temperature of the material layer; determining whether the temperature of the substrate is changing; in the event that it is determined that the temperature of the substrate is changing, controlling the first power and the second power to adjust the power ratio between the first power and the second power based on a change in the temperature of the substrate.
In Beispiel 109 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 108 optional aufweisen, dass die Temperaturdaten die Temperatur des Substrats aufweisen; und/oder dass die Temperaturdaten die Temperatur eines Heizelements (z.B. eines Widerstandsheizelements und/oder einer Lampenanordnung) aufweisen, welches derart eingerichtet ist, dass dieses das Substrat auf die eingestellte Temperatur erwärmt.In Example 109, the subject matter of Example 108 can optionally include that the temperature data comprises the temperature of the substrate; and/or that the temperature data comprises the temperature of a heating element (e.g., a resistive heating element and/or a lamp assembly) configured to heat the substrate to the set temperature.
Beispiel 110 ist ein Sputtersystem aufweisend: die Sputtersteuerung gemäß Beispiel 108 oder 109; und einen Temperatursensor eingerichtet zum Erfassen einer Temperatur, welche die Temperatur des Substrats repräsentiert, und zum Bereitstellen von Temperaturdaten gemäß der erfassten Temperatur zu der Sputtersteuerung.Example 110 is a sputtering system comprising: the sputter controller of example 108 or 109; and a temperature sensor configured to detect a temperature representing the temperature of the substrate and to provide temperature data according to the detected temperature to the sputter controller.
In Beispiel 111 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 110 optional aufweisen, dass der Temperatursensor derart eingerichtet ist, dass dieser die Temperatur des Substrats erfasst; und/oder dass das Sputtersystem ferner eine Heizung aufweist, die derart eingerichtet ist, dass sie das Substrat auf eine eingestellte Temperatur erwärmt, und wobei der Temperatursensor derart eingerichtet ist, dass er eine Temperatur erfasst, die eine Temperatur des Substrats repräsentiert.In Example 111, the subject matter of Example 110 can optionally include the temperature sensor being configured to sense the temperature of the substrate; and/or the sputtering system further comprising a heater configured to heat the substrate to a set temperature, and wherein the temperature sensor is configured to sense a temperature representative of a temperature of the substrate.
In Beispiel 112 kann das Sputtersystem von Beispiel 110 oder 111 optional ferner aufweisen: einen Substratträger, auf dem ein Substrat platziert werden kann; und einen Motor, der zum Antreiben des Subtrathalters zum Rotieren gemäß einer gesetzten Rotationsgeschwindigkeit eingerichtet ist; wobei die Steuervorrichtung der Sputtersteuerung derart eingerichtet ist, dass diese die Rotationsgeschwindigkeit basierend auf dem Leistungsverhältnis zwischen der ersten Leistung und der zweiten Leistung einstellt.In example 112, the sputtering system of example 110 or 111 can optionally further comprise: a substrate carrier on which a substrate can be placed; and a motor configured to drive the substrate holder to rotate according to a set rotation speed; wherein the controller of the sputter controller is configured to adjust the rotation speed based on the power ratio between the first power and the second power.
In Beispiel 113 kann das Sputtersystem gemäß einem der Beispiele 110 bis 112 optional ferner aufweisen: eine Vakuumkammer; und eine Vorrichtung (z.B. einen Massenflussregler und/oder einen Schieber), die derart eingerichtet ist, dass sie einen Sauerstofffluss in die Vakuumkammer definiert; wobei die Steuervorrichtung der Sputtersteuerung derart eingerichtet ist, dass diese die Vorrichtung so steuert, dass diese den Sauerstofffluss in Abhängigkeit vom Leistungsverhältnis zwischen der ersten Leistung und der zweiten Leistung definiert.In Example 113, the sputtering system according to any of Examples 110 to 112 can optionally further comprise: a vacuum chamber; and a device (e.g., a mass flow controller and/or a slider) configured to define an oxygen flow into the vacuum chamber; wherein the control device of the sputter controller is configured to control the device to define the oxygen flow depending on the power ratio between the first power and the second power.
In Beispiel 114 kann das Sputtersystem gemäß einem der Beispiele 110 bis 113 optional ferner aufweisen: einen optischen Sensor, der zum Erfassen von Plasmaeigenschaften eingerichtet ist.In Example 114, the sputtering system according to any one of Examples 110 to 113 can optionally further comprise: an optical sensor configured to detect plasma properties.
Beispiel 115 ist ein Verfahren, das Folgendes aufweist: Sputtern zumindest eines ersten Elements (z.B. Bi) und eines zweiten Elements (z.B. Fe), um auf einem Substrat eine Materialschicht abzuscheiden, die das erste Element und das zweite Element enthält; während des Sputterns des ersten Elements und des zweiten Elements: (z.B. kontinuierlich) Erfassen eines Temperaturwertes, der eine Temperatur des Substrats repräsentiert; Ermitteln, basierend auf dem Temperaturwert, eines oder mehrerer Betriebsparameter des Sputterns; und Steuern des Sputterns basierend auf den ein oder mehreren Betriebsparametern.Example 115 is a method comprising: sputtering at least a first element (eg, Bi) and a second element (eg, Fe) to deposit on a substrate a layer of material containing the first element and the second element; during sputtering the first element and the second element: (eg continuously) detecting a temperature value representing a temperature of the substrate; determining, based on the temperature value, one or more operating parameters of the sputtering; and controlling the sputtering based on the one or more operating parameters.
In Beispiel 116 kann das Verfahren gemäß Beispiel 115 optional ferner aufweisen: Erhitzen des Substrats auf eine gesetzte Temperatur vor dem Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements.In Example 116, the method of Example 115 can optionally further comprise heating the substrate to a set temperature prior to sputtering the first element and the second element.
In Beispiel 117 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 115 oder 116 optional aufweisen, dass ein Temperaturwert der eingestellten Temperatur kleiner ist als ein Schwellenwert, der einen Dampfdruck des ersten Elements bei einem Arbeitsdruck einer Atmosphäre repräsentiert, in der die Materialschichtabgeschieden wird.In example 117, the article of example 115 or 116 can optionally include that a temperature value of the set temperature is less than a threshold value representing a vapor pressure of the first element at a working pressure of an atmosphere in which the material layer is deposited.
Beispiel 118 ist ein Verfahren, das Folgendes aufweist: Sputtern zumindest eines ersten Elements (z.B. Bi) und eines zweiten Elements (z.B. Fe), um auf einem Substrat eine Materialschicht abzuscheiden, die das erste Element und das zweite Element enthält; während des Sputterns des ersten Elements und des zweiten Elements: (z.B. kontinuierlich) Erfassen von Plasmaeigenschaften, die mit Sputtern des ersten Elements und/oder des zweiten Elements assoziiert sind; Ermitteln, basierend auf den Plasmaeigenschaften, eines oder mehrerer Betriebsparameter des Sputterns; und Steuern des Sputterns basierend auf den ein oder mehreren Betriebsparametern.Example 118 is a method comprising: sputtering at least a first element (e.g., Bi) and a second element (e.g., Fe) to deposit a layer of material including the first element and the second element on a substrate; during sputtering the first element and the second element: (e.g., continuously) sensing plasma characteristics associated with sputtering the first element and/or the second element; determining, based on the plasma characteristics, one or more operating parameters of the sputtering; and controlling the sputtering based on the one or more operating parameters.
In Beispiel 119 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 118 optional aufweisen, dass der eine oder die mehreren Betriebsparameter einen Temperaturwert aufweisen; und wobei das Steuern des Sputterns das Erhitzen oder Abkühlen des Substrats auf den Temperaturwert aufweist.In Example 119, the subject matter of Example 118 can optionally include the one or more operating parameters comprising a temperature value; and wherein controlling the sputtering comprises heating or cooling the substrate to the temperature value.
In Beispiel 120 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 118 oder 119 optional aufweisen, dass das Erfassen von Plasmaeigenschaften, die mit dem Sputtern des ersten Elements und/oder des zweiten Elements assoziiert sind, folgendes aufweist: optisches Erfassen von Plasmaeigenschaften, die mit Sputtern des ersten Elements und/oder des zweiten Elements assoziiert sind (z.B. unter Verwendung von optischer Emissionsspektroskopie (OES) (z.B. über OES-Bildgebung), Interferometrie, Atomabsorptionsspektroskopie und/oder laserinduzierter Fluoreszenz usw.).In Example 120, the subject matter of Example 118 or 119 can optionally include that sensing plasma properties associated with sputtering of the first element and/or the second element comprises: optically sensing plasma properties associated with sputtering of the first element and/or the second element (e.g., using optical emission spectroscopy (OES) (e.g., via OES imaging), interferometry, atomic absorption spectroscopy, and/or laser-induced fluorescence, etc.).
In Beispiel 121 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 118 bis 120 optional aufweisen, dass das Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements aufweist: Sputtern des ersten Elements aus einer ersten Sputterquelle und Sputtern des zweiten Elements aus einer zweiten Sputterquelle, die sich von der ersten Sputterquelle unterscheidet, wobei die Plasmaeigenschaften aufweisen Plasmaeigenschaften eines ersten Plasmas, das mit dem Sputtern des ersten Elements aus der ersten Sputterquelle assoziiert ist und/oder Plasmaeigenschaften eines zweiten Plasmas, das mit dem Sputtern des zweiten Elements aus der zweiten Sputterquelle assoziiert ist; oder Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements von einem gemeinsamen Target, wobei die Plasmaeigenschaften aufweisen Plasmaeigenschaften eines Plasmas, das mit dem Sputtern von dem gemeinsamen Target assoziiert ist.In Example 121, the article of any of Examples 118-120 can optionally include sputtering the first element and the second element comprising: sputtering the first element from a first sputtering source and sputtering the second element from a second sputtering source different from the first sputtering source, wherein the plasma properties comprise plasma properties of a first plasma associated with sputtering the first element from the first sputtering source and/or plasma properties of a second plasma associated with sputtering the second element from the second sputtering source; or sputtering the first element and the second element from a common target, wherein the plasma properties comprise plasma properties of a plasma associated with sputtering from the common target.
In Beispiel 122 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 118 bis 121 optional aufweisen, dass Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements aufweist: Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements in einer Atmosphäre, die Sauerstoff enthält (z.B. durch Reaktiv-Co-Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements) (wobei die Atmosphäre optional ferner ein Inertgas enthält).In Example 122, the article of any of Examples 118 to 121 can optionally include sputtering the first element and the second element comprising: sputtering the first element and the second element in an atmosphere containing oxygen (e.g., by reactive co-sputtering the first element and the second element) (wherein the atmosphere optionally further contains an inert gas).
In Beispiel 123 kann das Verfahren gemäß Beispiel 122 optional ferner aufweisen: wobei die einen oder mehreren Betriebsparameter einen Sauerstoffpartialdruck aufweisen; und wobei das Steuern des Sputterns Steuern einer Sauerstoffversorgung basierend auf dem Sauerstoffpartialdruck aufweist.In Example 123, the method of Example 122 can optionally further comprise: wherein the one or more operating parameters comprise an oxygen partial pressure; and wherein controlling sputtering comprises controlling an oxygen supply based on the oxygen partial pressure.
In Beispiel 124 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 123 optional aufweisen, dass die Bestimmung des Sauerstoffpartialdrucks basierend auf den Plasmaeigenschaften die Bestimmung eines oder mehrerer Parameter aufweist, die elektrische Eigenschaften repräsentieren (z.B., einen Strom, eine Spannung, eine Leistung, eine Impedanz, etc.) eines ersten Plasmas, das mit dem Sputtern des ersten Elements assoziiert ist, und/oder eines zweiten Plasmas, das mit dem Sputtern des zweiten Elements assoziiert ist, und Ermitteln des Sauerstoffpartialdrucks basierend auf den ein oder mehreren Parametern; und/oder wobei das Erfassen der Plasmaeigenschaften das Erfassen einer Plasmaemission eines ersten Plasmas, das mit den Sputtern des ersten Elements assoziiert ist, und/oder eines zweiten Plasmas, das mit den Sputtern des zweiten Elements assoziiert ist, aufweist, was basierend auf der Plasmaemission eine Intensität einer Sauerstoffcharakteristik bestimmt, wobei das Ermitteln des Sauerstoffpartialdruckes mittels der Sauerstoffcharakteristik erfolgt.In Example 124, the subject matter of Example 123 can optionally include wherein determining the oxygen partial pressure based on the plasma characteristics comprises determining one or more parameters representing electrical properties (e.g., a current, a voltage, a power, an impedance, etc.) of a first plasma associated with the sputtering of the first element and/or a second plasma associated with the sputtering of the second element and determining the oxygen partial pressure based on the one or more parameters; and/or wherein sensing the plasma characteristics comprises sensing a plasma emission of a first plasma associated with the sputtering of the first element and/or a second plasma associated with the sputtering of the second element, determining an intensity of an oxygen characteristic based on the plasma emission, wherein determining the oxygen partial pressure is performed using the oxygen characteristic.
In Beispiel 125 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 118 bis 124 optional ferner aufweisen: während des Sputterns des ersten Elements und des zweiten Elements, kontinuierliches (z.B. in vordefinierten (z.B. regelmäßigen) Zeitintervallen) Erfassen einer Temperatur des Substrats; und wobei die ein oder mehreren Betriebsparameter die Temperatur des Substrats aufweisen.In Example 125, the method according to any one of Examples 118 to 124 may optionally further be based on comprise: during sputtering of the first element and the second element, continuously (eg at predefined (eg regular) time intervals) detecting a temperature of the substrate; and wherein the one or more operating parameters comprise the temperature of the substrate.
In Beispiel 126 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 115 bis 125 optional aufweisen, dass das Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements das Sputtern des ersten Elements gemäß einer ersten Leistung und des zweiten Elements gemäß einer zweiten Leistung aufweist; und wobei die ein oder mehreren Betriebsparameter ein Leistungsverhältnis zwischen der ersten Leistung und der zweiten Leistung aufweisen, und wobei das Steuern des Sputterns Steuern der ersten Leistung und der zweiten Leistung gemäß dem Leistungsverhältnis aufweist.In Example 126, the subject matter of any of Examples 115 to 125 can optionally include wherein sputtering the first element and the second element comprises sputtering the first element according to a first power and the second element according to a second power; and wherein the one or more operating parameters comprise a power ratio between the first power and the second power, and wherein controlling the sputtering comprises controlling the first power and the second power according to the power ratio.
In Beispiel 127 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 115 bis 126 optional aufweisen, dass das Sputtern des ersten Elements Radiofrequenz-(RF)-Sputtern des ersten Elements gemäß einer ersten Leistung und einer ersten Leistungsfrequenz aufweist; wobei das Sputtern des zweiten Elements Gleichstrom-(DC)-Sputtern des zweiten Elements gemäß einer zweiten Leistung aufweist; und wobei die ein oder mehreren Betriebsparameter ein Leistungsverhältnis zwischen der ersten Leistung und der zweiten Leistung aufweisen und wobei das Steuern des Sputterns Steuern der ersten Leistung und der zweiten Leistung gemäß dem Leistungsverhältnis aufweist, und/oder wobei die ein oder mehreren Betriebsparameter einen Frequenzwert der ersten Leistungsfrequenz aufweisen und wobei das Steuern des Sputterns Steuern des Sputterns des ersten Elements gemäß dem Frequenzwert aufweist.In Example 127, the subject matter of any of Examples 115-126 can optionally include wherein sputtering the first element comprises radio frequency (RF) sputtering the first element according to a first power and a first power frequency; wherein sputtering the second element comprises direct current (DC) sputtering the second element according to a second power; and wherein the one or more operating parameters comprise a power ratio between the first power and the second power, and wherein controlling the sputtering comprises controlling the first power and the second power according to the power ratio, and/or wherein the one or more operating parameters comprise a frequency value of the first power frequency, and wherein controlling the sputtering comprises controlling the sputtering of the first element according to the frequency value.
In Beispiel 128 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 115 bis 126 optional aufweisen, dass das Sputtern des zweiten Elements Radiofrequenz-(RF)-Sputtern des zweiten Elements gemäß einer zweiten Leistung und einer zweiten Leistungsfrequenz aufweist; das Sputtern des ersten Elements Gleichstrom-(DC)-Sputtern des ersten Elements gemäß einer ersten Leistung aufweist; und wobei die ein oder mehreren Betriebsparameter ein Leistungsverhältnis zwischen der ersten Leistung und der zweiten Leistung aufweisen und wobei das Steuern des Sputterns Steuern der ersten Leistung und der zweiten Leistung gemäß dem Leistungsverhältnis aufweist, und/oder wobei die ein oder mehreren Betriebsparameter einen Frequenzwert der zweiten Leistungsfrequenz aufweisen und wobei das Steuern des Sputterns Steuern des Sputterns des zweiten Elements gemäß dem Frequenzwert aufweist.In Example 128, the subject matter of any of Examples 115-126 can optionally include wherein sputtering the second element comprises radio frequency (RF) sputtering the second element according to a second power and a second power frequency; sputtering the first element comprises direct current (DC) sputtering the first element according to a first power; and wherein the one or more operating parameters comprise a power ratio between the first power and the second power, and wherein controlling the sputtering comprises controlling the first power and the second power according to the power ratio, and/or wherein the one or more operating parameters comprise a frequency value of the second power frequency, and wherein controlling the sputtering comprises controlling the sputtering of the second element according to the frequency value.
In Beispiel 129 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 115 bis 126 optional aufweisen, dass das Sputtern des ersten Elements Radiofrequenz-(RF)-Sputtern des ersten Elements gemäß einer ersten Leistung und einer ersten Leistungsfrequenz aufweist; wobei das Sputtern des zweiten Elements Radiofrequenz-(RF)-Sputtern des zweiten Elements gemäß einer zweiten Leistung und einer zweiten Leistungsfrequenz aufweist; und wobei die ein oder mehreren Betriebsparameter ein Leistungsverhältnis zwischen der ersten Leistung und der zweiten Leistung aufweisen und wobei das Steuern des Sputterns Steuern der ersten Leistung und der zweiten Leistung gemäß dem Leistungsverhältnis aufweist, und/oder wobei die ein oder mehreren Betriebsparameter ein Frequenzverhältnis zwischen der ersten Leistungsfrequenz und der zweiten Leistungsfrequenz aufweisen und wobei das Steuern des Sputterns Steuern des Sputterns des ersten Elements und des zweiten Elements gemäß dem Frequenzverhältnis aufweist.In Example 129, the subject matter of any of Examples 115-126 can optionally include wherein sputtering the first element comprises radio frequency (RF) sputtering the first element according to a first power and a first power frequency; wherein sputtering the second element comprises radio frequency (RF) sputtering the second element according to a second power and a second power frequency; and wherein the one or more operating parameters comprise a power ratio between the first power and the second power, and wherein controlling the sputtering comprises controlling the first power and the second power according to the power ratio, and/or wherein the one or more operating parameters comprise a frequency ratio between the first power frequency and the second power frequency, and wherein controlling the sputtering comprises controlling the sputtering of the first element and the second element according to the frequency ratio.
In Beispiel 130 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 115 bis 129 optional aufweisen, dass das Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements aufweist: Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements in einer Atmosphäre, die Sauerstoff enthält (z.B. durch Reaktiv-Co-Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements) (wobei die Atmosphäre optional ferner ein Inertgas enthält).In Example 130, the article of any of Examples 115 to 129 can optionally include that sputtering the first element and the second element comprises: sputtering the first element and the second element in an atmosphere containing oxygen (e.g., by reactive co-sputtering the first element and the second element) (wherein the atmosphere optionally further contains an inert gas).
In Beispiel 131 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 130 optional aufweisen, dass das erste Element von einem ersten Sputter-Target gesputtert wird, das im Wesentlichen aus dem ersten Element besteht, und wobei das zweite Element von einem zweiten Sputter-Target gesputtert wird, das sich von dem ersten Sputter-Target unterscheidet, wobei das zweite Sputter-Target im Wesentlichen aus einem Oxid des zweiten Elements besteht; oder wobei das erste Element aus einem ersten Sputter-Target gesputtert wird, das im Wesentlichen aus einem Oxid des ersten Elements besteht, und wobei das zweite Element aus einem zweiten Sputter-Target gesputtert wird, das sich vom ersten Sputter-Target unterscheidet, wobei das zweite Sputter-Target im Wesentlichen aus einem Oxid des zweiten Elements besteht; oder wobei das erste Element aus einem ersten Sputter-Target gesputtert wird, das im Wesentlichen aus einem Oxid des ersten Elements besteht, und wobei das zweite Element aus einem zweiten Sputter-Target gesputtert wird, das sich vom ersten Sputter-Target unterscheidet, wobei das zweite Sputter-Target im Wesentlichen aus einem Oxid des zweiten Elements besteht.In Example 131, the subject matter of Example 130 can optionally include wherein the first element is sputtered from a first sputtering target consisting essentially of the first element, and wherein the second element is sputtered from a second sputtering target that is different from the first sputtering target, wherein the second sputtering target consists essentially of an oxide of the second element; or wherein the first element is sputtered from a first sputtering target consisting essentially of an oxide of the first element, and wherein the second element is sputtered from a second sputtering target that is different from the first sputtering target, wherein the second sputtering target consists essentially of an oxide of the second element; or wherein the first element is sputtered from a first sputtering target consisting essentially of an oxide of the first element, and wherein the second element is sputtered from a second sputtering target different from the first sputtering target, the second sputtering target consisting essentially of an oxide of the second element.
In Beispiel 130 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 115 bis 129 optional aufweisen, dass das Sputtern des ersten Elements ein Magnetron-Sputtern des ersten Elements von einem ersten Target aufweist und wobei das Sputtern des zweiten Elements ein Magnetron-Sputtern des zweiten Elements von einem zweiten Target aufweist; und wobei die ein oder mehreren Betriebsparameter ein Abstandsverhältnis zwischen einem ersten Abstand und einem zweiten Abstand aufweisen, wobei der erste Abstand ein Abstand zwischen dem ersten Target und einem oder mehreren ersten Magneten assoziiert mit dem Magnetron-Sputtern des ersten Elements ist und wobei der zweite Abstand ein Abstand zwischen dem zweiten Target und einem oder mehreren zweiten Magneten assoziiert mit dem Magnetron-Sputtern des zweiten Elements ist.In Example 130, the article of any of Examples 115 to 129 may optionally include that the sputtering of the first element is a magnet ron sputtering of the first element from a first target, and wherein the sputtering of the second element comprises magnetron sputtering of the second element from a second target; and wherein the one or more operating parameters comprise a distance ratio between a first distance and a second distance, wherein the first distance is a distance between the first target and one or more first magnets associated with the magnetron sputtering of the first element, and wherein the second distance is a distance between the second target and one or more second magnets associated with the magnetron sputtering of the second element.
In Beispiel 131 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 115 bis 130 optional aufweisen, dass Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements in einer Atmosphäre aufweist; und wobei die ein oder mehreren Betriebsparameter einen Druckwert aufweisen, der einen Druck der Atmosphäre repräsentiert, und wobei das Steuern des Sputterns Steuern des Druckes der Atmosphäre gemäß dem Druckwert aufweist.In Example 131, the article of any of Examples 115 to 130 can optionally include wherein sputtering the first element and the second element comprises sputtering the first element and the second element in an atmosphere; and wherein the one or more operating parameters comprise a pressure value representing a pressure of the atmosphere, and wherein controlling the sputtering comprises controlling the pressure of the atmosphere according to the pressure value.
In Beispiel 132 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 115 bis 131 optional aufweisen, dass die Materialschicht ferner ein drittes Element enthält.In Example 132, the article of any of Examples 115 to 131 can optionally include that the material layer further includes a third element.
In Beispiel 133 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 132 optional aufweisen, dass das dritte Element Titan ist.In Example 133, the article of Example 132 can optionally include that the third element is titanium.
In Beispiel 134 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 115 bis 133 optional aufweisen, dass das erste Element Bismut ist und das zweite Element Eisen ist.In Example 134, the article of any of Examples 115 to 133 can optionally comprise the first element being bismuth and the second element being iron.
In Beispiel 135 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 116 bis 134 optional außerdem aufweisen, dass die Temperatur, auf die das Substrat erhitzt werden soll, einen Wert unter 630°C (z.B. unter 600°C) hat.In Example 135, the method of any of Examples 116 to 134 can optionally further comprise that the temperature to which the substrate is to be heated has a value below 630°C (e.g. below 600°C).
In Beispiel 136 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 117 in Kombination mit Beispiel 134 oder 135 optional aufweisen, dass der Schwellenwert bei einem Arbeitsdruck von ungefähr 0.2* 10-2 mbar ungefähr 630°C beträgt.In Example 136, the article of Example 117 in combination with Example 134 or 135 can optionally have the threshold value at a working pressure of about 0.2* 10 -2 mbar being about 630°C.
In Beispiel 137 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 115 bis 136 optional aufweisen, dass die Materialschicht eine vordefinierte Phase enthält, die das erste Element und das zweite Element aufweist; und wobei das Verfahren ferner aufweist: während des Sputterns des ersten Elements und des zweiten Elements, Rotieren des Substrats mit einer Rotationsgeschwindigkeit, die gleich oder größer ist als eine vordefinierte Rotationsgeschwindigkeit, die angibt, dass in einer Rotation (Umdrehung) des Substrats eine Teilschicht der Materialschicht mit einer Dicke von (ungefähr) einer Gitterkonstante einer Kristallstruktur, die mit der vordefinierten Phase assoziiert ist, gebildet wird.In Example 137, the article of any of Examples 115 to 136 can optionally include the material layer including a predefined phase comprising the first element and the second element; and wherein the method further comprises: during sputtering the first element and the second element, rotating the substrate at a rotational speed equal to or greater than a predefined rotational speed indicating that in one rotation (revolution) of the substrate, a sublayer of the material layer having a thickness of (approximately) a lattice constant of a crystal structure associated with the predefined phase is formed.
In Beispiel 138 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 137 in Kombination mit einem der Beispiele 134 bis 136 optional aufweisen, dass die vordefinierte Phase Bismut-Ferrit (BiFeO3) ist.In Example 138, the article of Example 137 in combination with any of Examples 134 to 136 can optionally comprise that the predefined phase is bismuth ferrite (BiFeO 3 ).
In Beispiel 139 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 137 oder 138 optional aufweisen, dass das Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements die Erzeugung eines Abscheidematerialstroms aufweist, der außermittig auf das Substrat auftrifft.In Example 139, the article of Example 137 or 138 can optionally include that sputtering the first element and the second element comprises generating a stream of deposition material that impinges off-center on the substrate.
In Beispiel 140 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 139 optional aufweisen, dass das Substrat ein Wafer ist; und wobei der Abscheidematerialstrom zum Auftreffen auf den Wafer bei ungefähr einem mittleren Radius des Wafers erzeugt wird.In Example 140, the article of Example 139 can optionally include the substrate being a wafer; and wherein the deposition material stream is generated to impinge on the wafer at approximately an average radius of the wafer.
In Beispiel 141 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 139 oder 140 optional aufweisen, dass das Erzeugen des Abscheidematerialstroms konfokales Co-Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements mit dem Fokus, der außerzentrisch auf dem Substrat ist, aufweist.In Example 141, the article of Example 139 or 140 can optionally include that generating the deposition material stream comprises confocal co-sputtering the first element and the second element with the focus being off-center on the substrate.
In Beispiel 142 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 139 oder 140 optional aufweisen, dass Erzeugen des Abscheidematerialstroms aufweist Erzeugen eines ersten Abscheidematerialstroms mittels Sputterns des ersten Elements und Erzeugen eines zweiten Abscheidematerialstroms mittels Sputterns des zweiten Elements; und wobei der erste Abscheidematerialstrom erzeugt wird zum außermittigen Auftreffen auf das Substrat mit einem ersten Fokus und wobei der zweite Abscheidematerialstrom erzeugt wird zum außermittigen Auftreffen auf das Substrat mit einem zweiten Fokus verschieden von dem ersten Fokus.In example 142, the article of example 139 or 140 can optionally include generating the deposition material stream comprising generating a first deposition material stream by sputtering the first element and generating a second deposition material stream by sputtering the second element; and wherein the first deposition material stream is generated to off-center impact the substrate at a first focus and wherein the second deposition material stream is generated to off-center impact the substrate at a second focus different from the first focus.
Beispiel 143 ist eine Sputtersteuerung aufweisend: eine Leistungsversorgung eingerichtet zum Betreiben von einer oder mehreren Sputterquellen, wobei die eine oder mehreren Sputterquellen eingerichtet sind zum Sputtern von mindestens einem ersten Element und einem zweiten Element; und eine Steuervorrichtung eingerichtet zum: Empfangen von Temperaturdaten, die eine Temperatur eines Substrats repräsentieren, Ermitteln, basierend auf der Temperatur des Substrats, eines oder mehrerer Betriebsparameter der einen oder mehreren Sputterquellen; und Steuern des Betriebs der einen oder mehreren Sputterquellen basierend auf den ein oder mehreren Betriebsparametern.Example 143 is a sputter controller comprising: a power supply configured to operate one or more sputter sources, the one or more sputter sources configured to sputter at least a first element and a second element; and a controller configured to: receive temperature data representing a temperature of a substrate, determine, based on the temperature of the substrate, one or more operating parameters of the one or more sputter sources; and control operation of the one or more sputter sources based on the one or more operating parameters.
In Beispiel 144 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 143 optional aufweisen, dass die Temperaturdaten die Temperatur des Substrats aufweisen; und/oder wobei die Temperaturdaten die Temperatur eines Heizelements (z.B. eines Widerstandsheizelements und/oder eines Lampenfelds) aufweisen, das derart eingerichtet ist, dass es das Substrat auf die eingestellte Temperatur erwärmt.In Example 144, the subject matter of Example 143 can optionally include wherein the temperature data comprises the temperature of the substrate; and/or wherein the temperature data comprises the temperature of a heating element (e.g., a resistive heating element and/or a lamp array) configured to heat the substrate to the set temperature.
Beispiel 145 ist eine Sputtersteuerung aufweisend: eine Leistungsversorgung eingerichtet zum Betreiben von einer oder mehreren Sputterquellen, wobei die eine oder mehreren Sputterquellen eingerichtet sind zum Sputtern von mindestens einem ersten Element und einem zweiten Element; und eine Steuervorrichtung eingerichtet zum: Empfangen von Plasmadaten, welche Plasmaeigenschaften repräsentieren, die mit dem Sputtern des ersten Elements und/oder des zweiten Elements assoziiert sind, Ermitteln, basierend auf den Plasmaeigenschaften, eines oder mehrerer Betriebsparameter der einen oder mehreren Sputterquellen; und Steuern des Betriebs der einen oder mehreren Sputterquellen basierend auf den ein oder mehreren Betriebsparametern.Example 145 is a sputter controller comprising: a power supply configured to operate one or more sputter sources, the one or more sputter sources configured to sputter at least a first element and a second element; and a controller configured to: receive plasma data representing plasma characteristics associated with sputtering the first element and/or the second element, determine, based on the plasma characteristics, one or more operating parameters of the one or more sputter sources; and control operation of the one or more sputter sources based on the one or more operating parameters.
In Beispiel 146 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 143 bis 145 optional aufweisen, dass die Leistungsversorgung eingerichtet ist zum Betreiben der ein oder mehreren Sputterquellen zum Radiofrequenz-(RF)-Sputtern des ersten Elements gemäß einer ersten Leistungsfrequenz; und wobei die ein oder mehreren Betriebsparameter einen Frequenzwert der ersten Leistungsfrequenz aufweisen und wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist zum Steuern des Betriebs der ein oder mehreren Sputterquellen zum Radiofrequenz-(RF)-Sputtern des ersten Elements gemäß dem Frequenzwert der ersten Leistungsfrequenz.In example 146, the subject matter of any of examples 143 to 145 can optionally include wherein the power supply is configured to operate the one or more sputter sources for radio frequency (RF) sputtering the first element according to a first power frequency; and wherein the one or more operating parameters comprise a frequency value of the first power frequency, and wherein the controller is configured to control operation of the one or more sputter sources for radio frequency (RF) sputtering the first element according to the frequency value of the first power frequency.
In Beispiel 147 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 143 bis 145 optional aufweisen, dass die Leistungsversorgung eingerichtet ist zum Betreiben der ein oder mehreren Sputterquellen zum Radiofrequenz-(RF)-Sputtern des zweiten Elements gemäß einer zweiten Leistungsfrequenz; und wobei die ein oder mehreren Betriebsparameter einen Frequenzwert der zweiten Leistungsfrequenz enthalten und wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist zum Steuern des Betriebs der ein oder mehreren Sputterquellen zum Radiofrequenz-(RF)-Sputtern des zweiten Elements gemäß dem Frequenzwert der zweiten Leistungsfrequenz.In example 147, the subject matter of any of examples 143 to 145 can optionally include wherein the power supply is configured to operate the one or more sputter sources for radio frequency (RF) sputtering the second element according to a second power frequency; and wherein the one or more operating parameters include a frequency value of the second power frequency, and wherein the controller is configured to control operation of the one or more sputter sources for radio frequency (RF) sputtering the second element according to the frequency value of the second power frequency.
In Beispiel 148 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 143 bis 145 optional aufweisen, dass die Leistungsversorgung eingerichtet ist zum Betreiben der ein oder mehreren Sputterquellen zum Radiofrequenz-(RF)-Sputtern des ersten Elements gemäß einer ersten Leistungsfrequenz und zum Radiofrequenz-(RF)-Sputtern von des zweiten Elements gemäß einer zweiten Leistungsfrequenz; wobei die ein oder mehreren Betriebsparameter ein Frequenzverhältnis zwischen der ersten Leistungsfrequenz und der zweiten Leistungsfrequenz aufweisen; und wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist zum Steuern des Betriebs der ein oder mehreren Sputterquellen mittels Steuerns der ersten Leistungsfrequenz und der zweiten Leistungsfrequenz gemäß dem Frequenzverhältnis.In Example 148, the subject matter of any of Examples 143 to 145 can optionally include the power supply being configured to operate the one or more sputtering sources for radio frequency (RF) sputtering the first element according to a first power frequency and for radio frequency (RF) sputtering the second element according to a second power frequency; wherein the one or more operating parameters comprise a frequency ratio between the first power frequency and the second power frequency; and wherein the controller is configured to control operation of the one or more sputtering sources by controlling the first power frequency and the second power frequency according to the frequency ratio.
Beispiel 149 ist ein Sputtersystem, das Folgendes aufweist: die Sputtersteuerung gemäß einem der Beispiele 143 bis 148; und die eine oder mehrere Sputterquellen.Example 149 is a sputtering system comprising: the sputter controller of any of examples 143 to 148; and the one or more sputtering sources.
In Beispiel 150 kann das Sputtersystem von Beispiel 149 optional ferner aufweisen: einen Temperatursensor eingerichtet zum Erfassen einer Temperatur, welche die Temperatur des Substrats repräsentiert.In Example 150, the sputtering system of Example 149 can optionally further comprise: a temperature sensor configured to sense a temperature representative of the temperature of the substrate.
In Beispiel 151 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 150 optional aufweisen, dass der Temperatursensor derart eingerichtet ist, dass dieser die Temperatur des Substrats erfasst; und/oder wobei das Sputtersystem ferner eine Heizung aufweist, die derart eingerichtet ist, dass sie das Substrat auf eine eingestellte Temperatur erwärmt, und wobei der Temperatursensor derart eingerichtet ist, dass er eine Temperatur erfasst, die eine Temperatur des Substrats repräsentiert.In Example 151, the subject matter of Example 150 can optionally include wherein the temperature sensor is configured to sense the temperature of the substrate; and/or wherein the sputtering system further comprises a heater configured to heat the substrate to a set temperature, and wherein the temperature sensor is configured to sense a temperature representative of a temperature of the substrate.
In Beispiel 152, der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 149 bis 151, vorausgesetzt, dass in Kombination mit Beispiel 145 optional aufweisen kann, dass das Sputtersystem ferner aufweist: einen optischen Sensor eingerichtet zum Erfassen von Plasmaeigenschaften.In Example 152, the subject matter of any of Examples 149 to 151, provided that in combination with Example 145, can optionally comprise that the sputtering system further comprises: an optical sensor configured to detect plasma properties.
In Beispiel 153 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 149 bis 152 optional aufweisen, dass die ein oder mehreren Sputterquellen konfiguriert sind, um das erste Element von einem ersten Target zu sputtern und wobei die ein oder mehreren Sputterquellen einen oder mehrere erste Magneten zum Erzeugen des ersten Magnetfeldes durch das erste Target und einen ersten Motor eingerichtet zum Ändern eines ersten Abstandes zwischen dem ersten Target und dem einen oder mehreren ersten Magneten aufweisen; und wobei die ein oder mehreren Betriebsparameter einen Abstandswert des ersten Abstandes enthalten und wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist zum Steuern des Betriebs der ein oder mehreren Sputterquellen durch Steuern des ersten Motors, um den ersten Abstand gemäß dem Abstandswert zu ändern.In Example 153, the subject matter of any of Examples 149 to 152 can optionally include the one or more sputter sources being configured to sputter the first element from a first target, and wherein the one or more sputter sources include one or more first magnets for generating the first magnetic field through the first target and a first motor configured to change a first distance between the first target and the one or more first magnets; and wherein the one or more operating parameters include a distance value of the first distance, and wherein the controller is configured to control operation of the one or more sputter sources by controlling the first motor to change the first distance according to the distance value.
In Beispiel 154 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 149 bis 153 optional aufweisen, dass die ein oder mehreren Sputterquellen konfiguriert sind, um das zweite Element von einem zweiten Target zu sputtern, und dass die ein oder mehreren Sputterquellen einen oder mehrere zweite Magnete zum Erzeugen eines zweiten Magnetfeldes durch das zweite Target aufweisen, und ein zweiter Motor eingerichtet ist zum Ändern eines zweiten Abstandes zwischen dem zweiten Target und den ein oder mehreren zweiten Magneten; und wobei die ein oder mehreren Betriebsparameter einen Abstandswert des zweiten Abstandes enthalten und wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist zum Steuern des Betriebs der ein oder mehreren Sputterquellen durch Steuern des zweiten Motors zum Ändern des zweiten Abstandes gemäß dem Abstandswert.In Example 154, the article of any of Examples 149 to 153 may optionally comprise that the one or more sputter sources are configured to sputter the second element from a second target, and that the one or more sputter sources comprise one or more second magnets for generating a second magnetic field through the second target, and a second motor is configured to change a second distance between the second target and the one or more second magnets; and wherein the one or more operating parameters include a distance value of the second distance, and wherein the controller is configured to control operation of the one or more sputter sources by controlling the second motor to change the second distance according to the distance value.
In Beispiel 155 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 149 bis 152 optional aufweisen, dass die ein oder mehreren Sputterquellen so konfiguriert sind, dass sie das erste Element von einem ersten Target sputtern und wobei die ein oder mehreren Sputterquellen einen oder mehrere erste Magneten zum Erzeugen eines ersten Magnetfelds durch das erste Target und einen ersten Motor zum Ändern eines ersten Abstandes zwischen dem ersten Target und dem einen oder mehreren ersten Magneten eingerichtet haben; wobei die ein oder mehreren Sputterquellen so konfiguriert sind, dass sie das zweite Element von einem zweiten Target sputtern, und wobei die ein oder mehreren Sputterquellen einen oder mehrere zweite Magneten zum Erzeugen eines zweiten Magnetfeldes durch das zweite Target enthalten, und ein zweiter Motor zum Ändern eines zweiten Abstandes zwischen dem zweiten Target und den ein oder mehreren zweiten Magneten eingerichtet ist; und wobei die ein oder mehreren Betriebsparameter ein Abstandsverhältnis zwischen dem ersten Abstand und dem zweiten Abstand enthalten, und wobei die Steuervorrichtung zum Steuern des Betriebs der ein oder mehreren Sputterquellen durch Steuern des ersten Abstands und des zweiten Abstands gemäß dem Abstandsverhältnis eingerichtet ist.In Example 155, the subject matter of any of Examples 149-152 can optionally include the one or more sputtering sources being configured to sputter the first element from a first target, and wherein the one or more sputtering sources include one or more first magnets for generating a first magnetic field through the first target and a first motor for changing a first distance between the first target and the one or more first magnets; wherein the one or more sputtering sources being configured to sputter the second element from a second target, and wherein the one or more sputtering sources include one or more second magnets for generating a second magnetic field through the second target, and a second motor for changing a second distance between the second target and the one or more second magnets; and wherein the one or more operating parameters include a distance ratio between the first distance and the second distance, and wherein the controller is configured to control operation of the one or more sputtering sources by controlling the first distance and the second distance according to the distance ratio.
In Beispiel 156 kann das Sputtersystem eines der Beispiele 149 bis 155 optional ferner aufweisen: eine Vakuumkammer; und eine Vorrichtung (z.B. einen Massenflussregler und/oder einen Schieber), die derart eingerichtet ist, dass sie einen Druck mit der Vakuumkammer steuert; wobei die ein oder mehreren Betriebsparameter einen Druckwert des Drucks aufweisen, und wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist zum Steuern des Betriebs der ein oder mehreren Sputterquellen durch Steuern der Vorrichtung, um den Druck gemäß dem Druckwert zu steuern.In example 156, the sputtering system of any of examples 149 to 155 can optionally further comprise: a vacuum chamber; and a device (e.g., a mass flow controller and/or a gate valve) configured to control a pressure with the vacuum chamber; wherein the one or more operating parameters comprise a pressure value of the pressure, and wherein the control device is configured to control operation of the one or more sputter sources by controlling the device to control the pressure according to the pressure value.
In Beispiel 157 kann das Sputtersystem gemäß einem der Beispiele 149 bis 156 optional ferner aufweisen: einen Substratträger, auf dem ein Substrat platziert werden kann; und einen Motor, der zum Antreiben des Subtrathalters zum Rotieren gemäß einer gesetzten Rotationsgeschwindigkeit eingerichtet ist; wobei die Steuervorrichtung der Sputtersteuerung derart eingerichtet ist, dass diese die Rotationsgeschwindigkeit auf der Grundlage der ersten Leistung und der zweiten Leistung einstellt.In example 157, the sputtering system according to any one of examples 149 to 156 can optionally further comprise: a substrate carrier on which a substrate can be placed; and a motor configured to drive the substrate holder to rotate according to a set rotation speed; wherein the controller of the sputter controller is configured to adjust the rotation speed based on the first power and the second power.
In Beispiel 158 kann das Sputtersystem gemäß einem der Beispiele 149 bis 157 optional ferner aufweisen: eine Vakuumkammer; und eine Vorrichtung (z.B. einen Massenflussregler und/oder einen Schieber), die derart eingerichtet ist, dass sie einen Sauerstofffluss in die Vakuumkammer definiert; wobei die Steuervorrichtung der Sputtersteuerung derart eingerichtet ist, dass diese die Vorrichtung steuert, um den Sauerstofffluss in Abhängigkeit von dem einen oder den mehreren Betriebsparametern zu definieren.In example 158, the sputtering system according to any of examples 149 to 157 can optionally further comprise: a vacuum chamber; and a device (e.g., a mass flow controller and/or a gate valve) configured to define an oxygen flow into the vacuum chamber; wherein the control device of the sputter controller is configured to control the device to define the oxygen flow depending on the one or more operating parameters.
Beispiel 159 ist ein Zweikreis-Steuerverfahren, das Folgendes aufweist: Sputtern zumindest eines ersten Elements (z.B. Bi) und eines zweiten Elements (z.B. Fe), um auf einem Substrat eine Materialschicht abzuscheiden, die das erste Element und das zweite Element enthält; und während des Sputterns des ersten Elements und des zweiten Elements Steuern des Sputterns mittels einer ersten Regelschleife und einer zweiten Regelschleife; wobei der erste Regelkreis aufweist: (z.B., kontinuierlich (z.B., in vordefinierten (z.B., regelmäßigen) Zeitintervallen)) Erfassen einer Temperatur des Substrats, und Steuern des Sputterns basierend auf der Temperatur des Substrats; wobei der zweite Regelkreis aufweist: (z.B., kontinuierlich (z.B., in vordefinierten (z.B., regelmäßigen) Zeitintervallen)) Erfassen von Plasmaeigenschaften assoziiert mit einem Sputtern des ersten Elements und/oder des zweiten Elements, und Steuern des Sputterns basierend auf den Plasmaeigenschaften.Example 159 is a dual loop control method comprising: sputtering at least a first element (e.g., Bi) and a second element (e.g., Fe) to deposit a material layer including the first element and the second element on a substrate; and during sputtering of the first element and the second element, controlling the sputtering using a first control loop and a second control loop; wherein the first control loop comprises: (e.g., continuously (e.g., at predefined (e.g., regular) time intervals)) sensing a temperature of the substrate, and controlling the sputtering based on the temperature of the substrate; wherein the second control loop comprises: (e.g., continuously (e.g., at predefined (e.g., regular) time intervals)) sensing plasma properties associated with sputtering of the first element and/or the second element, and controlling the sputtering based on the plasma properties.
In Beispiel 160 kann das Zweikreis-Steuerverfahren von Beispiel 159 optional ferner aufweisen: Heizen des Substrats auf eine gesetzte Temperatur vor dem Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements.In Example 160, the dual loop control method of Example 159 can optionally further comprise: heating the substrate to a set temperature prior to sputtering the first element and the second element.
In Beispiel 161 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 160 optional aufweisen, dass die eingestellte Temperatur einen Temperaturwert hat, der kleiner ist als ein Schwellenwert, der einen Dampfdruck des ersten Elements bei einem Arbeitsdruck einer Atmosphäre repräsentiert, in der das erste Element und das zweite Element gesputtert werden.In Example 161, the article of Example 160 can optionally include the set temperature having a temperature value that is less than a threshold value representing a vapor pressure of the first element at a working pressure of an atmosphere in which the first element and the second element are sputtered.
In Beispiel 162 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 159 bis 161 optional aufweisen, dass Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements aufweist: Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements in einer Atmosphäre, die Sauerstoff enthält (z.B. durch Reaktiv-Co-Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements) (wobei die Atmosphäre optional ferner ein Inertgas enthält).In Example 162, the article of any of Examples 159 to 161 can optionally include that sputtering the first element and the second element comprises: sputtering the first element and the second element in an atmosphere that Contains oxygen (e.g. by reactive co-sputtering of the first element and the second element) (wherein the atmosphere optionally further contains an inert gas).
In Beispiel 163 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 159 bis 162 optional aufweisen, dass das Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements aufweist: Co-Sputtern des ersten Elements aus einem ersten Sputter-Target, das im Wesentlichen aus dem ersten Element besteht, und des zweiten Elements aus einem zweiten Sputter-Target, das sich vom ersten Sputter-Target unterscheidet, wobei das zweite Sputter-Target im Wesentlichen aus einem Oxid des zweiten Elements besteht; oder Co-Sputtern des ersten Elements aus einem ersten Sputter-Target, das im Wesentlichen aus einem Oxid des ersten Elements besteht, und des zweiten Elements aus einem zweiten Sputter-Target, das sich vom ersten Sputter-Target unterscheidet, wobei das zweite Sputter-Target im Wesentlichen aus dem zweiten Element besteht; oder Co-Sputtern des ersten Elements aus einem ersten Sputter-Target, das im Wesentlichen aus einem Oxid des ersten Elements besteht, und des zweiten Elements aus einem zweiten Sputter-Target, das sich von dem ersten Sputter-Target unterscheidet, wobei das zweite Sputter-Target im Wesentlichen aus einem Oxid des zweiten Elements besteht.In Example 163, the subject matter of any of Examples 159 to 162 can optionally include sputtering the first element and the second element comprising: co-sputtering the first element from a first sputtering target consisting essentially of the first element and the second element from a second sputtering target different from the first sputtering target, wherein the second sputtering target consists essentially of an oxide of the second element; or co-sputtering the first element from a first sputtering target consisting essentially of an oxide of the first element and the second element from a second sputtering target different from the first sputtering target, wherein the second sputtering target consists essentially of the second element; or co-sputtering the first element from a first sputtering target consisting essentially of an oxide of the first element and the second element from a second sputtering target different from the first sputtering target, the second sputtering target consisting essentially of an oxide of the second element.
In Beispiel 164 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 159 bis 163 optional aufweisen, dass das Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements aufweist: Sputtern des ersten Elements aus einer ersten Sputterquelle und Sputtern des zweiten Elements aus einer zweiten Sputterquelle, die sich von der ersten Sputterquelle unterscheidet; oder Sputtern des ersten Elements von einem ersten Target einer gemeinsamen Sputterquelle und Sputtern des zweiten Elements von einem zweiten Target der gemeinsamen Sputterquelle; oder Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements von einem gemeinsamen Target.In Example 164, the subject matter of any of Examples 159 to 163 can optionally include sputtering the first element and the second element comprising: sputtering the first element from a first sputtering source and sputtering the second element from a second sputtering source that is different from the first sputtering source; or sputtering the first element from a first target of a common sputtering source and sputtering the second element from a second target of the common sputtering source; or sputtering the first element and the second element from a common target.
In Beispiel 165 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 159 bis 164 optional aufweisen, dass der erste Regelkreis aufweist: Ermitteln, ob sich die Temperatur des Substrats ändert, und in dem Fall, dass ermittelt wird, dass sich die Temperatur des Substrats ändert, Steuern des Sputterns basierend auf einer Änderung der Temperatur des Substrats.In Example 165, the subject matter of any of Examples 159 to 164 can optionally include the first control loop comprising: determining whether the temperature of the substrate is changing, and in the case of determining that the temperature of the substrate is changing, controlling sputtering based on a change in the temperature of the substrate.
In Beispiel 166 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 159 bis 165 optional aufweisen, dass die Temperatur des Substrats und die Plasmaeigenschaften während des Sputterns des ersten Elements und des zweiten Elements kontinuierlich erfasst werden.In Example 166, the article of any of Examples 159 to 165 can optionally include continuously sensing the temperature of the substrate and the plasma properties during sputtering of the first element and the second element.
In Beispiel 167 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 166 optional aufweisen, dass die Temperatur des Substrats kontinuierlich nach einem ersten (z.B. regelmäßigen) Zyklus erfasst wird und wobei die Plasmaeigenschaften kontinuierlich nach einem zweiten (z.B. regelmäßigen) Zyklus erfasst werden, wobei eine Länge des ersten Zyklus größer ist als eine Länge des zweiten Zyklus.In Example 167, the subject matter of Example 166 can optionally include wherein the temperature of the substrate is continuously sensed after a first (e.g., regular) cycle, and wherein the plasma properties are continuously sensed after a second (e.g., regular) cycle, wherein a length of the first cycle is greater than a length of the second cycle.
In Beispiel 168 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 159 bis 167 optional aufweisen, dass ein Zyklus des zweiten Regelkreises kürzer ist als ein Zyklus des ersten Regelkreises.In example 168, the subject matter of any of examples 159 to 167 can optionally include that a cycle of the second control loop is shorter than a cycle of the first control loop.
In Beispiel 169 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 159 bis 168 optional aufweisen, dass das Erfassen von Plasmaeigenschaften, die mit Sputtern des ersten Elements und/oder des zweiten Elements assoziiert sind, folgendes aufweist: optisches Erfassen von Plasmaeigenschaften, die mit Sputtern des ersten Elements und/oder des zweiten Elements assoziiert sind (z.B. unter Verwendung von optischer Emissionsspektroskopie (OES) (z.B. über OES-Bildgebung), Interferometrie, Atomabsorptionsspektroskopie und/oder laserinduzierter Fluoreszenz usw.).In Example 169, the article of any of Examples 159 to 168 can optionally include that sensing plasma properties associated with sputtering of the first element and/or the second element comprises: optically sensing plasma properties associated with sputtering of the first element and/or the second element (e.g., using optical emission spectroscopy (OES) (e.g., via OES imaging), interferometry, atomic absorption spectroscopy, and/or laser-induced fluorescence, etc.).
In Beispiel 170 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 159 bis 97 optional aufweisen, dass das erste Element Bismut ist und das zweite Element Eisen ist.In Example 170, the article of any of Examples 159 to 97 can optionally comprise the first element being bismuth and the second element being iron.
In Beispiel 171 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 160 in Kombination mit Beispiel 168 oder 170 optional aufweisen, dass die eingestellte Temperatur einen Temperaturwert unter 630°C (z.B. unter 600°C) hat.In Example 171, the article of Example 160 in combination with Example 168 or 170 can optionally include that the set temperature has a temperature value below 630°C (e.g., below 600°C).
In Beispiel 172 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 161 in Kombination mit einem der Beispiele 168 bis 171 optional aufweisen, dass der Schwellenwert bei einem Arbeitsdruck von ungefähr 0.2* 10-2 mbar ungefähr 630°C beträgt.In Example 172, the article of Example 161 in combination with any of Examples 168 to 171 can optionally have the threshold value at a working pressure of about 0.2* 10 -2 mbar being about 630°C.
In Beispiel 173 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 159 bis 172 optional aufweisen, dass die Materialschicht eine vordefinierte Phase enthält, die das erste Element und das zweite Element aufweist; und wobei das Verfahren ferner aufweist: während des Sputterns des ersten Elements und des zweiten Elements, Rotieren des Substrats mit einer Rotationsgeschwindigkeit, die gleich oder größer ist als eine vordefinierte Rotationsgeschwindigkeit, die angibt, dass in einer Rotation (Umdrehung) des Substrats eine Teilschicht der Materialschicht mit einer Dicke von (ungefähr) einer Gitterkonstante einer Kristallstruktur, die mit der vordefinierten Phase assoziiert ist, gebildet wird.In Example 173, the article of any of Examples 159 to 172 can optionally include the material layer including a predefined phase comprising the first element and the second element; and wherein the method further comprises: during sputtering the first element and the second element, rotating the substrate at a rotational speed equal to or greater than a predefined rotational speed indicating that in one rotation (revolution) of the substrate, a sublayer of the material layer having a thickness of (approximately) a lattice constant of a crystal structure associated with the predefined phase is formed.
In Beispiel 174 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 173 in Kombination mit einem der Beispiele 168 bis 172 optional aufweisen, dass die vordefinierte Phase Bismut-Ferrit (BiFeO3) ist.In Example 174, the article of Example 173 in combination with any of Examples 168 to 172 can optionally include that the predefined phase is bismuth ferrite (BiFeO 3 ).
In Beispiel 175 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 173 oder 174 optional aufweisen, dass das Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements das Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements aufweist außermittig auf dem Substrat aufzutreffen.In example 175, the article of example 173 or 174 can optionally include that sputtering the first element and the second element comprises sputtering the first element and the second element off-center on the substrate.
In Beispiel 176 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 175 optional aufweisen, dass das Substrat ein Wafer ist; und wobei das erste Element und das zweite Element gesputtert werden, um auf den Wafer bei ungefähr einem mittleren Radius des Wafers aufzutreffen.In Example 176, the article of Example 175 can optionally include the substrate being a wafer; and wherein the first element and the second element are sputtered to impinge on the wafer at approximately an average radius of the wafer.
In Beispiel 177 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 175 oder 176 optional aufweisen, dass das Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements das konfokale Co-Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements mit einem außermittig auf dem Substrat liegenden Fokus aufweist.In Example 177, the article of Example 175 or 176 can optionally include that sputtering the first element and the second element comprises confocal co-sputtering the first element and the second element with a focus off-center on the substrate.
In Beispiel 178 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 175 oder 176 optional aufweisen, dass das Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements das Sputtern des ersten Elements aufweist, um außermittig auf dem Substrat aufzutreffen, das einen ersten Fokus hat, und das Sputtern des zweiten Elements, um außermittig auf dem Substrat aufzutreffen, das einen zweiten Fokus hat, der sich von dem ersten Fokus unterscheidet.In example 178, the subject matter of example 175 or 176 can optionally include sputtering the first element and the second element comprising sputtering the first element to impinge off-center on the substrate having a first focus and sputtering the second element to impinge off-center on the substrate having a second focus different from the first focus.
In Beispiel 179 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 159 bis 178 optional aufweisen, dass das Steuern des Sputterns basierend auf der Temperatur des Substrats die Steuerung einer Sauerstoffzufuhr basierend auf der Temperatur des Substrats aufweist.In Example 179, the article of any of Examples 159 to 178 can optionally include that controlling sputtering based on the temperature of the substrate comprises controlling a supply of oxygen based on the temperature of the substrate.
In Beispiel 180 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 159 bis 179 optional aufweisen, dass das Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements das Sputtern des ersten Elements gemäß einer ersten Leistung und des zweiten Elements gemäß einer zweiten Leistung aufweist; und wobei das Steuern des Sputterns basierend auf der Temperatur des Substrats aufweist: Ermitteln, basierend auf der Temperatur des Substrats, eines Leistungsverhältnisses zwischen der ersten Leistung und der zweiten Leistung, und Steuern der ersten Leistung und der zweiten Leistung gemäß dem Leistungsverhältnis.In Example 180, the subject matter of any of Examples 159 to 179 can optionally include wherein sputtering the first element and the second element comprises sputtering the first element according to a first power and the second element according to a second power; and wherein controlling the sputtering based on the temperature of the substrate comprises: determining, based on the temperature of the substrate, a power ratio between the first power and the second power, and controlling the first power and the second power according to the power ratio.
In Beispiel 181 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 159 bis 180 optional aufweisen, dass das Sputtern des ersten Elements Radiofrequenz-(RF)-Sputtern des ersten Elements gemäß einer ersten Leistung und einer ersten Leistungsfrequenz aufweist; wobei das Sputtern des zweiten Elements Gleichstrom-(DC)-Sputtern des zweiten Elements gemäß einer zweiten Leistung aufweist; und wobei das Steuern des Sputterns basierend auf der Temperatur des Substrats aufweist: Ermitteln, basierend auf der Temperatur des Substrats, eines Leistungsverhältnisses zwischen der ersten Leistung und der zweiten Leistung, und Steuern der ersten Leistung und der zweiten Leistung gemäß dem Leistungsverhältnis, und/oder Ermitteln, basierend auf der Temperatur des Substrats, einen Frequenzwert der ersten Leistungsfrequenz und Steuern des Sputterns des ersten Elements gemäß dem Frequenzwert.In Example 181, the subject matter of any of Examples 159-180 can optionally include wherein sputtering the first element comprises radio frequency (RF) sputtering the first element according to a first power and a first power frequency; wherein sputtering the second element comprises direct current (DC) sputtering the second element according to a second power; and wherein controlling the sputtering based on the temperature of the substrate comprises: determining, based on the temperature of the substrate, a power ratio between the first power and the second power, and controlling the first power and the second power according to the power ratio, and/or determining, based on the temperature of the substrate, a frequency value of the first power frequency and controlling the sputtering of the first element according to the frequency value.
In Beispiel 182 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 159 bis 181 optional aufweisen, dass das Sputtern des zweiten Elements Radiofrequenz-(RF)-Sputtern des zweiten Elements gemäß einer zweiten Leistung und einer zweiten Leistungsfrequenz aufweist; das Sputtern des ersten Elements Gleichstrom-(DC)-Sputtern des ersten Elements gemäß einer ersten Leistung aufweist; und wobei das Steuern des Sputterns basierend auf der Temperatur des Substrats aufweist: Ermitteln, basierend auf der Temperatur des Substrats, eines Leistungsverhältnisses zwischen der ersten Leistung und der zweiten Leistung, und Steuern der ersten Leistung und der zweiten Leistung gemäß dem Leistungsverhältnis, und/oder Ermitteln, basierend auf der Temperatur des Substrats, eines Frequenzwertes der zweiten Leistungsfrequenz und Steuern des Sputterns des zweiten Elements gemäß dem Frequenzwert.In Example 182, the subject matter of any of Examples 159-181 can optionally include wherein sputtering the second element comprises radio frequency (RF) sputtering the second element according to a second power and a second power frequency; sputtering the first element comprises direct current (DC) sputtering the first element according to a first power; and wherein controlling the sputtering based on the temperature of the substrate comprises: determining, based on the temperature of the substrate, a power ratio between the first power and the second power, and controlling the first power and the second power according to the power ratio, and/or determining, based on the temperature of the substrate, a frequency value of the second power frequency and controlling the sputtering of the second element according to the frequency value.
In Beispiel 183 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 159 bis 180 optional aufweisen, dass das Sputtern des ersten Elements Radiofrequenz-(RF)-Sputtern des ersten Elements gemäß einer ersten Leistung und einer ersten Leistungsfrequenz aufweist; wobei das Sputtern des zweiten Elements Radiofrequenz-(RF)-Sputtern des zweiten Elements gemäß einer zweiten Leistung und einer zweiten Leistungsfrequenz aufweist; und wobei das Steuern des Sputterns basierend auf der Temperatur des Substrats aufweist: Ermitteln, basierend auf der Temperatur des Substrats, eines Leistungsverhältnisses zwischen der ersten Leistung und der zweiten Leistung, und Steuern der ersten Leistung und der zweiten Leistung gemäß dem Leistungsverhältnis, und/oder Ermitteln, basierend auf der Temperatur des Substrats, eines Frequenzverhältnisses zwischen der ersten Leistungsfrequenz und der zweiten Leistungsfrequenz und Steuern des Sputterns des ersten Elements und des zweiten Elements gemäß dem Frequenzverhältnis.In Example 183, the subject matter of any of Examples 159-180 can optionally include wherein sputtering the first element comprises radio frequency (RF) sputtering the first element according to a first power and a first power frequency; wherein sputtering the second element comprises radio frequency (RF) sputtering the second element according to a second power and a second power frequency; and wherein controlling the sputtering based on the temperature of the substrate comprises: determining, based on the temperature of the substrate, a power ratio between the first power and the second power, and controlling the first power and the second power according to the power ratio, and/or determining, based on the temperature of the substrate, a frequency ratio between the first power frequency and the second power frequency and controlling the sputtering of the first element and the second element according to the frequency ratio.
In Beispiel 184 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 159 bis 183 optional aufweisen, dass Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements in einer Atmosphäre aufweist; und wobei das Steuern des Sputterns basierend auf der Temperatur des Substrats aufweist: Ermitteln, basierend auf der Temperatur des Substrats, eines Druckwerts, der einen Druck der Atmosphäre repräsentiert, und Steuern des Druckes der Atmosphäre gemäß dem Druckwert.In Example 184, the subject matter of any of Examples 159 to 183 can optionally include wherein sputtering the first element and the second element comprises sputtering the first element and the second element in an atmosphere; and wherein controlling the sputtering based on the temperature of the substrate comprises: determining, based on the temperature of the substrate, a pressure value representing a pressure of the atmosphere, and controlling the pressure of the atmosphere according to the pressure value.
In Beispiel 185 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 159 bis 184 optional aufweisen, dass das Steuern des Sputterns basierend auf den Plasmaeigenschaften die Steuerung einer Sauerstoffzufuhr basierend auf den Plasmaeigenschaften aufweist.In Example 185, the article of any of Examples 159 to 184 can optionally include that controlling sputtering based on plasma properties comprises controlling an oxygen supply based on plasma properties.
In Beispiel 186 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 159 bis 185 optional aufweisen, dass das Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements das Sputtern des ersten Elements gemäß einer ersten Leistung und des zweiten Elements gemäß einer zweiten Leistung aufweist; und wobei das Steuern des Sputterns basierend auf den Plasmaeigenschaften aufweist: Ermitteln, basierend auf den Plasmaeigenschaften, eines Leistungsverhältnisses zwischen der ersten Leistung und der zweiten Leistung, und Steuern der ersten Leistung und der zweiten Leistung gemäß dem Leistungsverhältnis.In Example 186, the subject matter of any of Examples 159 to 185 can optionally include wherein sputtering the first element and the second element comprises sputtering the first element according to a first power and the second element according to a second power; and wherein controlling the sputtering based on the plasma characteristics comprises: determining, based on the plasma characteristics, a power ratio between the first power and the second power, and controlling the first power and the second power according to the power ratio.
In Beispiel 187 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 159 bis 186 optional aufweisen, dass das Sputtern des ersten Elements Radiofrequenz-(RF)-Sputtern des ersten Elements gemäß einer ersten Leistung und einer ersten Leistungsfrequenz aufweist; wobei das Sputtern des zweiten Elements Gleichstrom-(DC)-Sputtern des zweiten Elements gemäß einer zweiten Leistung aufweist; und wobei das Steuern des Sputterns basierend auf den Plasmaeigenschaften aufweist: Ermitteln, basierend auf den Plasmaeigenschaften, eines Leistungsverhältnisses zwischen der ersten Leistung und der zweiten Leistung, und Steuern der ersten Leistung und der zweiten Leistung gemäß dem Leistungsverhältnis, und/oder Bestimmung, basierend auf den Plasmaeigenschaften, eines Frequenzwertes der ersten Leistungsfrequenz und Steuern des Sputterns des ersten Elements gemäß dem Frequenzwert.In Example 187, the subject matter of any of Examples 159-186 can optionally include wherein sputtering the first element comprises radio frequency (RF) sputtering the first element according to a first power and a first power frequency; wherein sputtering the second element comprises direct current (DC) sputtering the second element according to a second power; and wherein controlling the sputtering based on the plasma characteristics comprises: determining, based on the plasma characteristics, a power ratio between the first power and the second power, and controlling the first power and the second power according to the power ratio, and/or determining, based on the plasma characteristics, a frequency value of the first power frequency and controlling sputtering the first element according to the frequency value.
In Beispiel 188 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 159 bis 187 optional aufweisen, dass das Sputtern des zweiten Elements Radiofrequenz-(RF)-Sputtern des zweiten Elements gemäß einer zweiten Leistung und einer zweiten Leistungsfrequenz aufweist; das Sputtern des ersten Elements Gleichstrom-(DC)-Sputtern des ersten Elements gemäß einer ersten Leistung aufweist; und wobei das Steuern des Sputterns basierend auf den Plasmaeigenschaften aufweist: Ermitteln, basierend auf den Plasmaeigenschaften, eines Leistungsverhältnisses zwischen der ersten Leistung und der zweiten Leistung, und Steuern der ersten Leistung und der zweiten Leistung gemäß dem Leistungsverhältnis, und/oder Ermitteln, basierend auf den Plasmaeigenschaften, eines Frequenzwertes der zweiten Leistungsfrequenz und Steuern des Sputterns des zweiten Elements gemäß dem Frequenzwert.In Example 188, the subject matter of any of Examples 159-187 can optionally include wherein sputtering the second element comprises radio frequency (RF) sputtering the second element according to a second power and a second power frequency; sputtering the first element comprises direct current (DC) sputtering the first element according to a first power; and wherein controlling the sputtering based on the plasma characteristics comprises: determining, based on the plasma characteristics, a power ratio between the first power and the second power, and controlling the first power and the second power according to the power ratio, and/or determining, based on the plasma characteristics, a frequency value of the second power frequency and controlling the sputtering of the second element according to the frequency value.
In Beispiel 189 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 159 bis 186 optional aufweisen, dass das Sputtern des ersten Elements Radiofrequenz-(RF)-Sputtern des ersten Elements gemäß einer ersten Leistung und einer ersten Leistungsfrequenz aufweist; wobei das Sputtern des zweiten Elements Radiofrequenz-(RF)-Sputtern des zweiten Elements gemäß einer zweiten Leistung und einer zweiten Leistungsfrequenz aufweist; und wobei das Steuern des Sputterns basierend auf den Plasmaeigenschaften aufweist: Ermitteln, basierend auf den Plasmaeigenschaften, eines Leistungsverhältnisses zwischen der ersten Leistung und der zweiten Leistung, und Steuern der ersten Leistung und der zweiten Leistung gemäß dem Leistungsverhältnis, und/oder Bestimmung, basierend auf den Plasmaeigenschaften, eines Frequenzverhältnisses zwischen der ersten Leistungsfrequenz und der zweiten Leistungsfrequenz und Steuern des Sputterns des ersten Elements und des zweiten Elements gemäß dem Frequenzverhältnis.In Example 189, the subject matter of any of Examples 159 to 186 can optionally include wherein sputtering the first element comprises radio frequency (RF) sputtering the first element according to a first power and a first power frequency; wherein sputtering the second element comprises radio frequency (RF) sputtering the second element according to a second power and a second power frequency; and wherein controlling the sputtering based on the plasma characteristics comprises: determining, based on the plasma characteristics, a power ratio between the first power and the second power, and controlling the first power and the second power according to the power ratio, and/or determining, based on the plasma characteristics, a frequency ratio between the first power frequency and the second power frequency and controlling sputtering the first element and the second element according to the frequency ratio.
In Beispiel 190 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 159 bis 189 optional aufweisen, dass Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements in einer Atmosphäre aufweist; und wobei das Steuern des Sputterns basierend auf den Plasmaeigenschaften aufweist: Ermitteln, basierend auf den Plasmaeigenschaften, eines Druckwertes, der einen Druck der Atmosphäre repräsentiert, und Steuern des Druckes der Atmosphäre gemäß dem Druckwert.In example 190, the article of any of examples 159 to 189 can optionally include wherein sputtering the first element and the second element comprises sputtering the first element and the second element in an atmosphere; and wherein controlling the sputtering based on the plasma characteristics comprises: determining, based on the plasma characteristics, a pressure value representing a pressure of the atmosphere, and controlling the pressure of the atmosphere according to the pressure value.
Beispiel 191 ist eine Sputtersteuerung aufweisend: eine Leistungsversorgung eingerichtet zum Betreiben von einer oder mehreren Sputterquellen, wobei die ein oder mehreren Sputterquellen eingerichtet sind zum Sputtern von mindestens einem ersten Element und einem zweiten Element; und eine Steuervorrichtung eingerichtet zum: (z.B., kontinuierlich (z.B., in vordefinierten (z.B., regelmäßigen) Zeitintervallen)) Empfangen von Plasmadaten, welche Plasmaeigenschaften repräsentieren assoziiert mit dem Sputtern des ersten Elements und/oder des zweiten Elements; Ermitteln, basierend auf den Plasmadaten, von einem oder mehreren Betriebsparametern der ein oder mehreren Sputterquellen; Steuern der Leistungsversorgung basierend auf den ein oder mehreren Betriebsparametern; (z.B., kontinuierlich (z.B., in vordefinierten (z.B., regelmäßigen) Zeitintervallen)) Empfangen von Temperaturdaten, welche eine Temperatur der Materialschicht repräsentieren; Ermitteln, ob sich die Temperatur des Substrats ändert; in dem Fall, dass sich die Temperatur des Substrats ändert, Anpassen der ein oder mehreren Betriebsparameter basierend auf einer Temperaturänderung des Substrats; und Steuern der Leistungsversorgung basierend auf den angepassten ein oder mehreren Betriebsparametern.Example 191 is a sputter controller comprising: a power supply configured to operate one or more sputter sources, wherein the one or more sputter sources are configured to sputter at least a first element and a second element; and a controller configured to: (eg, continuously (eg, at predefined (eg, regular) time intervals)) receive plasma data representing plasma properties associated with sputtering of the first element and/or the second element; determine, based on the plasma data, one or more operating parameters of the one or more sputter sources; control the power supply based on the one or more operating parameters; (eg, continuously (eg, at predefined (eg, regular) time intervals)) receiving temperature data representing a temperature of the material layer; determining whether the temperature of the substrate is changing; in the event that the temperature of the substrate is changing, adjusting the one or more operating parameters based on a temperature change of the substrate; and controlling the power supply based on the adjusted one or more operating parameters.
In Beispiel 192 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 191 optional aufweisen, dass die Temperaturdaten die Temperatur des Substrats aufweisen; und/oder wobei die Temperaturdaten die Temperatur eines Heizelements (z.B. eines Widerstandsheizelements und/oder eines Lampenfelds) aufweisen, das derart eingerichtet ist, dass es das Substrat auf die eingestellte Temperatur erwärmt.In Example 192, the subject matter of Example 191 can optionally include wherein the temperature data comprises the temperature of the substrate; and/or wherein the temperature data comprises the temperature of a heating element (e.g., a resistive heating element and/or a lamp array) configured to heat the substrate to the set temperature.
Beispiel 193 ist ein Sputtersystem, das Folgendes aufweist: die Sputtersteuerung gemäß Beispiel 191 oder 192; und die eine oder mehrere Sputterquellen.Example 193 is a sputtering system comprising: the sputter controller of example 191 or 192; and the one or more sputtering sources.
In Beispiel 194 kann das Sputtersystem von Beispiel 193 optional ferner aufweisen: einen Temperatursensor eingerichtet zum Erfassen einer Temperatur, welche die Temperatur des Substrats repräsentiert und zum Bereitstellen von Temperaturdaten gemäß der erfassten Temperatur zu der Sputtersteuerung.In Example 194, the sputtering system of Example 193 can optionally further comprise: a temperature sensor configured to sense a temperature representing the temperature of the substrate and to provide temperature data according to the sensed temperature to the sputtering controller.
In Beispiel 195 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 194 optional aufweisen, dass der Temperatursensor derart eingerichtet ist, dass dieser die Temperatur des Substrats erfasst; und/oder wobei das Sputtersystem ferner eine Heizung aufweist, die derart eingerichtet ist, dass sie das Substrat auf eine eingestellte Temperatur erwärmt, und wobei der Temperatursensor derart eingerichtet ist, dass er eine Temperatur erfasst, die eine Temperatur des Substrats repräsentiert.In Example 195, the subject matter of Example 194 can optionally include wherein the temperature sensor is configured to sense the temperature of the substrate; and/or wherein the sputtering system further comprises a heater configured to heat the substrate to a set temperature, and wherein the temperature sensor is configured to sense a temperature representative of a temperature of the substrate.
In Beispiel 196 kann das Sputtersystem eines der Beispiele 193 bis 195 optional ferner aufweisen: einen Substratträger, auf dem ein Substrat platziert werden kann; und einen Motor, der zum Antreiben des Subtrathalters zum Rotieren gemäß einer gesetzten Rotationsgeschwindigkeit eingerichtet ist; wobei die Steuervorrichtung der Sputtersteuerung derart eingerichtet ist, dass die Rotationsgeschwindigkeit basierend auf den ein oder mehreren Betriebsparametern eingestellt wird.In example 196, the sputtering system of any of examples 193 to 195 can optionally further comprise: a substrate carrier on which a substrate can be placed; and a motor configured to drive the substrate holder to rotate according to a set rotation speed; wherein the controller of the sputter controller is configured to adjust the rotation speed based on the one or more operating parameters.
In Beispiel 197 kann das Sputtersystem gemäß einem der Beispiele 193 bis 196 optional ferner aufweisen: eine Vakuumkammer; und eine Vorrichtung (z.B. einen Massenflussregler und/oder einen Schieber), die derart eingerichtet ist, dass sie einen Sauerstofffluss in die Vakuumkammer definiert; dass die Steuervorrichtung der Sputtersteuerung derart eingerichtet ist, dass diese die Vorrichtung steuert, um den Sauerstofffluss in Abhängigkeit von dem einen oder den mehreren Betriebsparametern zu definieren.In example 197, the sputtering system according to any one of examples 193 to 196 can optionally further comprise: a vacuum chamber; and a device (e.g., a mass flow controller and/or a gate valve) configured to define an oxygen flow into the vacuum chamber; the control device of the sputter controller configured to control the device to define the oxygen flow depending on the one or more operating parameters.
In Beispiel 198 kann das Sputtersystem gemäß einem der Beispiele 193 bis 197 optional ferner aufweisen: einen optischen Sensor, der zum Erfassen von Plasmaeigenschaften eingerichtet ist.In Example 198, the sputtering system of any of Examples 193 to 197 can optionally further comprise: an optical sensor configured to sense plasma properties.
Beispiel 199 ist eine Methode, die folgendes aufweist: Radiofrequenz-(RF)-Sputtern eines ersten Elements (z.B. Bi) gemäß einem ersten Leistungsfrequenzwert; und Radiofrequenz-(RF)-Sputtern eines zweiten Elements (z.B. Fe) gemäß einem zweiten Leistungsfrequenzwert, der sich von dem ersten Leistungsfrequenzwert unterscheidet.Example 199 is a method comprising: radio frequency (RF) sputtering a first element (e.g., Bi) according to a first power frequency value; and radio frequency (RF) sputtering a second element (e.g., Fe) according to a second power frequency value that is different from the first power frequency value.
Beispiel 200 ist eine Methode, die Folgendes aufweist: Radiofrequenz-(RF)-Sputtern eines ersten Elements (z.B. Bi oder Fe) gemäß einem ersten Leistungsfrequenzwert; und Gleichstrom-(DC)-Sputtern eines zweiten Elements (z.B. Fe oder Bi).Example 200 is a method comprising: radio frequency (RF) sputtering a first element (e.g., Bi or Fe) according to a first power frequency value; and direct current (DC) sputtering a second element (e.g., Fe or Bi).
In Beispiel 201 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 199 oder 200 optional aufweisen, dass das erste Element mit einer ersten Sputterquelle gesputtert wird und wobei das zweite Element mit einer zweiten Sputterquelle gesputtert wird; oder dass das erste Element und das zweite Element mit einer gemeinsamen Sputterquelle gesputtert werden.In example 201, the article of example 199 or 200 can optionally include wherein the first element is sputtered with a first sputtering source and wherein the second element is sputtered with a second sputtering source; or wherein the first element and the second element are sputtered with a common sputtering source.
Beispiel 202 ist eine Magnetron-Sputterquelle mit: einem ersten Target mit einer kreisförmigen Form oder einer ringförmigen Form, wobei das erste Target ein erstes Material enthält; einem zweiten Target mit einer ringförmigen Form, wobei das zweite Target ein zweites Material enthält, das sich von dem ersten Material unterscheidet und konzentrisch zu dem ersten Target angeordnet ist und nicht elektrisch leitend mit dem ersten Target verbunden ist; einem Magnetsystem, das zum Erzeugen eines ersten Magnetfelds durch das erste Target und eines zweiten Magnetfelds durch das zweite Target eingerichtet ist, wobei eine erste Feldstärkeverteilung des ersten Magnetfelds sich von einer zweiten Feldstärkeverteilung des zweiten Magnetfelds unterscheidet.Example 202 is a magnetron sputtering source comprising: a first target having a circular shape or an annular shape, the first target containing a first material; a second target having an annular shape, the second target containing a second material different from the first material and arranged concentrically to the first target and not electrically conductively connected to the first target; a magnet system configured to generate a first magnetic field through the first target and a second magnetic field through the second target, wherein a first field strength distribution of the first magnetic field differs from a second field strength distribution of the second magnetic field.
In Beispiel 203 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 202 optional aufweisen, dass die erste Feldstärkeverteilung und die zweite Feldstärkeverteilung vorkonfiguriert sind.In example 203, the subject matter of example 202 can optionally include that the first field strength distribution and the second field strength distribution are preconfigured.
In Beispiel 204 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 203 optional aufweisen, dass das Magnetsystem einen oder mehrere erste Magnete aufweist, die zum Erzeugen des ersten Magnetfeldes durch das erste Target eingerichtet sind, und einen oder mehrere zweite Magnete, die zum Erzeugen des zweiten Magnetfeldes durch das zweite Target eingerichtet sind; und dass: die ein oder mehreren ersten Magnete eine erste Magnetfeldstärke haben und wobei die ein oder mehreren zweiten Magnete eine zweite Magnetfeldstärke haben, die sich von der ersten Magnetfeldstärke unterscheidet; und/oder die ein oder mehreren ersten Magnete eine Geometrie haben, die sich von den ein oder mehreren zweiten Magneten unterscheidet; und/oder eine Anzahl von Magneten der ein oder mehreren ersten Magnete sich von einer Anzahl von Magneten der ein oder mehreren zweiten Magnete unterscheidet.In example 204, the article according to example 203 can optionally comprise that the magnet system comprises one or more first magnets which are used to generate the first magnetic field by the first target, and one or more second magnets configured to generate the second magnetic field through the second target; and in that: the one or more first magnets have a first magnetic field strength, and wherein the one or more second magnets have a second magnetic field strength that is different from the first magnetic field strength; and/or the one or more first magnets have a geometry that is different from the one or more second magnets; and/or a number of magnets of the one or more first magnets differs from a number of magnets of the one or more second magnets.
In Beispiel 205 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 202 optional aufweisen, dass das Magnetsystem aufweist: einen oder mehrere erste Magneten, die zum Erzeugen des ersten Magnetfeldes durch das erste Target eingerichtet sind, und einen oder mehrere zweite Magneten, die zum Erzeugen des zweiten Magnetfeldes durch das zweite Target eingerichtet sind; und eine Magnetsteuerungsvorrichtung, die konfiguriert ist, um: Steuern eines Abstandes zwischen den ein oder mehreren ersten Magneten und dem ersten Target und/oder zum Steuern eines Abstandes zwischen den ein oder mehreren zweiten Magneten und dem zweiten Target; und/oder Steuern einer Ausrichtung der ein oder mehreren ersten Magnete relativ zu dem ersten Target und/oder zum Steuern einer Ausrichtung der ein oder mehreren zweiten Magnete relativ zu dem zweiten Target.In example 205, the subject matter of example 202 can optionally include the magnet system comprising: one or more first magnets configured to generate the first magnetic field through the first target and one or more second magnets configured to generate the second magnetic field through the second target; and a magnet control device configured to: control a distance between the one or more first magnets and the first target, and/or control a distance between the one or more second magnets and the second target; and/or control an orientation of the one or more first magnets relative to the first target, and/or control an orientation of the one or more second magnets relative to the second target.
In Beispiel 206 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 202 bis 205 optional aufweisen, dass das erste Material Eisen und das zweite Material Bismut enthält.In example 206, the article of any of examples 202 to 205 can optionally include that the first material includes iron and the second material includes bismuth.
In Beispiel 207 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 206 optional aufweisen, dass das erste Magnetfeld eine erste Magnetfeldstärke hat und wobei das zweite Magnetfeld eine zweite Magnetfeldstärke hat, die größer als die erste Magnetfeldstärke ist.In example 207, the article of example 206 can optionally include wherein the first magnetic field has a first magnetic field strength and wherein the second magnetic field has a second magnetic field strength that is greater than the first magnetic field strength.
In Beispiel 208 kann die Magnetron-Sputterquelle gemäß einem der Beispiele 202 bis 207 optional ferner aufweisen: ein drittes Target mit einer ringförmigen Form, wobei das dritte Target ein drittes Material enthält, das sich von dem ersten Material und dem zweiten Material unterscheidet, und wobei das dritte Target konzentrisch zu dem zweiten Target angeordnet ist und nicht elektrisch leitend mit dem ersten Target und dem zweiten Target verbunden ist.In example 208, the magnetron sputtering source according to any one of examples 202 to 207 can optionally further comprise: a third target having an annular shape, wherein the third target contains a third material that is different from the first material and the second material, and wherein the third target is arranged concentrically to the second target and is not electrically conductively connected to the first target and the second target.
In Beispiel 209 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 208 optional aufweisen, dass das Magnetsystem derart eingerichtet ist, dass es ein drittes Magnetfeld durch das dritte Target erzeugt, wobei eine dritte Feldstärkeverteilung des dritten Magnetfeldes von der zweiten Feldstärkeverteilung des zweiten Magnetfeldes und der ersten Feldstärkeverteilung des ersten Magnetfeldes verschieden ist.In example 209, the article of example 208 can optionally include that the magnet system is configured to generate a third magnetic field through the third target, wherein a third field strength distribution of the third magnetic field is different from the second field strength distribution of the second magnetic field and the first field strength distribution of the first magnetic field.
In Beispiel 210 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 208 oder 209 optional aufweisen, dass das erste Target im Wesentlichen aus Bismut besteht, wobei das zweite Target im Wesentlichen aus Eisen besteht, und wobei das dritte Target im Wesentlichen aus Bismutferrit besteht; oder dass das erste Target im Wesentlichen aus Bismut besteht, wobei das zweite Target im Wesentlichen aus Bismutferrit besteht, und wobei das dritte Target im Wesentlichen aus Titan besteht.In example 210, the article of example 208 or 209 can optionally include the first target consisting essentially of bismuth, the second target consisting essentially of iron, and the third target consisting essentially of bismuth ferrite; or the first target consisting essentially of bismuth, the second target consisting essentially of bismuth ferrite, and the third target consisting essentially of titanium.
Beispiel 211 ist eine Methode, die folgendes aufweist: Abscheiden einer Materialschicht auf einem Substrat, welches mit einer Rotationsgeschwindigkeit gleich oder größer als eine vordefinierte Rotationsgeschwindigkeit rotiert, wobei die Materialschicht mindestens ein erstes Element (z.B. Bi) und ein zweites Element (z.B. Fe) in einer vordefinierten Phase aufweist; wobei die vordefinierte Rotationsgeschwindigkeit angibt, dass bei einer Rotation (Umdrehung) des Substrats eine Teilschicht der Materialschicht mit einer Dicke von (ungefähr) einer Gitterkonstante einer der vordefinierten Phase zugeordneten Kristallstruktur gebildet wird.Example 211 is a method comprising depositing a layer of material on a substrate rotating at a rotational speed equal to or greater than a predefined rotational speed, the layer of material comprising at least a first element (e.g., Bi) and a second element (e.g., Fe) in a predefined phase; wherein the predefined rotational speed indicates that upon rotation (revolution) of the substrate, a sublayer of the layer of material having a thickness of (approximately) a lattice constant of a crystal structure associated with the predefined phase is formed.
In Beispiel 212 kann das Verfahren gemäß Beispiel 211 optional ferner aufweisen: wobei Abscheiden der Materialschicht aufweist: Erzeugen eines Abscheidematerialstroms zum Abscheiden auf das Substrat, wobei der Abscheidematerialstrom das erste Element und das zweite Element aufweist.In Example 212, the method of Example 211 can optionally further comprise: wherein depositing the material layer comprises: generating a deposition material stream for depositing onto the substrate, the deposition material stream comprising the first element and the second element.
In Beispiel 213 kann das Verfahren gemäß Beispiel 212 optional ferner aufweisen: wobei der Abscheidematerialstrom in einer Atmosphäre erzeugt wird, die Sauerstoff enthält (z.B. durch Reaktiv-Co-Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements) (wobei die Atmosphäre optional ferner ein Inertgas enthält) oder wobei der Abscheidematerialstrom Sauerstoff enthält (z.B., im Falle von zwei Sputter-Targets: das erste Sputter-Target kann ein Oxid des ersten Elements und/oder das zweite Sputter-Target kann ein Oxid des zweiten Elements enthalten; oder im Falle eines einzelnen Sputter-Targets: das gemeinsame Sputter-Target kann ein Oxid des ersten Elements und des zweiten Elements enthalten).In Example 213, the method of Example 212 can optionally further comprise: wherein the deposition material stream is generated in an atmosphere containing oxygen (e.g., by reactive co-sputtering the first element and the second element) (wherein the atmosphere optionally further contains an inert gas) or wherein the deposition material stream contains oxygen (e.g., in case of two sputtering targets: the first sputtering target can contain an oxide of the first element and/or the second sputtering target can contain an oxide of the second element; or in case of a single sputtering target: the common sputtering target can contain an oxide of the first element and the second element).
In Beispiel 214 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 212 oder 213 optional aufweisen, dass der Abscheidematerialstrom zum außermittigen Auftreffen auf das Substrat erzeugt wird.In example 214, the article of example 212 or 213 can optionally include generating the deposition material stream to impinge off-center on the substrate.
In Beispiel 215 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 214 optional aufweisen, dass das Substrat ein Wafer ist; und dass der Abscheidematerialstrom zum Auftreffen auf den Wafer bei ungefähr einem mittleren Radius des Wafers erzeugt wird.In Example 215, the article of Example 214 can optionally comprise that the substrate is a wafer; and that the deposition material stream to impact the wafer at approximately an average radius of the wafer.
In Beispiel 216 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 212 bis 215 optional aufweisen, dass das Erzeugen des Abscheidematerialstroms konfokales Co-Sputtern des ersten Elements und des zweiten Elements mit dem Fokus, der außerzentrisch auf dem Substrat ist, aufweist.In Example 216, the article of any of Examples 212 to 215 can optionally include that generating the deposition material stream comprises confocal co-sputtering the first element and the second element with the focus being off-center on the substrate.
In Beispiel 217 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 212 bis 216 optional aufweisen, dass Erzeugen des Abscheidematerialstroms aufweist Erzeugen eines ersten Abscheidematerialstroms mittels Sputterns des ersten Elements und Erzeugen eines zweiten Abscheidematerialstroms mittels Sputterns des zweiten Elements.In example 217, the article of any of examples 212 to 216 can optionally include generating the deposition material stream comprising generating a first deposition material stream by sputtering the first element and generating a second deposition material stream by sputtering the second element.
In Beispiel 218 kann der Gegenstand der Beispiele 214 und 217 optional aufweisen, dass der erste Abscheidematerialstrom erzeugt wird zum außermittigen Auftreffen auf das Substrat mit einem ersten Fokus und dass der zweite Abscheidematerialstrom erzeugt wird zum außermittigen Auftreffen auf das Substrat mit einem zweiten Fokus verschieden von dem ersten Fokus.In example 218, the subject matter of examples 214 and 217 can optionally include the first deposition material stream being generated to off-center impact the substrate at a first focus and the second deposition material stream being generated to off-center impact the substrate at a second focus different from the first focus.
In Beispiel 219 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 212 bis 218 optional ferner aufweisen: Erhitzen des Substrats auf einen festgelegten Temperaturwert vor dem Abscheiden der Materialschicht auf dem Substrat.In Example 219, the method of any of Examples 212 to 218 can optionally further comprise: heating the substrate to a predetermined temperature prior to depositing the material layer on the substrate.
In Beispiel 220 kann der Gegenstand der Beispiele 212 und 219 optional aufweisen, dass die Materialschicht das erste Element und das zweite Element in einem vordefinierten Atomverhältnis enthält; wobei das erste Element eine größere temperaturabhängige Verdampfungsrate von dem Substrat und/oder der Materialschicht als das zweite Element hat; dass der Abscheidematerialstrom ein Atomverhältnis des ersten Elements zu dem zweiten Element aufweist, das größer ist als das vordefinierte Atomverhältnis; und dass der Temperaturwert so eingestellt ist, dass er Atome des ersten Elements von dem Substrat und/oder der Materialschicht verdampft, so dass die Materialschicht das vordefinierte Atomverhältnis des ersten Elements und des zweiten Elements aufweist.In Example 220, the subject matter of Examples 212 and 219 can optionally include that the material layer contains the first element and the second element in a predefined atomic ratio; wherein the first element has a greater temperature dependent evaporation rate from the substrate and/or the material layer than the second element; that the deposition material stream has an atomic ratio of the first element to the second element that is greater than the predefined atomic ratio; and that the temperature value is adjusted to evaporate atoms of the first element from the substrate and/or the material layer such that the material layer has the predefined atomic ratio of the first element and the second element.
In Beispiel 221 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 220 optional aufweisen, dass die Temperatur auf einen Temperaturwert gleich oder größer als ein Schwellenwert eingestellt ist, der einen Dampfdruck des ersten Elements bei einem Arbeitsdruck einer Atmosphäre repräsentiert, in der die Materialschicht abgeschieden werden soll.In example 221, the article of example 220 can optionally include the temperature being set to a temperature value equal to or greater than a threshold value representing a vapor pressure of the first element at a working pressure of an atmosphere in which the material layer is to be deposited.
In Beispiel 222 kann das Verfahren der Beispiele 212 und 219 optional ferner aufweisen, dass die Temperatur auf einen Temperaturwert eingestellt wird, der kleiner ist als ein Schwellenwert, der einen Dampfdruck des ersten Elements bei einem Arbeitsdruck einer Atmosphäre repräsentiert, in der die Materialschicht abgeschieden werden soll.In example 222, the method of examples 212 and 219 can optionally further include setting the temperature to a temperature value less than a threshold value representing a vapor pressure of the first element at a working pressure of an atmosphere in which the material layer is to be deposited.
In Beispiel 223 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 211 bis 222 optional aufweisen, dass das Abscheiden der Materialschicht das Sputtern des ersten Elements gemäß einer ersten Leistung und des zweiten Elements gemäß einer zweiten Leistung zum Abscheiden der Materialschicht auf dem Substrat aufweist; und dass das Verfahren ferner aufweist: (z.B., kontinuierlich (z.B., in vordefinierten (z.B., regelmäßigen) Zeitintervallen)) Erfassen einer Temperatur des Substrats, und Steuern der ersten Leistung und der zweiten Leistung, um ein Leistungsverhältnis zwischen der ersten Leistung und der zweiten Leistung basierend auf der Temperatur des Substrats anzupassen.In Example 223, the subject matter of any of Examples 211-222 can optionally include that depositing the material layer comprises sputtering the first element according to a first power and the second element according to a second power to deposit the material layer on the substrate; and that the method further comprises: (e.g., continuously (e.g., at predefined (e.g., regular) time intervals)) sensing a temperature of the substrate, and controlling the first power and the second power to adjust a power ratio between the first power and the second power based on the temperature of the substrate.
In Beispiel 224 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 211 bis 223 optional aufweisen, dass Abscheiden der Materialschicht Sputtern des ersten Elements gemäß einer ersten Leistung und des zweiten Elements gemäß einer zweiten Leistung zum Abscheiden der Materialschicht auf dem Substrat aufweist; und dass das Verfahren ferner aufweist: (z.B., kontinuierlich (z.B., in vordefinierten (z.B., regelmäßigen) Zeitintervallen)) Erfassen von Plasmaeigenschaften assoziiert mit einem Sputtern des ersten Elements und/oder des zweiten Elements, und Steuern der ersten Leistung und der zweiten Leistung, um das Leistungsverhältnis zwischen der ersten Leistung und der zweiten Leistung basierend auf den Plasmaeigenschaften anzupassen.In Example 224, the subject matter of any of Examples 211-223 can optionally include that depositing the material layer comprises sputtering the first element according to a first power and the second element according to a second power to deposit the material layer on the substrate; and that the method further comprises: (e.g., continuously (e.g., at predefined (e.g., regular) time intervals)) sensing plasma characteristics associated with sputtering the first element and/or the second element, and controlling the first power and the second power to adjust the power ratio between the first power and the second power based on the plasma characteristics.
In Beispiel 225 kann das Verfahren aus Beispiel 223 oder 224 optional ferner aufweisen: Steuern der Rotationsgeschwindigkeit auf der Grundlage der ersten Leistung und der zweiten Leistung.In example 225, the method of example 223 or 224 can optionally further comprise controlling the rotation speed based on the first power and the second power.
In Beispiel 226 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 211 bis 225 optional aufweisen, dass das erste Element Bismut ist und das zweite Element Eisen ist.In Example 226, the article of any of Examples 211 to 225 can optionally include the first element being bismuth and the second element being iron.
In Beispiel 227 kann der Gegenstand der Beispiele 213 und 226 optional aufweisen, dass die vordefinierte Phase Bismut-Ferrit (BiFeO3) ist.In Example 227, the subject matter of Examples 213 and 226 can optionally include that the predefined phase is bismuth ferrite (BiFeO 3 ).
In Beispiel 228 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 219 in Kombination mit Beispiel 226 oder 227 optional aufweisen, dass der Schwellenwert bei einem Arbeitsdruck von ungefähr 0.2* 10-2 mbar ungefähr 630°C beträgt.In Example 228, the article of Example 219 in combination with Example 226 or 227 can optionally have the threshold value at a working pressure of about 0.2* 10 -2 mbar being about 630°C.
In Beispiel 229 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 211 bis 228 optional ferner aufweisen: während des Auftragens der Materialschicht die Bestrahlung des Substrats und/oder der Teilschicht mit einer linearen Lampenanordnung.In Example 229, the method of any of Examples 211 to 228 can optionally further comprise: during the application of the material layer, irradiating the substrate and/or the sublayer with a linear lamp arrangement.
Beispiel 230 ist ein Verfahren, das Folgendes aufweist: Abscheiden einer Materialschicht auf einem Substrat, wobei die Materialschicht mindestens ein erstes Element (z.B. Bi) und ein zweites Element (z.B. Fe) in einer vordefinierten Phase aufweist; und während des Abscheidens der Materialschicht: Bestrahlen des Substrats und/oder des abgeschiedenen Materials unter Verwendung einer linearen Lampenanordnung, und Drehen des Substrats während des Bestrahlens des Substrats und/oder des abgeschiedenen Materials unter Verwendung der linearen Lampenanordnung.Example 230 is a method comprising: depositing a material layer on a substrate, the material layer comprising at least a first element (e.g., Bi) and a second element (e.g., Fe) in a predefined phase; and during depositing the material layer: irradiating the substrate and/or the deposited material using a linear lamp arrangement, and rotating the substrate while irradiating the substrate and/or the deposited material using the linear lamp arrangement.
Beispiel 231 ist ein Verfahren, das folgendes aufweist: Abscheiden einer Materialschicht auf ein Substrat, wobei die Materialschicht mindestens ein erstes Element (z.B. Bi) und ein zweites Element (z.B. Fe) in einer vordefinierten Phase aufweist; und nach dem Abscheiden der Materialschicht: Bestrahlen der Materialschicht mittels einer linearen Lampenanordnung, und Drehen des Substrats während der Bestrahlung der Materialschicht mittels der linearen Lampenanordnung.Example 231 is a method comprising: depositing a material layer on a substrate, the material layer comprising at least a first element (e.g., Bi) and a second element (e.g., Fe) in a predefined phase; and after depositing the material layer: irradiating the material layer using a linear lamp arrangement, and rotating the substrate while irradiating the material layer using the linear lamp arrangement.
Beispiel 232 ist ein Verfahren, das Folgendes aufweist: Bilden einer komplementären Metall-Oxid-Halbleiter-Struktur (CMOS) in oder über einem Substrat; Bilden einer Metallisierungsstruktur über der CMOS-Struktur; Bilden eines oder mehrerer Memristiv-Bauelemente über der Metallisierungs-Struktur, wobei das Bilden der ein oder mehreren Memristiv-Bauelemente aufweist: Reaktiv-Co-Sputtern von Bismut, Eisen und Titan in einer Atmosphäre, die Sauerstoff aufweist (wobei die Atmosphäre gegebenenfalls ferner ein Inertgas aufweist), um eine Materialschicht zu erzeugen, die titandotiertes Bismut-Ferrit (Ti: BiFeO3) aufweist (z.B. im Wesentlichen daraus besteht); oder Co-Sputtern von Bismut, Eisen, Sauerstoff und Titan, um eine Materialschicht zu erzeugen, die titandotiertes Bismut-Ferrit (Ti: BiFeOs) aufweist (z.B. im Wesentlichen daraus besteht).Example 232 is a method comprising: forming a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) structure in or over a substrate; forming a metallization structure over the CMOS structure; forming one or more memristive devices over the metallization structure, wherein forming the one or more memristive devices comprises: reactively co-sputtering bismuth, iron, and titanium in an atmosphere comprising oxygen (the atmosphere optionally further comprising an inert gas) to create a layer of material comprising (e.g., consisting essentially of) titanium-doped bismuth ferrite (Ti: BiFeO3 ); or co-sputtering bismuth, iron, oxygen, and titanium to create a layer of material comprising (e.g., consisting essentially of) titanium-doped bismuth ferrite (Ti:BiFeO5).
In Beispiel 233 kann das Verfahren gemäß Beispiel 232 optional ferner aufweisen: Bilden einer Metallschicht über der Metallisierungs-Struktur vor dem Bilden der ein oder mehreren Memristiv-Bauelemente.In Example 233, the method of Example 232 can optionally further comprise forming a metal layer over the metallization structure prior to forming the one or more memristive devices.
In Beispiel 234 kann das Verfahren gemäß Beispiel 233 optional ferner aufweisen: während oder nach dem Bilden der ein oder mehreren Memristiv-Bauelemente, Bestrahlen der Materialschicht mittels einer linearen Lampenanordnung, wobei die Metallschicht zum Reflektieren von mindestens 70 % (z.B. mindestens 90 %) von Einfallsstrahlung von der linearen Lampenanordnung konfiguriert ist.In Example 234, the method of Example 233 can optionally further comprise: during or after forming the one or more memristive devices, irradiating the material layer using a linear lamp array, wherein the metal layer is configured to reflect at least 70% (e.g., at least 90%) of incident radiation from the linear lamp array.
In Beispiel 235 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 232 bis 234 optional aufweisen, dass Co-Sputtern von Bismut, Eisen, Sauerstoff und Titan das Sputtern von mindestens einem von Bismut, Eisen und/oder Titan von einem oxidischen Target (z.B. Bismutoxid (z.B. Bi2O3) und/oder Eisenoxid (z.B. Fe2O3) und/oder Titanoxid (z.B. TiO2) aufweist.In Example 235, the article of any of Examples 232 to 234 can optionally include that co-sputtering of bismuth, iron, oxygen, and titanium comprises sputtering at least one of bismuth, iron, and/or titanium from an oxide target (e.g., bismuth oxide (e.g., Bi2O3), and/or iron oxide (e.g., Fe2O3), and/or titanium oxide (e.g., TiO2).
In Beispiel 236 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 232 bis 235 optional aufweisen, dass Co-Sputtern von Bismut, Eisen, Sauerstoff, und Titan das Sputtern von Bismut, Eisen, und Titan von einem gemeinsamen Target aufweist.In Example 236, the article of any of Examples 232 to 235 can optionally include that co-sputtering of bismuth, iron, oxygen, and titanium comprises sputtering bismuth, iron, and titanium from a common target.
In Beispiel 237 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 232 bis 236 optional aufweisen, dass Reaktiv-Co-Sputtern von Bismut, Eisen, und Titan aufweist: Co-Sputtern von Bismut von einem Bismut-Target, Eisen von einem Eisen-Target, und Titan von einem Titan-Target; oder Co-Sputtern von Bismut, Eisen, und Titan von einem gemeinsamen Target; oder Co-Sputtern von Bismut, Eisen, und Titan von einem gemeinsamen Target, Bismut von einem Bismut-Target, und Eisen von einem Eisen-Target; oder Co-Sputtern von Bismut, Eisen, und Titan von einem ersten Target, und Bismut und Eisen von einem zweiten Target verschieden von dem ersten Target; oder Co-Sputtern von Bismut und Titan von einem gemeinsamen Target und Eisen von einem Eisen-Target; oder Co-Sputtern von Eisen und Titan von einem gemeinsamen Target und Bismut von einem Bismut-Target; oder Co-Sputtern von Bismut und Titan von einem ersten Target und Eisen und Titan von einem zweiten Target.In Example 237, the article of any of Examples 232 to 236 can optionally comprise reactive co-sputtering of bismuth, iron, and titanium comprising: co-sputtering bismuth from a bismuth target, iron from an iron target, and titanium from a titanium target; or co-sputtering bismuth, iron, and titanium from a common target; or co-sputtering bismuth, iron, and titanium from a common target, bismuth from a bismuth target, and iron from an iron target; or co-sputtering bismuth, iron, and titanium from a first target, and bismuth and iron from a second target different from the first target; or co-sputtering bismuth and titanium from a common target and iron from an iron target; or co-sputtering iron and titanium from a common target and bismuth from a bismuth target; or co-sputtering bismuth and titanium from a first target and iron and titanium from a second target.
In Beispiel 238 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 232 bis 237 optional aufweisen, dass die eine oder mehreren memristiven Vorrichtungen bei einer Temperatur des Substrats gleich oder größer als 630°C gebildet werden.In Example 238, the article of any of Examples 232 to 237 can optionally include the one or more memristive devices being formed at a temperature of the substrate equal to or greater than 630°C.
In Beispiel 239 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 232 bis 238 optional aufweisen, dass die eine oder mehrere memristive Vorrichtungen bei einer Temperatur des Substrats unter 630°C gebildet werden; dass Bismut gemäß einer ersten Leistung gesputtert wird und dass Eisen gemäß einer zweiten Leistung gesputtert wird; und wobei das Verfahren ferner während des Sputterns aufweist: (z.B., kontinuierlich (z.B., in vordefinierten (z.B., regelmäßigen) Zeitintervallen)) Erfassen einer Temperatur des Substrats, und Steuern des Sputterns basierend auf der Temperatur des Substrats; und/oder (z.B., kontinuierlich (z.B., in vordefinierten (z.B., regelmäßigen) Zeitintervallen)) Erfassen von mit dem Sputtern verbundenen Plasmaeigenschaften, und Steuern des Sputterns basierend auf den Plasmaeigenschaften.In Example 239, the article of any of Examples 232 to 238 can optionally include that the one or more memristive devices are formed at a temperature of the substrate below 630°C; that bismuth is sputtered according to a first power and that iron is sputtered according to a second power; and wherein the method further comprises, during sputtering: (eg, continuously (eg, at predefined (eg, regular) time intervals)) sensing a temperature of the substrate, and controlling sputtering based on the temperature of the substrate; and/or (eg, continuously (eg, at predefined (eg, regular) time intervals)) sensing plasma properties associated with the sputtering. and controlling sputtering based on plasma properties.
In Beispiel 240 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 239 optional aufweisen, dass die Materialschicht eine vordefinierte Titan-Konzentration hat; dass Bismut von einem ersten Sputter-Target gemäß der ersten Potenz gesputtert wird und wobei Eisen von einem zweiten Sputter-Target gemäß der zweiten Potenz gesputtert wird, wobei das zweite Sputter-Target vom ersten Sputter-Target verschieden ist; wobei ferner Bismut und Eisen aus einem dritten Sputter-Target gemäß einer dritten Potenz gesputtert werden, wobei das dritte Sputter-Target von dem ersten Sputter-Target und dem zweiten Sputter-Target verschieden ist und das dritte Sputter-Target Bismut, Eisen und Titan enthält; und wobei das Verfahren ferner während des Sputterns aufweist: steuern der dritten Potenz, so dass die Materialschicht die vordefinierte Titan-Konzentration aufweist.In Example 240, the article of Example 239 can optionally include the material layer having a predefined titanium concentration; wherein bismuth is sputtered from a first sputtering target according to the first power, and wherein iron is sputtered from a second sputtering target according to the second power, wherein the second sputtering target is different from the first sputtering target; further wherein bismuth and iron are sputtered from a third sputtering target according to a third power, wherein the third sputtering target is different from the first sputtering target and the second sputtering target, and the third sputtering target contains bismuth, iron, and titanium; and wherein the method further comprises, during sputtering, controlling the third power such that the material layer has the predefined titanium concentration.
Beispiel 241 ist ein nichtflüchtiges computerlesbares Medium, das Anweisungen enthält, die, wenn sie von einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt werden, den einen oder die mehreren Prozessoren veranlassen, das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 49, 56 bis 73, 86 bis 107, 115 bis 142, 159 bis 190, 199 bis 201 und/oder 211 bis 240 auszuführen.Example 241 is a non-transitory computer-readable medium containing instructions that, when executed by one or more processors, cause the one or more processors to perform the method of any of Examples 1-49, 56-73, 86-107, 115-142, 159-190, 199-201, and/or 211-240.
Beispiel 242 ist eine Sputterquelle (z.B. Magnetron-Sputterquelle) mit: einer Mehrzahl von Sputter-Targets; und einer Targetsteuervorrichtung, die konfiguriert ist, um: Steuern einer Position und/oder Orientierung von mindestens einem Sputter-Target der Mehrzahl von Sputter-Targets relativ zu den anderen; und/oder Drehen mindestens eines Sputter-Targets der Mehrzahl von Sputter-Targets in der Ebene.Example 242 is a sputtering source (e.g., magnetron sputtering source) comprising: a plurality of sputtering targets; and a target controller configured to: control a position and/or orientation of at least one sputtering target of the plurality of sputtering targets relative to the others; and/or rotate at least one sputtering target of the plurality of sputtering targets in the plane.
In Beispiel 243 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 242 außerdem optional aufweisen, dass jedes Sputter-Target der Mehrzahl von Sputter-Targets streifenförmig ist.In example 243, the article of example 242 can further optionally include each sputtering target of the plurality of sputtering targets being stripe-shaped.
In Beispiel 244 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 242 oder 243 außerdem optional aufweisen, dass die Mehrzahl der Sputter-Targets in einer abwechselnden Folge von Targets mit mindestens dem ersten Element und Targets mit mindestens dem zweiten Element angeordnet ist.In example 244, the article of example 242 or 243 can further optionally include the plurality of sputtering targets being arranged in an alternating sequence of targets having at least the first element and targets having at least the second element.
In Beispiel 245 kann die Sputterquelle gemäß einem der Beispiele 242 bis 244 gegebenenfalls die Merkmale gemäß einem der Beispiele 202 bis 210 enthalten.In Example 245, the sputtering source of any of Examples 242 to 244 may optionally include the features of any of Examples 202 to 210.
In Beispiel 246 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 49, 56 bis 73, 86 bis 107, 115 bis 142, 159 bis 190, 199 bis 201 und/oder 211 bis 240 gegebenenfalls außerdem Folgendes aufweisen: Steuern einer Position und/oder Ausrichtung von mindestens einem Sputter-Target einer Mehrzahl von Sputter-Targets relativ zu den anderen; und/oder Drehen mindestens eines Sputter-Targets der Mehrzahl von Sputter-Targets in der Ebene.In Example 246, the method of any of Examples 1 to 49, 56 to 73, 86 to 107, 115 to 142, 159 to 190, 199 to 201, and/or 211 to 240 can optionally further comprise: controlling a position and/or orientation of at least one sputtering target of a plurality of sputtering targets relative to the others; and/or rotating at least one sputtering target of the plurality of sputtering targets in the plane.
Beispiel 247 ist ein Wafer Chuck mit: einer Grundplatte zum Tragen eines Wafers, wobei die Grundplatte einen inneren Bereich und einen äußeren Bereich aufweist, wobei der innere Bereich näher an einem Zentrum der Grundplatte liegt als der äußere Bereich; und einem oder mehreren Widerstandsheizer zum Heizen der Grundplatte, wobei der eine oder die mehreren Widerstandsheizer zum Erzeugen von mehr Wärme im äußeren Bereich als im inneren Bereich der Grundplatte eingerichtet sind.Example 247 is a wafer chuck comprising: a base plate for supporting a wafer, the base plate having an inner region and an outer region, the inner region being closer to a center of the base plate than the outer region; and one or more resistive heaters for heating the base plate, the one or more resistive heaters configured to generate more heat in the outer region than in the inner region of the base plate.
In Beispiel 248 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 247 außerdem optional aufweisen, dass der eine oder die mehreren Widerstandsheizer eine oder mehrere elektrisch leitende Leitungen aufweisen, die so konfiguriert sind, dass ein Widerstand der einen oder mehreren elektrisch leitenden Leitungen im äußeren Bereich größer ist als im inneren Bereich.In example 248, the article of example 247 can further optionally include the one or more resistive heaters comprising one or more electrically conductive lines configured such that a resistance of the one or more electrically conductive lines is greater in the outer region than in the inner region.
In Beispiel 249 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 247 oder 248 optional ferner aufweisen, dass der eine oder die mehreren Widerstandsheizer eine oder mehrere elektrisch leitende Leitungen aufweisen (z.B. die), wobei die Windungen der einen oder mehreren elektrisch leitenden Leitungen im äußeren Bereich näher beieinander liegen als die Windungen der einen oder mehreren elektrisch leitenden Leitungen im inneren Bereich.In example 249, the article of example 247 or 248 can optionally further comprise the one or more resistive heaters comprising one or more electrically conductive leads (e.g., the), wherein the turns of the one or more electrically conductive leads in the outer region are closer together than the turns of the one or more electrically conductive leads in the inner region.
In Beispiel 250 kann jedes der unter Bezugnahme auf eines der vorhergehenden Beispiele beschriebenen Sputtersysteme den Wafer Chuck gemäß einem der Beispiele 247 bis 249 enthalten.In Example 250, any of the sputtering systems described with reference to any of the preceding examples may include the wafer chuck of any of Examples 247 to 249.
In Beispiel 251 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 49, 56 bis 73, 86 bis 107, 115 bis 142, 159 bis 190, 199 bis 201 und/oder 211 bis 240 gegebenenfalls ferner das Erhitzen des Substrats während des Auftragens der Materialschicht unter Verwendung eines oder mehrerer Widerstandsheizer aufweisen, die so konfiguriert sind, dass sie in einem äußeren Bereich mehr Wärme erzeugen als in einem inneren Bereich.In Example 251, the method of any of Examples 1 to 49, 56 to 73, 86 to 107, 115 to 142, 159 to 190, 199 to 201, and/or 211 to 240 can optionally further comprise heating the substrate during application of the material layer using one or more resistive heaters configured to generate more heat in an outer region than in an inner region.
Obwohl die Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf bestimmte Aspekte gezeigt und beschrieben wurde, sollte es dem Fachmann klar sein, dass verschiedene Änderungen in Form und Detail vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, abzuweichen. Der Umfang der Erfindung ist daher in den beigefügten Ansprüchen angegeben, und alle Änderungen, die in den Bedeutungsbereich und die Äquivalenzspanne der Ansprüche fallen, sollen daher einbezogen werden.Although the invention has been particularly shown and described with reference to certain aspects, it should be apparent to those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. The scope of the invention is therefore to be determined in the appended claims. claims, and all changes which come within the meaning and range of equivalence of the claims are therefore intended to be incorporated.
Claims (20)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102022133633.6A DE102022133633A1 (en) | 2022-12-16 | 2022-12-16 | DEVICES AND METHODS FOR SPUTTERING AT LEAST TWO ELEMENTS |
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Citations (2)
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CN1329678A (en) | 1998-10-30 | 2002-01-02 | 应用材料有限公司 | Sputtering apparatus |
US10190209B2 (en) | 2011-11-30 | 2019-01-29 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | PVD apparatus and method with deposition chamber having multiple targets and magnets |
-
2022
- 2022-12-16 DE DE102022133633.6A patent/DE102022133633A1/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN1329678A (en) | 1998-10-30 | 2002-01-02 | 应用材料有限公司 | Sputtering apparatus |
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