DE112008000702T5

DE112008000702T5 - Magnetron-Sputter-Vorrichtung

Info

Publication number: DE112008000702T5
Application number: DE112008000702T
Authority: DE
Inventors: Tadahiro Sendai-shi Ohmi; Tetsuya Sendai-Shi GOTO; Takaaki Matsuoka
Original assignee: Tohoku University NUC; Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tohoku University NUC; Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2007-03-16
Filing date: 2008-03-14
Publication date: 2010-03-11
Also published as: JP4942005B2; CN101636521A; US9812302B2; KR20090116820A; JPWO2008114718A1; US20100101945A1; TW200902742A; TWI410511B; CN101636521B; KR101140195B1; WO2008114718A1

Abstract

Eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung mit einem zu bearbeitenden Substrat, einem Target, das zu dem Substrat weist und einem Magneten, der auf einer Seite des Targets, die dem Substrat gegenüberliegt, angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, das Plasma auf einer Targetfläche durch Bilden eines Magnetfelds auf der Targetfläche unter Verwendung des Magneten einzuschließen, wobei:
– der Magnet eine Drehmagnetgruppe mit einer Mehrzahl von plattenartigen Magneten, die auf einer säulenförmigen Rotationswelle angeordnet ist und einen fixierten Außenumfangsrahmenmagnet, der parallel zu der Targetfläche um die Drehmagnetgruppe angeordnet ist und in einer Richtung senkrecht zu der Targetoberfläche magnetisiert ist, aufweist;
– ein Magnetfeldmuster auf der Targetfläche sich über die Zeit durch Drehung der Drehmagnetgruppe gemeinsam mit der säulenförmigen Rotationswelle bewegt;
– die Magnetron-Sputter-Vorrichtung ein Abschirmelement aufweist, das an der gegenüberliegenden Seite des Targets bezüglich der Drehmagnetgruppe angeordnet ist, um so einen Endabschnitt des Targets abzudecken und von dem Target beabstandet zu sein, wobei...

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung betrifft eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung, die eine Bearbeitungsvorrichtung zum Aufbringen einer bestimmten Flächenbehandlung auf ein zu bearbeitendes Objekt wie einen Flüssigkeitskristalldisplaysubstrat oder ein Halbleitersubstrat ist.
Stand der Technik
Bei der Herstellung eines Flüssigkeitskristalldisplayelements, eines Halbleiterelements wie einem IC oder dergleichen, ist ein Dünnfilmbildungsvorgang unverzichtbar notwendig, um so einen Dünnfilm aus einem Metall, einem Isolationsmaterial oder dergleichen auf einem Substrat auszubilden. Bei diesem Vorgang wird ein Filmbildungsverfahren oft durch eine Sputter-Vorrichtung ausgeführt, die ein Rohmaterial für die Bildung eines Dünnfilms, also ein Target, verwendet, ein Argongas oder dergleichen durch eine Gleichstromhochspannung oder eine Hochfrequenzleistung in ein Plasma wandelt und das Target durch das zu einem Plasma konvertierte Gas aktiviert, so dass das Target geschmolzen und zum Beschichten auf dem zu bearbeiteten Substrat verteilt wird.
Ein solches Filmbildungsverfahren durch Sputtern neigt dazu, hauptsächlich auf ein Filmbildungsverfahren gerichtet zu werden, das eine Magnetron-Sputter-Vorichtung verwendet, um die Filmbildungsrate zu erhöhen. Insbesondere hat die Magnetnron-Sputter-Vorrichtung Magnete, die auf der Rückseite eines Targets angeordnet sind, um die Linien der Magnetkraft parallel zu einer Targetfläche zu erzeugen und dadurch das Plasma auf der Targetfläche zum Gewinnen eines Plasmas mit hoher Dichtigkeit zu begrenzen.
16 ist ein Diagramm zum Erläutern der Struktur des Hauptteiles einer Magnetron-Sputter-Vorrichtung nach dem oben beschriebenen Stand der Technik, wobei 101 ein Target, 102 ein zu bearbeitendes Substrat, d. h., mit einem Film zu versehenen Substrats, 103 eine Mehrzahl von Magneten, 104 Linien der Magnetkraft, 105 Bereiche, an denen das Target 101 geschmolzen und getrennt wird, d. h., die Erosionsbereiche zeigt.
Wie in 16 gezeigt, sind die Mehrzahl von Magneten 103 auf der Rückseite des Target 101 angeordnet, wobei ihre N-Pole und ihre S-Pole in vorgegebene Richtungen ausgerichtet sind und die Hochfrequenzleistung (RF-Leistung) 106 oder die DC Hochspannungsleistung 107 ist zwischen dem Target 101 und dem Substrat 102 angelegt, um das Plasma auf dem Target 101 zu erregen.
Andererseits werden um die Mehrzahl von Magneten 103, die auf der Rückseite des Targets 101 angeordnet sind, die Linien der Magnetkraft 104 in Richtung auf die S Pole von den benachbarten N-Polen erzeugt. An einer Position, an der ein vertikales Magnetfeld (Magnetkraftlinienkomponenten senkrecht zu einer Targetfläche) auf einer Targetfläche null ist, wird das horizontale Magnetfeld (die Magnetkraftlinienkomponenten parallel zu der Targetfläche) ein lokales Maximum. In einem Bereich, wo die Menge der horizontalen Magnetfeldkomponenten groß ist, werden Elektronen nahe der Targetfläche eingefangen zum Bilden des hochdichten Plasmas und so wird der Erosionsbereich 105 an der zentrierten Position gebildet.
Da die Erosionsbereiche 105 jeweils hochdichtem Plasma ausgesetzt sind verglichen mit den anderen Bereichen, wird das Target 101 intensiv verbraucht. Wenn die Filmbildung derart fortgesetzt wird, dass das Targetmaterial in diesen Berichn verwendet wird, ist es nötig, das gesamte Target zu ersetzen. Infolgedessen wird die Verwendungseffizienz des Targets 101 gering und es besteht weiter eine Tendenz dass, auch bezüglich der Dicke des Dünnfilms der Fläche 102, die zu dem Target 101 hinweisend angeordnet ist, die Filmdicke an Positionen, die zu den Erosionsbereichen 105 weisen, größer wird, so dass die Gleichförmigkeit der Filmdicke über das gesamte zu behandelnde Substrat 102 zerstört wird.
Im Hinblick darauf wurden üblicherweise Techniken der Verwendung von Stangenmagneten als Magneten zum Erzeugen von magnetischen Feldern und Bewegen von Erosionsbereichen über die Zeit durch Bewegen oder Rotieren der Stangenmagneten vorgeschlagen, wodurch der lokale Verbrauch eines Targets über den zeitlichen Durchschnitt und weiteres Verbessern der Gleichförmigkeit der Dicke auf einem Substrat vorgeschlagen (siehe Patentdokumente 1–3).
Bei diesen Techniken hat jeder Stangenmagnet auf seinen gegenüberliegenden Flächen in Richtung des Durchmessers ein N-Polfeld und ein S-Polfeld, die jeweils dieselben magnetischen Pole haben, angeordnet parallel zu der Längsrichtung oder hat, auf seinen gegenüberliegenden Flächen in Richtung des Durchmessers, ein N-Polfeld und ein S-Polfeld, die jeweils dieselben Magnetpole haben, schraubenförmig bezüglich ihrer Längsachse angeordnet. Weiter sind, um es Erosionsbereichen zu erlauben, einen engen Kreis in dem Target zu bilden, feste Stangenmagnete um die beweglichen oder rotierbaren Stangenmagnete angeordnet. Jeder der festen Stangenmagnete hat auf seiner gegenüberliegenden Fläche der Durchmesserrichtung, ein N-Polfeld und ein S-Polfeld, die jeweils dieselben magnetischen Pole haben, parallel zu ihrer Längsrichtung angeordnet. Ionen/Elektronen werden auf eine Frontfläche des Substrats in einem plötzlichen transienten Zustand ausgestrahlt, wenn das Plasma zur Filmbildung gezündet oder gelöscht wird.

Patent Dokument 1: JP-A-H5-148642
Patent Dokument 2: JP-A-2000-309867
Patent Dokument 3: JP-B-3566327

Offenbarung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Bei den oben genannten bekannten Techniken ist es jedoch dann, wenn versucht wird, die Moment-zu-Moment-Dichten der Erosion zu erhöhen, d. h., die Dichten der Erosionsbereiche sowie dem gesamten Targetbereich zu erhöhen, um die Rate der Filmbildung auf dem Substrat zu erhöhen, notwendig, die Stärke der Stangenmagneten zu erhöhen und weiter die kompakten Stangenmagnete zu veranlassen, sich einander anzunähern. Wenn eine derartige Struktur verwendet wird, besteht jedoch das Problem, dass die Magneten oder Befestigungsstangen aufgrund des Abstoßens oder des Anziehens zwischen den Magneten deformiert werden oder es schwierig wird, eine Bewegung oder eine Rotation gegen eine solche Kraft auszuüben.
Weiter erscheint dann, wenn die rotierbaren Magnete mit den Stangenmagneten rotieren, die befestigt sind und angeordnet sind benachbart den Stangenmagneten, dieselbe Phase unvermeidbar zwischen den Magnetpolen der rotierbaren Magneten und die magnetischen Pole des besten Stangenmagneten. In diesem Fall wird keine geschlossene Erosionsschleife gebildet. Weiter besteht das Problem der Aufladebeschädigung wie eines Durchbruchs des Isolationsfilms aufgrund der Aufladung des Substrats, die verursacht wird durch eine Strahlung von Ionen/Elektronen des Plasmas auf dem Substrat in einen plötzlichen Übergangszustand, wenn das Plasma gezündet oder gelöscht wird.
Weiter hat es das Problem gegeben, dass dann, wenn gesputterte Partikel an einem Abschirmelement anhaften, etwa einer eine Ablagerung verhindernde Platte oder eine Grundierungsplatte anderes als das Substrat und der zeitlich lange Betrieb angewendet wird, ein Klebefilm dick wird und in einen Bereich separiert wird, wo viele Partikel erreichen, so dass Verschmutzungen erzeugt werden. Wenn Verschmutzungen erzeugt werden, ist es notwendig, eine Prozesskammer gegenüber der Atmosphäre zu öffnen und das Abschirmelement oder dergleichen, das mit einem Film in großen Mengen belegt ist, zu öffnen und es kann so ein Vorgang einer hocheffizienten Filmbildung nicht erreicht werden.
Die Erfindung wurde daher durchgeführt in Hinblick auf die oben genannten üblichen Probleme und es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung zu schaffen, die die Filmbildungsrate durch Erhöhen der Moment-zu-Moment-Erosionsdichte auf einem Target zu erhöhen.
Weiter ist es eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung zu schaffen, die die Lebensdauer eines Targets erhöht durch Bewegen eines Erosionsbereichs über die Zeit unter Verhinderung einer lokalen Abnutzung des Targets, wodurch ein gleichförmiger Verbrauch bewirkt wird.
Es ist weiter eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung zu schaffen, die das Auftreten einer Aufladebeschädigung an einem zu behandelnden Substrat verhindert.
Es ist weiter eine andere Aufgabe der Erfindung, eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung zu schaffen, die einen hocheffizienten Filmbildungsvorgang durch Verwirklichen eines Abschirmelements, von dem ein Klebefilm schwierig abzutrennen ist, oder durch Separieren eines anhaftenden Films von einem Abschirmelement ohne Öffnen einer Prozesskammer zu der Atmosphäre.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren des Reinigens der Innenseite einer Magnetron-Sputter-Vorrichtung zu schaffen.
Mittel zum Lösen des Problems
Ein ersten Aspekt der Erfindung betrifft eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung mit einem zu bearbeitenden Substrat, einem Target, das zu dem Substrat weist und einem Magneten, der auf einer Seite des Targets, die dem Substrat gegenüberliegt, angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, das Plasma auf einer Targetfläche durch Bilden eines Magnetfelds auf der Targetfläche unter Verwendung des Magneten einzuschließen, wobei:

– der Magnet eine Drehmagnetgruppe mit einer Mehrzahl von plattenartigen Magneten, die auf einer säulenförmigen Rotationswelle angeordnet ist und einen fixierten Außenumfangsrahmenmagnet, der parallel zu der Targetfläche um die Drehmagnetgruppe angeordnet ist und in einer Richtung senkrecht zu der Targetoberfläche magnetisiert ist, aufweist;
– ein Magnetfeldmuster auf der Targetfläche sich über die Zeit durch Drehung der Drehmagnetgruppe gemeinsam mit der säulenförmigen Rotationswelle bewegt;
– die Magnetron-Sputter-Vorrichtung ein Abschirmelement aufweist, das an der gegenüberliegenden Seite des Targets bezüglich der Drehmagnetgruppe angeordnet ist, um so einen Endabschnitt des Targets abzudecken und von dem Target beabstandet zu sein, wobei das Abschirmelement elektrisch geerdet ist und das Abschirmelement sich in einer Richtung, die mit der axialen Richtung der säulenförmigen Rotationswelle übereinstimmt und eine Schlitzöffnung bildet, die das Target zu dem Substrat öffnet, erstreckt; und
– das Substrat auf einer Substratplatzierungsbühne platziert ist, und, während das Plasma auf der Targetfläche durch Anlegen einer DC-Leistung, einer RF-Leistung oder einer DC-Leistung und einer RF-Leistung gleichzeitig an das Target, erregt wird, der Abstand zwischen dem Substrat und der Substratplatzierungsstufe und dem Abschirmelement kürzer ist als eine Schichtdicke des Plasmas an der Position des Abschirmelements.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung mit einem zu bearbeitenden Substrat, einem Target, das zu dem Substrat weist und einem Magneten, der auf einer Seite des Targets, die dem Substrat gegenüberliegt, angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, das Plasma auf einer Targetfläche durch Bilden eines Magnetfelds auf der Targetfläche unter Verwendung des Magneten einzuschließen, wobei:

– der Magnet eine Drehmagnetgruppe mit einer Mehrzahl von plattenartigen Magneten, die auf einer säulenförmigen Rotationswelle angeordnet ist und einen fixierten Außenumfangsrahmenmagnet, der parallel zu der Targetfläche um die Drehmagnetgruppe angeordnet ist und in einer Richtung senkrecht zu der Targetoberfläche magnetisiert ist, aufweist;
– ein Magnetfeldmuster auf der Targetfläche sich über die Zeit durch Drehung der Drehmagnetgruppe gemeinsam mit der säulenförmigen Rotationswelle bewegt;
– die Magnetron-Sputter-Vorrichtung ein Abschirmelement aufweist, das an der gegenüberliegenden Seite der Drehmagnetgruppe angeordnet ist, um so einen Endabschnitt des Targets abzudecken und von dem Target beabstandet zu sein, wobei das Abschirmelement elektrisch geerdet ist und das Abschirmelement sich in einer Richtung, die mit der axialen Richtung der säulenförmigen Rotationswelle übereinstimmt und eine Schlitzöffnung bildet, die das Target zu dem Substrat öffnet, erstreckt; und
– das Substrat auf einer Substratplatzierungsbühne platziert ist, und, während das Plasma auf der Targetfläche durch Anlegen einer DC-Leistung, einer RF-Leistung oder einer DC-Leistung und einer RF-Leistung gleichzeitig an das Target, erregt wird, der Abstand zwischen dem Substrat und der Substratplatzierungsstufe und dem Abschirmelement kürzer ist als der mittlere freie Weg der Elektronen in dem Plasma an der Position des Abschirmelements.

Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung mit einem zu bearbeitenden Substrat, einem Target, das zu dem Substrat weist und einem Magneten, der auf einer Seite des Targets, die dem Substrat gegenüberliegt, angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, das Plasma auf einer Targetfläche durch Bilden eines Magnetfelds auf der Targetfläche unter Verwendung des Magneten einzuschließen, wobei:

– der Magnet eine Drehmagnetgruppe mit einer Mehrzahl von plattenartigen Magneten, die auf einer säulenförmigen Rotationswelle angeordnet ist und einen fixierten Außenumfangsrahmenmagnet, der parallel zu der Targetfläche um die Drehmagnetgruppe angeordnet ist und in einer Richtung senkrecht zu der Targetoberfläche magnetisiert ist, aufweist;
– ein Magnetfeldmuster auf der Targetfläche sich über die Zeit durch Drehung der Drehmagnetgruppe gemeinsam mit der säulenförmigen Rotationswelle bewegt;
– die Magnetron-Sputter-Vorrichtung ein Abschirmelement aufweist, das an der gegenüberliegenden Seite des Targets bezüglich der Drehmagnetgruppe angeordnet ist, um so einen Endabschnitt des Targets abzudecken und von dem Target beabstandet zu sein, wobei das Abschirmelement elektrisch geerdet ist und das Abschirmelement sich in einer Richtung, die mit der axialen Richtung der säulenförmigen Rotationswelle übereinstimmt und eine Schlitzöffnung bildet, die das Target zu dem Substrat öffnet, erstreckt; und
– das Substrat auf einer Substratplatzierungsbühne platziert ist, und, während das Plasma auf der Targetfläche durch Anlegen einer DC-Leistung, einer RF-Leistung oder einer DC-Leistung und einer RF-Leistung gleichzeitig an das Target, erregt wird, der Abstand zwischen dem Substrat und der Substratplatzierungsstufe und dem Abschirmelement kürzer ist als der mittlere freie Weg der Elektronen in dem Plasma an der Position des Abschirmelements, und, bei Zünden oder Erlöschen des Plasmas, der Abstand zwischen dem Substrat oder der Substratplatzierungsstufe und dem Abschirmelement an ihren Teilen, die in vertikaler Richtung gesehen am nächsten zueinander sind, länger ist als der mittlere freie Weg der Elektronen an der Position des Abschirmelements.

Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung mit einem zu bearbeitenden Substrat, einem Target, das zu dem Substrat weist, und weiter mit einem Magneten, der auf einer Seite des Targets, die dem Substrat gegenüberliegt, angeordnet ist und eingerichtet ist, um das Plasma auf einer Targetfläche durch Bilden eines Magnetfelds auf der Targetfläche unter Verwendung des Magnets einzuschließen, wobei:

– der Magnet eine Drehmagnetgruppe mit einer Mehrzahl von plattenartigen Magneten, die auf einer säulenförmigen Rotationswelle angeordnet ist und einen fixierten Außenumfangsrahmenmagnet, der parallel zu der Targetfläche um die Drehmagnetgruppe angeordnet ist und in einer Richtung senkrecht zu der Targetoberfläche magnetisiert ist, aufweist;
– ein Magnetfeldmuster auf der Targetfläche sich über die Zeit durch Drehung der Drehmagnetgruppe gemeinsam mit der säulenförmigen Rotationswelle bewegt;
– die Magnetron-Sputter-Vorrichtung ein Abschirmelement aufweist, das an der gegenüberliegenden Seite des Targets bezüglich der Drehmagnetgruppe angeordnet ist, um so einen Endabschnitt des Targets abzudecken und von dem Target beabstandet zu sein, wobei das Abschirmelement sich in einer Richtung, die mit der axialen Richtung der säulenförmigen Rotationswelle übereinstimmt und eine Schlitzöffnung bildet, die das Target zu dem Substrat öffnet, erstreckt; und
– das Abschirmelement entweder in einen ersten elektrischen Zustand versetzt werden kann, in der es an der Prozesskammer geerdet ist, und einen zweiten elektrischen Zustand, in der es von der Prozesskammer und dem Target elektrisch isoliert ist, und, in den zweiten Zustand unter Verwendung des Abschirmelements als eine Elektrode durch Aufbringen einer RF-Leistung, einer DC-Leistung oder einer RF-Leistung und einer DC-Leistung auf das Abschirmelement. ein Plasma erregt werden kann.

Ein fünfter Aspekt der Erfindung betrifft eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung mit einem zu bearbeitenden Substrat, einem Target, das zu dem Substrat weist, und weiter mit einem Magneten, der auf einer Seite des Targets, die dem Substrat gegenüberliegt, angeordnet ist und eingerichtet ist, um das Plasma auf einer Targetfläche durch Bilden eines Magnetfelds auf der Targetfläche unter Verwendung des Magnets einzuschließen, wobei:

– der Magnet eine Drehmagnetgruppe mit einer Mehrzahl von plattenartigen Magneten, die auf einer säulenförmigen Rotationswelle angeordnet ist und einen fixierten Außenumfangsrahmenmagnet, der parallel zu der Targetfläche um die Drehmagnetgruppe angeordnet ist und in einer Richtung senkrecht zu der Targetfläche magnetisiert ist, aufweist;
– ein Magnetfeldmuster auf der Targetfläche sich über die Zeit durch Drehung der Drehmagnetgruppe gemeinsam mit der säulenförmigen Rotationswelle bewegt;
– die Magnetron-Sputter-Vorrichtung ein Abschirmelement aufweist, das an der gegenüberliegenden Seite des Targets bezüglich der Drehmagnetgruppe angeordnet ist, um so einen Endabschnitt des Targets abzudecken und von dem Target beabstandet zu sein, wobei das Abschirmelement sich in einer Richtung, die mit der axialen Richtung der säulenförmigen Rotationswelle übereinstimmt und eine Schlitzöffnung bildet, die das Target zu dem Substrat öffnet, erstreckt; und
– das Abschirmelement einen inneren Teil hat, der ein Leiter ist, und eine Fläche, die ein Isolator ist und eingestellt werden kann in einen ersten Zustand, in dem der Leiter der innere Teil ist, elektrisch an der Prozesskammer geerdet ist und einen zweiten Zustand, in dem der Leiter, der der innere Abschnitt ist, elektrisch von der Prozesskammer und dem Target getrennt ist und, in dem zweiten Zustand, das Magnetronplasma erzeugt werden kann durch Anlegen einer DC-Leistung an den Leiter, der der innere Teil ist, zur Bildung einer Stromschleife in dem Abschirmelement, um so ein magnetisches Feld um das Abschirmelement zu erzeugen und durch gleichzeitiges Anlegen von RF-Leistung an das Abschirmelement über eine Kapazität.

Ein sechster Aspekt der Erfindung betrifft eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei auf einer Fläche des Abschirmelements wenigstens ein Bereich, an dem Partikel des Targets gescattert werden, um anzuhaften, wenn das Plasma auf der Targetfläche erregt wird, durch lediglich eine gekrümmte Fläche oder durch eine flache Fläche gebildet ist.
Ein siebter Aspekt der Erfindung betrifft eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung mit einem zu bearbeitenden Substrat, einem Target, das zu dem Substrat weist, und weiter mit einem Magneten, der auf einer Seite des Targets, die dem Substrat gegenüberliegt, angeordnet ist und eingerichtet ist, um das Plasma auf einer Targetfläche durch Bilden eines Magnetfelds auf der Targetfläche unter Verwendung des Magnets einzuschließen, wobei:

– der Magnet eine Drehmagnetgruppe mit einer Mehrzahl von plattenartigen Magneten, die auf einer säulenförmigen Rotationswelle angeordnet ist und einen fixierten Außenumfangsrahmenmagnet, der parallel zu der Targetfläche um die Drehmagnetgruppe angeordnet ist und in einer Richtung senkrecht zu der Targetoberfläche magnetisiert ist, aufweist;
– ein Magnetfeldmuster auf der Targetfläche sich über die Zeit durch Drehung der Drehmagnetgruppe gemeinsam mit der säulenförmigen Rotationswelle bewegt;
– die Magnetron-Sputter-Vorrichtung ein Abschirmelement aufweist, das an der gegenüberliegenden Seite des Targets bezüglich der Drehmagnetgruppe angeordnet ist, um so einen Endabschnitt des Targets abzudecken und von dem Target beabstandet zu sein, wobei das Abschirmelement sich in einer Richtung, die mit der axialen Richtung der säulenförmigen Rotationswelle übereinstimmt und eine Schlitzöffnung bildet, die das Target zu dem Substrat öffnet, erstreckt; und
– wenigstens ein Bereich auf einer Fläche des Abschirmelements, wo die Partikel des Targets gescattert sind, um anzuhaften, wenn das Plasma auf der Targetfläche erregt ist, nur durch eine gekrümmte Oberfläche oder eine flache Oberfläche gebildet wird.

Ein achter Aspekt der Erfindung betrifft eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung mit einem zu bearbeitenden Substrat, einem Target, das zu dem Substrat weist, und weiter mit einem Magneten, der auf einer Seite des Targets, die dem Substrat gegenüberliegt, angeordnet ist und eingerichtet ist, um das Plasma auf einer Targetfläche durch Bilden eines Magnetfelds auf der Targetfläche unter Verwendung des Magnets einzuschließen, wobei:

– der Magnet eine Drehmagnetgruppe mit einer Mehrzahl von plattenartigen Magneten, die auf einer säulenförmigen Rotationswelle angeordnet ist und einen fixierten Außenumfangsrahmenmagnet, der parallel zu der Targetfläche um die Drehmagnetgruppe angeordnet ist und in einer Richtung senkrecht zu der Targetoberfläche magnetisiert ist, aufweist;
– ein Magnetfeldmuster auf der Targetfläche sich über die Zeit durch Drehung der Drehmagnetgruppe gemeinsam mit der säulenförmigen Rotationswelle bewegt;
– die Magnetron-Sputter-Vorrichtung ein Abschirmelement aufweist, das an der gegenüberliegenden Seite des Targets bezüglich der Drehmagnetgruppe angeordnet ist, um so einen Endabschnitt des Targets abzudecken und von dem Target beabstandet zu sein, wobei das Abschirmelement sich in einer Richtung, die mit der axialen Richtung der säulenförmigen Rotationswelle übereinstimmt und eine Schlitzöffnung bildet, die das Target zu dem Substrat öffnet, erstreckt; und
– ein plattenförmiges Element, das lediglich durch eine gekrümmte Fläche oder eine flache Fläche gebildet ist, lösbar in wenigstens einem Bereich auf einer Fläche des Abschirmelements vorgesehen ist, wobei die Partikel des Targets gescattert werden um anzuhaften, wenn das Plasma auf der Targetfläche erregt wird.

Ein neunter Aspekt der Erfindung betrifft eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung nach dem achten Aspekt, wobei das Plattenelement einen Endabschnitt hat, der eine gekrümmte Oberflächenform hat und dessen anderer Endabschnitt lösbar an dem Abschirmelement vorgesehen ist.
Nach einem zehnten Aspekt der Erfindung betrifft diese eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung nach einem des 1–9 Aspekts, wobei:

– die rotatorische Magnetgruppe schraubenförmige plattenartige Magnetgruppen sind, die eine Mehrzahl von Wendeln bilden durch spiraliges Anordnen der plattenartigen Magnete auf der säulenförmigen Drehwelle derart, dass die in der axialen Richtung der säulenförmigen Drehwelle zueinander benachbarten Wendel gegeneinander unterschiedliche Magnetpole der N-Pole und der F-Pole an den äußeren Seiten in einer Richtung des Durchmessers der säulenförmigen Drehwelle haben; und
– der feste äußere Umfangsrahmenmagnet gesehen von der Seite des Targets konfiguriert ist zum Umgeben der rotatorischen Magnetgruppe und einen magnetischen Pol des N-Pols oder des S-Pols auf der Targetseite bildet.

Ein elfter Aspekt der Erfindung betrifft eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung nach einem des 1.–10. Aspekts, wobei wenigstens ein Teil der säulenförmigen Rotorwelle eine paramagnetische Substanz ist.
Ein zwölfter Aspekt der Erfindung betrifft eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung nach einem der vorangehenden Aspekte, wobei ein fixiertes äußeres umfangsparamagnetisches Element benachbart dem fixierten äußeren Umfangsrahmenmagnet auf einer zu den feste äußeren Umfangsrahmenmagnet relativ zu dem Target gegenüberliegenden Seite angeordnet ist.
Ein dreizehnter Aspekt der Erfindung betrifft eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung nach einem der vorangehenden Aspekte, weiter mit Mitteln zum Schwachen des Magnetflusses der auf die äußere Seite des Targets von dem fixierten äußeren Umfangsrahmenmagneten gerichtet ist im Vergleich zu dem Magnetfluss, der von dem festen äußeren Umfangsrahmenmagnet auf die Innenseite des Targets gerichtet ist.
Ein vierzehnter Aspekt der Erfindung betrifft eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Mittel ein paramagnetisches Element aufweisen, das zum kontinuierlichen Abdecken- der Seitenfläche auf einer Außenseite gesehen von der Targetseite und eines Teiles der Fläche auf der Targetseite eingerichtet ist.
Ein fünfzehnter Aspekt der Erfindung betrifft eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung nach dem 13. oder 14. Aspekt, wobei die Mittel durch den fixierten äußeren Umfangsrahmenmagnets gebildet werden derart dass – aus den Flächen des fixierten äußeren Umfangsrahmenmagnets – die Fläche auf der Targetseite in Richtung auf die innere Seite des Targets vorragt.
Ein sechzehnter Aspekt der Erfindung betrifft eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung nach einem der vorangehenden Aspekte, wobei das Abschirmelement sich in derselben Richtung wie die axiale Richtung der säulenförmigen Rotationswelle erstreckt und den Schlitz bildet, der das Target zu dem Substrat öffnet und die Breite und die Länge des Schlitzes derart gewählt sind, dass dann, wenn die Rotationsmagnetgruppe mit einer konstanten Frequenz gedreht wird, ein Bereich gesehen von dem Substrat derart geöffnet wird, dass die Magnetfeldstärke 75% oder mehr des Maximalwerts in einer zeitlichen Durchschnittsverteilung der magnetischen Feldstärken der Komponenten parallel zu der Targetfläche in einem Magnetfeld, das auf der Targetoberfläche gebildet wird, beträgt.
Ein siebzehnter Aspekt der Erfindung betrifft eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung nach einem der vorangehenden Aspekte, wobei das Abschirmelement sich in derselben Richtung wie die axiale Richtung der rohrförmigen Rotationswelle erstreckt und entlang dieser den Schlitz bildet, der das Target des Substrats gegenüber dem Substrat öffnet und die Breite und die Länge des Schlitzes derart gewählt sind, dass dann, wenn das Substrat fixiert ist und die plattenförmige Magnetgruppe mit einer konstanten Frequenz gedreht wird, ein Bereich des Substrats derart abgeschirmt wird, dass eine auszubildende Filmdicke pro Zeiteinheit gebildet wird, die 80% oder weniger der maximal auf dem Substrat pro Einheitszeit, wenn ein Endabschnitt des Endabschnitts nicht abgeschirmt ist, beträgt.
Ein achtzehnter Aspekt der Erfindung betrifft eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung nach einem der Ansprüche vorangehenden Aspekte, wobei die Drehmagnetgruppe und der fixierte äußere Umfangsrahmenmagnet in einer Richtung senkrecht zu der Targetfläche beweglich sind.
Ein neunzehnter Aspekt der Erfindung betrifft eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung, wobei die Drehmagnetgruppe und der fixierte äußere Umfangsrahmenmagnet in einem von dem Targetelement umgebenen Raum angeordnet sind, wobei eine Rückplatte, an der das Targetelement gehalten ist, und eine Wandfläche, die sich kontinuierlich von dem Umfang der Rückplatte erstrecken und der Raum durch Druck reduziert werden können.
Ein zwanzigster Aspekt der Erfindung betrifft eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung nach dem neunzehnten Aspekt der Erfindung, bei der die Rückplatte eine Dicke hat, die geringer ist als die anfängliche Dicke des Targets.
Ein einundzwanzigster Aspekt der Erfindung betrifft eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung nach einem der vorangehendens Aspekte, mit Mitteln zum relativen Bewegen des Substrats in einer Richtung, die die axiale Richtung der säulenförmigen Rotationswelle kreuzt.
Ein zweiundzwanzigster Aspekt der Erfindung betrifft eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung mit einer Mehrzahl von Magnetron-Sputter-Vorrichtungen, von denen jede in Übereinstimmung mit einem der vorangehenden Aspekte ausgebildet ist und die parallel zu der axialen Richtung zu der säulenförmigen Drehwelle angeordnet ist, wobei Mittel vorgesehen sind zum relativen Bewegen des Substrats in einer Richtung, die die axiale Richtung der säulenförmigen Drehwelle kreuzt.
Ein dreiundzwanzigster Aspekt der Erfindung betrifft ein Sputter-Verfahren, das eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung nach einem der vorangehenden Aspekte verwendet und die eine Filmablagerung eines Materials des Targets auf einem zu behandelnden Substrat bewirkt, während die säulenförmige Rotationswelle gedreht wird.
Ein vierundzwanzigster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Geräts mit einem Schritt des Ausbildens einer Sputterfilmbildung auf einem zu behandelnden Substrat unter Verwendung des Sputterverfahrens nach dem 23. Aspekt der Erfindung.
Weiter wird nach der Erfindung ein Verfahren des Herstellens eines elektronischen Geräts (das ein Halleitergerät, ein Flachdisplay oder ein anderes elektronisches Gerät repräsentieren kann) mit einem Schritt des Ausführens der Sputter-Filmbildung auf einem Substrat unter Verwendung des oben genannten Sputter-Verfahrens geschaffen.
Effekt der Erfindung
Nach dieser Erfindung ist es möglich, die Filmbildungsrate zu verbessern und die Lebensdauer eines Targets zu verlängern durch Verhindern der lokalen Abnutzung des Targets zur Verwirklichung dessen gleichförmigen Verbrauchs und es ist gleichzeitig möglich, eine Filmbildung zu erreichen, die keine Aufladungsbeschädigung verursacht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein schematisches Diagramm, das eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Magnetabschnitt der in 1 gezeigten Magnetron-Sputter-Vorrichtung zeigt.
3 ist ein Diagramm zum konzeptionellen Erläutern einer Anordnung der Magnetpole, wenn schraubenförmige plattenartige Magnetgruppen von der Seite des Targets gesehen werden, wobei die S-Pole punktiert dargestellt sind.
4 ist eine Darstellung, die die Beziehung zwischen der horizontalen magnetischen Stärke eines Erosionsbereichs und der relativen magnetischen Permeabilität einer säulenförmigen Drehwelle zeigt.
5 ist ein Graph zum Erläutern eines Vergleichs zwischen den horizontalen Magnetfeldstärken, wenn ein äußeres peripheres paramagnetisches Element vorgesehen ist und wenn dies nicht vorgesehen ist.
6 ist ein Diagramm zum Erläutern der zeitabhängigen Änderungen des Plasmas auf der Targetfläche.
7 ist ein Diagramm, das einen Verbrauchszustand eines Targets nach einer langzeitigen Entladung zeigt.
8 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Breite eines Schlitzes, der durch ein Plasmaabschirmelement gebildet wird, und der Aufladebeschädigung zeigt.
9 ist ein schematisches Diagramm, das eine Magnetron-Sputtervorrichtung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
10 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen einer Schlitzbreite und der Filmbildungsrate zeigt.
11 ist ein Diagramm zur eingehenderen Erläuterung des Abstands zwischen einem zu behandelnden Substrat und einem Abschirmelement.
12 ist ein Konturdiagramm, das die Verteilung des horizontalen Magnetfeldes auf einer Targetfläche zeigt.
13 ist ein schematisches Diagramm, das eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
14 ist ein Diagramm, das die Struktur eines Plasmaabschirmelements in einer Magnetron-Sputter-Vorrichtung nach einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
15 ist ein Diagramm zum Erläutern eines Plasmaschirmelements in einer Magnetron-Sputter-Vorrichtung nach einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung.
16 ist ein schematisches Diagramm zum Erläutern einer konventionellen Magnetron-Sputter-Vorrichtung.
17 ist ein schematisches Diagramm, das eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung nach einem siebenten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.

1: Target
2: säulenförmige Rotationswelle
3: schraubenförmige plattenartige Magnetgruppe
4: fester äußerer Umfangsrahmenmagnet
5: äußeres peripheres paramagnetisches Element
6: Rückplatte
8: Kühlmittelpassage
9: Isolationselement
10: zu bearbeitendes Substrat
11: Prozesskammerraum
12: Speiselinie
13: Abdeckung
14: äußere Wand
15: paramagnetisches Element
16: Plasmaabschirmelement
16a: Plattenelement
17: Isolationselement
18: Schlitz
19: Platzierungsbühne zum Platzieren eines zu behandelnden Substrats

Beste Art und Weise zum Ausführen der Erfindung
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele dieser Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in ihren Einzelheiten unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
1 ist eine Schnittansicht zum Erläutern der Struktur einer Drehmagnet-Sputter-Vorrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In 1 bezeichnet 1 ein Target, 2 eine säulenförmige Rotationswelle, 3 eine Mehrzahl von schraubenförmigen plattenartigen Magnetgruppen, die wendelförmig auf einer Fläche der Drehwelle 2 angeordnet sind, 4 einen fixierten Außenumfangsrahmenmagneten, der an der äußeren Peripherie angeordnet ist, 5 ein paramagnetisches Element an dem äußeren Umfang, der an der Seite gegenüberliegend zu dem Target angeordnet ist und zu dem festen äußeren Umfangsrahmenmagnet 4 angeordnet ist, 6 eine Rückplatte, an den das Target 1 angebondet und gehalten ist, 15a ein paramagnetisches Element, das ausgebildet ist zum Abdecken der säulenförmigen Drehwelle 2 und der schraubenförmigen plattenartigen Magnetgruppen 3 an Positionen anders als an der Targetseite, 8 eine Passage zum Führen eines Kühlmittels durch diese, 9 ein Isolationselement, 10 ein zu behandelndes Substrat, 19 eine Platzierungsbühne zum Platzieren eines Substrats aus dieser, 11 einen Bearbeitungskammerraum, 12 eine Speiselinie, 13 eine Abdeckung, die elektrisch mit einer Prozesskammer verbunden ist, 14 Außenwandungen, die die Prozesskammer bilden, 16a ein Plasmaabschirmungselement, das an der Außenwand 14 angeordnet ist, um so mit dieser elektrisch verbunden zu sein, und 17 ein Isolationselement, das einen ausgezeichneten Plasmawiderstand hat.
Eine DC Leistungsquelle, eine RF Leistungsquelle und ein Anpassungsgerät sind mit der Speiseleitung 12 verbunden. Die Plasmaerregungsleistung wird zu der Rückplatte 6 und dem Target 1 von der DC Leistungsquelle und die RF Leistungsquelle über das Anpassgerät und weiter über die Speiseleitung 12 und das Gehäuse geführt, so dass das Plasma auf eine Targetfläche erregt wird. Das Plasma kann nur durch die DC Leistung oder RF Leistung erregt werden, in Hinblick auf die Steuerbarkeit der Filmqualität und der Kontrollfähigkeit der Filmbildungsrate ist es bevorzugt, beides zu verwenden. Die Frequenz der RF Leistung wird normalerweise gewählt zwischen mehreren hundert MHz und mehreren Hundert MHz in Hinblick auf das Erhöhen der Plasmadichte und das Reduzieren der Plasmaelektronentemperatur ist eine hohe Frequenz bevorzugt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Frequenz auf 13,56 MHz eingestellt. Das Abschirmelement 16 wirkt auch als Grundplatte für die RF Leistung. Mit dieser Grundplatte kann das Plasma effizient erregt werden, auch wenn das Verarbeitungssubstrat 10 in einem elektrisch fließendem Zustand ist. Das paramagnetische Element 15 hat den Effekt der Magnetabschirmung des magnetischen Feldes, das von den Magneten erzeugt wird und den Effekt des Reduzierens einer Änderung des magnetischen Feldes aufgrund der Störung nahe dem Target.
Um einen Magnetabschnitt in weiteren Einzelheiten zu erläutern, zeigt 2 eine perspektivische Ansicht einer säulenförmigen Rotationswelle 2, die Mehrzahl von schraubenförmigen plattenartigen Magnetgruppen 3 und den fixierten Rahmenmagnet 4 am äußeren Umfang. Hier bildet die Mehrzahl von schraubenförmigen plattenartigen Magnetgruppen 3 eine Rotationsmagnetgruppe, die sich gemeinsam mit der Drehung der säulenförmigen Rotationswelle 2 dreht.
Das Material der säulenförmigen Rotationswelle 2 kann ein gewöhnlicher Edelstahl oder dergleichen sein, es ist jedoch bevorzugt, dass die säulenförmige Rotationswelle 2 teilweise oder vollständig aus einer paramagnetischen Substanz mit einem geringen magnetischen Widerstand, wie, beispielsweise, einer auf Ni-Fe-basierenden Legierung mit hoher magnetischer Permeabilität, besteht. Die rohrförmige Rotationswelle 2 kann von einem nichtgezeigten Getriebe und einem Motor rotiert werden.
Die säulenförmige Rotationswelle 2 hat einen regelmäßigen hexadekagonalen Querschnitt, deren eine Seite eine Länge von 16,7 mm hat. Viele rhombischen plattenartige Magnete sind an den jeweiligen Flächen unter Bildung der Mehrzahl von schraubenförmigen plattenartigen Magnetgruppen 3 angebracht. Die säulenförmige Rotationswelle 2 ist derart ausgebildet, dass sie mit den Magneten an seinem äußeren Umfang angebracht sind, sie können leicht dick gemacht werden und haben eine Struktur, die stark ist gegenüber einer Biegung aufgrund der magnetischen Kräfte, die von den Magneten aufgebracht werden. Um ein starkes Magnetfeld stabil zu erzeugen, ist jeder der plattenartigen Magneten, die die schraubenförmige plattenartigen Magnetgruppen 3 bilden, vorzugsweise ein Magneten mit einer hohen residualen magnetischen Flussdichte, hohen Koerzitivkraft und einem Energieprodukt, wie zum Beispiel, ein Sm-Co-basierter gesinterter Magnet mit einer residualen Magnetflussdichte von etwa 1,1 T oder ein Nd-Fe-B-basierter gesinterter Magnet mit einer residualen Magnetflussdichte von etwa 1,3 T. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Nd-Fe-basierter gesinterter Magnet verwendet. Die plattenartigen Magnete der schraubenfförmigen plattenartigen Magnetgruppen 3 sind jeweils in einer Richtung senkrecht zu seiner Plattenfläche magnetisiert und sind schraubenförmig an der säulenförmigen Rotationswelle 2 gebondet zur Bildung von Wänden derart, dass die Wände benachbart zu einander in einer axialen Richtung der säulenförmigen Rotationswelle gegenseitig unterschiedliche Magnetpole bilden, d. h., N-Pole und S-Pole auf der äußeren Seite in einer Durchmesserrichtung der säulenförmigen Drehwelle.
Der fixierte äußere Umfangsrahmenmagnet 4 ist, gesehen von dem Target 1, konfiguriert, um die Rotationsmagnetgruppe zu umgeben, die aus den schraubenförmigen plattenartigen Magnetgruppen 3 bestehen und ist derart magnetisiert, dass die Seite des Targets 2 ein S-Pol wird. Ein Nd-Fe-B-basierter gesinterter Magnet wird weiter als fixierter äußerer Umfangsrahmenmagnet 4 verwendet aus demselben Grund wie die plattenartigen Magnete der schraubenförmigen plattenartigen Magnetgruppen 3.
Im Folgenden wird eine Beschreibung der Einzelheiten unter Bezugnahme von 3 bezüglich der Erosionsbildung nach diesem Ausführungsbeispiel erfolgen.
Die schraubenförmig plattenartigen Magnetgruppen 3 werden durch Anordnen der mehreren plattenartigen Magnete auf der säulenförmigen Rotationswelle 2 gebildet, wie oben erwähnt. Wenn die schraubenförmigen plattenartigen Magnetgruppen 3 von der Targetseite aus gesehen werden, ergibt sich eine Anordnung derart, dass die S-Pole der plattenartigen Magnete annähernd einen N-Pol jedes der anderen plattenartigen Magnete umgeben. 3 ist ein konzeptuelles Diagramm davon. Bei dieser Ausbildung sind die Linien der Magnetkraft, die von den N-Polen der plattenartigen Magnete 3 erzeugt werden, an den peripheren S-Polen begrenzt. Infolgedessen sind viele geschlossene Erosionsbereiche 301 an der Targetfläche ausgebildet, die mit einem Abstand von den Flächen der plattenartigen Magnete angeordnet sind. Weiter bewegen sich durch Drehung der säulenförmigen Rotationswelle 2 die vielen Erosionsbereiche 301 gemeinsam mit der Rotation. In 3 bewegen sich die Erosionsbereiche in einer Richtung, die durch einen Pfeil angegeben wird. An den Endabschnitten jeder drehbaren Magnetgruppe 3 sind die Erosionsbereiche 301 sequentiell erzeugt von einem der Endabschnitte und sequentiell ausgelöscht an dem anderen Endbereich.
Bei diesem Ausführungsbeispiel hat die säulenförmige Rotationswelle 2 einen regelmäßigen oktagonalen Querschnitt und die plattenartigen Elemente sind an die jeweiligen Flächen gebondet. Es kann jedoch so konfiguriert sein, dass, um eine sanftere Schraubenform zu verwirklichen, die Form des Querschnitts auf ein regelmäßiges Mehreck mit mehreren Ecken und schmaleren plattenartigen Magneten an dieses angebondet sind, oder, um benachbarte plattenartige Elemente zu verursachen, die Wände bilden, um diese einander anzunähern, die Form des Querschnitts jedes plattenartigen Magneten nicht in ein Rechteck sondern in ein Trapezoid eingestellt wird, mit einer längeren Außenseite in Richtung des Durchmessers der Rotationswelle.
Nachfolgend wird unter Verwendung von 4 eine Beschreibung eines Effekts gegeben, der durch Ausbilden der säulenartigen Rotationswelle 2 aus der paramagnetischen Substanz erreicht wird.
In 4 repräsentieren die Ordinatenachse und die Abszissenachse die horizontalen Feldstärken des Erosionsbereichs 301 bzw. die relative magnetische Permeabilität der säulenartigen Rotationswelle, wodurch die Abhängigkeit der horizontalen magnetischen Feldstärke von der relativen magnetischen Permeabilität der säulenförmigen Rotationswelle 2 gezeigt wird. In 4 wird die Normalisierung durchgeführt, wenn die relative magnetische Permeabilität 1 ist. Aus 4 ergibt sich, dass bei Zunahme der relativen magnetischen Permeabilität der säulenförmigen Rotationswelle 2 auch die horizontale magnetische Feldstärke zunimmt und, insbesondere, wenn die relative magnetische Permeabilität 100 oder mehr beträgt, eine Zunahme der magnetischen Feldstärke auf etwa 60% erreicht werden könnte. Dies liegt daran, dass die magnetischen Widerstände auf Seiten der säulenförmigen Rotationswelle der plattenartigen Magnete, die die Schrauben bilden, derart reduziert sind, dass die Linien der Magnetkräfte effizient in Richtung auf die Targetseite gerichtet werden können. Dies macht es möglich, den Begrenzungseffekt zu verbessern, wenn das Plasma erregt wird, so dass die Plasmaelektronentemperatur zunimmt, um die Zerstörung des Substrats weiter zu verringern und die Plasmadichte zunimmt, um die Filmbildungsrate zu verbessern.
Weiter zeigt es sich, wie in 5 dargestellt ist, dass dann, wenn das fixierte äußere periphere paramagnetische Element unter dem fixierten äußeren Umfangsrahmenmagneten 4 vorgesehen ist, die horizontale magnetische Feldstärke um etwa 10% zunimmt, verglichen mit dem Fall, wo es nicht vorgesehen ist, und das weiter dann, wenn ein Teil des fixierten äußeren peripheren paramagnetischen Elements hin zu einem Abschnitt benachbart der säulenförmigen Rotationswelle 2 erstreckt wird und an einen magnetischen Körperabschnitt der säulenförmigen Rotationswelle 2 durch einen Magnetfluss angebracht ist zum Bilden eines magnetischen Kreises mit einem geringen magnetischen Widerstand zwischen der Rotationsmagnetgruppe und dem äußeren Umfangsrahmenmagneten, die horizontale magnetische Feldstärke um etwa 30% zunimmt, so dass die Filmbildungseigenschaft verbessert wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist erkennbar, dass die horizontale magnetische Feldstärke des Erosionsbereichs 301, d. h., die magnetische Feldstärke parallel zu der Targetfläche, 500 Gauß übersteigt und dass dort eine Stärke erreicht wird, die zum Einschließen des Plasmas ausreichend ist. 6 zeigt photographische Darstellungen der zeitabhängigen Änderungen des Plasmas auf der Plasmafläche. Plasmaerregungszustände waren derart, dass ein Argongas eingeführt worden ist mit 1000 c³ pro Minute und 13,56 MHz RF Leistung von 800 W wurde aufgebracht. Die säulenförmige Rotorwelle wurde mit 1 Hz gedreht. Wie die Fotographie erkennbar macht (die einen Zustand von Änderungen über die Zeit von oben nach unten wiedergibt) auf der linken Seite von 6, wird eine Plasmaschleife 601 (Erosionsschleife) stabil erzeugt von dem linken Ende der Rotationswelle, bewegt sich sodann entlang dieser mit der Rotation und, gesehen von der Fotographie auf der rechten Seite von 6) (die einen Zustand von Änderungen über die Zeit von oben nach unten zeigt) wird stabil gelöscht von dem rechten Ende der Rotationswelle. 7 zeigt eine Fotographie eines Verbrauchszustands des Targets nach langzeitiger Entladung. Aus der Fig. ist erkennbar, dass die Targetfläche nicht lokal verbraucht wird sondern gleichförmig.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist auf der Seite des Targets 1 gegenüberliegend zu den schraubenförmigen plattenartigen Magnetgruppen 3, d. h., auf der Seite des Targets 1, wo das Verarbeitungssubstrat angeordnet ist, ein Element, das sich gegenüberliegend in eine Richtung, die dieselbe ist wie die axiale Richtung der schraubenförmigen plattenartigen Magnetgruppen erstreckt, geöffnet und elektrisch geerdet, d. h., dass Plasmaabschirmungselement 16 von 1 ist verbunden mit und vorgesehen an der Prozesskammerwand 14, um so die Endabschnitte des Targets 1 abzudecken und mit Abstand von dem Target 1 angeordnet zu sein, wodurch ein Schlitz 18, der das Target 1 freigibt, gebildet wird. Das heißt, der Schlitz 18 wird durch die das geerdete Plasma abschirmende Element 16 gebildet.
Wie in 1 gezeigt, wird das Verarbeitungssubstrat 10 von rechts unter dem Schlitz 18 rückgezogen, wenn das Plasma gezündet oder gelöscht wird und nach der Zündung des Plasmas, wird die Platzierungsbühne 19 entfernt, um das Substrat kontinuierlich zu dem Schlitzöffnungsbereich zu bewegen, d. h., einen Filmbereich, wodurch die Filmbildung ausgeführt wird. Dabei kann eine Vielzahl von Malen eine Reprozität ausgeführt werden zum Erhöhen der Dicke des zu bildenden Films. Das Substrat ist von dem Schlitz 18 zu einem Zeitpunkt rückgezogen, wenn das Plasma gezündet oder gelöscht wird.
Weiter ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Abstand W zwischen der Platzierungsbühne 19 und dem Plasmaabschirmelement 16 kürzer als der mittlere freie Weg der Plasmaelektronen. Unkontrollierte Elektronen, die durch Bogenbildung oder unnormale Entladung in einem Übergangszustand bei der Zündung oder dem Löschen des Plasmas erzeugt werden, können daher das Substrat nicht erreichen. Wenn der Abstand W dagegen größer ist als der mittlere freie Elektronenweg, erreicht viel Plasma das Substrat 10. Der mittlere freie Weg λen ist gegeben durch λen = 0,4/P in einer Argonatmosphäre. Die Einheit von λen beträgt mm und P ist ein Argondruck, der ausgedrückt wird in der Einheit von Torr. Da der Argondruck auf 5 mTorr bei der Filmbildung eingesetzt worden ist, betrug der freie Weg 8 mm.
8 zeigt die Auswertungsresultate der Aufladebeschädigung an den thermischen Filmantennen MOS-Kapazitäten (Oxidfilmdicke 4 nm), die in einer großen Anzahl an einem Wafer mit einem Durchmesser von 200 mm ausgebildet sind. Die Antennen sind jeweils an die MOS-Kapazitäten angeschlossen. Die Figur zeigt normale Plots des Leckstroms, wenn das Antennenverhältnis (das Verhältnis des Antennenbereichs zu dem aktiven Gereicht) 1.000.000 beträgt und 5 V an das Gatter angelegt wird. Wenn 10^–9 A oder mehr fließen, wird dies als Fehler definiert.
Aus 8 ergibt sich, dass dann, wenn W = 20 mm, Elektronen, die bei dem Zünden oder Erlöschen des Plasmas den Wafer erreichen und aufladen, so dass ein Fehler bei nahezu 30% auftritt. Wenn, andererseits, W = 5 mm, wird keine Antennen-MOS-Kapazität als fehlerhaft beurteilt. Es ergibt sich daraus, dass die Aufladebeschädigung des bearbeiteten Substrats erheblich eingeschränkt werden kann auf einen Wert, der kürzer ist als der mittlere freie Weg.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist W gleich oder geringer als der mittlere freie Elektronenweg. Um die Plasmaabschirmung zuverlässiger zu machen, ist es jedoch bevorzugt, dass dieser Abstand gleich oder weniger als die Schichtdicke des Plasmas nahe dem Plasmaabschirmelement 16 gewählt wird (normalerweise ist die Schichtdicke kleiner als der mittlere freie Weg). da die Plasmadichte, die Elektronentemperatur und die Schichtspannung an dem Plasmaabschirmelement 16 10¹⁰ cm^–3 beträgt, 2 eV bzw. 12 V ist, W ist in diesem Fall mit 0,4 mm gewählt.
Die horizontale Magnetfeldstärke an der Targetfläche 1 nimmt auf der anderen Seite zu, wenn die Rückplatte 6 in der Dicke abnimmt, da die Targetfläche näher an die Magneten kommt. Wenn die horizontale Magnetfeldstärke zunimmt, wird die Plasmaeinschließung verbessert, so dass eine höhere Filmbildungsrate erreicht wird und die Plasmaerregungseffizienz verbessert wird. Es wird daher eine weitere Verbesserung der Filmbildungsrate erreicht durch Reduzieren eines Spaltes 20 unter Druck und Einstellen der Dicke der Rückplatte 6 auf einen geringeren Wert als die anfängliche Dicke des Targets.
Da das Target 1 durch Bewegen der Magneten in einer vertikalen Richtung gelmeinsam mit dem Verbrauch des Targets 1 gleichförmig verbraucht wird, kann das horizontale Magnetfeld mit einer gleich Stärke konstant an jeder Position der Targetfläche mit einer ausgezeichneten Reproduzierbarkeit gebildet werden, so dass die Filmbildungsreproduzierbarkeit bei einem langzeitlichen kontinuierlichen Betrieb verbessert wird.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Ein zweites Ausführungsbeispiel dieser Erfindung wird in ihren Einzelheiten unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen erläutert. Auf eine Beschreibung der Teile, die denen des oben genannten Ausführungsbeispiels entsprechen, wird verzichtet. Bei diesem Ausführungsbeispiel, das in 9 gezeigt ist, sind die Breite 20 und die Länge des Schlitzes 18 so eingestellt, dass dann, wenn ein zu behandelndes Substrat fixiert ist und schraubenförmige plattenartige Magnetgruppen mit einer konstanten Frequenz gedreht werden, ein Bereich des Substrats abgeschirmt, wo die Dicke des zu bildenden Films pro Zeiteinheit 80% oder weniger der maximalen zu bildenden Filmdicke auf dem Substrat pro Zeiteinheit, wenn dort kein Schlitz ist, ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Material des Targets reines Aluminium. Eine Beschreibung ergibt sich in weiteren Einzelheiten unter Bezug auf 10.
10 zeigt die Verteilung der Filmbildungsrate in eine Richtung senkrecht zu einer Achse der rohrförmigen Rotorwelle, wenn ein Siliziumsubstrat angeordnet ist an einer Position mit Abstand von einer Targetfläche um 30 mm und zu der Targetfläche weist. Die Figur zeigt den Fall, in dem die Schlitzbreite 20 114 mm und 60 mm beträgt, wobei die Normalisierung ausgeführt wird durch die mittlere maximale Filmbildungsrate. Ein Plasmaabschirmungselement (d. h., eine Grundplatte) 16, die den Schlitz 18 ausbildet, ist durch eine Edelstahlplatte gebildet, die eine Dicke von 2 mm an einer Position hat, die von der Fläche des Targets um 25 mm beabstandet ist. Da die Breite des Targets 102 mm beträgt, erreichen im Wesentlichen alle gescatterten Partikel des Targets 1 das Siliziumsubstrat, das das zu behandelnde Substrat 10 ist, ohne von dem Plasmaabschirmelement 16 abgeschirmt zu sein und so zu einem Film gebildet zu werden, wenn die Schlitzbreite 114 mm beträgt. Wenn dagegen die Schlitzbreite 60 mm beträgt, schirmt das Plasmaabschirmelement 16 einen Bereich ab, wo die Filmbildungsrate 80% oder weniger der maximalen Filmbildungsrate entspricht.
Es wird jetzt auf 11 Bezug genommen. 1301 gibt den vertikalen Abstand zwischen einer Platzierungsbühne für das zu behandelnde Substrat und das Abschirmelement an, wobei dieser Abstand kürzer gewählt ist, als der mittlere freie Elektronenweg an einer Position des Abschirmelements. 1302 gibt dagegen den horizontalen Abstand zwischen dem Substrat und dem Abschirmelement an ihren Bereichen, die zueinander am nächsten sind, gesehen in der vertikalen Richtung, wobei dieser Abstand größer gewählt ist als der mittlere freie Elektronenweg an der Position des Abschirmelements. Das heißt, der Abstand zwischen dem Substrat an seiner rückgezogenen Position und dem Abschirmelement ist ebenfalls größer gewählt als der mittlere freie Elektronenweg an der Position des Abschirmelements. Bei dieser Einstellung erreichen die Elektronen nicht das Substrat bei der Plasmazündung oder der Plasmaauslöschung und, da der mittlere freie Weg der Ionen größer ist als Elektronen, kleiner ist als der mittlere freie Elektronenweg, erreichen diese Ionen nicht das Substrat. Dies macht es möglich, die Aufladezerstörung zu vermeiden.
12 zeigt ein Konturendiagramm der horizontalen magnetischen Feldverteilung auf der Targetfläche. Dies ist der Fall, wenn die säulenförmige Drehwelle bei einer bestimmten Phase ist. Wenn der zeitliche Durchschnitt in Bezug auf im Wesentlichen alle Phasen erreicht wird, ist die maximale durchschnittliche horizontale Magnetfeldstärke 392G und, durch Wählen der Schlitzbreite auf 60 mm, ist ein Bereich, gesehen von dem Substrat, abgeschirmt, wo die durchschnittliche horizontale Magnetfeldstärke 295G beträgt, 75% der maximalen durchschnittlichen horizontalen Magnetfeldstärke oder weniger. Durch Wählen der Schlitzbreite auf 60 mm werden bei der Filmbildung auf dem Substrat Aluminiumatome unmittelbar als metallischer Film gleichzeitig mit Bestrahlen mit dem Plasma geformt und es ist daher möglich, ein Aufladen des Substrats zu vermeiden. Dies macht es möglich, eine Aufladezerstörung zu vermeiden. Es folgt jetzt eine eingehendere Beschreibung unter Verwendung von 8. In 8 ist W gewählt auf gleich oder weniger als die mittlere freie Elektronenlänge und die Schlitzbreite ist auf 60 mm gewählt. Unter Bezugnahme auf die Antennen-MOS mit einem Antennenverhältnis von 1.000.000 beträgt nicht nur die Fehlerrate 0 Prozent, es ist auch gezeigt, dass nahezu derselbe Leckstrom besteht, wie vor der Filmbildung. Dies bedeutet, dass bei Anwendung bei einem Metallfilmbildungsvorgang zum Herstellen von MOS-Transistoren oder dergleichen, eine dramatische Verringerung in der Variation unter den Schwellenwertspannungen oder in Niederfrequenzrauschen verwirklicht wird.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
Ein drittes Ausführungsbeispiel wird in seinen Einzelheiten unter Bezug auf die nachfolgenden Zeichnungen erläutert. Auf eine Beschreibung der Dinge, die denjenigen der vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiele entspricht, wird aus Gründen der Vereinfachung der Beschreibung verzichtet. Wie in 13 gezeigt, ist eine Drehmagnet-Sputter-Vorrichtung nach dieser Erfindung besonders geeignet, wenn es als Filmbildungsvorrichtung vom reziproken Typ verwendet wird.
In 13 bezeichnet 401 eine Verarbeitungskammer, 402 ein Gatterventil, 403 ein Verarbeitungssubstrat eines zu behandelndes Substrat und 404 den Drehmagnetplasmaerregungsabschnitt, der in dem dritten Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist. Anders als in dem ersten Ausführungsbeispiel, bei dem der schraubenförmige Abschnitt 307 mm beträgt, beträgt er bei diesem Ausführungsbeispiel 270 mm. Die Frequenz der Plasmaerregungsleistung ist auf 13,56 MHz gewählt. In Bezug auf Erhöhen der Plasmadichte und des Reduzierens der Plasmaelektronentemperatur ist eine hohe Frequenz, beispielsweise etwa 100 MHz bevorzugt. Der Plasmaerregungsbereich beträgt etwa 2,7 m, während die Wellenlänge von 100 MHz gleich 3 m beträgt. Wenn die Länge des Erregungsbereichs sich an die Wellenlänge annähert, besteht, wie oben beschrieben, die Möglichkeit, dass eine stehende Welle gebildet wird, die das Plasma ungleichförmig macht. Wenn die Frequenz 13,56 MHz beträgt, beträgt die Wellenlänge 22,1 m und die Länge des Plasmaerregungsbereichs ist ausreichend kürzer als die Wellenlänge, so dass keine Möglichkeit besteht, dass das Plasma aufgrund des Einflusses einer stehenden Welle ungleichförmig wird.
Auch in diesem Beispiel ist das Substrat auf der Substratsplatzierungsbühne angeordnet und, während das Plasma auf der Plasmafläche durch Anlegen der DC-Leistung, der RF-Leistung oder der DC-Leistung und der RF-Leistung gleichzeitig, erregt wird, ist der Abstand zwischen dem Substrat oder der Substratplatzierungsbühne und dem Abschirmelement kürzer als die mittlere freie Weglänge der Elektronen in dem Plasma der Position des Abschirmelements.
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden vier Drehmagnetplasmaerregungsabschnitte 404 verwendet. Dies macht es möglich, dass die substantielle Filmbildungsrate zu erhöhen. Die Anzahl der Erregungsabschnitte ist nicht auf vier beschränkt. Das Substrat 403 ist ein 2,2 m × 2,5 m Glassubstrat. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Substrat mit einer Größe von 2,5 m in der Längsrichtung platziert und ist derart konfiguriert, dass das Substrat sich in eine Richtung senkrecht zu der säulenartigen Rotationsachse des Rotationsmagnetplasmaerregungsabschnitt erstreckt, so dass eine im Wesentlichen gleichförmige Filmbildung auf dem Substrat erlaubt wird. Zur Vergleichmäßigung der Filmbildung kann das Substrat 403 so eingestellt werden, dass dieses nicht hin- und herbewegt werden kann sondern nur in eine Richtung verfährt oder es kann Verwendung gemacht werden von einem Verfahren des Bewegens des rotatorischen Magnetplasmaerregungsabschnitts 404. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es durch Hin- und Herbewegen des Substrats möglich, kontinuierliche einen Teil des Substrats zu einem Plasmabereich freizulegen, der durch den Plasmaerregungsbereich des rotatorischen Magnets erregt wird, um so einen Dünnfilm gleichförmig zu bilden. Durch Einstellen der Drehgeschwindigkeit der rotatorischen Elemente derart, dass die Zeit für eine Rotation schneller ist als die Durchlaufzeit des Substrats ist es möglich, eine gleichförmige Filmbildung zu erreichen, die nicht durch Moment-zu-Moment-Erosionsmuster getroffen wird. Typischerweise beträgt die Durchlaufgeschwindigkeit 60 Sekunden pro Substrat und die Drehgeschwindigkeit der Drehmagnete beträgt 10 Hz. Obwohl das Substrat in diesem Ausführungsbeispiel hin- und herbewegt wird, kann die Vorrichtung alternativ ausgebildet sein als eine Vorrichtung vom Durchlauffilmbildungstyp, bei dem ein Substrat veranlasst wird, durch einen oder eine Mehrzahl von Drehmagnetplasmaerregungsabschnitte lediglich einmal zu durchlaufen.
(Viertes Ausführungsbeispiel)
Ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird jetzt in seinen Einzelheiten unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungen erläutert. Eine Beschreibung der Bereiche, die denjenigen in den obigen Ausführungsbeispielen entsprechen wird zur Vereinfachung der Beschreibung verzichtet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel erstreckt sich das Plasmaabschirmelement 16, das in 1 gezeigt ist, in der axialen Richtung der säulenförmigen Rotorwelle 2 und hat den Schlitz 18, der sich zu dem Target 1 in Bezug auf das Substrat 10 öffnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Breite und die Länge des Schlitzes 18 so gewählt, dass bei einer Drehung der rotatorischen Magnetgruppe 3 in einer konstanten Frequenz ein Bereich, in dem die magnetische Feldstärke 75% des Maximalwerts oder mehr beträgt in der zeitlichen Durchschnittsverteilung der magnetischen Feldstärken von Komponenten parallel zu der Fläche des Targets 1 in einem Magnetfeld, das an der Fläche des Targets 1 ausgebildet ist, geöffnet wird, gesehen von dem Substrat 10. Gleichzeitig sind die Breite und die Länge des Schlitzes 18 so gewählt, dass ein Bereich des Substrats 10 abgeschirmt wird, wo die zu bildende Filmdicke pro Zeiteinheit 80% oder weniger der maximalen Dicke des auf dem Substrat pro Zeiteinheit zu bildenden Filmdicke ist, wenn die Endabschnitte des Targets 1 nicht abgeschirmt sind. Ein Bereich, der von dem Plasmaabschirmelement 16 nicht abgeschirmt wird (d. h., ein Bereich, der zu dem Target 1 durch den Schlitz 18 geöffnet wird) ist ein Bereich, wo die Magnetfeldstärke groß ist und das Plasma so mit einer hohen Dichte und einer geringen Elektronentemperatur erzeugt wird, so dass keine Aufladezerstörung oder Ionenstrahlenzerstörung an dem Substrat bewirkt wird und es ist gleichzeitig ein Bereich, wo die Filmbildungsrate hoch ist. Durch Abschirmen eines anderen Bereichs als des Bereichs durch das Plasmaabschirmungselement 16 wird eine Filmbildung ohne Zerstörung ermöglicht, ohne die Filmbildungsrate erheblich zu reduzieren.
Das Plasmaabschirmungselement 16 wirkt weiter als Grundplatte für die RF-Leistung. Mit dieser Grundplatte kann auch dann, wenn das Substrat 10 in einem elektrisch fließenden Zustand ist, das Plasma effizient erregt werden. Das paramagnetische Element 15 hat den Effekt einer magnetischen Abschirmung eines Magnetfelds, das von den Magneten erzeugt wird und den Effekt des Reduzierens einer Änderung in dem Magnetfeld aufgrund der Störungen nahe dem Target.
Es wird jetzt weiter auf 14 Bezug genommen. Die Struktur des Plasmaabschirmelelents 16 nach diesem Ausführungsbeispiel wird eingehender beschrieben. Wie in 14 gezeigt, sind das Plasmaabschirmelement 16 und die äußere Wand 14 jeweils mit Anschlüssen versehen, die ein Anschlusspaar 801 bilden. Durch Einstellen des Anschlusspaars 801 des Plasmaabschirmelements 16 und der äußeren Wand 14 in einen elektrisch verbundenen Zustand können das Plasmaabschirmelement 16 und die äußere Wand elektrisch miteinander verbunden werden. Durch Einstellen des Anschlusspaares 16 des Plasmaabschirmelements 16 und die äußere Wand 14 in einen elektrisch isolierten Zustand sind das Plasmaabschirmelement 16 und die äußere Wand 14 dagegen voneinander elektrisch isoliert.
Während des Normalbetriebs, d. h., bei dem Bilden eines Dünnfilms auf dem Substrat 10 durch den Sputter-Vorgang, wird das elektrische Abschirmelement 16 elektrisch mit Masse verbunden, um so als Massenfläche für die Leistung, die auf das Target 1 aufgebracht wird, zu wirken. Zum Reduzieren des Widerstands zu der Außenwand 14 so weit wie möglich ist es bevorzugt, eine Mehrzahl von Anschlusspaaren 801 des Plasmaabschirmelements 16 und der Außenwandung 14 vorzusehen.
Es wird jetzt der Grund für die Schaffung der Anschlüsse an dem Plasmaabschirmelement 16 und bzw. der Außenwand 14 zur Bildung des Anschlusspaares 801 erläutert. Wenn die dargestellte Magnetron-Sputter-Vorrichtung für eine lange Zeitdauer arbeitet, haftet eine große Menge an Film an dem Plasmaabschirmelement 16 an und der anhängende Film wird abgelöst. Dabei tritt ein Problem auf, das das Innere der Prozesskammer mit dem separierten Film kontaminiert ist. Nach der Erfindung wird, zum Lösen dieses Problems, ein Reinigen ausgeführt ohne Öffnung des Prozesskammerraums 11 gegen die Atmosphäre an einer Stufe, wo der Film an dem Plasmaabschirmelement im gewissen Umfang anhängt.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind bei dem Ausführen des Reinigens das das Plasma abschirmende Element 16 und die Außenwandung in einem elektrisch voneinander isolierten Zustand. Sodann wird das Argongas zum Erregen des Plasmas dazu veranlasst, in den Prozesskammerraum 16 zu strömen und die Leistung wird an das Plasmaabschirmelement 16 durch eine nicht dargestellte RF-Leistungsquelle angelegt, wodurch Plasma erregt wird unter Verwendung des Plasmaabschirmelements 16 als eine Elektrode. Da das Plasmaabschirmelement 16 als Elektrode verwendet wird, erreicht nur ein Plasma mit geringer Dichte das Target 1 und die Ionenstrahlenergie beträgt lediglich wenige Zehntel von Volt, so dass das Target 1 nicht erheblich verbraucht wird. Andererseits wird, da Hochenergieplasmaionen auf die Fläche des Abschirmelements 16 ausgestrahlt werden, obwohl der Erzeugung der Selbstvorspannung von minus mehreren Hunderstel Volt, ist es möglich, den anhängenden Film zu reinigen. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Reinigen ausgeführt nur durch RF-Leistung. Jedoch können die RF-Leistung und DC-Leistung gleichzeitig aufgebracht werden zur positiven Steuerung der Selbstvorspannung oder der Plasmaerregung oder es kann nur DC-Leistung angelegt werden.
Wenn das Reinigen ausgeführt wird, wird die Wellenlänge der Lichtemission, die durch die anhaftenden Partikel (die Partikel des Targetmaterials) gemessen und die Reinigung kann beendet werden, wenn die Lichtemission verschwindet oder ausreichend schwach wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel haftet der Film wegen der Rotation der Magneten gleichförmig in der axialen Richtung an und es ist so möglich, das Reinigen effizient auszuführen. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird Argongas verwendet zum Erregen des Plasmas. Es kann jedoch alternativ Verwendung gemacht werden aus einem Gas mit einer Reaktivität und einer Ätzbarkeit gegenüber dem anhaftenden Film.
Ein Material des Plasmaabschirmelements 16 muss ein Leiter sein wie ein Edelstahl oder Aluminium, die äußere Fläche ist jedoch vorzugsweise mit einem starken Schutzfilm gebildet, um so eine Zerstörung zu dem Zeitpunkt der Beendigung des Reinigens zu verhindern.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Al₂O₃ Schutzfilm durch selektives Oxidieren um etwa 100 nm gebildet, eine Fläche von austenischem Edelstahl mit 3% Aluminium. Der Schutzfilm ist darauf nicht beschränkt. Beispielsweise kann ein Al₂O₃ Schutzfilm mit einer Dicke von 0,5 μm durch eine nichtwässrige anodische Oxidation an einer Al Fläche mit 0,1% Zr und etwa 2% Mg oder einer Al₂O₃ oder ein Y₂O₃ Schutzfilm kann durch thermisches Aufsprühen aufgebracht werden.
Bei dem in 14 gezeigten Ausführungsbeispiel wird, die bei 802 in einer vergrößerten Weise gezeigt ist, ein Bereich des Plasmaabschirmelements 16, wo Targetpartikel angescattert werden zum Anhaften, wenn das Plasma auf der Targetfläche 1 erregt wird, wenigstens in einem Bereich, der zu dem Target 1 zeigt, des Plasmaabschirmelements 16, nur durch eine gekrümmte Fläche oder eine flache Fläche gebildet. Mit anderen Worten, das Plasmaabschirmelement 16 nahe dem Schlitz hat keien Turmform, wie eine abgewinkelte Form oder eine spitzwinklige Form. Da die Filmtrennung an dem Plasmaabschirmelement 16 während des Langzeitbetriebs zunächst beginnt aufzutreten an einem bestimmten Abschnitt, verwendet diese Struktur eine Struktur, bei der dies vermieden wird und die Filmabtrennung selbst kaum auftritt.
Die horizontale Magnetfeldstärke an der Fläche des Targets 1 nimmt zu, wenn die Rückplatte 6 in der Dicke abnimmt, das die Targetfläche sich näher an die Magneten annähert. Wenn die horizontale Magnetfeldstärke zunimmt, wird die Plasmaeinschließung verbessert, so dass eine höhere Filmbildungsrate erreicht wird und die Plasmaerregung effizient verbessert wird. Eine weitere Verbesserung der Filmbildungsrate wird daher erreicht durch Ermöglichen einer Reduzierung des Raumes 20, gezeigt in 2, und Bestimmen der Dicke der Rückwand 6 auf einen geringeren Wert als der ursprünglichen Dicke des Targets.
Da das Target 1 gleichförmig verbraucht wird kann durch Bewegen der Magneten in einer vertikalen Richtung gemeinsam mit dem Verbrauch des Targets 1 das horizontale magnetische Feld mit einer gleichen Stärke konstant an jeder Position der Targetfläche mit einer ausgezeichneten Reproduzierbarkeit gebildet werden, so dass die Filmbildungsreproduzierbarkeit bei langzeitlichem kontinuierlichem Betrieb verbessert wird.
Entsprechend wird es möglich, einen stabilen Langzeitfilmvorgang zu schaffen, ohne den Prozesskammerraum gegen die Atmosphäre zu öffnen und ohne das Abschirmelement zu ersetzen.
(Fünftes Ausführungsbeispiel)
Ein fünftes Ausführungsbeispiel dieser Erfindung wird in ihren Einzelheiten unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungen erläutert. Eine Beschreibung von Teilen, die denen der vorangehenden Ausführungsbeispiele entsprechen, folgt aus Gründen der Vereinfachung der Beschreibung nicht. 15 zeigt eine Drehmagnet-Sputter-Vorrichtung nach der Erfindung. Ein Plasmaabschirmelement 901 besteht aus Kupfer mit einem geringen elektrischen Widerstand und ist mit einem thermisch aufgesprühten Film aus Y₂O₃ an seiner Oberfläche ausgebildet. Das heißt, der innere Bereich ist eine Leiter und der äußere Bereich ist ein Isolator. Der innere Leiter ist mit einer Mehrzahl von Anschlüssen versehen. Eine DC-Leistungsquelle 904 ist zwischen dem Anschluss 902, der einer der Anschlüsse ist, und dem Anschluss 903, der der andere der Anschlüsse ist, angeordnet, so dass eine Gleichstromschleife in dem Plasmaabschirmteil 901 ausgebildet werden kann. Gleichzeitig ist diese Gleichstromschleife mit einer RF-Leistunsquelle 906 über einen Kondensator 905 versehen, so dass die RF-Leistung ebenfalls auf die Stromschleife aufgebracht werden kann.
Durch Bilden der Stromschleife unter Verwendung der DC-Leistungsquelle 904 ist es möglich, ein Magnetfeld um das Plasmaabschirmelement 901 zu erzeugen. Da der innere Leiter des dargestellten Plasmaabschirmelements 901 Kupfer ist und damit der elektrische Widerstand gering ist, wird kaum eine Potentialdifferenz zwischen den Anschlüssen 902 und 903 erzeugt. Andererseits ist diese Stromschleife mit der RF-Leistungsquelle 906 über die Kapazität 905 versehen. Durch Aufbringen der RF-Leistung auf den inneren Leiter des Plasmaabschirmelements 901 unter Verwendung dieser RF-Leistungsquelle ist es möglich, das Plasma auf der Fläche des Plasmaabschirmelements 901 zu erregen. Da dort ein Plasmaeinschließungseffekt durch das Magnetfeld besteht, kann die Reinigungszeit weiter verkürzt werden. Da die Fläche des Plasmaabschirmelements 901 der Isolator ist, wird ein Plasmastrom daran gehindert, in der Stromschleife zu fließen.
(Sechstes Ausführungsbeispiel)
Ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird jetzt in ihren Einzelheiten unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungen erläutert. Eine Beschreibung von Teilen, die denjenigen der vorgenannten Ausführungsbeispiele entspricht, wird zur Vereinfachung der Beschreibung weggelassen. Wie in 13 gezeigt, ist eine Magneton-Sputter-Vorrichtung nach der Erfindung besonders geeignet, wenn es als eine Filmbildungsvorrichtung vom sich hin- und herbewegenden Typ verwendet wird.
Nach diesem in 13 gezeigten Ausführungsbeispiel können das Abschirmelement und die äußere Wandung elektrisch verbunden werden mit oder isoliert werden voneinander und in dem isolierten Zustand kann die RF-Leistung auf die Fläche des Abschirmelements aufgebracht werden und es ist daher möglich, das Abschirmelement ohne Öffnen der Innenseite der Prozesskammer zu der Atmosphäre zu reinigen.
(Siebtes Ausführungsbeispiel)
Ein siebtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in ihren Einzelheiten unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungen erläutert. Eine Beschreibung der Teile, die denen in den vorangehend angeführten Ausführungsbeispielen entsprechen, wird zur Vereinfachung der Beschreibung verzichtet. 17 zeigt eine Drehmagnet-Sputter-Vorrichtung nach diesem Auführungsbeispiel.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind Plattenelemente, wie in 16a bezeichnet, mit jeweils einem Ende einer gekrümmten Flächenform an ein Plasmaabschirmungselement 16 an der Innenseite (Seite des Targets 1) angebracht.
Insbesondere hat jedes Plattenelement 16a einen Endabschnitt mit einer gekrümmten Flächenform und der andere Endabschnitt ist lösbar in einem Bereich des Plasmaabschirmelements 16 vorgesehen, wo die Targetpartikel zum Anhaften gescattert sind.
Das Plattenelement 16a besteht zum Beispiel aus Edelstahl und die Fläche auf der Targetseite kann edelmatiert sein.
Das Plattenelement 16a ist lösbar an dem Plasmaabschirmelement 16 angebracht und nach dem Verlauf einer vorgegebenen Zeit wird das Plattenelement 16a abgelöst, einer Reinigung der an seiner Fläche anhaftenden Teilchen unterzogen und sodann wieder angebracht oder wird wieder durch ein neues ersetzt.
Wie oben beschrieben, ist durch das Vorsehen des Plattenelements 16a, dessen Endabschnitt die gekrümmte Kurvenform hat, an der Innenseite des Plasmaabschirmelements 16 das Plattenelement 16a, an das die Targetpartikel gescattert sind, um anzuhaften, nur durch eine gekrümmte Fläche oder eine flache Fläche gebildet.
Das heißt, wie bei dem vierten Ausführungsbeispiel, kann die Struktur eine Filmabtrennung während eines langzeitigen Betriebs verhindern und macht es schwer, dass eine Filmabtrennung selbst erfolgt, wodurch der Wartungszyklus weiter verlängert werden kann.
Weiter wird durch das lösbare Vorsehen des Plattenelements 16a das Reinigen erleichtert.
Obwohl die Erfindung beschrieben worden ist in Verbindung mit bestimmten Ausführungsbeispielen, sind die Magnetgrößen, die Substratgrößen und dergleichen nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt.
Industrielle Anwendbarkeit
Eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung nach dieser Erfindung kann nicht nur verwendet werden zum Bilden eines Isolationsfilms oder eines leitfähigen Films oder eines Halbleiterwafers oder dergleichen, es kann vielmehr auch verwendet werden zum Bilden verschiedener Filme auf einem Substrat wie einem Glassubstrat oder einem flachen Display und kann verwendet werden zum Sputtern einer Filmbildung bei der Herstellung von Speichereinrichtungen oder anderen elektronischen Geräten.
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität aus der japanischen Anmeldung 2007-67940 vom 16. März 2007 und der japanischen Patentanmeldung 2007-099778 vom 5. April 2007, deren Offenbarung hier als Ganzes durch Bezugnahme einbezogen wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Bei einer Magnetron-Sputter-Vorrichtung, die derart konfiguriert ist, dass ein magnetisches Feldmuster aus einer Targetfläche sich über die Zeit mittels einer Rotationsmagnetgruppe bewegt, ist es die Aufgabe der Erfindung, das Problem zu lösen, dass die Fehlerrate der zu behandelnden Substrate hoch wird bei der Plasmazündung und -löschung, wodurch eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung geschaffen wird, bei der die Fehlerrate der Substrate geringer ist als üblich.
Bei einer Magnetron-Sputter-Vorrichtung nach der Erfindung hat ein Plasmaabschirmelement einen Schlitz, der auf der gegenüberliegenden Seite des Targets in Bezug auf die Drehmagnetgruppe angeordnet ist. Der Abstand zwischen dem Plasmaabschirmungselement und dem zu bearbeitenden Substrat ist kleiner als der mittlere freie Elektronenweg oder die Abschirmbreite. Weiter sind die Breite und die Länge des Schlitzes gesteuert, um ein Auftreffen des Plasmas auf dem verarbeitenden Substrat zu vermeiden. Dies macht es möglich, die Fehlerrate auf den Substraten zu verringern.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 5-148642 A [0009]
- JP 2000-309867 A [0009]
- JP 3566327 B [0009]
- JP 2007-67940 [0121]
- JP 2007-099778 [0121]

Claims

Eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung mit einem zu bearbeitenden Substrat, einem Target, das zu dem Substrat weist und einem Magneten, der auf einer Seite des Targets, die dem Substrat gegenüberliegt, angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, das Plasma auf einer Targetfläche durch Bilden eines Magnetfelds auf der Targetfläche unter Verwendung des Magneten einzuschließen, wobei: – der Magnet eine Drehmagnetgruppe mit einer Mehrzahl von plattenartigen Magneten, die auf einer säulenförmigen Rotationswelle angeordnet ist und einen fixierten Außenumfangsrahmenmagnet, der parallel zu der Targetfläche um die Drehmagnetgruppe angeordnet ist und in einer Richtung senkrecht zu der Targetoberfläche magnetisiert ist, aufweist; – ein Magnetfeldmuster auf der Targetfläche sich über die Zeit durch Drehung der Drehmagnetgruppe gemeinsam mit der säulenförmigen Rotationswelle bewegt; – die Magnetron-Sputter-Vorrichtung ein Abschirmelement aufweist, das an der gegenüberliegenden Seite des Targets bezüglich der Drehmagnetgruppe angeordnet ist, um so einen Endabschnitt des Targets abzudecken und von dem Target beabstandet zu sein, wobei das Abschirmelement elektrisch geerdet ist und das Abschirmelement sich in einer Richtung, die mit der axialen Richtung der säulenförmigen Rotationswelle übereinstimmt und eine Schlitzöffnung bildet, die das Target zu dem Substrat öffnet, erstreckt; und – das Substrat auf einer Substratplatzierungsbühne platziert ist, und, während das Plasma auf der Targetfläche durch Anlegen einer DC-Leistung, einer RF-Leistung oder einer DC-Leistung und einer RF-Leistung gleichzeitig an das Target, erregt wird, der Abstand zwischen dem Substrat und der Substratplatzierungsstufe und dem Abschirmelement kürzer ist als eine Schichtdicke des Plasmas an der Position des Abschirmelements.
Eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung mit einem zu bearbeitenden Substrat, einem Target, das zu dem Substrat weist und einem Magneten, der auf einer Seite des Targets, die dem Substrat gegenüberliegt, angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, das Plasma auf einer Targetfläche durch Bilden eines Magnetfelds auf der Targetfläche unter Verwendung des Magneten einzuschließen, wobei: – der Magnet eine Drehmagnetgruppe mit einer Mehrzahl von plattenartigen Magneten, die auf einer säulenförmigen Rotationswelle angeordnet ist und einen fixierten Außenumfangsrahmenmagnet, der parallel zu der Targetfläche um die Drehmagnetgruppe angeordnet ist und in einer Richtung senkrecht zu der Targetoberfläche magnetisiert ist, aufweist; – ein Magnetfeldmuster auf der Targetfläche sich über die Zeit durch Drehung der Drehmagnetgruppe gemeinsam mit der säulenförmigen Rotationswelle bewegt; – die Magnetron-Sputter-Vorrichtung ein Abschirmelement aufweist, das an der gegenüberliegenden Seite der Drehmagnetgruppe angeordnet ist, um so einen Endabschnitt des Targets abzudecken und von dem Target beabstandet zu sein, wobei das Abschirmelement elektrisch geerdet ist und das Abschirmelement sich in einer Richtung, die mit der axialen Richtung der säulenförmigen Rotationswelle übereinstimmt und eine Schlitzöffnung bildet, die das Target zu dem Substrat öffnet, erstreckt; und – das Substrat auf einer Substratplatzierungsbühne platziert ist, und, während das Plasma auf der Targetfläche durch Anlegen einer DC-Leistung, einer RF-Leistung oder einer DC-Leistung und einer RF-Leistung gleichzeitig an das Target, erregt wird, der Abstand zwischen dem Substrat und der Substratplatzierungsstufe und dem Abschirmelement kürzer ist als der mittlere freie Weg der Elektronen in dem Plasma an der Position des Abschirmelements.
Eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung mit einem zu bearbeitenden Substrat, einem Target, das zu dem Substrat weist und einem Magneten, der auf einer Seite des Targets, die dem Substrat gegenüberliegt, angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, das Plasma auf einer Targetfläche durch Bilden eines Magnetfelds auf der Targetfläche unter Verwendung des Magneten einzuschließen, wobei: – der Magnet eine Drehmagnetgruppe mit einer Mehrzahl von plattenartigen Magneten, die auf einer säulenförmigen Rotationswelle angeordnet ist und einen fixierten Außenumfangsrahmenmagnet, der parallel zu der Targetfläche um die Drehmagnetgruppe angeordnet ist und in einer Richtung senkrecht zu der Targetoberfläche magnetisiert ist, aufweist; – ein Magnetfeldmuster auf der Targetfläche sich über die Zeit durch Drehung der Drehmagnetgruppe gemeinsam mit der säulenförmigen Rotationswelle bewegt; – die Magnetron-Sputter-Vorrichtung ein Abschirmelement aufweist, das an der gegenüberliegenden Seite des Targets bezüglich der Drehmagnetgruppe angeordnet ist, um so einen Endabschnitt des Targets abzudecken und von dem Target beabstandet zu sein, wobei das Abschirmelement elektrisch geerdet ist und das Abschirmelement sich in einer Richtung, die mit der axialen Richtung der säulenförmigen Rotationswelle übereinstimmt und eine Schlitzöffnung bildet, die das Target zu dem Substrat öffnet, erstreckt; und – das Substrat auf einer Substratplatzierungsbühne platziert ist, und, während das Plasma auf der Targetfläche durch Anlegen einer DC-Leistung, einer RF-Leistung oder einer DC-Leistung und einer RF-Leistung gleichzeitig an das Target, erregt wird, der Abstand zwischen dem Substrat und der Substratplatzierungsstufe und dem Abschirmelement kürzer ist als der mittlere freie Weg der Elektronen in dem Plasma an der Position des Abschirmelements, und, bei Zünden oder Erlöschen des Plasmas, der Abstand zwischen dem Substrat oder der Substratplatzierungsstufe und dem Abschirmelement an ihren Teilen, die in vertikaler Richtung gesehen am nächsten zueinander sind, länger ist als der mittlere freie Weg der Elektronen an der Position des Abschirmelements.
Eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung mit einem zu bearbeitenden Substrat, einem Target, das zu dem Substrat weist, und weiter mit einem Magneten, der auf einer Seite des Targets, die dem Substrat gegenüberliegt, angeordnet ist und eingerichtet ist, um das Plasma auf einer Targetfläche durch Bilden eines Magnetfelds auf der Targetfläche unter Verwendung des Magnets einzuschließen, wobei: – der Magnet eine Drehmagnetgruppe mit einer Mehrzahl von plattenartigen Magneten, die auf einer säulenförmigen Rotationswelle angeordnet ist und einen fixierten Außenumfangsrahmenmagnet, der parallel zu der Targetfläche um die Drehmagnetgruppe angeordnet ist und in einer Richtung senkrecht zu der Targetoberfläche magnetisiert ist, aufweist; – ein Magnetfeldmuster auf der Targetfläche sich über die Zeit durch Drehung der Drehmagnetgruppe gemeinsam mit der säulenförmigen Rotationswelle bewegt; – die Magnetron-Sputter-Vorrichtung ein Abschirmelement aufweist, das an der gegenüberliegenden Seite des Targets bezüglich der Drehmagnetgruppe angeordnet ist, um so einen Endabschnitt des Targets abzudecken und von dem Target beabstandet zu sein, wobei das Abschirmelement sich in einer Richtung, die mit der axialen Richtung der säulenförmigen Rotationswelle übereinstimmt und eine Schlitzöffnung bildet, die das Target zu dem Substrat öffnet, erstreckt; und – das Abschirmelement entweder in einen ersten elektrischen Zustand versetzt werden kann, in der es an der Prozesskammer geerdet ist, und einen zweiten elektrischen Zustand, in der es von der Prozesskammer und dem Target elektrisch isoliert ist, und, in den zweiten Zustand unter Verwendung des Abschirmelements als eine Elektrode durch Aufbringen einer RF-Leistung, einer DC-Leistung oder einer RF-Leistung und einer DC-Leistung auf das Abschirmelement. ein Plasma erregt werden kann.
Eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung mit einem zu bearbeitenden Substrat, einem Target, das zu dem Substrat weist, und weiter mit einem Magneten, der auf einer Seite des Targets, die dem Substrat gegenüberliegt, angeordnet ist und eingerichtet ist, um das Plasma auf einer Targetfläche durch Bilden eines Magnetfelds auf der Targetfläche unter Verwendung des Magnets einzuschließen, wobei: – der Magnet eine Drehmagnetgruppe mit einer Mehrzahl von plattenartigen Magneten, die auf einer säulenförmigen Rotationswelle angeordnet ist und einen fixierten Außenumfangsrahmenmagnet, der parallel zu der Targetfläche um die Drehmagnetgruppe angeordnet ist und in einer Richtung senkrecht zu der Targetfläche magnetisiert ist, aufweist; – ein Magnetfeldmuster auf der Targetfläche sich über die Zeit durch Drehung der Drehmagnetgruppe gemeinsam mit der säulenförmigen Rotationswelle bewegt; – die Magnetron-Sputter-Vorrichtung ein Abschirmelement aufweist, das an der gegenüberliegenden Seite des Targets bezüglich der Drehmagnetgruppe angeordnet ist, um so einen Endabschnitt des Targets abzudecken und von dem Target beabstandet zu sein, wobei das Abschirmelement sich in einer Richtung, die mit der axialen Richtung der säulenförmigen Rotationswelle übereinstimmt und eine Schlitzöffnung bildet, die das Target zu dem Substrat öffnet, erstreckt; und – das Abschirmelement einen inneren Teil hat, der ein Leiter ist, und eine Fläche, die ein Isolator ist und eingestellt werden kann in einen ersten Zustand, in dem der Leiter der innere Teil ist, elektrisch an der Prozesskammer geerdet ist und einen zweiten Zustand, in dem der Leiter, der der innere Abschnitt ist, elektrisch von der Prozesskammer und dem Target getrennt ist und, in dem zweiten Zustand, das Magnetronplasma erzeugt werden kann durch Anlegen einer DC-Leistung an den Leiter, der der innere Teil ist, zur Bildung einer Stromschleife in dem Abschirmelement, um so ein magnetisches Feld um das Abschirmelement zu erzeugen und durch gleichzeitiges Anlegen von RF-Leistung an das Abschirmelement über eine Kapazität.
Eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei auf einer Fläche des Abschirmelements wenigstens ein Bereich, an dem Partikel des Targets gescattert werden, um anzuhaften, wenn das Plasma auf der Targetfläche erregt wird, durch lediglich eine gekrümmte Fläche oder durch eine flache Fläche gebildet ist.
Eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung mit einem zu bearbeitenden Substrat, einem Target, das zu dem Substrat weist, und weiter mit einem Magneten, der auf einer Seite des Targets, die dem Substrat gegenüberliegt, angeordnet ist und eingerichtet ist, um das Plasma auf einer Targetfläche durch Bilden eines Magnetfelds auf der Targetfläche unter Verwendung des Magnets einzuschließen, wobei: – der Magnet eine Drehmagnetgruppe mit einer Mehrzahl von plattenartigen Magneten, die auf einer säulenförmigen Rotationswelle angeordnet ist und einen fixierten Außenumfangsrahmenmagnet, der parallel zu der Targetfläche um die Drehmagnetgruppe angeordnet ist und in einer Richtung senkrecht zu der Targetoberfläche magnetisiert ist, aufweist; – ein Magnetfeldmuster auf der Targetfläche sich über die Zeit durch Drehung der Drehmagnetgruppe gemeinsam mit der säulenförmigen Rotationswelle bewegt; – die Magnetron-Sputter-Vorrichtung ein Abschirmelement aufweist, das an der gegenüberliegenden Seite des Targets bezüglich der Drehmagnetgruppe angeordnet ist, um so einen Endabschnitt des Targets abzudecken und von dem Target beabstandet zu sein, wobei das Abschirmelement sich in einer Richtung, die mit der axialen Richtung der säulenförmigen Rotationswelle übereinstimmt und eine Schlitzöffnung bildet, die das Target zu dem Substrat öffnet, erstreckt; und – wenigstens ein Bereich auf einer Fläche des Abschirmelements, wo die Partikel des Targets gescattert sind, um anzuhaften, wenn das Plasma auf der Targetfläche erregt ist, nur durch eine gekrümmte Oberfläche oder eine flache Oberfläche gebildet wird.
Eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung mit einem zu bearbeitenden Substrat, einem Target, das zu dem Substrat weist, und weiter mit einem Magneten, der auf einer Seite des Targets, die dem Substrat gegenüberliegt, angeordnet ist und eingerichtet ist, um das Plasma auf einer Targetfläche durch Bilden eines Magnetfelds auf der Targetfläche unter Verwendung des Magnets einzuschließen, wobei: – der Magnet eine Drehmagnetgruppe mit einer Mehrzahl von plattenartigen Magneten, die auf einer säulenförmigen Rotationswelle angeordnet ist und einen fixierten Außenumfangsrahmenmagnet, der parallel zu der Targetfläche um die Drehmagnetgruppe angeordnet ist und in einer Richtung senkrecht zu der Targetoberfläche magnetisiert ist, aufweist; – ein Magnetfeldmuster auf der Targetfläche sich über die Zeit durch Drehung der Drehmagnetgruppe gemeinsam mit der säulenförmigen Rotationswelle bewegt; – die Magnetron-Sputter-Vorrichtung ein Abschirmelement aufweist, das an der gegenüberliegenden Seite des Targets bezüglich der Drehmagnetgruppe angeordnet ist, um so einen Endabschnitt des Targets abzudecken und von dem Target beabstandet zu sein, wobei das Abschirmelement sich in einer Richtung, die mit der axialen Richtung der säulenförmigen Rotationswelle übereinstimmt und eine Schlitzöffnung bildet, die das Target zu dem Substrat öffnet, erstreckt; und – ein plattenförmiges Element, das lediglich durch eine gekrümmte Fläche oder eine flache Fläche gebildet ist, lösbar in wenigstens einem Bereich auf einer Fläche des Abschirmelements vorgesehen ist, wobei die Partikel des Targets gescattert werden um anzuhaften, wenn das Plasma auf der Targetfläche erregt wird.
Eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Plattenelement einen Endabschnitt hat, der eine gekrümmte Oberflächenform hat und dessen anderer Endabschnitt lösbar an dem Abschirmelement vorgesehen ist.
Eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–9, wobei: – die rotatorische Magnetgruppe schraubenförmige plattenartige Magnetgruppen sind, die eine Mehrzahl von Wendeln bilden durch spiraliges Anordnen der plattenartigen Magnete auf der säulenförmigen Drehwelle derart, dass die in der axialen Richtung der säulenförmigen Drehwelle zueinander benachbarten Wendel gegeneinander unterschiedliche Magnetpole der N-Pole und der F-Pole an den äußeren Seiten in einer Richtung des Durchmessers der säulenförmigen Drehwelle haben; und – der feste äußere Umfangsrahmenmagnet gesehen von der Seite des Targets konfiguriert ist zum Umgeben der rotatorischen Magnetgruppe und einen magnetischen Pol des N-Pols oder des S-Pols auf der Targetseite bildet.
Eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–10, wobei wenigstens ein Teil der säulenförmigen Rotorwelle eine paramagnetische Substanz ist.
Eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–11, wobei ein fixiertes äußeres umfangsparamagnetisches Element benachbart dem fixierten äußeren Umfangsrahmenmagnet auf einer zu den feste äußeren Umfangsrahmenmagnet relativ zu dem Target gegenüberliegenden Seite angeordnet ist.
Eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–12, weiter mit Mitteln zum Schwachen des Magnetflusses der auf die äußere Seite des Targets von dem fixierten äußeren Umfangsrahmenmagneten gerichtet ist im Vergleich zu dem Magnetfluss, der von dem festen äußeren Umfangsrahmenmagnet auf die Innenseite des Targets gerichtet ist.
Eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Mittel ein paramagnetisches Element aufweisen, das zum kontinuierlichen Abdecken- der Seitenfläche auf einer Außenseite gesehen von der Targetseite und eines Teiles der Fläche auf der Targetseite eingerichtet ist.
Eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Mittel durch den fixierten äußeren Umfangsrahmenmagnets gebildet werden derart dass – aus den Flächen des fixierten äußeren Umfangsrahmenmagnets – die Fläche auf der Targetseite in Richtung auf die innere Seite des Targets vorragt.
Eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–15, wobei das Abschirmelement sich in derselben Richtung wie die axiale Richtung der säulenförmigen Rotationswelle erstreckt und den Schlitz bildet, der das Target zu dem Substrat öffnet und die Breite und die Länge des Schlitzes derart gewählt sind, dass dann, wenn die Rotationsmagnetgruppe mit einer konstanten Frequenz gedreht wird, ein Bereich gesehen von dem Substrat derart geöffnet wird, dass die Magnetfeldstärke 75% oder mehr des Maximalwerts in einer zeitlichen Durchschnittsverteilung der magnetischen Feldstärken der Komponenten parallel zu der Targetfläche in einem Magnetfeld, das auf der Targetoberfläche gebildet wird, beträgt.
Eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–15, wobei das Abschirmelement sich in derselben Richtung wie die axiale Richtung der rohrförmigen Rotationswelle erstreckt und entlang dieser den Schlitz bildet, der das Target des Substrats gegenüber dem Substrat öffnet und die Breite und die Länge des Schlitzes derart gewählt sind, dass dann, wenn das Substrat fixiert ist und die plattenförmige Magnetgruppe mit einer konstanten Frequenz gedreht wird, ein Bereich des Substrats derart abgeschirmt wird, dass eine auszubildende Filmdicke pro Zeiteinheit gebildet wird, die 80% oder weniger der maximal auf dem Substrat pro Einheitszeit, wenn ein Endabschnitt des Endabschnitts nicht abgeschirmt ist, beträgt.
Eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–17, wobei die Drehmagnetgruppe und der fixierte äußere Umfangsrahmenmagnet in einer Richtung senkrecht zu der Targetfläche beweglich sind.
Eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–18, wobei die Drehmagnetgruppe und der fixierte äußere Umfangsrahmenmagnet in einem von dem Targetelement umgebenen Raum angeordnet sind, wobei eine Rückplatte, an der das Targetelement gehalten ist, und eine Wandfläche, die sich kontinuierlich von dem Umfang der Rückplatte erstrecken und der Raum durch Druck reduziert werden können.
Eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Rückplatte eine Dicke hat, die geringer ist als die anfängliche Dicke des Targets.
Eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–20 mit Mitteln zum relativen Bewegen des Substrats in einer Richtung, die die axiale Richtung der säulenförmigen Rotationswelle kreuzt.
Eine Magnetnron-Sputter-Vorrichtung mit einer Mehrzahl von Magnetron-Sputter-Vorrichtungen, von denen jede in Übereinstimmung mit einem der Ansprüche 1–21 ausgebildet ist und die parallel zu der axialen Richtung zu der säulenförmigen Drehwelle angeordnet ist, wobei Mittel vorgesehen sind zum relativen Bewegen des Substrats in einer Richtung, die die axiale Richtung der säulenförmigen Drehwelle kreuzt.
Ein Sputter-Verfahren, das eine Magnetron-Sputter-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–22 verwendet und die eine Filmablagerung eines Materials des Targets auf einem zu behandelnden Substrat bewirkt, während die säulenförmige Rotationswelle gedreht wird.
Ein Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Geräts mit einem Schritt des Ausbildens einer Sputterfilmbildung auf einem zu behandelnden Substrat unter Verwendung des Sputterverfahrens nach Anspruch 23.