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Die folgende Erfindung bezieht sich auf ein Substratbearbeitungsgerät.
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STAND DER TECHNIK
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In einem Sputtergerät ist, wenn ein dünner Film an der Innenwand der Prozesskammer ausgebildet wird, eine Wartung des Geräts schwierig. Infolgedessen ist eine auswechselbare Schutzabschirmung (Schutzschirm) in der Prozesskammer angeordnet, um die Innenwand zu schützen. Die Distanz (der Abstand) zwischen einem Zielobjekt (Target) und einem Substrat (nachstehend als eine TS-Distanz (TS-Abstand) bezeichnet) ist bekannt, um die Gleichmäßigkeit der Dicke oder der Qualität eines ausgebildeten Films zu beeinflussen. Zusätzlich neigt die Filmdicke oder die Filmdickenverteilung allmählich zu einer Verschlechterung, wenn das Zielobjekt allmählich gesputtert wird, und ein Verschleiß schreitet voran, wie es bekannt ist. Bezüglich dieser Phänomene ist eine Änderung des TS-Abstands ein sehr wirksamer Weg, um die Filmqualität zu verbessern oder zu stabilisieren.
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Die Abschirmung, die in dem Sputtergerät vorgesehen ist, ist aus einer Vielzahl von unterteilten Abschirmungen ausgebildet, um die Änderung des TS-Abstands zu ermöglichen. Zwischenräume (Spalten) sind zwischen den Abschirmungsteilen ausgebildet. Um zu verhindern, dass ein Film über die Zwischenräume die Innenwand der Prozesskammer erreicht, haben die Zwischenräume eine schmale Wegstruktur (Labyrinthstruktur) (siehe zum Beispiel
JP 2011-132580 A ).
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In einer Struktur, die gestaltet ist, um ein Prozessgas zu der Umgebung des Zielobjekts einzubringen, erreicht das Prozessgas über die Zwischenräume zwischen den Abschirmungen eine Unterdruckpumpe. Die Zwischenraumstruktur wird durch eine TS-Einstellung geändert. Jedoch ändert sich, da sich die Leichtigkeit des Hindurchtretens (Hindurchströmens, Passierens) des Prozessgases gleichzeitig ändert, der Druck des Prozessgases in der Umgebung des Zielobjekts.
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Zusätzlich strömt, wenn eine Struktur, die gestaltet ist, um ein Prozessgas zu der Umgebung einer Unterdruckpumpe einzubringen, angewandt wird und ein reaktives Sputtern (Reaktionssputtern), in dem ein Quellgas durch das Zielobjekt oder in der Umgebung des Zielobjekts durch eine Reaktion verbraucht wird, ausgeführt wird, das Prozessgas über die Zwischenräume zwischen den Abschirmungen zu der Umgebung des Zielobjekts. Infolgedessen ändert sich ebenso der Druck des Prozessgases, wenn das Positionsverhältnis zwischen dem Zielobjekt und dem Substrat eingestellt wird. In
JP 2011-132580 A ist ein Auslassweg mit einer Strömungsleitfähigkeit, die viel größer ist als eine Änderung der Strömungsleitfähigkeit, die durch eine Variation in dem TS-Abstand bewirkt wird, ausgebildet, wodurch sich eine Änderung des Drucks eines Prozessgases reduziert.
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Jedoch werden zusammen mit dem Anstieg einer Vorrichtungsfunktionalität und dem Fortschritt von Mikrorastertechnologien die Anforderungen für die Reproduzierbarkeit einer Filmqualität strenger bzw. genauer. Das heißt, es besteht ein Bedürfnis zur Bereitstellung eines Sputtergeräts, in dem sich der Druck in dem Prozessraum wenig ändert, selbst wenn eine Position zwischen einem Zielobjekt und einem Substrat eingestellt wird.
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Selbst in einem anderen Substratbearbeitungsgerät, wie zum Beispiel einem CVD-Gerät oder einem Ätzgerät, ist es erforderlich, dass sich eine Änderung des Drucks in dem Prozessraum verkleinert, die auftritt, wenn eine Substrathalterung bewegt wird.
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US 2012/0 152 736 A1 zeigt ein Substratbearbeitungsgerät, das eine Prozesskammer; eine Auslasseinheit, die gestaltet ist, um ein Gas von der Prozesskammer auszulassen; eine Gaseinbringungseinheit, die gestaltet ist, um ein Gas in die Prozesskammer einzubringen; eine Substrathalterung, die gestaltet ist, um ein Substrat in der Prozesskammer zu halten; eine erste Abschirmung, die an einem Umfangsabschnitt der Substrathalterung vorgesehen ist; und eine zweite Abschirmung aufweist, die innerhalb der Prozesskammer vorgesehen ist. Des Weiteren ist ein Innenraum der Prozesskammer in einen Außenraum und einen Prozessraum, um das Substrat zu bearbeiten, durch zumindest die erste Abschirmung, die zweite Abschirmung und die Substrathalterung unterteilt. Die Substrathalterung kann entlang einer Antriebsrichtung senkrecht zu einer Substrathaltefläche angetrieben werden, die das Substrat hält, und relative Positionen der ersten Abschirmung und der zweiten Abschirmung ändern sich, wenn die Substrathalterung in die Antriebsrichtung angetrieben wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Substratbearbeitungsgerät bereitzustellen, das in der Lage ist, eine Druckänderung in einem Prozessraum einzuschränken bzw. zu verhindern, wenn eine Substrathalterung bewegt wird, um eine Abscheidung eines hochqualitativen dünnen Films (Dünnfilms) zu bewirken.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch ein Substratbearbeitungsgerät mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Technik bereitzustellen, die in der Lage ist, eine Druckänderung in einem Prozessraum zu vermeiden bzw. zu verhindern, wenn eine Substrathalterung bewegt wird, und die bei der Abscheidung eines hochqualitativen dünnen Films (Dünnfilms) vorteilhaft ist.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Ansicht zum Erläutern eines Sputterbearbeitungsgeräts als ein Beispiel eines Substratbearbeitungsgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 2 ist eine Ansicht zum Erläutern des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
- 3 ist eine Ansicht zum Erläutern des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
- 4A ist eine Ansicht zum Erläutern des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
- 4B ist eine Ansicht zum Erläutern des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
- 5 ist eine Ansicht zum Erläutern des dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
- 6A ist eine Ansicht zum Erläutern des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
- 6B ist eine Ansicht zum Erläutern des dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
- 7 ist eine Ansicht zum Erläutern des vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung; und
- 8 ist eine Ansicht zum Erläutern eines Beispiels des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind nachstehend ausführlich mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es ist anzumerken, dass die einzelnen Elemente, die in den Ausführungsbeispielen beschrieben sind, lediglich Beispiele sind. Der technische Umfang der vorliegenden Erfindung ist durch den Umfang der Ansprüche bestimmt und ist durch die nachstehenden individuellen Ausführungsbeispiele nicht beschränkt.
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Die gesamte Anordnung eines Sputtergeräts 1 ist nachstehend mit Bezug auf 1 beschrieben. 1 ist eine schematische Ansicht des Sputtergeräts 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel.
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Das Sputtergerät 1 weist eine Prozesskammer 2, die zur Evakuierung in der Lage ist, eine Auslasskammer 8, die mit der Prozesskammer 2 über einen Auslassanschluss verbunden ist, und eine Auslassvorrichtung auf, die Gas von der Prozesskammer 2 über die Auslasskammer 8 auslässt. Die Auslassvorrichtung weist eine Turbomolekularpumpe 48 auf. Eine trockenabgedichtete (trockenlaufende) Unterdruckpumpe 49 kann mit der Turbomolekularpumpe 48 der Auslassvorrichtung verbunden sein. Die Auslassvorrichtung ist unter der Auslasskammer 8 vorgesehen, um die Standfläche (benötigte Fläche) des gesamten Geräts so klein wie möglich zu machen.
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In der Prozesskammer 2 ist eine Zielobjekthalterung (Targethalterung) 6 vorgesehen, die ein Zielobjekt (Target) 4 über eine Stützplatte 5 hält. Die Mitte der Zielobjekthalterung 6 ist an einer Position versetzt mit Bezug auf die Mittenposition einer Substrathalterung 7 angeordnet, die ein Substrat 10 an einer Substrathaltefläche hält (die Mittenposition des Substrats 10, das durch die Substrathalterung 7 gehalten wird). Eine Zielobjektblende (Zielobjektverschlussklappe) 14 ist in der Umgebung der Zielobjekthalterung 6 angeordnet. Die Zielobjektblende 14 hat eine Struktur einer Drehblende. Die Zielobjekthalterung 14 arbeitet (wirkt) als ein Abschirmbauteil, das einen geschlossenen Zustand (Abschirmzustand) erzeugt, in dem der Weg zwischen der Substrathalterung 7 und der Zielobjekthalterung 6 abgeschirmt (blockiert) ist, oder einen geöffneten Zustand (nicht abgeschirmten Zustand, nicht blockierten Zustand), in dem der Weg zwischen der Substrathalterung 7 und der Zielobjekthalterung 6 ausgebildet ist. Die Zielobjektblende 14 ist mit einem Zielobjektblendenantriebsmechanismus 33 vorgesehen, der die Zielobjektblende 14 öffnet/schließt.
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Die Prozesskammer 2 weist ferner ein Inertgaseinbringungssystem 15, das ein Inertgas (zum Beispiel Argon) in die Prozesskammer 2 einbringt, ein Aktionsgaseinbringungssystem 17, das ein reaktives Gas bzw. Reaktionsgas (zum Beispiel Sauerstoff oder Stickstoff) einbringt, und ein Druckmessgerät 400 auf, das den Druck in der Prozesskammer 2 misst.
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Eine Inertgaszufuhrvorrichtung (Gaszylinder) 16, die ein Inertgas zuführt, ist mit dem Inertgaseinbringungssystem 15 verbunden. Das Inertgaseinbringungssystem 15 kann ein Rohr, das gestaltet ist, um ein Inertgas einzubringen, ein Massenströmungssteuerungsgerät, das verwendet wird, um die Strömungsrate des Inertgases zu steuern, und ein Ventil aufweisen, das verwendet wird, um eine Gasströmung zu blockieren oder zu starten. Das Inertgaseinbringungssystem 15 kann des Weiteren ein Druckreduzierventil, einen Filter und dergleichen, falls erforderlich, aufweisen. Das Inertgaseinbringungssystem 15 hat eine Anordnung, die in der Lage ist, eine Gasströmung mit einer Strömungsrate, die durch eine Steuerungsvorrichtung (nicht gezeigt) gebildet wird, stabil zu machen bzw. zu halten. Das Inertgas wird von der Inertgaszufuhrvorrichtung 16 zugeführt, erfährt eine Strömungsratensteuerung in dem Inertgaseinbringungssystem 15 und wird dann zu der Umgebung des Zielobjekts 4 eingebracht.
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Eine Reaktionsgaszufuhrvorrichtung (Gaszylinder) 18, die (der) ein reaktives Gas (Reaktionsgas) zuführt, ist mit dem Reaktionsgaseinbringungssystem 17 verbunden. Das Reaktionsgaseinbringungssystem 17 kann ein Rohr, das gestaltet ist, um ein reaktives Gas einzubringen, ein Massenströmungssteuerungsgerät, das verwendet wird, um die Strömungsrate des Inertgases zu steuern, und ein Ventil aufweisen, das verwendet wird, um eine Gasströmung zu blockieren oder zu starten. Das Reaktionsgaseinbringungssystem 17 kann des Weiteren ein Druckreduzierventil, einen Filter und dergleichen, falls erforderlich, aufweisen. Das Reaktionsgaseinbringungssystem 17 hat eine Anordnung, die in der Lage ist, eine Gasströmung mit einer Strömungsrate, die durch eine Strömungsvorrichtung (nicht gezeigt) gebildet wird, stabil zu machen bzw. zu halten. Das reaktive Gas wird von der Reaktionsgaszufuhrvorrichtung 18 zugeführt, erfährt eine Strömungsratensteuerung in dem Reaktionsgaseinbringungssystem 17 und wird dann von einem Reaktionsgaseinbringungsabschnitt, der in einer Abschirmung (Schirm) 402 vorgesehen ist, in einen Prozessraum PS eingebracht.
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Das Reaktionsgaseinbringungssystem 17 kann gestaltet sein, um das reaktive Gas in einen Außenraum OS einzubringen, der außerhalb des Prozessraums PS angeordnet ist, der durch Abschirmungen (Schirme) 401, 402 und 403, die Substrathalterung 7, die Zielobjekthalterung 6 (Stützplatte 5) und eine Blendenspeichereinheit (Blendenaufnahmeeinheit 23) unterteilt ist. In diesem Fall kann das reaktive Gas von dem Außenraum OS in den Prozessraum PS über einen Zwischenraum (Spalt) zwischen der Abschirmung 403 und der Substrathalterung 7 eingebracht werden. Das reaktive Gas kann sowohl in den Prozessraum PS als auch in den Außenraum OS eingebracht werden.
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Das Inertgas und das reaktive Gas werden in die Prozesskammer 2 eingebracht, werden verwendet, um einen Film auszubilden, treten (strömen) durch die Auslasskammer 8 und werden durch die Turbomolekularpumpe 48 und die trockenabgedichtete Unterdruckpumpe 49 über einen Auslassabschnitt ausgelassen, der in der Prozesskammer 2 vorgesehen ist.
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Die Innenfläche der Prozesskammer 2 ist elektrisch geerdet. Die Deckenabschirmung (Deckenschirm) 401, die (der) elektrisch geerdet ist, ist an der Innenfläche der Prozesskammer 2 vorgesehen, um eine Region der Innenfläche des Deckenabschnitts der Prozesskammer 2, die von einer Region verschieden ist, in der die Zielobjekthalterung 6 angeordnet ist, abzudecken. Zusätzlich sind die zylindrischen Abschirmungen (Schirme) 402 und 403, die elektrisch geerdet sind, an der Innenfläche der Prozesskammer 2 vorgesehen. Die Deckenabschirmung 401 und die zylindrischen Abschirmungen 402 und 403 sind nachstehend auch als Abschirmungen (Schirme) bezeichnet. Eine Abschirmung ist ein Bauteil, das getrennt von der Prozesskammer 2 ausgebildet ist und periodisch ausgetauscht werden kann, um zu verhindern, dass Sputterpartikel direkt an der Innenfläche der Prozesskammer 2 anhaften (sich ablagern) und um die Innenfläche der Prozesskammer 2 zu schützen. Die Abschirmungen können zum Beispiel aus rostfreiem Stahl oder einer Aluminiumlegierung hergestellt sein. Wenn eine Wärmebeständigkeit erforderlich ist, können die Abschirmungen aus Titan oder einer Titanlegierung hergestellt sein. Wenn eine Wärmebeständigkeit nicht erforderlich ist, kann Aluminium als das Material der Abschirmungen unter Berücksichtigung der Kosteneffektivität und der Betriebsfähigkeit ausgewählt werden, da Aluminium kostengünstiger ist als Titan und dessen relative Dichte niedriger ist als die von rostfreiem Stahl. Des Weiteren kann, da die Abschirmungen elektrisch geerdet sind, ein Plasma, das in dem Prozessraum PS erzeugt wird, stabilisiert werden. Von den Flächen jeder Abschirmung wird zumindest die Fläche, die zu dem Prozessraum PS zugewandt ist, durch Sandstrahlen oder dergleichen bearbeitet, um eine sehr geringe Ungleichmäßigkeit aufzuweisen. Dies kann ein Ablösen eines Films erschweren, der an der Abschirmung anhaftet (sich abgelagert hat), und kann die Partikel reduzieren, die durch eine Ablösung erzeugt werden. Zusätzlich zum Strahlen kann ein Metallaufspritzen oder dergleichen ausgeführt werden, um einen dünnen Metallfilm an (auf) der Fläche (Oberfläche) der Abschirmung auszubilden. In diesem Fall ist das Aufspritzen (Aufdampfen) teurer als nur das Strahlen. Jedoch kann zu der Zeit der Wartung, bei der die Abschirmung gelöst wird und ein abgelagerter Film abgelöst wird, der abgelagerte Film gemeinsam mit dem aufgespritzten (aufgedampften) Film abgelöst wird, der abgelagerte Film gemeinsam mit dem aufgespritzten Film abgelöst werden. Zusätzlich hat der aufgespritzte Film den Effekt zum Entspannen der Spannung des gesputterten Films und es wird verhindert, dass er sich ablöst.
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Die Auslasskammer 8 verbindet die Prozesskammer 2 und die Turbomolekularpumpe 48. Ein Hauptventil 47, das den Weg zwischen dem Sputtergerät 1 und der Turbomolekularpumpe 48 zu der Zeit einer Wartung blockiert (absperrt), ist zwischen der Auslasskammer 8 und der Turbomolekularpumpe 48 vorgesehen.
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Ein Magnet 13, der verwendet wird, um ein Magnetronsputtern anzuwenden, ist hinter dem Zielobjekt 4 angeordnet. Der Magnet 13 ist durch eine Magnethalterung 3 gehalten und kann durch einen Magnethalterungsdrehmechanismus (nicht gezeigt) gedreht werden. Um einen Abtrag des Zielobjekts zu vergleichmäßigen, dreht sich der Magnet 13 während einer Entladung. Eine Stromzufuhr 12, die Strom zur Sputterabgabe (Sputterentladung) zuführt, ist mit der Zielobjekthalterung 6 verbunden. Wenn die Stromzufuhr 12 eine Spannung an der Zielobjekthalterung 6 anlegt, startet eine Entladung (Abgabe) und werden Sputterpartikel an (auf) dem Substrat abgeschieden (abgelagert).
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In diesem Ausführungsbeispiel weist das Sputtergerät 1, das in 1 gezeigt ist, eine DC-Stromzufuhr auf. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und kann das Sputtergerät 1 zum Beispiel eine RF-Stromzufuhr aufweisen. Wenn eine RF-Stromzufuhr verwendet wird, ist es erforderlich, dass eine Abstimmungsvorrichtung zwischen der Stromzufuhr 12 und der Zielobjekthalterung 6 angeordnet ist.
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Die Zielobjekthalterung 6 ist von der Prozesskammer 2 des Erdungspotentials durch einen Isolator 34 isoliert. Zusätzlich ist die Zielobjekthalterung 6 aus einem Metall wie zum Beispiel Cu hergestellt und dient daher als eine Elektrode, wenn DC- oder RF-Strom an diese angelegt wird. Die Zielobjekthalterung 6 hat einen Kältemittelkanal (nicht gezeigt) in ihr und kann somit durch ein Kältemittel wie zum Beispiel Kühlwasser, das von einer Leitung (nicht gezeigt) zugeführt wird, gekühlt werden. Das Zielobjekt 4 ist aus einem Material hergestellt, um sich auf dem Substrat 10 abzuscheiden (abzulagern). Ein hochreines Material ist bevorzugt, da es für die Reinheit eines Films relevant ist.
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Die Stützplatte 5, die zwischen dem Zielobjekt 4 und der Zielobjekthalterung 6 angeordnet ist, ist aus einem Metall wie zum Beispiel Cu hergestellt und hält das Zielobjekt 4.
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Die Zielobjektblende 14 ist in der Nähe der Zielobjekthalterung 6 angeordnet, um die Zielobjekthalterung 6 abzudecken. Die Zielobjektblende 14 arbeitet als ein Abschirmbauteil (Blockierbauteil), das einen geschlossen Zustand, in dem der Weg zwischen der Substrathalterung 7 und der Zielobjekthalterung 6 blockiert ist, oder einen geöffneten Zustand erzeugt, in dem der Weg zwischen der Substrathalterung 7 und der Zielobjekthalterung 6 ausgebildet ist.
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Ein Abschirmbauteil (nachstehend auch als ein Abdeckungsring bezeichnet) 21 mit einer Ringform ist an der Fläche der Substrathalterung 7 an dem äußeren Rand (Umfangsabschnitt) eines Abschnitts vorgesehen, um das Substrat 10 zu halten. Der Abdeckungsring 21 verhindert, dass Sputterpartikel an Regionen anhaften (sich ablagern), die von der Abscheidungsfläche des Substrats 10 verschieden sind, das auf der Substrathalterung 7 durch den Substrathalter 7 gehalten wird. Die Regionen, die von der Abscheidungsfläche verschieden sind, umfassen nicht nur die obere Fläche der Substrathalterung 7, die durch den Abdeckungsring 21 abgedeckt ist, sondern auch die seitlichen und unteren Flächen des Substrats 10. Andererseits kann es erforderlich sein, einen Film auch an dem Umfangsabschnitt eines Substrats abzuscheiden, da es Einschränkungen bei dem Herstellungsschritt einer Halbleitervorrichtung gibt. In diesem Fall ist die Öffnung des Abdeckungsrings 21 gleich groß wie oder größer als die Größe des Substrats. Dies kann eine Ablagerung an der Substrathalterung 7 verhindern, während ein Film auf der gesamten Fläche des Substrats abgeschieden wird. Der Abdeckungsring 21 ist ähnlich wie andere Abschirmungen (Schirme) auswechselbar ausgebildet. Infolgedessen kann der Abdeckungsring 21 geeignet ausgewechselt oder gereinigt und wiederverwendet werden.
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Die Substrathalterung 7 ist mit einem Substrathalterungsantriebsmechanismus 31 vorgesehen, der die Substrathalterung 7 in der senkrechten Richtung bewegt oder sie mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (Drehzahl) dreht. Die Substrathalterung 7 ist gestaltet, um durch den Substrathalterungsantriebsmechanismus 31 in einer Antriebsrichtung senkrecht zu der Substrathaltefläche antreibbar zu sein, während der Unterdruckzustand in dem Innenraum der Prozesskammer 2 aufrechterhalten wird. Mit dieser Struktur kann der TS-Abstand geändert werden. Der Substrathalterungsantriebsmechanismus 31 weist einen Balg, der verwendet wird, um die Substrathalterung 7 in der Antriebsrichtung anzutreiben, während der Unterdruckszustand in dem Innenraum der Prozesskammer 2 aufrechterhalten wird, eine Magnetfluiddichtung, die verwendet wird, um die Substrathalterung 7 zu drehen, während der Unterdruckszustand aufrechterhalten wird, Motoren, die gestaltet sind, um die Substrathalterung 7 zu drehen und um sie in der senkrechten Richtung zu bewegen, und einen Sensor auf, der verwendet wird, um die Position der Substrathalterung 7 zu messen. Die Position und die Drehung der Substrathalterung 7 können durch eine Steuerungsvorrichtung (nicht gezeigt) gesteuert werden.
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Eine Substratblende 19 ist in der Nähe des Substrats 10 zwischen der Substrathalterung 7 und der Zielobjekthalterung 6 angeordnet. Die Substratblende 19 ist durch ein Substratblendenstützbauteil 20 gestützt, um die Fläche des Substrats 10 abzudecken. Ein Substratblendenantriebsmechanismus 32 dreht und bewegt translatorisch das Substratblendenstützbauteil 20, um dadurch die Substratblende 19 zwischen dem Zielobjekt 4 und dem Substrat 10 an einer Position nahe der Fläche des Substrats 10 einzusetzen (geschlossener Zustand). Wenn die Substratblende 19 zwischen dem Zielobjekt 4 und dem Substrat 10 eingesetzt ist, ist der Weg zwischen dem Zielobjekt 4 und dem Substrat 10 blockiert. Wenn der Substratblendenantriebsmechanismus 32 betrieben wird, um die Substratblende 19 von der Position zwischen der Substrathalterung 6 (Zielobjekt 4) und der Substrathalterung 7 (Substrat 10) zurückzufahren, wird der Weg zwischen der Zielobjekthalterung 6 (Zielobjekt 4) und der Substrathalterung 7 (Substrat 10) ausgebildet (geöffneter Zustand). Der Substratblendenantriebsmechanismus 32 öffnet/schließt die Substratblende 19, um den geschlossenen Zustand, in dem der Weg zwischen der Substrathalterung 7 und der Zielobjekthalterung 6 blockiert ist, oder einen geöffneten Zustand zu erzeugen, in dem der Weg zwischen der Substrathalterung 7 und der Zielobjekthalterung 6 ausgebildet ist. In dem geöffneten Zustand ist die Substratblende 19 in der Blendenspeichereinheit (Blendenaufnahmeeinheit) 23 aufgenommen. Wenn die Blendenaufnahmeeinheit 23, die als ein Ort dient, um die Substratblende 19 zurückzufahren bzw. einzufahren, in den Kanal des Auslasswegs bis zu der Turbomolekularpumpe 48 passt, die für einen Hochunterdruckauslass verwendet wird, wie in 1 gezeigt ist, kann die Fläche des Geräts geeignet reduziert werden.
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Die Substratblende 19 kann aus rostfreiem Stahl oder einer Aluminiumlegierung hergestellt sein. Wenn eine Wärmebeständigkeit erforderlich ist, kann die Substratblende 19 aus Titan oder einer Titanlegierung hergestellt sein. Von den Flächen der Substratblende 19 ist zumindest die Fläche, die zu dem Zielobjekt 4 zugewandt ist, durch Sandstrahlen oder dergleichen bearbeitet, um eine sehr kleine Ungleichmäßigkeit (Unebenheit) aufzuweisen. Dadurch kann bewirkt werden, dass ein Film, der an der Substratblende 19 anhaftet (sich an dieser ablagert), schwierig abzulösen ist und kann die Partikel reduzieren, die durch ein Ablösen erzeugt werden. Es ist anzumerken, dass zusätzlich zum Strahlen ein Metallaufspritzen (Metallaufdampfen) oder dergleichen ausgeführt werden kann, um einen dünnen Metallfilm an (auf) der Fläche der Substratblende 19 auszubilden. In diesem Fall ist das Aufspritzen teurer als nur das Strahlen. Jedoch kann zu der Zeit einer Wartung, zu der die Substratblende 19 gelöst wird und ein abgelagerter Film abgelöst wird, der abgelagerte Film vorteilhaft gemeinsam mit dem aufgespritzten Film abgelöst werden. Zusätzlich hat der aufgespritzte Film den Effekt einer Entspannung der Spannung des gesputterten Films und es wird verhindert, dass sich dieser ablöst.
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Ein Sputtern wird manchmal ausgeführt, während die Substratblende geschlossen gehalten wird, um die Zielobjektfläche zu reinigen oder um den Zustand in der Unterdruckkammer durch ein Anhaften eines dünnen Films an den Innenflächen der Abschirmungen zu stabilisieren. Zu dieser Zeit kann selbst in einem begrenzten Ausmaß ein dünner Film, der sich an der Fläche der Substrathalterung 7 abgelagert hat, die untere der Fläche des Substrats kontaminieren, das zu der Substrathalterung 7 gefördert wird, und somit verschlechtert sich das Leistungsvermögen einer Halbleitervorrichtung, die durch Bearbeiten des Substrats ausgebildet wird, oder wird somit das Gerät für den nächsten Prozess kontaminiert. Infolgedessen bilden, wenn die Substratblende 19 in dem geschlossenen Zustand ist, der Abdeckungsring 21 und die Substratblende einen sogenannten schmalen Weg (ein Labyrinth), in dem sie miteinander in einem berührungslosen Zustand eingepasst sind, um dadurch eine Filmabscheidung an der Substrathalterung zu verhindern.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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Abschirmungen in der Umgebung einer Substrathalterung 7 sind nachstehend in Bezug auf 2 beschrieben. Ein Substrat 10 ist an der Substrathalterung 7 angeordnet. Zusätzlich ist ein Abdeckungsring 21 an dem Umfangsabschnitt der Substrathalterung angeordnet. Eine Abschirmung (Schirm) 403 ist an einer Prozesskammer 2 angebracht ist, während ein vorbestimmter Zwischenraum (Spalt) in Bezug auf den Abdeckungsring 21 ausgebildet ist. Die Substrathalterung 7 kann in eine Richtung senkrecht zu der Substrathaltefläche bewegt werden, um den TS-Abstand einzustellen. Zusammen mit dieser Bewegung bewegt sich auch der Abdeckungsring 21 gemeinsam mit der Substrathalterung 7. Andererseits ändert sich, da die Abschirmung 403 an der Prozesskammer 2 befestigt (fixiert) ist, die Position der Abschirmung 403 nicht zusammen mit der Bewegung der Substrathalterung 7.
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Ein Prozessgas, das in die Unterdruckkammer 2 eingebracht wird, wird von einem Prozessraum PS ausgelassen oder in den Prozessraum PS über den Zwischenraum zwischen der Abschirmung 403 und dem Abdeckungsring 21 eingebracht. Ein Index, der quantitativ die Leichtigkeit eines Ablassens oder Einbringens darstellt, ist eine Strömungsleitfähigkeit. Wenn das Prozessgas von dem Prozessraum PS ausgelassen wird, wird das Prozessgas über einen Weg 100 ausgelassen, der durch den Pfeil angezeigt ist. Die Auslassströmungsleitfähigkeit, wenn ein Gas von dem Prozessraum PS zu einem Außenraum OS über die Umgebung der Substrathalterung 7 ausgelassen wird, ändert sich abhängig von der Form des Zwischenraums, der zwischen dem Abdeckungsring 21 und der Abschirmung 403 ausgebildet ist. Der Abdeckungsring 21 weist an seinem Umfangsabschnitt einen zylindrischen Abschnitt 210 auf, der sich in einer Richtung parallel zu der Fallrichtung der Substrathalterung 7 erstreckt. Bei dem Zwischenraum zwischen dem Abdeckungsring 21 und der Abschirmung 403 hat der Zwischenraum, der zwischen einer außenseitigen Fläche 21a des zylindrischen Abschnitts 210 des Abdeckungsrings 21 und einer innenseitigen Fläche 403a eines Abschnitts (zylindrischer Abschnitt) der Abschirmung 403, die der außenseitigen Fläche 21a zugewandt ist (Größe in einer Richtung senkrecht zu der Antriebsrichtung der Substrathalterung 4 durch einen Substrathalterungsantriebsmechanismus 31) ausgebildet ist, die kürzeste Distanz (das heißt, den kürzesten Abstand). In dem ersten Ausführungsbeispiel ist der Zwischenraum, der zwischen der außenseitigen Fläche 21a des zylindrischen Abschnitts 210 des Abdeckungsrings 21 und der innenseitigen Fläche 403a der Abschirmung 403 ausgebildet ist, der minimale Zwischenraumabschnitt (Spaltabschnitt). Die Größe des minimalen Zwischenraumabschnitts ist als ein minimaler Zwischenraum (Spalt) D bezeichnet. Die Strömungsleitfähigkeit in dem Weg 100 hängt stark von dem minimalen Zwischenraum D und einer Länge L des minimalen Zwischenraumabschnitts in der Antriebsrichtung der Substrathalterung 7 (Richtung senkrecht zu der Substrathaltefläche) ab.
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Die Strömungsleitfähigkeit in dem Weg 100 kann als die serielle Verbindung einer Strömungsleitfähigkeit C1, die von dem minimalen Zwischenraum D und der Länge L ausgebildet ist, und einer Strömungsleitfähigkeit C2, die von einem anderen Abschnitt der Abschnitte 403, dem Abdeckungsring 21 und der Substrathalterung 7 ausgebildet ist, bezeichnet werden. Die zusammengesetzte Strömungsleitfähigkeit der Strömungsleitfähigkeiten, die in Serie in dem Auslassweg verbunden sind, ist durch
wiedergegeben, wobei C die zusammengesetzte Strömungsleitfähigkeit ist. Wie aus der Gleichung (1) ersichtlich ist, ist, wenn C2 ausreichend groß ist, die zusammengesetzte Strömungsleitfähigkeit C nahezu gleich C1.
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In einem Abschnitt, der von dem minimalen Zwischenraumabschnitt verschieden ist, der den minimalen Zwischenraum D ausbildet, ist C2 ausreichend groß, da der Zwischenraum zwischen der Abschirmung 403 und dem Abdeckungsring 21 und der Substrathalterung 7 groß ist. Zusätzlich ist das Gerät derart gestaltet, dass, selbst wenn die Substrathalterung 7 in der senkrechten Richtung angetrieben wird, sich die Länge L des minimalen Zwischenraumabschnitts, der den minimalen Zwischenraum D zwischen der außenseitigen Fläche 21a des Abdeckungsrings 21 und der innenseitigen Fläche 403a der Abschirmung 403 in dem Zwischenraum ausbildet, der zwischen dem Abdeckungsring 21 und der Abschirmung 403 ausgebildet ist, nicht ändert. Selbst wenn die Substrathalterung 7 in der senkrechten Richtung bewegt wird, ändert sich C1 kaum. Infolgedessen kann, wenn die Substrathalterung 7 in der senkrechten Richtung bewegt wird, eine Änderung der zusammengesetzten Strömungsleitfähigkeit, die aus C1 und C2 gebildet ist, klein gehalten werden.
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Um zu verhindern, dass sich die Länge L des minimalen Zwischenraumabschnitts, der den minimalen Zwischenraum D ausbildet, ändert, selbst wenn sich die Substrathalterung 7 in der senkrechten Richtung bewegt, wird in dem Beispiel, das in 2 gezeigt ist, die Substrathalterung 7 in der senkrechten Richtung innerhalb des Bereichs bewegt, in dem der Abstand (Distanz) zwischen einer Endfläche (unteren Fläche) 21b des zylindrischen Abschnitts 210 des Abdeckungsrings 21 und einer Bodenfläche 403b und einer innenseitigen Fläche 403c eines konkaven Abschnitts 410 der Abschirmung 403 nicht kürzer wird als der minimale Zwischenraum (Spalt) D. Zusätzlich sind die Formen und Positionen der Abschirmung 403 und des Abdeckungsrings 21 so gestaltet, dass der Abstand zwischen einer innenseitigen Fläche 21c des zylindrischen Abschnitts 210 des Abdeckungsrings 21 und der innenseitigen Fläche 403c des konkaven Abschnitts 410 der Abschirmung 403 nicht kürzer wird als der minimale Zwischenraum (Spalt) D, wenn die Substrathalterung 7 nach unten bewegt wird. Alternativ ist es erforderlich, dass verhindert wird, dass die Substrathalterung 7 bis zu einer Position nach unten bewegt wird, in der die innenseitige Fläche 21c und die innenseitige Fläche 403c zueinander zugewandt sind. Jedoch gilt dies nicht bei einem Fall, in dem ein Abscheidungsprozess an dem Substrat nicht ausgeführt wird, und eine Änderung der Strömungsleitfähigkeit die Prozesscharakteristik (Bearbeitungscharakteristik) des Substrats nicht beeinflusst, zum Beispiel wenn das Substrat beschickt/entnommen wird.
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In dem ersten Ausführungsbeispiel ist in einem Querschnitt entlang einer Ebene, die durch die Mittelachse der Substrathalterung 7 hindurchtritt, das distale Ende der Abschirmung 403 in eine Richtung von dem Umfang zu der Innenseite der Substrathalterung 7 hin gebogen und ist weiter zu dem Abdeckungsring 21 hin gebogen, um dadurch den konkaven Abschnitt 410 auszubilden. In dem Querschnitt entlang der Ebene, die durch die Mittelachse der Substrathalterung 7 hindurchtritt, ist das distale Ende des Abdeckungsrings 21 in der Fallrichtung der Substrathalterung 7 gebogen, um den zylindrischen Abschnitt 210 auszubilden. Wie vorstehend beschrieben ist, gibt es in dem ersten Ausführungsbeispiel keinen geradlinigen Weg von der Mitte des Prozessraums PS (oder der Mittelachse der Substrathalterung 7) zu dem Außenraum OS. Viele der Sputterpartikel, die in dem Zwischenraum zwischen der außenseitigen Fläche 21a und der innenseitigen Fläche 403a, die zu der außenseitigen Fläche 21a zugewandt ist, eingetreten sind, treffen auf die Bodenfläche 403b des konkaven Abschnitts 410. Dadurch kann verhindert werden, dass sich die Sputterpartikel von dem Prozessraum PS zu dem Außenraum OS verteilen bzw. verbreiten.
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Die außenseitige Fläche 21a des zylindrischen Abschnitts 210 des Abdeckungsrings 21 ist parallel zu der innenseitigen Fläche 403a der Abschirmung 403. Es ist daher möglich, die Länge L des minimalen Zwischenraumabschnitts, der den minimalen Zwischenraum D ausbildet, in der Antriebsrichtung der Substrathalterung 7 zu erhöhen. Wenn die Länge L lang ist, wird die Strömungsleitfähigkeit des minimalen Zwischenraumabschnitts, der den minimalen Zwischenraum D ausbildet, kleiner und wird C1 in der Gleichung (1), die vorstehend beschrieben ist, in Bezug auf C2 größer. Infolgedessen kann eine Änderung der Strömungsleitfähigkeit, die durch die senkrechte Bewegung der Substrathalterung 7 verursacht wird, einfach reduziert werden.
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Eine derartige Struktur zum Vermeiden einer Änderung der Strömungsleitfähigkeit ist besonders wirksam bei einer Struktur, die ein reaktives Gas (Reaktionsgas) in den Prozessraum PS über den Außenraum OS einbringt und einen Film an dem Substrat durch ein reaktives Sputtern (Reaktionssputtern) ausbildet. Wenn ein reaktives Gas in den Außenraum OS eingebracht wird, wird das reaktive Gas in den Prozessraum PS über den Zwischenraum zwischen der Abschirmung 403 und dem Abdeckungsring 21 eingebracht. Dies ist deswegen so, da sich, wenn sich die Strömungsleitfähigkeit des Zwischenraums zum Hindurchtreten (Durchströmen, Passieren) des reaktiven Gases ändert, die Menge des Gases, das die Reaktion mit den gesputterten Partikeln unterstützt, ändert, woraus sich eine Schwierigkeit beim Erhalten eines gewünschten Films ergibt.
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In dem ersten Ausführungsbeispiel ist der Prozessraum PS durch zumindest die Substrathalterung 7, den Abdeckungsring 21, der an der Substrathalterung 7 vorgesehen ist, und die Deckenabschirmung 403 unterteilt. Der Prozessraum PS kann durch zumindest eine von einem Zielobjekt 4, einer Stützplatte 5, einer Blendenspeichereinheit 23 und dergleichen zusätzlich zu diesen Bauteilen unterteilt sein. Der Abdeckungsring 21, der an dem Umfang der Substrathalterung 7 vorgesehen ist, ist gestaltet, um eine Änderung der Strömungsleitfähigkeit des Zwischenraums zwischen dem Abdeckungsring 21 und der Abschirmung 403, die innerhalb der Prozesskammer 2 vorgesehen ist, zu verhindern, wenn er sich in Übereinstimmung mit einem Antrieb der Substrathalterung 7 bewegt. Der Prozessraum PS kann durch zumindest die Abschirmung 403 und den Abdeckungsring 21 unterteilt sein.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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3 zeigt das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist eine Abschirmung 404 außerhalb eines Abdeckungsrings 21 vorgesehen und ist ein Auslassweg durch die Abschirmung 404 und eine Abschirmung 403 ausgebildet. Wenn der Abdeckungsring 21 und die Abschirmung 404 separate (getrennte) Bauteile sind, können Einschränkungen bei der Gestaltung des Abdeckungsrings 21 reduziert werden. Zum Beispiel können die Abschirmung 404 und der Abdeckungsring 21 aus verschiedenen Materialien hergestellt werden. Der Abdeckungsring 21 und die Abschirmung 404 können selbstverständlich auch integriert sein.
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In dem zweiten Ausführungsbeispiel korrespondiert der Abstand zwischen einer außenseitigen Flächen 403d der Abschirmung 403 und einer Fläche 404d eines Vorsprungsabschnitts der Abschirmung 404, der zu der Seite der Abschirmung 403 vorsteht, zu einem minimalen Zwischenraum (Spalt) D des Zwischenraums (Spalts), der zwischen den Abschirmungen 403 und 404 ausgebildet ist. Eine Länge L des minimalen Zwischenraumabschnitts, der den minimalen Zwischenraum D ausbildet, beeinflusst die Strömungsleitfähigkeit am meisten. Jedoch ändert sich, selbst wenn sich eine Substrathalterung 7 in einer senkrechten Richtung bewegt, die Länge L des minimalen Zwischenraumabschnitts, der den minimalen Zwischenraum D ausbildet, nicht. Es ist daher möglich, eine Änderung der Strömungsleitfähigkeit des Auslasswegs zu verhindern, der durch die Abschirmungen 404 und 403 ausgebildet ist.
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In dem zweiten Ausführungsbeispiel weist zur Definition des minimalen Zwischenraums D die Abschirmung 404 einen Vorsprungsabschnitt 425 auf, der zu der Abschirmung 403 hin vorsteht, und weist sie andererseits einen zylindrischen Abschnitt 430 auf, der sich in einer Richtung parallel zu der Fallrichtung der Substrathalterung 7 erstreckt. Der zylindrische Abschnitt 430 erstreckt sich bis zu einer Position, die niedriger liegt als das untere Ende der Abschirmung 403, und ist dann in eine Richtung von dem Inneren zu der Peripherie der Substrathaltering 7 gebogen. Das distale Ende ist dann weiter in die Anstiegsrichtung der Substrathalterung 7 gebogen. Da das distale Ende der Abschirmung 404 gebogen ist, um das distale Ende der Abschirmung 403 zu umgeben, gibt es keinen geradlinigen Weg von der Mitte eines Prozessraums PS (oder der Mittelachse der Substrathalterung 7) zu einem Außenraum OS.
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Ein weiterer Effekt des zweiten Ausführungsbeispiels ist nachstehend mit Bezug auf 4A und 4B beschrieben. Jede der 4A und 4B zeigt einen Zustand, in dem die Substrathalterung 7 soweit als möglich nach unten bewegt worden ist innerhalb des Bereichs, in dem ein geradliniger Weg von der Mitte des Prozessraums PS (oder der Mittelachse der Substrathalterung 7) zu dem Außenraum OS nicht vorliegt bzw. vorhanden ist. Bauteile, die von den Bauteilen verschieden sind, die den Hauptauslassweg ausbilden, sind in 4A und 4B nicht dargestellt.
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Bevor ein Film an einem Substrat durch Sputtern ausgebildet wird, kann zum Vermeiden einer Gasemission von den Flächen der Bauteile, die innerhalb einer Prozesskammer 2 angeordnet sind, ein Verfahren zum Ausbilden eines gesputterten Films vor allem an den Flächen der Bauteile, die zu dem Prozessraum PS zugewandt sind, und an den Flächen der Bauteile nahe der Umgebung des Prozessraums PS angewandt werden. Die Gasemission tritt selbst von (an) dem Abdeckungsring 21 und den Abschirmungen 403 und 404 auf, die den Auslassweg ausbilden. Infolgedessen ist es bevorzugt, einen gesputterten Film im Voraus an den Flächen dieser Bauteile nahe dem Prozessraum PS auszubilden.
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4A ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Substrathalterung 7 soweit als möglich nach unten bewegt worden ist, um den Abdeckungsring 21 und die Abschirmung 403 in dem ersten Ausführungsbeispiel nahe (eng) aneinander zu bringen. Wenn ein Zielobjekt (Target) 4 in diesem Zustand gesputtert wird, wird ein Film F vor allem in einer Region einer Fläche 403a der Abschirmung 403, die zu dem Zielobjekt 4 zugewandt ist, ausgebildet.
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4B ist eine Ansicht, die eine Zustand zeigt, in dem die Substrathalterung 7 soweit als möglich in dem zweiten Ausführungsbeispiel nach unten bewegt worden ist, während ein Zustand aufrechterhalten wird, in dem ein geradliniger Weg von der Mitte des Prozessraums PS (oder der Mittelachse der Substrathalterung 7) zu dem Außenraum OS nicht vorliegt bzw. vorhanden ist. In dem zweiten Ausführungsbeispiel kann, da die Abschirmung 404 zu der Umgebung des distalen Endes der Abschirmung 403 nach unten bewegt werden kann, der Film F nahezu an der gesamten Fläche der Fläche 403d der Abschirmung 403 ausgebildet werden. Aus diesem Grund wird das Gas, das von der Abschirmung 403 emittiert wird, zu der Zeit eines Abscheidungsprozesses an einem Substrat 10 reduziert und kann ein hochqualitativer Film abgeschieden werden.
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Die Fläche 404d der Abschirmung 404 ist die außenseitige Fläche eines ebenen Abschnitts, der außerhalb des Abdeckungsrings 21 angeordnet ist. Wenn der minimale Zwischenraum D durch die Fläche einer Abschirmung und die Seitenfläche des ebenförmigen Abschnitts der anderen Abschirmung ausgebildet ist, kann der minimale Zwischenraum D einfach über die Länge L ausgebildet werden. Es ist daher möglich, die Bearbeitungsdifferenz der Strömungsleitfähigkeit zwischen Geräten zu reduzieren.
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In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist das Gerät auch gestaltet, so dass sich der minimale Zwischenraum D nicht ändert, wenn tatsächlich ein Abscheidungsprozess an (auf) dem Substrat ausgeführt wird. Das heißt, das Gerät ist derart gestaltet, dass der Abstand zwischen einer Fläche 403f und einer Fläche 404f größer ist als der minimale Zwischenraum D und der Abstand zwischen einer Fläche 403e und einer Fläche 404e nicht größer ist als der minimale Zwischenraum D, wenn die Substrathalterung 7 nach unten bewegt wird.
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(Drittes Ausführungsbeispiel)
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5 zeigt das dritte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In dem dritten Ausführungsbeispiel ist eine Abschirmung (Schirm) 404 gebogen, um das distale Ende einer Abschirmung (Schirm) 403 zu umgeben, und ist das distale Ende der Abschirmung 404 weiter zu der Abschirmung 403 hin gebogen. Das Gerät ist derart gestaltet, dass der Zwischenraum zwischen einer Fläche 404h des gebogenen Abschnitts, die zu der Abschirmung 403 zugewandt ist, und einer Fläche 403h der Abschirmung 403, die zu dem gebogenen Abschnitt zugewandt ist, ein minimaler Zwischenraum (Spalt) D ist.
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Der Effekt des dritten Ausführungsbeispiels ist nachstehend mit Bezug auf 6A und 6B beschrieben. Jede der 6A und 6B zeigt einen Zustand, in dem eine Substrathalterung 7 so weit als möglich innerhalb des Bereichs nach unten bewegt ist, in dem ein geradliniger Weg von der Mitte des Prozessraums PS (oder der Mittelachse der Substrathalterung 7) zu einem Außenraum OS nicht vorhanden ist. Bauteile, die von den Bauteilen verschieden sind, die den Hauptauslassweg ausbilden, sind in 6A und 6B nicht dargestellt.
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Bevor ein Film auf einem Substrat durch Sputtern ausgebildet wird, kann, um eine Gasemission von den Flächen der Bauteile, die innerhalb einer Prozesskammer 2 angeordnet sind, zu vermeiden bzw. zu verhindern, ein Verfahren zum Ausbilden eines gesputterten Films hauptsächlich auf den Flächen der Bauteile, die zu dem Prozessraum PS zugewandt sind, und den Flächen der Bauteile, die nahe der Umgebung des Prozessraums PS angeordnet sind, angewandt werden. Die Gasemission tritt selbst von einem Abdeckungsring 21 und den Abschirmungen 403 und 404 auf, die den Auslassweg ausbilden. Infolgedessen ist es bevorzugt, einen gesputterten Film im Voraus an den Flächen dieser Bauteile nahe dem Prozessraum PS auszubilden.
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6A ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Substrathalterung 7 so weit als möglich nach unten bewegt ist, um den Abdeckungsring 21 und die Abschirmung 403 nahe aneinander wie in dem ersten Ausführungsbeispiel anzuordnen. Wenn ein Zielobjekt 4 in diesem Zustand gesputtert wird, wird ein Film F hauptsächlich in der Region einer Fläche 403a der Abschirmung 403, die zu dem Zielobjekt 4 zugewandt ist, ausgebildet.
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6B ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Substrathalterung 7 so weit als möglich in dem dritten Ausführungsbeispiel nach unten bewegt ist, während ein Zustand gehalten wird, in dem ein geradliniger Weg von der Mitte des Prozessraums PS (oder der Mittelachse der Substrathalterung 7) zu dem Außenraum OS nicht vorhanden ist. In dem dritten Ausführungsbeispiel kann, da die Fläche 403h und die Fläche 404h den minimalen Zwischenraum (Spalt) D ausbilden, der Zwischenraum zwischen einer Fläche 403i und einer Fläche 404i größer als der minimale Zwischenraum D ausgeführt sein. Aus diesem Grund haften (lagern) die Sputterpartikel bereits an dem unteren Ende der Fläche 404i oder einer Fläche 404j und einer Fläche 404g an (ab), und es ist daher möglich, die Gasemission von den Abschirmungsflächen verglichen zu dem zweiten Ausführungsbeispiel weiter zu reduzieren.
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In dem dritten Ausführungsbeispiel ist das Gerät auch gestaltet, so dass sich der minimale Zwischenraum D nicht ändert, wenn tatsächlich ein Abscheidungsprozess an (auf) dem Substrat ausgeführt wird. Das heißt, das Gerät ist derart gestaltet, dass die Distanz (Abstand) zwischen einer Fläche 403i und der Fläche 404i größer ist als der minimale Zwischenraum D und die Distanz (Abstand) zwischen einer Fläche 403g und der Fläche 404g nicht kleiner ist als der minimale Zwischenraum D, wenn die Substrathalterung 7 nach unten bewegt wird.
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(Viertes Ausführungsbeispiel)
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7 zeigt das vierte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In dem vierten Ausführungsbeispiel ist eine Abschirmung 405 an einem Ende einer Substrathalterung 7 vorgesehen und erstreckt sich in der Fallrichtung der Substrathalterung 7. Andererseits erstreckt sich das distale Ende einer Abschirmung 403 zu der Substrathalterung 7 (Abschirmung 405) hin. Der Zwischenraum zwischen der Abschirmung 405 und dem gebogenen Abschnitt des distalen Endes der Abschirmung 403 ist ein minimaler Zwischenraum (Spalt) D. Das Gerät ist derart gestaltet, dass sich das distale Ende der Abschirmung 430 zu der Seite der Substrathalterung 7 in Bezug auf das distale Ende eines Abdeckungsrings 21 erstreckt und die Abschirmung 403 verhindert, dass ein geradliniger Weg von der Mitte eines Prozessraums PS (oder der Mittelachse der Substrathalterung 7) zu einem Außenraum OS vorhanden ist.
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In dem vierten Ausführungsbeispiel ist die Distanz (Abstand) zwischen einer Fläche 21m und einer Fläche 403m größer als der Zwischenraum zwischen einer Fläche 4031 und einer Fläche 4051, der der minimale Zwischenraum D ist. Es ist daher möglich, einen Film weitgehend an (auf) der Fläche der Abschirmung 403 in einem Abschirmungsprozess auf einer Abschirmungsfläche abzuscheiden, der vor einem Abscheidungsprozess auf (an) einem Substrat ausgeführt wird. Zusätzlich kann, da der Abdeckungsring 21 und die Abschirmung 405 aus separaten (getrennten) Bauteilen ausgebildet sind und ein Film vor allem an der Abschirmung 403 und dem Abdeckungsring 21 abgeschieden wird, jedoch nur schwer an der Abschirmung 405 anhaftet (das heißt sich an dieser ablagert), die Austauschperiode die Abschirmung 405 verlängert werden, um die Wartung zu erleichtern.
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In dem vierten Ausführungsbeispiel ist die Abschirmung 405 an der Substrathalterung 7 vorgesehen. Jedoch kann ein Abschnitt, der sich in der Fallrichtung der Substrathalterung 7 erstreckt, an dem Umfang der Substrathalterung 7 ausgebildet sein und können der Abdeckungsring 21 und die Abschirmung 405 integriert sein.
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Beispiel 1
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Ein Beispiel des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist nachstehend mit Bezug auf
8 beschrieben. Mit Bezug auf
8 ist das Verhältnis zu dem TS-Abstand unter Berücksichtigung des TS-Abstands und dem Druck in der Abschirmung gemessen, wenn der minimale Zwischenraum (Spalt) D 6 mm beträgt und die Länge L 20 mm beträgt. Als ein Vergleichsbeispiel ist eine ähnliche Messung für ein Sputtergerät, das in
JP 2011-132580 A beschrieben ist, durchgeführt worden, in dem sich die Abschirmungsstruktur in der Umgebung der Substrathalterung zusammen mit einer Änderung des TS-Abstands ändert. Graph 1 zeigt das Ergebnis. In den Versuchen wurde Ar in die Abschirmung mit 100 sccm eingebracht und wurde der Druck in der Abschirmung durch ein Membranbauartunterdruckmessgerät an drei Positionen korrespondierend zu den TS-Abständen von 230 mm, 280 mm und 330 mm gemessen. In dem Stand der Technik änderte sich der Druck von 1.103 Pa bis 1.077 Pa. In der vorliegenden Erfindung wurde jedoch die Änderung innerhalb des Bereichs von 1.116 Pa bis 1.104 Pa gehalten, wie aus der Figur erkannt werden kann.
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Es ist anzumerken, dass in den Ausführungsbeispielen zusätzlich zu dem Effekt zum Vermeiden (Verhindern) der Änderung des Drucks in der Abschirmung auch der Effekt zum Verringern der Anzahl von Teilen des Sputtergeräts erhalten werden kann, da ein Teil gemeinsam als der Abdeckungsring und der Teil zum Vermeiden (Verhindern) der Strömungsleitfähigkeit genutzt wird.
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Es ist anzumerken, dass in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ein Beispiel, in dem die Substrathalterung in der Richtung senkrecht zu der Substrathalterungsfläche angetrieben wird, erläutert worden ist. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und kann die Substrathalterung in einer Richtung angetrieben werden, die nicht nur eine Komponente in der Richtung senkrecht zu der Substrathaltefläche umfasst, sondern auch eine Komponente in der ebenen Richtung der Substrathaltefläche umfasst. In jedem Fall ändert sich, wenn die Substrathalterung in der Richtung einschließlich der Komponente in der Richtung senkrecht zu der Substrathaltefläche angetrieben wird, nicht die Antriebsrichtungslänge L des Abschnitts mit dem minimalen Zwischenraum D zwischen den Abschirmungen in der Richtung senkrecht zu der Antriebsrichtung zusammen mit dem Antrieb der Substrathalterung.
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In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist ein Beispiel, in dem das Substratbearbeitungsgerät ein Sputtergerät ist, erläutert worden. Jedoch ist die vorliegende Erfindung auch für ein beliebig anderes Gerät verwendbar, das eine Bewegung der Substrathalterung in der senkrechten Richtung erfordert. Zum Beispiel ist die vorliegende Erfindung bei einem CVD-Gerät oder einem Ätzgerät anwendbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sputtergerät
- 2
- Prozesskammer
- 3
- Magnethalterung
- 4
- Zielobjekt (Target)
- 5
- Stützplatte
- 6
- Zielobjekthalterung (Targethalterung)
- 7
- Substrathalterung
- 8
- Auslasskam mer
- 10
- Substrat
- 12
- Stromzufuhr
- 13
- Magnet
- 14
- Zielobjektblende (-verschluss, -klappe)
- 15
- Inertgaseinbringungssystem
- 16
- Inertgaszufuhrvorrichtung
- 17
- Reaktionsgaseinbringungssystem
- 18
- Reaktionsgaszufuhrvorrichtung
- 19
- Substratblende (-verschluss, -klappe)
- 20
- Substratblendenstützbauteil
- 21
- Abdeckungsring
- 23
- Blendenspeichereinheit (Blendenaufnahmeeinheit)
- 31
- Substrathalterungsantriebsmechanismus
- 32
- Substratblendenantriebsmechanismus
- 33
- Zielobjektblendenantriebsmechanismus
- 34
- Isolator
- 42
- Sperrventil
- 47
- Hauptventil
- 48
- Turbomolekularpumpe
- 49
- trockenabgedichtete (trockenlaufende) Unterdruckpumpe
