DE112013006746B4

DE112013006746B4 - Sputtergerät

Info

Publication number: DE112013006746B4
Application number: DE112013006746.3T
Authority: DE
Inventors: Masato Shinada; Keisuke Ueda
Original assignee: Canon Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 2013-02-28
Filing date: 2013-11-19
Publication date: 2019-03-21
Anticipated expiration: 2033-11-20
Also published as: TW201447005A; TWI509097B; GB2522600B; WO2014132308A1; GB201510085D0; CN104968829A; US9368331B2; JPWO2014132308A1; DE112013006746T5; JP5934427B2; GB2522600A; CN104968829B; US20150303042A1

Abstract

Sputtergerät (100), das Folgendes aufweist:
eine Substrathalteeinheit (4), die gestaltet ist, um ein Substrat (S) zu halten;
eine Stützplatte (7) mit einer Zielobjektmontierfläche, an der ein Zielobjekt (5) gehalten wird;
eine Stromzufuhr, die mit der Stützplatte (7) verbunden ist;
einen Magneten (8a, 8b), der an einer Seite der Stützplatte (7) angeordnet ist, die zu der Zielobjektmontierfläche der Stützplatte (7) entgegengesetzt ist;
eine Abschirmung (14), die ein magnetisches Material umfasst, die geerdet ist, und die die Zielobjektmontierfläche umgibt; und
ein magnetisches Bauteil (13), das zwischen der Abschirmung (14) und der Stützplatte (7) an einem Außenumfang der Zielobjektmontierfläche an einer Position angeordnet ist, die zu dem Magneten (8a, 8b) in einer Richtung senkrecht zu der Zielobjektmontierfläche nicht zugewandt ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Sputtergerät.
Stand der Technik
Beim Herstellen von integrierten Schaltungen, Anzeigepaneelen, Scheiben und dergleichen wird Sputtern (nachstehend auch als eine Kathodenzerstäubung bezeichnet) weitgehend verwendet, um einen Film auf einem Substrat wie zum Beispiel einem Halbleiterwafer, einem Glaspaneel und einer Harzscheibe auszubilden (zu erzeugen). Sputtern ist eine Filmausbildungstechnik (Filmerzeugungstechnik), in der Ionen mit der Fläche eines Zielobjekts (Target) zusammenstoßen und dadurch Partikel von der Fläche ausgestoßen werden und auf einem Substrat abgelagert werden, um einen Film auszubilden. Das Zielobjekt ist an einer Stützplatte befestigt (fixiert). Die Stützplatte wird durch eine Kühleinrichtung gekühlt, um dadurch das Zielobjekt zu kühlen. Die Stützplatte dient auch als eine Elektrode, die eine Spannung an dem Zielobjekt anlegt.
Um das Sputtern effizient auszuführen, wird ein Magnetronsputtergerät weitgehend verwendet, in dem ein Magnet an der hinteren (rückwärtigen, abgelegenen) Fläche des Zielobjekts angeordnet ist. In dem Magnetronsputtergerät wird eine Spannung an einem Zielobjekt angelegt, um Plasma zu erzeugen, das in einem Bereich nahe dem Zielobjekt erzeugt wird, und wird das Plasma, das derart erzeugt wird, an dem Bereich nahe dem Zielobjekt durch ein magnetisches Feld abgegrenzt, so dass das Sputtern effizient ausgeführt werden kann. Eine Gestaltung ist vorgeschlagen, in der eine Abschirmung, die den Außenumfang des Zielobjekts umgibt, geerdet ist (nachstehend auch als eine Erdeabschirmung bzw. Masseabschirmung0 bezeichnet), um als eine Anode zu dienen, wohingegen das Zielobjekt und die Stützplatte als eine Kathode bei einer Anlegung einer Spannung dienen ( JP 2009-293089 A ). Zusätzlich offenbart JP 2009-293089 A , dass die Abschirmung aus einem magnetischen Material hergestellt ist, um dadurch das Plasma an dem Bereich nahe dem Zielobjekt weiter abzugrenzen (zu begrenzen).
5 ist ein Schaubild, das durch den Erfinder der vorliegenden Anmeldung erstellt worden ist, um eine Aufgabe der Erfindung der vorliegenden Anmeldung zu erläutern. 5 stellt schematisch einen Bereich um das Zielobjekt (Target) 5 in einem Sputtergerät dar. Das Sputtergerät weist eine Stützplatte 7, einen Befestigungsteil 13, der das Zielobjekt 5 an der Stützplatte 7 befestigt (fixiert), und eine Abschirmung 14 auf, die das Zielobjekt 5 umgibt. Der Befestigungsteil 13 kann an der Stützplatte 7 durch eine Schraube oder dergleichen befestigt (fixiert) sein, um das Zielobjekt 5 gegen die Stützplatte 7 zu drücken. Die Abschirmung 14 kann um das Zielobjekt 5 herum angeordnet sein, um den Befestigungsteil 13 abzudecken. Die Seite der hinteren (rückwärtigen, abgelegenen) Fläche der Stützplatte 7 (die Seite der Stützplatte 7 entgegengesetzt zu der Seite, an der das Zielobjekt 5 angeordnet ist) ist mit einer Magnetroneinheit 8 vorgesehen, die als eine Magnetfelderzeugungseinrichtung dient. Die Magnetroneinheit 8 weist einen ringförmigen äußeren Magneten 8a und einen inneren Magneten 8b auf, der innerhalb des äußeren Magneten 8a vorgesehen ist. Der äußere Magnet 8a und der innere Magnet 8b sind an einem Joch 8c vorgesehen. In 5 ist die Fläche des äußeren Magneten 8a, die zu der Stützplatte 7 zugewandt ist, als der N-Pol magnetisiert und ist die Fläche des inneren Magneten 8b, die zu der Stützplatte 7 zugewandt ist, als der S-Pol magnetisiert. Die Stützplatte 7 ist mit einer Stromzufuhr (Netzteil) verbunden. Wenn eine Spannung an der Stützplatte 7 und dem Zielobjekt 5 durch die Stromzufuhr angelegt wird, wird ein Plasma in dem Bereich nahe dem Zielobjekt 5 ausgebildet (erzeugt).
Wenn die Abschirmung 14 aus einem magnetischen Material hergestellt ist, fließt ein Teil der magnetischen Feldlinien ML von dem äußeren Magneten 8a in die magnetische Abschirmung 14. Das Plasma wird an einem Bereich näher an dem Zielobjekt 5 durch einen magnetischen Tunnel abgegrenzt (begrenzt), der durch die Magnetroneinheit 8 und die Abschirmung 14 ausgebildet wird, und das Zielobjekt 5 kann effizient gesputtert werden.
Jedoch tritt an dieser Stelle ein Teil der magnetischen Feldlinien ML nicht in die Abschirmung 14 ein sondern fließt entlang der Abschirmung 14 in das Joch 8c und tritt in die entgegengesetzte Seite des äußeren Magneten 8a ein. Hier ist die Abschirmung 14 geerdet, wohingegen eine Spannung von der Stromzufuhr an der Stützplatte 7 und dem Befestigungsteil 13 angelegt wird/ist. Somit wird eine Spannungsdifferenz zwischen diesen Bauteilen erzeugt. Die magnetischen Feldlinien ML entlang der Abschirmung 14 ziehen Ionen aus dem Plasma, das nahe dem Zielobjekt 5 ausgebildet ist, in den Raum zwischen der Abschirmung 14 und der Stützplatte 7 oder dem Befestigungsteil 13 an, und somit kann eine nicht beabsichtigte Entladung in dem Raum verursacht werden. Diese abnormale Entladung kann eine Beschädigung an der Stützplatte 7 oder dem Befestigungsteil 13, der inneren Seite der Abschirmung 14 oder dergleichen verursachen und es kann sich daraus eine Verunreinigungsquelle eines Substrats bilden. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, dass ein Auftreten einer abnormalen Entladung weitestgehend verhindern/vermieden wird.
Ein derartiges Problem ist besonders auffallend bei einem Hochfrequenzsputtern mit einer hohen Ionendichte in einem Plasma.
DE 42 02 211 A1 zeigt ein weiteres Sputtergerät gemäß dem Stand der Technik.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Sputtergerät bereitzustellen, in dem eine unbeabsichtigte Entladung zwischen einer Kathode und einer Masseabschirmung reduziert ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch ein Sputtergerät mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.
Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, ein hocheffizientes Magnetronsputtergerät bereitzustellen, das eine Erdeabschirmung (Masseabschirmung) aufweist, die aus einem magnetischen Material hergestellt ist und an dem Außenumfang eines Zielobjekts (Target) angeordnet ist, wobei das Sputtergerät in der Lage ist, eine nicht beabsichtigte Entladung zwischen einer Kathode und der Erdeabschirmung zu reduzieren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Sputtergerät vorgesehen, das Folgendes aufweist: eine Substrathalteeinheit, die gestaltet ist, um ein Substrat zu halten; eine Stützplatte mit einer Zielobjektmontierfläche, an der ein Zielobjekt (Target) gehalten wird; eine Stromzufuhr, die mit der Stützplatte verbunden ist; einen Magneten, der an einer Seite der Stützplatte angeordnet ist, die zu der Zielobjektmontierfläche der Stützplatte entgegengesetzt ist; eine Abschirmung, die ein magnetisches Material umfasst, die geerdet ist und die die Zielobjektmontierfläche umgibt; und ein magnetisches Bauteil, das zwischen der Abschirmung und der Stützplatte an einem Außenumfang der Zielobjektmontierfläche an einer Position angeordnet ist, die zu dem Magneten in einer Richtung senkrecht zu der Zielobjektmontierfläche nicht zugewandt ist.
Mittels der vorliegenden Erfindung kann eine nicht beabsichtigte Entladung zwischen der Kathode und der Erdeabschirmung in einem hocheffizienten Magnetronsputtergerät reduziert werden, in dem eine Erdeabschirmung, die aus einem magnetischen Material hergestellt ist, an dem Außenumfang eines Zielobjekts (Target) angeordnet ist.
Figurenliste

1 ist ein Schaubild, das die Grundgestaltung eines Sputtergeräts in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 ist ein Schaubild, das die Grundgestaltung eines Bereichs um ein Zielobjekt (Target) in dem Sputtergerät in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung herum darstellt;
3 ist ein Schaubild, das die Grundgestaltung eines Bereichs um ein Zielobjekt (Target) in dem Sputtergerät in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung herum darstellt;
4 ist ein Schaubild, das die Grundgestaltung eines Bereichs um ein Zielobjekt (Target) in dem Sputtergerät in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung herum darstellt; und
5 ist ein Schaubild zum Erläutern eines Problems.

Kurzbeschreibung der Ausführungsbeispiele
Obwohl ein bestimmtes Ausführungsbeispiel in der vorliegenden Erfindung nachstehend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben ist, ist es nicht beabsichtigt, dass es die vorliegende Erfindung beschränkt.
Zunächst ist die Grundgestaltung eines Sputtergeräts in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 1 beschrieben. Ein Sputtergerät 100 in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hat eine Stützplatte 7, einen Befestigungsteil (Fixierungsteil) 13, der ein magnetisches Bauteil ist und ein Zielobjekt (Target) 5 an der Stützplatte 7 befestigt (fixiert), und eine Abschirmung 14, die das Zielobjekt 5 umgibt. Der Befestigungsteil 13 ist an der Stützplatte 7 durch einen Befestigungsmittelteil 312 wie zum Beispiel eine Schraube befestigt, um das Zielobjekt 5 gegen die Stützplatte 7 zu drücken. Die Stützplatte 7 kann eine leitfähige Platte mit dem Ziel der thermischen Leitfähigkeit haben. Das Zielobjekt 5 ist dem Plasma ausgesetzt, das durch eine Entladung erzeugt wird, und somit hat es eine erhöhte Temperatur und kann sich ausdehnen. Somit ist es wünschenswert, dass der Befestigungsteil 13 das Zielobjekt 5 so befestigt, dass eine Ausdehnung des Zielobjekts 5 ermöglicht (zugelassen) wird. Die Abschirmung 14 ist um das Zielobjekt 5 herum angeordnet, um den Befestigungsteil 13 abzudecken. Dies verhindert ein Erhöhen der Temperatur des Befestigungsteils 13. Die Stützplatte 7 ist an einer Kammerwand 1 über ein Isolierungsbauteil 10 befestigt. Die Stützplatte 7 und die Kammerwand 1 bilden einen Bearbeitungsbehälter (Prozessbehälter). Die Stützplatte 7 ist mit einer Stromzufuhr zur Entladung verbunden, die nicht dargestellt ist, und ist gestaltet, um eine angelegte Spannung, die zum Sputtern erforderlich ist, zu erhalten. Eine beliebige einer DC-Stromzufuhr (Gleichstromzufuhr) und einer Hochfrequenzstromzufuhr ist als eine Stromzufuhr zur Entladung anwendbar. Eine Spannung wird an dem Befestigungsteil 13 sowie an der Stützplatte 7 angelegt. Die Abschirmung 14 ist elektrisch geerdet und wirkt (funktioniert) als die Anode, wenn ein Plasma nahe dem Zielobjekt 5 ausgebildet (erzeugt) wird.
Das Sputtergerät 100 ist gestaltet, um einen Film auf einem Substrat S durch Sputtern in einem Prozessraum 12 auszubilden (zu erzeugen), der von einem externen Raum durch die Kammerwand 1 abgeschirmt ist. Insbesondere wird das Zielobjekt 5 mit Ionen beschossen, die durch eine Entladung erzeugt werden, die durch eine Spannung bewirkt wird, die zwischen einer Substrathalteeinheit 4, die das Substrat S hält, und der Stützplatte 7 angelegt wird, und dadurch werden Partikel von dem Zielobjekt 5 ausgestoßen. Diese Partikel werden auf dem Substrat S abgelagert, um dadurch einen Film auf dem Substrat S auszubilden. Die Partikel von dem Zielobjekt 5 werden auf der Abschirmung 14 zusätzlich zu dem Substrat S abgelagert, und eine Ablagerung kann ausgebildet werden. Der Prozessraum 12 wird durch einen Luftabsauger 2, wie zum Beispiel eine Turbomolekularpumpe, durch einen Auslassanschluss 3, der in der Kammerwand 1 vorgesehen ist, evakuiert und dekomprimiert. Sputtergas (zum Beispiel Argon) wird in dem Prozessraum 12 durch eine Gaszufuhreinheit, die nicht dargestellt ist, eingebracht.
Das Sputtergerät 100 weist eine Magnetroneinheit 8 auf, die ein Magnetfeld um das Zielobjekt 5 herum vorsieht, und ist als ein Magnetronsputtergerät ausgebildet. Die Magnetroneinheit 8 ist so angeordnet, dass die Stützplatte 7 zwischen der Magnetroneinheit 8 und dem Zielobjekt 5 angeordnet ist. Obwohl das gesamte Zielobjekt 5 aus einem Zielobjektmaterial hergestellt sein kann, kann das Zielobjekt 5 eine Gestaltung haben, in der das Zielobjektmaterial durch Löten oder dergleichen auf ein Plattenbauteil (zum Beispiel ein Plattenbauteil, das aus sauerstofffreiem Kupfer hergestellt ist), das zum Beispiel mit der Stützplatte 7 in Kontakt ist, gebunden bzw. angebracht wird.
Nachstehend ist das Sputtergerät in einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausführlich mit Bezug auf 2 zusätzlich zu 1 beschrieben. Die Seite einer hinteren (rückwärtigen, abgelegenen) Fläche (Seite der Stützplatte 7 entgegengesetzt zu der Seite, an der das Zielobjekt 5 angeordnet ist) der Stützplatte 7 ist mit der Magnetroneinheit 8 vorgesehen, die als eine Magnetfelderzeugungseinheit dient. Die Magnetroneinheit 8 weist einen äußeren Magneten 8a, der ein ringförmiger Permanentmagnet ist, und einen inneren Magneten 8b auf, der ein Permanentmagnet ist, der innerhalb des äußeren Magneten 8a vorgesehen ist. Der äußere Magnet 8a und innere Magnet 8b sind an einem Joch 8c vorgesehen. Ferner sind der äußere Magnet 8a und der innere Magnet 8b in einer Richtung senkrecht zu der Zielobjektmontierfläche der Stützplatte 7 magnetisiert. In 5 ist die Fläche des äußeren Magneten 8a, die zu der Stützplatte 7 zugewandt ist, als der N-Pol magnetisiert. Andererseits ist der innere Magnet 8b in der Richtung zu der magnetisierten Richtung des äußeren Magneten 8a magnetisiert und ist die Fläche des inneren Magneten 8b, die zu der Stützplatte 7 zugewandt ist, als der S-Pol magnetisiert. Die Magnetroneinheit 8 ist in einer Richtung in der Fläche des Zielobjekts 5 drehbar ausgebildet. Als die Magnetroneinheit 8 wird bevorzugt die Einheit verwendet, wie zum Beispiel in JP H02-107766 A offenbart ist.
Ferner ist in einem Sputtergerät wünschenswert, dass ein Erosionsbereich einer der Fläche (die Fläche, die zu dem Substrat S zugewandt ist) des Zielobjekts 5 so groß wie möglich ist, sodass eine Zielobjektanwendungseffizienz verbessert ist. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, dass der Außenumfang des äußeren Magneten 8a und der Außenumfang der zu sputternden Fläche des Zielobjekts 5 im Wesentlichen auf derselben Ebene in der magnetisierten Richtung des äußeren Magneten 8a liegen. In dem Fall, in dem die Magnetroneinheit 8 asymmetrisch mit Bezug auf eine Drehachse (der äußere Magnet 8a und der innere Magnet 8b sind asymmetrisch mit Bezug auf die Drehachse angeordnet) ausgebildet ist, ist es ausreichend, dass der Außenumfang des äußeren Magneten 8a in einer Drehumlaufbahn und der Außenumfang der zu sputternden Fläche des Zielobjekts 5 auf derselben Ebene ausgebildet sind.
Die Abschirmung 14 und der Befestigungsteil 13 als die Merkmale der vorliegenden Erfindung sind nachstehend beschrieben. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Abschirmung 14 und der Befestigungsteil 13 aus einem magnetischen Material hergestellt. 3 stellt schematisch ein Magnetfeld dar, wenn die Abschirmung 14 und der Befestigungsteil 13 aus einem magnetischen Material hergestellt sind. Magnetfeldlinien ML, die aus dem äußeren Magneten 8a austreten und sich in der Außenumfangsrichtung des Zielobjekts 5 bewegen, fließen in die Abschirmung 14 oder den Befestigungsteil 13, und die Magnetfeldlinien ML fließen kaum durch einen Raum SP zwischen dem Befestigungsteil 13 und der Abschirmung 14. Daher ist es möglich, Ionen, die von einem Plasma in den Raum SP entlang der Magnetfeldlinie ML fließen, zu reduzieren und eine nicht beabsichtigte Entladung zu verhindern (vermeiden), die in dem Raum SP erzeugt wird, wobei das Plasma nahe dem Zielobjekt 5 ausgebildet wird.
Nachstehend ist eine noch ausführlichere Struktur des Sputtergeräts gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit Bezug auf 4 zusätzlich zu 1 und 2 beschrieben. Die Abschirmung 14 hat eine Öffnung OP. Das Zielobjekt 5 hat einen Hauptkörper MB, der innerhalb der Öffnung OP der Abschirmung 14 angeordnet ist, und einen Flansch FL, der den Hauptkörper MB umgibt. Der Flansch FL hat eine erste Fläche 51 und eine zweite Fläche 52, wobei die erste Fläche 51 eine Fläche ist, die zu der Stützplatte 7 zugewandt ist, und die zweite Fläche 52 eine Fläche an der entgegengesetzten Seite zu der ersten Fläche 51 ist. Der Befestigungsteil 13 ist gestaltet, um das Zielobjekt 5 an der Stützplatte 7 durch Drücken des Flansches FL gegen die Stützplatte 7 befestigen zu können, wobei der Flansch FL ein Umfangsteil des Zielobjekts 5 ist.
Die Abschirmung 14 hat einen zugewandten Abschnitt 141 und einen äußeren Abschnitt 142, der außerhalb des zugewandten Abschnitts 141 angeordnet ist, wobei der zugewandte Abschnitt 141 zu der Stützplatte 7 zugewandt ist, ohne dass der Befestigungsteil 13 dazwischen angeordnet ist. Das heißt, der zugewandte Abschnitt 141 ist so vorgesehen, dass der Befestigungsteil 13 nicht zwischen dem zugewandten Abschnitt 141 und der Stützplatte 7 angeordnet ist. Der äußere Abschnitt 142 ist außerhalb des zugewandten Abschnitts 141 mit Bezug auf die Öffnung OP angeordnet. Es ist bevorzugt, dass ein Abstand G1 zwischen dem zugewandten Abschnitt 141, der zu der Stützplatte 7 zugewandt ist, ohne dass der Befestigungsteil 13 dazwischen angeordnet ist, und der Stützplatte 7 kleiner ist als ein Abstand G2 zwischen dem äußeren Abschnitt 142 und der Stützplatte 7. Dies ist wirksam zum einfachen Hindurchfließen der Magnetfeldlinien von dem äußeren Magneten 8a in die Abschirmung 14, indem zum Beispiel der zugewandte Abschnitt 141, der das distale Ende der Abschirmung ist, näher an dem äußeren Magneten 8a liegt. Wenn das Zielobjekt 5 an der Stützplatte 7 durch den Befestigungsteil 13 montiert ist, bezeichnet der zugewandte Abschnitt 141 ein Abschnitt, der zu der Stützplatte 7 zugewandt ist, ohne dass der Befestigungsteil 13 dazwischen in einem Zustand angeordnet ist, in dem das Zielobjekt 5 entfernt ist.
Zusätzlich weist eine Innenfläche S1 der Abschirmung 14, die zu dem Prozessraum 12 zugewandt ist, das heißt die Innenfläche S1 an der Seite der Substrathalteeinheit 4, bevorzugt einen geneigten Abschnitt (nachstehend als ein erster geneigter Abschnitt bezeichnet) auf, in dem sich eine Distanz D1 zwischen der Innenfläche S1 und der Stützplatte 7 allmählich von dem äußeren Abschnitt 142 zu dem zugewandten Abschnitt 141 hin verringert. In einem Querschnitt, wie in 2 dargestellt ist, kann der erste geneigte Abschnitt ein linear geneigter Abschnitt sein oder kann ein geneigter Abschnitt sein, der eine Kurve ausbildet. Mit der Fläche S1, die geneigt ist, ist es möglich, eine Ablagerung der Partikel an der Fläche S1 zu verhindern (vermeiden), die von dem Zielobjekt 5 gesputtert werden.
Des Weiteren weist eine Fläche FS des Befestigungsteils 13, die zu dem Prozessraum 12 zugewandt ist, bevorzugt einen geneigten Abschnitt (nachstehend als ein zweiter geneigter Abschnitt bezeichnet) auf, in dem sich eine Distanz D3 zwischen der Fläche FS und der Stützplatte 7 allmählich zu der Innenseite der Öffnung OP der Abschirmung 14 hin (das heißt, von einem Außenumfangsabschnitt zu einem zentralen Abschnitt des Befestigungsteils 13 hin) verringert. Ferner weist eine Fläche S2 an der entgegengesetzten Seite zu der Innenfläche S1 der Abschirmung 14, das heißt die Fläche S2, die zu dem Befestigungsteil 13 zugewandt ist, bevorzugt einen geneigten Abschnitt (nachstehend als ein dritter geneigter Abschnitt bezeichnet) auf, in dem sich eine Distanz D2 zwischen der Fläche S2 und der Stützplatte 7 allmählich von dem äußeren Abschnitt 142 zu dem zugewandten Abschnitt 141 hin verringert. Der Befestigungsteil 13 ist mit dem zweiten geneigten Abschnitt vorgesehen und die Fläche S2 der Abschirmung 14, die zu dem zweiten geneigten Abschnitt zugewandt ist, ist mit dem dritten geneigten Abschnitt auf diese Weise vorgesehen, um dadurch zu ermöglichen, dass der zugewandte Abschnitt 141 der Abschirmung 14 näher an der Stützplatte 7 oder dem Flansch FL des Zielobjekts 5 liegt. Dies ermöglicht es, dass der zugewandte Abschnitt 141 noch näher an dem äußeren Magneten 8a liegt, und ermöglicht es, dass die Magnetfeldlinien von dem äußeren Magneten 8a einfach in die Abschirmung 14 fließen. Ferner ist die Fläche FS des Befestigungsteils 13 geneigt und ist die Fläche S2 der Abschirmung 14 geneigt, wodurch es ermöglicht wird, die Fläche S2 entlang dem Magnetfeld anzuordnen, das durch die Magnetroneinheit 8 ausgebildet wird. Daher ist es möglich zu verhindern, dass die Magnetfeldlinien, die einmal in die Abschirmung 14 eintreten, zu dem Raum SP hin austreten.
Um die Magnetfeldlinien ML, die in den Raum SP eintreten, weiter zu reduzieren, ist es wünschenswert, dass der zugewandte Abschnitt 141, der das distale Ende der Abschirmung 14 ist, näher an der Mitte des Zielobjekts 5 angeordnet ist, als es der Befestigungsteil 13 ist. Dies dient zum Zweck des effizienten Fließens der Magnetfeldlinien in die Abschirmung 14, sodass die Magnetfeldlinie von dem äußeren Magneten 8a ausfließen und nicht in den inneren Magneten 8b fließen. Als Ergebnis ist es möglich, die Magnetfeldlinien weiter zu reduzieren, die in den Raum SP eintreten.
Des Weiteren ermöglicht eine Zusammensetzung des Befestigungsteils 13 aus einem magnetischen Material, dass die Magnetfeldlinien, die von dem äußeren Magneten 8a ausfließen und nicht in den inneren Magneten 8b fließen, in die Abschirmung 14 und den Befestigungsteil 13 fließen. Als Ergebnis kann eine Streuung des Magnetfelds in der Umgebung des Zielobjekts verhindert werden und können die Magnetfeldlinien in einer senkrechten Richtung an dem Sollobjekt konzentriert werden und kann die Plasmadichte in der Umgebung des Zielobjekts verbessert werden, wodurch eine Verbesserung der Filmausbildungsrate (Filmerzeugungsrate) erreicht wird.
Zusätzlich ist es wünschenswert, dass der Befestigungsteil 13 und der zugewandte Abschnitt 141 der Abschirmung 14 derart vorgesehen sind, dass sie nicht zu der Magnetroneinheit 8 in einer Richtung senkrecht zu der Zielobjektmontierfläche der Stützplatte 7 hin zugewandt sind. Mit einer derartigen Struktur kann die Form des magnetischen Tunnels, der durch den äußeren Magneten 8a und den inneren Magneten 8b ausgebildet wird, erfolgreich aufrechterhalten werden und können die Magnetfeldlinien, die von dem äußeren Magneten 8a ausfließen und nicht in den inneren Magneten 8b fließen, effizient in die Abschirmung 14 und den Befestigungsteil 13 fließen, und können die Magnetfeldlinien, die in den Raum SP eintreten, reduziert werden.
Obwohl die Abschirmung 14 und der Befestigungsteil 13 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem magnetischen Material hergestellt sind, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und es können die Abschirmung 14 und der Befestigungsteil 13 aus einer Kombination eines nicht magnetischen Bauteils und eines magnetischen Bauteils zusammengesetzt sein. Zum Beispiel kann die Seite der Abschirmung 14, die zu dem Prozessraum zugewandt ist, das heißt die Seite, die zu der Substrathalteeinheit 4 zugewandt ist, aus einem nicht magnetischen Bauteil hergestellt sein, kann die Seite der Abschirmung 14, die zu dem Befestigungsteil 13 zugewandt ist, aus einem magnetischen Bauteil hergestellt sein, und kann die Abschirmung 14 als eine Kombination dieser Bauteile ausgebildet sein. Andererseits können die Seite der Abschirmung 14, die zu dem Prozessraum zugewandt ist, das heißt die Seite, die zu der Substrathalteeinheit 4 zugewandt ist, und die Seite der Abschirmung 14, die zu dem Befestigungsteil 13 zugewandt ist, aus jeweils nicht magnetischen Bauteilen hergestellt sein und kann ein magnetisches Bauteil zwischen diesen Bauteilen vorgesehen sein, um die Abschirmung 14 auszubilden. Ebenso gilt dies für den Fall des Befestigungsteils 13 und zum Beispiel kann die Seite des Befestigungsteils 13, die zu der Abschirmung 14 zugewandt ist, aus einem nicht magnetischen Bauteil hergestellt sein und kann die Seite des Befestigungsteils 13, die zu der Stützplatte 7 zugewandt ist, aus einem magnetischen Bauteil hergestellt sein.
Bevorzugt ist die Abschirmung 14 durch eine Beschichtung eines nicht magnetischen Metallfilms über einem magnetischen Basismaterial ausgebildet. Es ist wünschenswert, die Beschichtung an/auf zumindest dem Bereich der Abschirmung 14, der zu dem Prozessraum zugewandt ist, das heißt dem Bereich, der zu der Substrathalteeinheit 4 zugewandt ist, auszuführen (anzuwenden). Eine Metallfilmbeschichtung kann durch thermisches Aufsprühen von AI oder dergleichen ausgebildet werden. Mit einer derartigen Gestaltung wird, wenn die Abschirmung 14 gereinigt wird, ein Ablagerungsfilm, der an der Abschirmung 14 anhaftet, für jeden Beschichtungsfilm abgeblättert (abgeschält), wodurch ein einfaches Reinigen ermöglicht wird, während eine Beschädigung des Basismaterials reduziert wird. Dies gilt auch für den Fall des Befestigungsteils 13, der durch Beschichten eines Metallfilms auf einem magnetischen Basismaterial ausgebildet werden kann.
In jedem Ausführungsbeispiel liegt das Wesentliche der vorliegenden Erfindung darin, dass die Magnetroneinheit 8 und die Abschirmung 14, die ein magnetisches Material aufweist, und der Befestigungsteil 13, der ein magnetisches Material aufweist, magnetisch gemeinsam gebunden sind, und dass die Magnetfeldlinien, die durch den Raum SP zwischen der Abschirmung 14 und den Befestigungsteil 13 hindurchtreten, verglichen zu dem Fall reduziert werden, in dem der Befestigungsteil 13 nicht magnetisch ist. Insbesondere ist ein derartiges Problem der Entladung in dem Raum SP aufgrund der Magnetfeldlinien, die in den Raum SP eintreten, bei einem Ionisierungssputtern mit hoher Dichte mittels einer hohen Frequenz auffallend. Daher ist die vorliegende Erfindung besonders wirksam beim Magnetronsputtern, das eine hohe Frequenz verwendet.
Ferner kann das Zielobjekt 5 an der Stützplatte 7 angebracht (angefügt) sein, ohne dass der Befestigungsteil 13 verwendet wird, und stattdessen kann ein magnetisches Bauteil um das Zielobjekt 5 herum vorgesehen sein. Ferner gilt in diesem Fall wie in dem Fall des Befestigungsteils 13, dass die Magnetfeldlinien, die durch den Raum SP hindurchtreten, reduziert werden können.
(Beispiel)
Für das Zielobjekt 5 kann zum Beispiel ein Zielobjektmaterial wie zum Beispiel Reinmetall (wie zum Beispiel Titan) oder eine Legierung (zum Beispiel Legierung aus Aluminium und Kupfer), ein magnetisches Material (zum Beispiel Co), ein dielektrisches Material (zum Beispiel SiO₂) verwendet werden. Das Zielobjekt 5 ist an der Stützplatte 7 durch den Befestigungsteil 13 so befestigt, dass die Kontaktfläche des Zielobjekts 5 mit der Kontaktfläche der Stützplatte 7 in Kontakt kommt. Die Stützplatte 7 kann zum Beispiel aus einem hoch thermisch leitfähigen Material wie zum Beispiel aus sauerstofffreiem Kupfer hergestellt sein. In dem Zielobjekt 5 kann zum Beispiel der Außendurchmesser des Flansches FL 180 mm betragen, kann die Dicke des Flansches FL 3 mm betragen, kann der Außendurchmesser des Hauptkörpers (des zu sputternden Abschnitts) MB 160 mm betragen, und kann die Dicke des Hauptkörpers MB 14 mm betragen.
Der Befestigungsteil 13 ist zum Beispiel aus SUS440C hergestellt. Ein Winkel A (siehe 4) zwischen dem zweiten geneigten Abschnitt und einer Ebene parallel zu der Kontaktfläche (die üblicherweise parallel zu der Kontaktfläche des Zielobjekts 5, der ersten Fläche 51 und der zweiten Fläche 52 des Flansches FL des Zielobjekts 5 ist) der Stützplatte 7 ist zum Beispiel bevorzugt ein Winkel zwischen 20 Grad und 60 Grad und kann zum Beispiel 30 Grad betragen, wobei der zweite geneigte Abschnitt in der Fläche FS des Befestigungsteils 13 liegt, die zu dem Prozessraum 12 zugewandt ist.
Die Abschirmung 14 ist zum Beispiel aus SUS440C hergestellt. Der erste geneigte Abschnitt in der Innenfläche S1 der Abschirmung 14, die zu dem Prozessraum 12 zugewandt ist, und der dritte geneigte Abschnitt in der Fläche S2 an der entgegengesetzten Seite können zum Beispiel parallel zu dem zweiten geneigten Abschnitt in der Fläche FS des Befestigungsteils 13 sein, die zu dem Prozessraum 12 zugewandt ist. Zum Beispiel kann ein Abstand von 1 mm bis zu 2 mm zwischen dem Befestigungsteil 13 und der Abschirmung 14 vorgesehen sein, um eine Bogenentladung und eine Erzeugung von Plasma zu verhindern. Der zugewandte Abschnitt 141 und der äußere Abschnitt 142 der Abschirmung 14 haben zum Beispiel bevorzugt eine Dicke von 6 mm oder größer.
Der Raum zwischen einer Fläche des zugewandten Abschnitts 141, die zu dem Flansch FL am nächsten liegt, und dem Flansch FL kann zum Beispiel 1 mm bis 2 mm betragen. Der Raum zwischen dem innenseitigen Abschnitt des zugewandten Abschnitts 141 der Abschirmung 14 und der seitlichen Fläche des Hauptkörpers MB des Zielobjekts 5 kann zum Beispiel 1 mm bis 2 mm betragen.

Claims

Sputtergerät (100), das Folgendes aufweist: eine Substrathalteeinheit (4), die gestaltet ist, um ein Substrat (S) zu halten; eine Stützplatte (7) mit einer Zielobjektmontierfläche, an der ein Zielobjekt (5) gehalten wird; eine Stromzufuhr, die mit der Stützplatte (7) verbunden ist; einen Magneten (8a, 8b), der an einer Seite der Stützplatte (7) angeordnet ist, die zu der Zielobjektmontierfläche der Stützplatte (7) entgegengesetzt ist; eine Abschirmung (14), die ein magnetisches Material umfasst, die geerdet ist, und die die Zielobjektmontierfläche umgibt; und ein magnetisches Bauteil (13), das zwischen der Abschirmung (14) und der Stützplatte (7) an einem Außenumfang der Zielobjektmontierfläche an einer Position angeordnet ist, die zu dem Magneten (8a, 8b) in einer Richtung senkrecht zu der Zielobjektmontierfläche nicht zugewandt ist.
Sputtergerät (100) nach Anspruch 1, wobei das magnetische Bauteil (13) gestaltet ist, um das Zielobjekt (5) an der Stützplatte (7) fixieren zu können, die Abschirmung (14) einen zugewandten Abschnitt (141) und einen äußeren Abschnitt (142) aufweist, der außerhalb des zugewandten Abschnitts (141) angeordnet ist, wobei der zugewandte Abschnitt (141) zu der Stützplatte (7) zugewandt ist, ohne dass das magnetische Bauteil (13) dazwischen angeordnet ist, ein Abstand (G1) zwischen dem zugewandten Abschnitt (141) und der Stützplatte (7) kleiner ist als ein Abstand (G2) zwischen dem äußeren Abschnitt (142) und der Stützplatte (7), und eine Innenfläche (S1) der Abschirmung (14) an einer Seite, die zu der Substrathalteeinheit (4) zugewandt ist, einen ersten geneigten Abschnitt aufweist, in dem sich eine Distanz (D1) zwischen der Innenfläche (S1) und der Stützplatte (7) allmählich von dem äußeren Abschnitt (142) zu dem zugewandten Abschnitt (141) hin verringert.
Sputtergerät (100) nach Anspruch 2, wobei eine Fläche (FS) des magnetischen Bauteils (13) an einer Seite, die zu der Substrathalteeinheit (4) zugewandt ist, einen zweiten geneigten Abschnitt aufweist, in dem sich eine Distanz (D3) zwischen der Fläche (FS) und der Stützplatte (7) allmählich von einem Außenumfangsabschnitt zu einem zentralen Abschnitt des magnetischen Bauteils (13) hin verringert, und eine entgegengesetzte Fläche (S2) der Abschirmung (14) an der entgegengesetzten Seite zu der Innenfläche (S1) der Abschirmung einen dritten geneigten Abschnitt aufweist, in dem sich eine Distanz (D2) zwischen der entgegengesetzten Fläche (S2) und der Stützplatte (7) allmählich von dem äußeren Abschnitt (142) zu dem zugewandten Abschnitt (141) hin verringert.
Sputtergerät (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Stromzufuhr eine Hochfrequenzstromzufuhr ist.
Sputtergerät (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Magnet (8a, 8b) an einem Joch (8c) angeordnet ist, und der Magnet (8a, 8b) einen ringförmigen äußeren Magneten (8a) und einen inneren Magneten (8b) aufweist, wobei der ringförmige äußere Magnet (8a) in einer Richtung senkrecht zu der Zielobjektmontierfläche magnetisiert ist, und der innere Magnet (8b) in einer Richtung entgegengesetzt zu der magnetisierten Richtung des äußeren Magneten (8a) magnetisiert ist.