JP2003524706A - プラズマ密度またはその分布の制御方法 - Google Patents
プラズマ密度またはその分布の制御方法Info
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Abstract
Description
配列の全体に渡るプラズマ密度とその分布の制御方法、請求項20の序文による
被膜したワークピースの製造方法ならびに請求項21もしくは24の序文による
マグネトロンソースに関する。
およびDCまたは脈動DCによって駆動されるスパッタリングソースのことであ
り、その際にACは高周波領域まで理解されている。このソースは、常法により
、たとえばアルゴンのような作業ガスを入れた真空中で数mbarから10-3m
barの圧力で駆動される。反応プロセスのために、公知の方法で反応性の添加
ガスを混合させてもよい。
状の磁界が作られ、この磁界が被散乱面、つまりスパッタ面を上から見たとき、
閉ループを形成する。ターゲット配列横断面方向に見たとき、少なくとも磁界の
一部がスパッタ面から流出し、前記スパッタ面の中へ再び流入する。トンネルア
ーチ状。ターゲット面とも呼ばれる散乱面は、散乱過程のために正イオンをター
ゲット面へ加速させなければならないので、プラズマ放電区間の電極、カソード
を形成する。この電極は、分割することもでき、その部分は個別的に給電するこ
ともできる。
曲げられた電界が支配する。この電界は、トンネル状の電子トラップと、本質的
にトンネル状の磁界のループの内部および前記ループに沿って循環する顕著な電
子流とを生じる。この電子流は、前記のループ状に循環するトンネル状の磁界の
領域に前記磁界ループのさらに外方のプラズマ密度と比較して顕著なプラズマ密
度の増大を生ぜしめる。
k”)と呼ばれる、循環する電子流に沿って本質的に増大したスパッタリング速
度が生じ、これがスパッタ面に、すなわちトンネル状に循環する磁界の基部で徐
々に形成される侵食凹部をもたらす。
な長所と並んで ・被膜基板の被膜均質性 ・ターゲット材料の利用率 に負の影響も及ぼす。
環する磁界の全部または大部分をターゲット配列もしくはそのスパッタ面に対し
て移動させること、特に周期的に移動させることが知られている。それによって
、斜線部のスパッタ面領域に沿って“race track”電子流作用の時間
的分布が達成される。
ってターゲット配列の下側で実現されることを考慮すると、一方で前記磁界のシ
フトのためにターゲット配列の下側で機械的に移動される既存の永久磁石配列が
、様々な侵食プロフィール分布を実現するために、比較的多額の費用でのみ幾何
学的に変更することができ、かつ、スパッタリング駆動においてこの永久磁石配
列の前記分布もしくは形状の変化が殆ど不可能であることが識別できる。
密度分布を別様にまたは付加的に制御することができ、その際に前記制御を被膜
プロセス中でも実施できる課題を目標とする。
磁界の循環するループの制限された部分区間に沿って、前記磁界および/または
電界を制御しながら変化させることによって達成される。第2の解決アプローチ
において、設定した課題は、トンネル状の磁界に基本的に制御磁界を重畳させる
ことによって解決される。つまり、第1のアプローチのもとに、対応する場が局
在的に変化され、第2のアプローチのもとに付加的な磁界がトンネル状の磁界に
重畳される。
公知であり、この場合はターゲット配列の全体のトンネル状の磁界がその半径方
向の拡張に対して変化させることができる。そのために、前記ターゲット配列の
下側に、鍋状に電流方向の逆転によって極性変更される電磁石が配列されている
。この電磁石は、自体トンネル状の磁界を作る。従って、前記電磁石は非常に強
くなければならず、これが対応する熱発生を伴う大容量のコイルに導く。
る。
のみ電子トラップが多少妨害されることが知られており、これがそれぞれ選択し
た動作点と駆動した変化とに応じて全電子トラップに沿ってプラズマ密度の増加
または減少に導く。
が最大3/1周長の円周領域で、有利には最大1/4周長の領域で実現され、好
ましくは本質的により短くなる領域で実現される。
領域の平均極距離dを基準にして、「局在的」な領域の有利な長さlBが生じ、
この長さで有利には0<lB≦4d、有利には0<lB≦2d、特に0<lB≦d
で介入される。
均ループ周長および/または平均極距離との前記幾何学的関係によることが有利
である。
ードが介入する質量が制御しながら変化されるように、トンネル状の磁界に制御
磁界が重畳するときでも、制御しながら電子トラップの作用と循環する電子流と
に影響が生じ、それによって全体に循環するループに沿ってプラズマ密度とスパ
ッタリング速度とに影響が生じる。
ル状の磁界および/または電界を局在的に制御しながら、前記質量が変化される
ように変化される。
されるため、トンネル状の磁界および/または電界をその各発生器自体への制御
介入によっても、つまり重畳なしに変化させることも充分可能である。
界が重畳される場合、これは有利な一実施形態においてトンネル状の磁界のルー
プの少なくとも大部分に沿って行われる。重畳磁界は、有利には本質的にターゲ
ットスパッタ面に対して垂直になり、別の有利な実施形態においては,本質的に
均質に、すなわち局所的に一定の磁界強度分布で印加される。しかし、前記の重
畳磁界を局在的に異なる強さで形成し、および/または異なる強さで制御しなが
ら可変することも充分可能である。
することができる。
プのプラズマインピーダンスの変化とみなすこともできる。
共に設けられている場合、これは各々トンネル磁界ループに組み込まれたプラズ
マインピーダンスの平行回路とみなすことができる。そこから、今や別の非常に
好ましい本発明の効果が生じる。本発明による制御−前記観点の一つまたは前記
の両方の観点により−電子トラップの少なくとも1つが使用される場合、これが
インピーダンス平行回路のインピーダンスの制御として作用し、そこから平行イ
ンピーダンスに対する電流分布の制御が生じる。その結果、所定のループもしく
は電子トラップでのプラズマ密度、スパッタリング出力およびスパッタリング速
度の制御および対応する分布変化が生じる。その場合、考察した少なくとも2つ
の電子トラップにおいて一方の電子トラップを他方の電子トラップの内部に、ま
たは両電子トラップを並置することができる。
トンネル状の磁界のループと共にターゲット配列もしくはそのスパッタ面の全体
に渡る駆動によって、これがたとえば往復動であれ、あるいは連続的な循環運動
であれ、好ましくは制御され、好ましくは周期的に移動される。
ラップのループの形状が制御されて変化され、有利には周期的にまたは別の時間
プログラムにしたがって変化され、またはこの電子トラップが−これは第2の観
点のもとに制御されて、好ましくは周期的にまたは別の時間プログラムにしたが
って、そのスイッチオフおよびスイッチオンまで減衰もしくは増幅される。
。前記の2制御量、つまり磁界と電界が同時に使用されるときは、不連続的制御
と連続的制御とを必要がある場合に組み合せることもできる。
御変化のために制御可能の電磁石配列および/または機械的に制御されて移動可
能の永久磁石配列および/または強磁性シャント配列が使用され、必要がある場
合はそれらを組み合せて使用される。
くは移動した電子トラップの場合を考察すると、制御する電磁石配列および/ま
たは永久磁石配列および/またはシャント配列が1または複数の電子トラップと
ともに移動されることによって有利な実施形態が生じる。必要な給電は、たとえ
ばスリップリングを介して実現することができる。これは特に低い必要駆動出力
を考慮して行われる。
なく、有利には本質的な領域に渡ってループ状に循環するトンネル磁界において
、この磁界に制御磁界が重畳される場合、重畳された制御磁界が好ましくは耐ソ
ース性に設けられる。
に関する。本発明によるマグネトロンスパッタリングソースは、請求項21もし
くは24の文言による基本的な課題の解決のために、請求項22、23もしくは
25ないし32記載の有利な実施形態を特徴とする。この場合にも、請求項21
および24による方式は組み合せて使用することもできる。
4記載の真空処理設備により、本発明による方式に基づき、非常に好ましい真空
処理を、常に本発明によるマグネトロンスパッタリングを包含して実施すること
ができ、その際好適な層厚分布を有する基板および/または層組成の分布が生じ
、これらの実現は従来本質的に費用のかかる方式でのみ可能であった。
スパッタリングソース、真空処理チャンバおよび真空処理設備が当然ながら反応
性の被膜法の枠内でも使用できることであり、前記被膜法においては、ターゲッ
ト配列からスパッタリングされた材料が被膜材料として各基板上または複数の基
板上に置かれるプラズマ活性反応ガスと化合する。
係をその第1アプローチのもとに示している。ターゲット配列3のスパッタ面1
の全体に渡り、ここでより詳しく説明しない方法で、たとえば2つの冠状体と共
に配列された永久磁石のターゲット配列3の下側でスパッタ面1の全体に渡り閉
ループ5の中で循環するトンネル状の磁界Hが作られる。
のターゲット配列と公知の方法で設けた(図示しない)放電アノードとの間に構
成されている。この電磁界条件に基づき、本質的に磁界ループ5の中で循環し、
本質的に前記トンネル状の磁界から離れたプラズマ放電電流より大きい相当な電
子流Ioを生ぜしめる効率的な電子トラップが形成される。この場所で支配する
高い電子流密度に基づき、そこに高いプラズマ密度と、増加した局在的スパッタ
リング速度と、最終的にスパッタ面1の中にスパッタ侵食凹部7とが生じる。
ループ5に沿って当該箇所で支配するトンネル状の磁界Hが制御しながら妨害さ
れ、もしくは変化され、±ΔSH、および/または前記トンネル状の磁界が電界
Eを制御しながら、かつ、局在的に、領域B2に±ΔSEで示したように妨害もし
くは変化される。前記の2制御量は、個別的にまたは組み合せて、分離した領域
B1およびB2にまたは同じ領域B12に使用することができる。この局在的な介入
によって、電子トラップの作用が全循環ループに渡って強く妨害され、もしくは
変化される。
にプロットしているが、前記全平均周長が本質的に凹部7の周長に相当するとき
、領域B1もしくはB2の長さlBについて、lB≦1/3U、好ましくはlB≦1
/4U、有利には本質的により小さいことを明言することができる。
均極距離dを基準として、lBについて、好ましくは:0<lB≦4d、有利には
0<lB≦2d、特に0<lB≦dが当てはまる。
概略的に、磁界Hを局在的に図1による領域B1で制御しながら変化する可能性
を示している。
配列の部分横断面図を示している。図1と同じ符号を使用する。磁界Hは、ここ
でスパッタ面1の下側にターゲット配列3の中またはその下側に設けた、本質的
に磁界ループ5のように循環する磁石9aもしくは9bの冠状体によって作られ
、他方、磁界Hが永久磁石によって作られ、図2により図示した領域B2で少な
くとも1つの磁界発生磁石9aが制御されて変化可能に形成されている。これは
、電磁石配列の局在的設置によって実現することができ、またはその運動が、た
とえばその作用強度または極性方向を領域B1の横に配設した考察した冠状体の
「主」磁石との関係で変化することを可能にする制御移動可能の永久磁石を有す
る局在的な配列によって実現することができる。別の可能性については、図4と
の関連で詳述する。
にH磁界発生磁石配列自体によって実現することができる。
ーチのもとに示しており、この場合では再び局在的に領域B1(図1)で磁界H
が制御されて変化される。図2との横断比較によって難なく明らかになるように
、この場合はループ状に循環するトンネル磁界Hを発生する磁石配列9a’およ
び9bが本発明による制御で変化されず、局在的にもう1つの磁石配列、たとえ
ば駆動可能の磁石9cが設けられており、この磁石が磁界Hに重畳した磁界を作
る。重畳した制御磁界とこの不変の磁界Hの重畳した結果が、再び本発明により
領域B1で使用した磁界変化±ΔSHをもたらす。この磁石配列9cは、再び電磁
石配列および/または機械的に制御されて移動した永久磁石配列によって実現す
ることができるが、その際図2記載の実施形態との比較でこの磁石配列はいずれ
にせよ制御磁界のみを作らなければならず、そのため図2よりも本質的に弱く形
成することができる。
り変化する別の変形を示している。そのために、一緒になって磁界Hを作る磁石
9a’もしくは9bが図3により制御されて多少磁気的に分路される。例えば、
および図4により、バー状の強磁性シャント要素が機械的に制御されて駆動され
て作用に持ち込まれ、もしくは作用から外される。それに対して、たとえばバー
状の強磁性シャント要素9dが図示したフル−シャント位置からそれと斜交する
「シャント−オフ」位置へ回転される。
かし本発明により制御されて、局在的に変化した電界Eにおける以下の図5に概
略的に表わした実現可能性に取り組むことにする。
されない。その代わりに、図1による領域B2に、好ましくはUもしくはdに関
して上記のように配分して、電界Eがカソードスパッタ面1で局在的に変化され
る。そのために、Sで示したように領域B2で非強磁性材料からなるアノード1
がトンネル状の磁界Hの中へ挿入もしくは戻される。そのために、領域B2でア
ノード11がモータ制御された部分アノード11aとして形成されている。機械
的な移動性に付加して、またはその代わりに、アノード部11aは、これを調節
可能のソース11bで示したように、制御されて変化可能の電位を印加すること
ができる。
に制御された質量でこの磁界の中へ介入するように磁界Hと相対的に作用に持ち
込まれる場合、−非常に敏感に−電子トラップが急激に妨害されて、ループ電流
が前記アノード部の全体に渡って流れる。これは、磁界H(図2〜図4)の制御
された変化によってアノード部近傍の電子トラップの磁界Hが前記電子トラップ
に対して変形される場合、またはこれが(図5)アノード部の制御作用によって
行われる場合、あるいはまた、第2のアプローチによる方式において、アノード
近傍の電子トラップが制御された全部または部分区間で放電アノードまたはアノ
ード部から切り取られる場合にも行われる。
いる。逆に見れば、それによって特にアノード部近傍の電子トラップが、本発明
によりスイッチオン/スイッチオフしながら駆動されるために適している。アノ
ード部遠位の電子トラップは、それに対してむしろ局在的な磁界変化によるその
常時のまたは切り換えられた形状変化に対する本発明による駆動に適している。
従いながら示されている。すでに図1に示して、説明した量については、同じ符
号を使用している。それによれば、もはや局在的ではなく、本質的な領域に渡っ
て、つまりループ状に循環するトンネル状の磁界Hの全領域に渡って、したがっ
て有利には全ループ5に沿って、前記磁界Hに制御磁界HSが重畳され、±ΔS'
Hで表わしたように調節可能に制御される。この磁界は必ずしも無くてもよいが
、有利には本質的にスパッタ面1と垂直に構成され、必ずしも無くてもよいが、
付加的に、有利には均質に、すなわち一定の磁界強度で印加される。
て責任があり、前記トンネル状の磁界の本来の形成には責任がないために、この
制御磁界HSを作る磁石(図示せず)は、たとえば米国特許第5512150号
明細書による方式において必要であるよりも本質的に弱く形成することができる
。
電子トラップが全部または部分区間で多少強くアノード部11c−ループ5の区
間でまたは前記ループの全円周で、つまりたとえば常法により設けられているソ
ースの放電アノード−によって切り取られ、それによって電子トラップ作用が充
分に妨害される。
よる方式がループ状に循環する磁界Hを有する電子トラップに使用され、これが
スパッタ面1で最外側に、周辺領域に局在的化されている。その場合は、制御磁
界HSが、後述するように、好ましくは周辺を循環するヘルムホルツ−コイルを
利用して構成される。
り制御されたマグネトロンソースの平面図を示している。単離されて、たとえば
ソースフレーム4の中にアノードで取り付けられているターゲット配列3の下側
に、逆極に配列された永久磁石冠状体9iおよび9auを有する磁石配列9が設け
られており、本質的にスパッタ面1に対して垂直に向けられた個別的永久磁石1
0の極性で設けられている。永久磁石10の磁気双極子の例としての向きは、D 9i ならびにD9auで示している。
作る。図1を利用して説明した本発明の第1のアプローチにしたがって、この場
合正確に図3記載のアプローチにしたがって、磁気双極子DSを作る制御磁石配
列9cが設けられている。この双極子DSを作る磁石配列9cは、本実施例にお
いて、制御されて機械的に移動した永久磁石配列として形成されており、特に有
利におよびωで表したように、軸A周りに磁石冠状体9i、9auによって緊張さ
れた平面F9に対して本質的に平行にモータで駆動されて回転される。その場合
、軸Aはさらに有利な実施形態において、および後述するように、非常に好まし
く、本質的にそこでトンネル状の磁界Hの投影面で平面F9上におかれる。双極
子DSの制御回転によって、図3の磁石配列9cの調整と類似に、前記双極子の
逆転方向に至るまで、局在的に、領域B1で当該箇所に支配する磁界Hを±ΔSH
分だけ制御しながら変化される。上述のように、それによって電子トラップと、
トンネル状の磁界Hのループ5の中のスパッタ面1の全体に渡って循環し、図1
による電子流Ieとが動作点から出発して、たとえばDSで無効に向けられ、多少
妨害され、それによってプラズマインピーダンスと一定の給電時にプラズマ密度
とが考察したループ5の中で変化される。前調節された、ソースの固定アノード
/カソード電圧で、対応する双極子DSの割当てとその制御方向とによって、プ
ラズマ放電を前記ループ5の中で急激に妨害することができる。図示したように
アノード近傍の電子トラップでは、実質的に電子トラップ作用のスイッチオン/
スイッチオフが行われる。
されているにもかかわらず、図8に示したように、難なく四角形またはさらに別
に成形されたターゲット配列3および対応して成形された磁石冠状体を設け、そ
の場合本発明により、たとえば図7による上記説明による制御を行うことも可能
である。
有利な実現形態を示している。磁石冠状体9auおよび9iが組み付けられており
、回転軸A周りに駆動されて回動でき、上記のように磁界Hに向けられた支持板
17上に、双極子DSで極性化されたマグネットシリンダ19が旋回支承されて
いる。前記マグネットシリンダの駆動は、制御されて駆動磁界HAを作る駆動コ
イル21を介して行われる。磁界Hに対するマグネットシリンダ19、その双極
子DSの相対位置に基づき、この強い磁界Hにもかかわらずシリンダ19が非常
に少ない回転モーメントの克服によって回転することができ、それによりコイル
21で極く小さい駆動磁界Hλが作られる。この磁界もしくは磁石の前記配列お
よび極性化により、磁界Hがシリンダ19の回動と、安定した最終位置の順守と
を支援する。マグネットシリンダ19が決して駆動磁界HAに対して回転モーメ
ント中立位置へ旋回しないことを保証するために−これを図10に概略的に表し
たように−有利にはマグネットシリンダ19の回動がばね付勢式に予緊張され、
これがマグネットシリンダ19を連続的に任意の双極子角度位置へ動かし、この
ようにして常にもしくは連続的に本発明による制御を行うことも可能にする。こ
れは、特にアノード遠位の電子トラップで使用される。電子トラップのもしくは
電子トラップで制御された変形および/または常時の作用変化が行われる。
る、たとえばばね機構23、たとえば渦巻ばねが軸A上に設けられる。
して固定された実施形態を示している。
側で全ユニットとして移動させると共に、電子トラップもしくはトンネル状の磁
界Hのループ5をスパッタ面1の全体に渡る駆動時にシフトすることが知られて
いる。これは、常法により往復もしくは循環または回転しながら制御された運動
で実現される。ただし、この場合には、難なく分かるように、磁石冠状体が9i
、9auにしたがってもはや図7に示したように円形に形成されず、もしくはもは
やターゲット配列3の中心Zと同心的に形成されていない。むしろ、前記磁石冠
状体はこの場合に常法により楕円形、ハート形または腎臓形に形成される。従っ
て、前記実施形態において、トンネル状の磁界Hのループ5の場所はスパッタ面
1の全体に渡ってシフトされる。特に大型の、四角形のターゲットのような別の
構造形状が知られており、この場合には、往復しながら駆動されるマグネットロ
ーラがトンネル状の磁界Hのアペックスまたはローエンドを往復運動で往復して
シフトすることによって、最大のプラズマ密度の場所の往復シフトが行われる。
上記の全ての構造形状において、本発明による付加的な制御を使用することがで
きる。
形の、かつ、円形のターゲット配列3の中心Zに対して偏心して、ならびに内部
の磁石冠状体9iで、顕著な腎臓形および中心Zを外側に置いて循環する本発明
によるマグネトロンソースを示している。領域B1に、本発明により図3にした
がって作動する制御磁石配列が設けられており(図示せず)、有利には図7〜図
10を利用して説明したように形成されている。トンネル状の磁界Hのループ5
の中で生じるより高いプラズマ密度の「チューブ」は、図11の両方の考察から
生じるように、本発明による制御を利用して領域B1で前記チューブの形状に対
して(a)および(b)により、Ωで表したように、中心Z周りに回転する磁石
冠状体配列および制御磁石配列で制御変更される。駆動領域B1が放電アノード
(図示せず)から遠位にあるため、この場合は難なく常時制御変更することがで
きる。これは、以下の図12についても当てはまる。
成が図11(a)および(b)と類似に表されており、図13、14、15およ
び16で、ソースのそれぞれの駆動に応じて図11もしくは13により、もしく
は目標厚さに標準化して、それぞれ平面の被膜基板で駆動された層厚分布が達成
されている。
ードで駆動された部分から離れている領域B1で局在的に変化される。従って、
電子トラップ作用自体の変化がより少なくなり、電子トラップが変形される。
によって、スパッタ面での散乱分布を付加的に最適化することができる。
、制御永久磁石配列の代わりに、または機械的に制御しながら移動した制御永久
磁石配列に補足して、図17に示したように、ターゲット配列3の下側でトンネ
ル状の磁界Hを本発明により変化させるために、電磁石配列19aが局在的に設
けられている。
場合、図18に概略的に示した実施変形態様も本発明の第1のアプローチのもと
にその実現に適している。スパッタ面1を有するターゲット配列3は、電気的に
絶縁され、アノードリング30によって取り囲まれている。アノードリング30
とスパッタ面1との間に、カソード面として、たとえば図1にプロットした電界
Eが生じる。図1による領域B2においても、制御アノード32が設けられてい
る。可能性切換装置34で概略を示したように、制御アノード32は機械的に磁
界ループ5に対してもしくはその中へ進入もしくは巻戻され−q−および/また
は固定して制御ソース36により可変制御電位φsに印加される。それによって
、図5に概略を示した実施形態が実現される。
組み合せて、特にターゲット配列(図示せず)の中心領域Zで制御電極を図18
の制御電極32と類似に組み込むことができる場合にも、スパッタ面1に対して
駆動中に移動したトンネル状の磁界Hのループ5で使用することができる。
態様を示している。これは、例示だけのマグネトロンソースであり、これにより
トンネル状の磁界Hのループ5が、永久磁石冠状体9auと9iの間に組み込まれ
て、ターゲット配列3の中心Z周りに駆動中に駆動装置Mで概略的に示したよう
に、制御駆動されて移動される。すでに図6を利用して説明した、トンネル状の
磁界Hに重畳した制御磁界HSは、たとえばソースに固定して周辺に設けたヘル
ムホルツ−コイル38によって作られる。この磁界HSにより、トンネルの拡張
を制御することができ、対応する配列によってアノード(30の斜線)に対して
前記配列の中へ引き込むことができ、これがさらに所望の充分な電子トラップ作
用の妨害効果を生じる。
に平面図で永久磁石冠状体9au、9m、9iを示している。この永久磁石冠状体は
−Ωで示したように−ここに例示したソースに円板として形成されたターゲット
配列3の中心Z周りに回転される。領域B1aおよび/またはB1iには、制御磁石
配列9caもしくは9ciが図3と類似に設けられており、有利には図7ないし図1
0を利用して説明したように構成されている。図21(a)および(b)に、図
20による制御磁石配列9caの作用を示している。この配列9caによって外部の
電子トラップがアノード近傍の領域で妨害される場合(図(a)から図(b)へ
移行)、その中でプラズマインピーダンスの相当な増大が生じる。放電電流は、
ループ5iを有する内部の電子トラップへ切り替える(komutiert)。
それにより、本発明による方式でプラズマ密度もしくはプラズマ分布がトンネル
状の磁界のループ5に対応するリングゾーンで制御されるのみならず、2つおよ
びそれ以上の前記のようなループ5i、5aの間のプラズマ密度の分布も制御され
る。
の設けたループ51、52が図21のように互いに内側ではなく、どのように並設
することができ、かつ、制御磁石配列9c1および/または9c2の設置によって、
例としてのみ斜線で暗示したように、どのようにプラズマ密度分布を両方のルー
プ51および52の間で変化させることができるかを示している。
施形態の作用をその第2のアプローチのもとに示している。この場合、2つの同
心的なトンネル状の磁界のループ5a、5iが実現されている。図6による重畳し
た磁界±ΔS'Hの駆動によって、有利には図19を利用して説明したヘルムホル
ツ−コイル配列38を利用して(図23(a)から図23(b)へ移行)、外側
のループ5aが半径方向外方へアノードの中へ拡張されると共に、電子トラップ
を併せて形成する磁界Hが拡張される。外側のループ5aがアノード(図示せず
)からターゲット配列3の周辺で徐々に切り取られ、電極が徐々にプラズマ放電
区間の周辺アノードで引き抜かれるため、当該箇所のプラズマ放電が消弧する。
前記切替によってここで増大したプラズマ密度もしくはプラズマ放電出力の内部
のループ5iもしくは内部の電子トラップが残留する。これはスパッタリングゾ
ーンの延長と、それによる被膜速度の分布とを生ぜしめる。その結果、この場合
にもスパッタリング速度分布をスパッタ面の全体に渡り制御して調節することが
できる。
域距離dxとを点線で表した。
体9au/9mもしくは9m/9iの平均長さから生じ、他方、平均極領域距離は、
永久磁石冠状体が少なくとも近似的に平行に延びる領域Bmで平均した、極領域
距離dxの平均から生じる。
トンネル状に循環する磁界が設けられ、この磁界がそれぞれ少なくとも主として
ターゲット配列の異種材料のゾーンで作用する場合、本発明による制御の導入に
よって、2種またはそれ以上の材料のスパッタリング速度分布を全時間に渡って
制御すると共に、被膜速度分布を前記材料からワークピースもしくは基板で非反
応性の被膜法でも反応性の被膜法でも制御することが可能になる。
前記領域の長さlBがそれぞれの電子トラップもしくはトンネル状の磁界の閉ル
ープ(平面図で)の平均周長によって、ならびにそれぞれの極領域距離dに対し
て関係づけられる。
て閉ループの中で作られた電子トラップのトンネル状の磁界を有するマグネトロ
ンソースの前記ターゲットの概略断面図である。
の第1の実施形態である。
。
実施形態である。
発明による駆動の実現形態である。
ローチによる本発明の実現である。
施形態における本発明による方式の部分切断したターゲット配列および構成によ
る本発明のマグネトロンスパッタリングソースである。
形態である。
マ密度もしくはその分布に及ぼす本発明による駆動の影響である。
明による駆動の影響のもう1つの例である。
の基板表面の層厚分布である。
の基板表面の層厚分布である。
の基板表面の層厚分布である。
の基板表面の層厚分布である。
した、概略的なもう1つの実現可能性である。
、概略的平面図における実現形態である。
のアプローチのもとに実現した、本発明によるマグネトロンスパッタリングソー
スである。
パッタリングソースの磁石冠状体配列である。
による制御の影響である。
発明により駆動可能の、本発明によるマグネトロンソースの別の実施形態である
。
19により構成されたプラズマ密度分布に及ぼす本発明による駆動の影響である
。
Claims (35)
- 【請求項1】 マグネトロンスパッタリングソースのターゲット配列の全体
に渡るプラズマ密度分布の制御方法において、前記ターゲット配列の全体に渡っ
て少なくとも1つの電子トラップが、ターゲット配列を上から見て、自体閉じて
循環するループ(5)を形成し、ターゲット配列横断面方向に見て、トンネル状
である磁界(H)によって作られ、前記トンネル状の磁界(4)ならびに前記磁
界に対して曲げられた、アノードとカソードとしてのターゲットとの間に形成さ
れる電界(E)のループ(5)に基づき、前記ループ(5)に沿って、および前
記ループの中に電流ループと共に、当該箇所で増大するプラズマ密度の場所とを
形成する電子流(Ie)が形成される方法において、 局在的に、循環するトンネル状の磁界(H)のループ(5)に沿って前記磁界
(H)および/または電界(E)を制御しながら変化させる(±ΔS)ことを特
徴とする方法。 - 【請求項2】 磁界(H)および/または電界が、ループ(5)の平均周長
の最大1/3、好ましくは最大1/4、好ましくは本質的により少なくなる領域
の内部で変化することを特徴とする、請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 トンネル状の磁界(H)がターゲット配列から流出し、もし
くは再び流入する極領域の平均極距離において、d、制御変化がループlBの長
さで実施され、前記制御変化に対して:0<lB≦4d、好ましくは0<lB≦2
dが当てはまり、特に有利には:0<lB≦dが当てはまることを特徴とする、
請求項1または2記載の方法。 - 【請求項4】 アノードが生成する磁界の中へ介入する質量が制御しながら
変化されるように、トンネル状の磁界(H)を重畳して制御する磁界(HS)に
よって変化されることを特徴とする、請求項1の序文に記載の方法。 - 【請求項5】 アノードがトンネル状の磁界(H)の中へ介入する質量が局
在的な変化によって制御されることを特徴とする、請求項1ないし3のいずれか
1項記載の方法。 - 【請求項6】 トンネル状の磁界(H)が前記磁界の発生器(9a)に局在
的に制御する介入によって変化され、および/または電界(E)がアノードへ制
御しながら局在的に介入することによって変化されることを特徴とする、請求項
1ないし3、5のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項7】 トンネル状の磁界(H)がそのループ(5)の少なくとも大
部分に沿って制御磁界(HS)が、有利には本質的にターゲットスパッタリング
新規表面(1)に対して垂直に重畳することを特徴とする、請求項4記載の方法
。 - 【請求項8】 制御磁界(HS)がトンネル磁界ループ(5)に沿って本質
的に均質に印加されることを特徴とする、請求項7記載の方法。 - 【請求項9】 制御された変化が電子トラップの少なくとも1つで実現され
ると共に、プラズマ密度比が前記電子トラップの間で制御されて変化されること
を特徴とする、ターゲット配列(3)の全体に渡って少なくとも2つの電子トラ
ップが作られる、請求項1ないし8のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項10】 一方の電子トラップが他方の電子トラップの内部で実現さ
れることを特徴とする、請求項9記載の方法。 - 【請求項11】 両方の電子トラップが並置されて実現されることを特徴と
する、請求項9記載の方法。 - 【請求項12】 少なくとも1つの電子トラップがターゲットスパッタ面(
1)の全体に渡り、好ましくは制御されて、かつ、好ましくは周期的にシフトさ
れることを特徴とする、請求項1ないし11のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項13】 変化と共に、電子トラップのループの形状が制御されて変
化され、または電子トラップがそのスイッチオフおよびスイッチオンまで制御さ
れて減衰もしくは増幅されることを特徴とする、請求項1ないし12のいずれか
1項記載の方法。 - 【請求項14】 前記形状の変化がトンネル状の磁界の局在的な変化によっ
て実施されることを特徴とする、請求項13記載の方法。 - 【請求項15】 制御が不連続的に少なくとも1回のステップで一方の状態
から他方の状態へ実施され、または連続的に制御されて、好ましくは所定の時間
プロフィールにしたがって実施されることを特徴とする、請求項1ないし14の
いずれか1項記載の方法。 - 【請求項16】 トンネル状の磁界(H)が電磁石配列(19a、38)に
よって、および/または機械的に制御されて移動可能の永久磁石配列(19)に
よって変化され、および/または機械的に制御されて移動可能の強磁性シャント
によって変化されることを特徴とする、請求項1ないし15のいずれか1項記載
の方法。 - 【請求項17】 少なくとも1つの電子トラップがターゲットスパッタ面(
1)の全体に渡り、好ましくは制御され、好ましくは周期的にシフトされ、前記
変化が電磁石配列(19a、38)および/または制御されて移動した永久磁石
配列(19)によっておよび/または機械的に制御されて移動した強磁性シャン
トによって実施され、その場合に前記電磁石配列および/または永久磁石配列(
19)および/またはシャントが電子トラップと共にターゲット配列(3)に対
してシフトされることを特徴とする、請求項1ないし16のいずれか1項記載の
方法。 - 【請求項18】 少なくとも1つの電子トラップがターゲットスパッタ面(
1)の全体に渡ってシフトされ、好ましくは制御されて、好ましくは周期的にシ
フトされ、かつ、トンネル状の磁界(H)に重畳された制御磁界(HS)がター
ゲット配列に対して固定して設けられていることを特徴とする、請求項1ないし
17のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項19】 それぞれの電子トラップに割り当てられたターゲット配列
の表面領域が異種材料から選ばれることを特徴とする、請求項9記載の方法。 - 【請求項20】 被膜速度および/または被膜材料の分布が少なくとも前記
被膜の一部で、請求項1ないし19のいずれか1項記載のマグネトロンソースの
制御によって制御されることを特徴とする、被膜基板の製造方法。 - 【請求項21】 スパッタ面(1)を備えたターゲット配列(3)と、磁石
配列がスパッタ面(1)の全体に渡ってトンネル状の、スパッタ面(1)から流
出し、前記スパッタ面(1)の中へ再び流入する磁界(H)の少なくとも1つの
自体閉ループ(5)を作るスパッタ面(1)から転向するターゲット配列側の磁
石配列(9、9a、9au、9m、9i)と、さらにターゲット配列に対してアノー
ドで駆動される電極配列(13、32、30)とを有するマグネトロンソースで
あって、 局在的にループに沿って磁界(H)へ変化(ΔSH)しながら介入する制御可
能の磁石配列(9a、9c、19、19a)が設けられており、および/または
アノードで駆動される電極配列が、局在的にループ(5)に沿って電界(E)へ
変化(ΔSE)しながら介入する制御可能の電極配列(13、32)を包含する
ことを特徴とするマグネトロンソース。 - 【請求項22】 制御可能の配列が、ループの平均円周の最大1/3、好ま
しくは最大1/4になり、好ましくは本質的により短くなる前記ループの領域で
介入することを特徴とする、請求項21記載のマグネトロンソース。 - 【請求項23】 磁界を発生する配列の磁極からの平均距離−d−と、制御
可能の配列がループで介入する領域の長さ−lB−とが次の特性:0<lB≦4d
、好ましくは0<lB≦2d、特に有利には0<lB≦dを有することを特徴とす
る、請求項21または22のいずれか1項記載のマグネトロンソース。 - 【請求項24】 ループ(5)の少なくとも1つの本質的な部分に沿って磁
石配列(9)によって作られた磁界に変化可能の制御磁界(HS)が重畳する制
御可能の磁石配列(38)を設けたことを特徴とする、請求項21の序文に記載
のマグネトロンソース。 - 【請求項25】 制御可能の配列が少なくとも1つのヘルムホルツ−コイル
配列(38)を包含することを特徴とする、請求項21ないし24のいずれか1
項記載のマグネトロンソース。 - 【請求項26】 制御可能の配列が電磁石配列(19a)および/または機
械的に制御されて移動可能の永久磁石配列(19)および/または制御されて移
動可能の強磁性シャント配列を包含することを特徴とする、請求項21ないし2
5のいずれか1項記載のマグネトロンソース。 - 【請求項27】 制御可能の磁石配列が少なくとも1つの駆動されて回動可
能に支承されたマグネットシリンダ(19)を包含することを特徴とする、請求
項26記載のマグネトロンソース。 - 【請求項28】 マグネットシリンダ(19)のための駆動装置がコイル配
列(21)を包含し、前記コイル配列の磁界(Hλ)がマグネットシリンダ(1
9)の磁気双極子(DS)に作用することを特徴とする、請求項27記載のマグ
ネトロンソース。 - 【請求項29】 トンネル状にスパッタ面(1)から流出し、前記スパッタ
面(1)の中へ再び流入する磁界(H)を作る磁石配列(9i、9m、9a、9au
)がターゲット配列(3)に対して駆動されて移動可能であり、前記制御可能の
磁石配列(19)が前記磁石配列運動と結合していることを特徴とする、請求項
21ないし28のいずれか1項記載のマグネトロンソース。 - 【請求項30】 各々1つのトンネル状にスパッタ面(1)から流出し、前
記スパッタ面(1)の中へ再び流入する磁界(Ha、Hi)を作る1以上の磁石配
列(9i、9m、9a、9au)が設けられていることを特徴とする、請求項21な
いし29のいずれか1項記載のマグネトロンソース。 - 【請求項31】 制御可能の配列が少なくとも磁石配列によって作られたト
ンネル状にスパッタ面から流出し、前記スパッタ面の中へ再び流入する磁界(H i 、Ha)の1つに作用することを特徴とする、請求項30記載のマグネトロンソ
ース。 - 【請求項32】 スパッタ面(1)が前記磁界(Hi、Ha)の領域で異種材
料からなることを特徴とする、各々1つのトンネル状にスパッタ面(1)から流
出し、前記スパッタ面の中へ再び流入する磁界(Hi、Ha)を形成する少なくと
も2つの磁石配列(9i、9m、9a、9au)を有する、請求項21ないし31の
いずれか1項記載のマグネトロンソース。 - 【請求項33】 制御可能の配列が機械的にトンネル状の磁界の中へ、かつ
、前記トンネル状の磁界からシフトされる、好ましくはアノード電極を包含する
ことを特徴とする、請求項21ないし32のいずれか1項記載のマグネトロンソ
ース。 - 【請求項34】 請求項21ないし33のいずれか1項記載のマグネトロン
ソースを備えたスパッタリング被膜チャンバ。 - 【請求項35】 請求項34記載の少なくとも1つのスパッタリングチャン
バを備えた真空処理設備。
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