JP7471236B2 - マグネトロンスパッタリングのための方法および装置 - Google Patents
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Description
・ スパッタ面を有し、ターゲット平面に沿って延びるターゲットを、真空筐体に提供するステップと、
・ スパッタ被覆される面を有する基板を提供するステップと、
・ スパッタ面と、スパッタ被覆される面との間に、反応空間を提供するステップと、
・ 反応空間においてマグネトロン磁界を発生させるステップであって、マグネトロン磁界の磁力線がスパッタ面の第1の外側極面と第1の内側極面との間で弧を描き、第1の外側極面は、スパッタ面を向く方向において見たとき、スパッタ面において第1の内側極面の周りに閉ループを形成する、ステップと、
・ 反応空間において、少なくとも1つの第2の外側極面と少なくとも1つの第2の内側極面との間に、さらなる磁界を発生させるステップと、
・ 反応空間において、マグネトロン磁界とさらなる磁界との重畳によって、合成磁界を発生させるステップであって、反応空間における軌跡においてターゲット平面と平行な合成磁界の方向成分が、少なくとも反応空間の支配的な体積-面積において、この軌跡においてターゲット平面と平行なマグネトロン磁界の方向成分より大きい、ステップと
を含む方法によって達成される。
1) 我々は、本明細書および特許請求の範囲を通じて、図1を用いて説明されているように、スパッタリング装置、基板をスパッタ被覆する方法、または、スパッタ被覆された基板を製造する方法の文脈において、「極面」において、以下のことを理解している。
真空筐体4の空の容積Vが、筐体4の壁2の内側面2iと、1以上のターゲット1のスパッタされるスパッタ面11とによって囲まれている。真空筐体4の壁2は、汲み上げる目的、フィードスルーなどのための開口を有してもよく、そのため、それ自体では必ずしも真空気密ではない。面2iおよび11の表面領域8であって、この表面領域に沿って磁界Bの支配的な部分が固体材料から容積Vの気体の雰囲気へと伝わる、または、反対に伝わる、表面領域を「極面」と称する。表面領域8は、磁極性NまたはSの一方を有する。
・ 基板に対してスパッタ面の反対の位置、
・ 基板と整列させられた位置、
・ ターゲット平面と基板との間で、ターゲット平面より基板に近い位置、
・ ターゲット平面と基板との間で、ターゲット平面より基板から離れた位置、
・ ターゲット平面と基板との間で、基板とターゲット平面とから等距離の位置、
・ ターゲット平面と整列させられた位置、
・ ターゲット平面に対して基板の反対の位置
のうちの少なくとも1つにおいて実施される。
・ 基板に対してスパッタ面の反対の位置、
・ 基板と整列させられた位置、
・ ターゲット平面と基板との間で、ターゲット平面より基板に近い位置、
・ ターゲット平面と基板との間で、ターゲット平面より基板から離れた位置、
・ ターゲット平面と基板との間で、基板とターゲット平面とから等距離の位置、
・ ターゲット平面と整列させられた位置、
・ ターゲット平面に対して基板の反対の位置
のうちの少なくとも1つにおいて提供される。
・ 真空筐体と、その中に、
・ 基板平面を定め、スパッタ被覆される面を有する二次元で延ばされた基板を保持するように調整される基板保持体と、
・ ターゲット保持体に搭載され、ターゲット平面に沿って延び、スパッタ面および後面を有するターゲットと、
・ スパッタ面に向かう方向において見たとき、つまり、ターゲットに向かう上面図において見たとき、第1の外側極面と第1の内側極面とを備え、第1の外側極面は第1の内側極面の周りにスパッタ面に沿って閉ループを形成し、第1の外側極面は一方の磁極性のものであり、第1の内側極面は他方の磁極性のものである、マグネトロン磁石-ダイポールの配置と、
・ 少なくとも1つの第2の外側極面および少なくとも1つの第2の内側極面を有するさらなるマグネトロン磁石-ダイポールの配置であって、スパッタ面に向かう方向において見たとき、つまり、ターゲットに向かう上面図において見たとき、少なくとも1つの第2の内側極面は、第1の外側極面および少なくとも1つの第2の外側極面のループ内にあり、少なくとも1つの第2の外側極面は第2の内側極面から離れており、第2の外側極面は、対処されたような一方の磁極性を有し、第2の内側極面は、対処されたような他方の磁極性を有する、さらなる磁石-ダイポールの配置と
を備えるスパッタリング装置によってさらに解決される。
・ 基板平面に対してターゲット平面の反対の位置、
・ 基板平面と整列させられた位置、
・ ターゲット平面と基板平面との間で、ターゲット平面より基板に近い位置、
・ ターゲット平面と基板平面との間で、ターゲット平面より基板平面から離れた位置、
・ ターゲット平面と基板平面との間で、基板平面とターゲット平面とから等距離の位置、
・ ターゲット平面と整列させられた位置、
・ ターゲット平面に対して基板平面の反対の位置
のうちの少なくとも1つにある。
(a) 基板平面19に対してスパッタ面11またはターゲット平面9の反対の位置、
(b) 基板平面19と整列させられた位置、
(c) 基板平面19とターゲット平面9との間で、ターゲット平面9より基板19に近い位置、
(d) 基板平面19およびターゲット平面9に対して中央とされ、したがって、基板19とターゲット平面9とから等距離の位置、
(e) 基板平面19とターゲット平面9との間で、基板平面19よりターゲット平面9に近い位置、
(f) ターゲット平面9と整列させられた位置、
(g) スパッタ面11に対して基板平面19の反対の位置
に位置付けられる。
0≦α≦2°
(1) αa=αbであり、2つの脚部21aおよび21bが平行な軌跡La、Lbに沿って延びる。
(2) αa=αb=0°であり、脚部がそれ自体で追加的に直線的であり、Dmaxにおいて鏡像とされる場合、結果的に、図11に示されているような第1の外側極面20のループの形になる。
(3) αc=αdであり、2つの部分32aおよび32bが平行な軌跡La、Lbに沿って延びる。
(4) αc=αd=0°であり、部分32aおよび32bがそれ自体で追加的に直線的であり、Dmaxにおいて鏡像とされ、さらに追加的に、(2)において先に対処されたすべての条件が広がる場合、結果的に、図11に示されているような第1の外側極面20のループの形と、第2の外側極面32の部分32aおよび32bの形および位置決めとになる。
a) マグネトロン効果がさらなる磁界Ba、Ba’によって相当に向上させられる。
b) さらなる磁界Ba、Ba’は、先に対処されているような整列磁界とされ得る、または、そのような整列磁界として使用される。
[付記項1]
マグネトロンスパッタ堆積の方法、または、マグネトロンスパッタで堆積された層で被覆された基板を製造する方法であって、
スパッタ面(11)を有し、ターゲット平面(9)に沿って延びるターゲット(1)を、真空筐体(4、40、60)に提供するステップと、
スパッタ被覆される面(15)を有する基板(13)を提供するステップと、
前記スパッタ面(11)と、スパッタ被覆される前記面(15)との間に、反応空間(I)を提供するステップと、
前記反応空間(I)においてマグネトロン磁界(Bm)を発生させるステップであって、前記マグネトロン磁界(Bm)の磁力線が前記スパッタ面(11)の第1の外側極面(20)と第1の内側極面(22)との間で弧を描き、前記第1の外側極面(20)は、前記スパッタ面(11)を向く方向(S1)において見たとき、前記スパッタ面(11)において前記第1の内側極面(22)の周りに閉ループを形成する、ステップと、
前記反応空間(I)において、少なくとも1つの第2の外側極面(32)と少なくとも1つの第2の内側極面(30)との間に、さらなる磁界(Ba)を発生させるステップと、
前記反応空間(I)において、前記マグネトロン磁界(Bm)と前記さらなる磁界(Ba)との重畳によって、合成磁界(Br)を発生させるステップであって、前記反応空間(I)における軌跡において前記ターゲット平面(9)と平行な前記合成磁界(Br)の方向成分が、少なくとも前記反応空間(I)の支配的な体積-面積において、前記軌跡において前記ターゲット平面(9)と平行な前記マグネトロン磁界(Bm)の方向成分より大きい、ステップと
を含む方法。
[付記項2]
前記合成磁界を、前記スパッタ面の支配的な表面領域に沿って発生させるステップを含む、付記項1に記載の方法。
[付記項3]
前記合成磁界を、スパッタ被覆される前記基板の前記面の支配的な表面領域に沿って発生させるステップを含む、付記項1または2に記載の方法。
[付記項4]
前記反応空間における前記マグネトロン磁界と前記さらなる磁界とを、前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、前記さらなる磁界の力線が前記閉ループの少なくとも一部に沿う前記マグネトロン磁界の力線と平行になるように調整されるステップを含む、付記項1から3のいずれか一項に記載の方法。
[付記項5]
前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、前記第1の外側極面の外側に前記少なくとも1つの第2の外側極面を提供する、付記項1から4のいずれか一項に記載の方法。
[付記項6]
前記第1の外側極面の磁極性と前記少なくとも1つの第2の外側極面の磁極性とを等しくなるように選択し、前記第1の内側極面の磁極性と前記少なくとも1つの第2の内側極面の磁極性とを等しくなるように選択する、付記項1から5のいずれか一項に記載の方法。
[付記項7]
前記少なくとも1つの第2の内側極面を前記スパッタ面の一部として提供する、付記項1から6のいずれか一項に記載の方法。
[付記項8]
前記少なくとも1つの第2の内側極面を、前記スパッタ面から離れて前記スパッタ面の反対に提供する、付記項1から6のいずれか一項に記載の方法。
[付記項9]
前記少なくとも1つの第2の内側極面を、前記基板に対して前記スパッタ面の反対に提供する、付記項8に記載の方法。
[付記項10]
前記ターゲット平面と平行に見たとき、前記少なくとも1つの第2の外側極面を、以下の位置、すなわち、
前記基板に対して前記スパッタ面の反対の位置、
前記基板と整列させられた位置、
前記ターゲット平面と前記基板との間で、前記ターゲット平面より前記基板に近い位置、
前記ターゲット平面と前記基板との間で、前記ターゲット平面より前記基板から離れた位置、
前記ターゲット平面と前記基板との間で、前記基板と前記ターゲット平面とから等距離の位置、
前記ターゲット平面と整列させられた位置、
前記ターゲット平面に対して前記基板の反対の位置
のうちの少なくとも1つにおいて提供する、付記項1から9のいずれか一項に記載の方法。
[付記項11]
強磁性材料となるように前記ターゲットの材料を選択し、前記合成磁界によって、前記基板にスパッタ堆積させられる前記層における磁気異方性の方向を、一方向性となるように、スパッタ被覆される前記基板の前記面の少なくとも支配的な部分に沿って制御する、付記項1から10のいずれか一項に記載の方法。
[付記項12]
前記合成磁界を、スパッタ被覆され、好ましくは一様とされる前記基板の前記面の支配的な表面領域に沿って発生させるステップを含む、付記項11に記載の方法。
[付記項13]
前記反応空間における前記マグネトロン磁界と前記さらなる磁界とを、前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、前記さらなる磁界の力線が前記閉ループの少なくとも一部に沿う前記マグネトロン磁界の力線と平行になるように調整されるステップを含む、付記項11または12に記載の方法。
[付記項14]
前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、前記第1の外側極面の外側に前記少なくとも1つの第2の外側極面を提供する、付記項11から13のいずれか一項に記載の方法。
[付記項15]
前記第1の外側極面の磁極性と前記少なくとも1つの第2の外側極面の磁極性とを等しくなるように選択し、前記第1の内側極面の磁極性と前記少なくとも1つの第2の内側極面の磁極性とを等しくなるように選択する、付記項11から14のいずれか一項に記載の方法。
[付記項16]
前記少なくとも1つの第2の内側極面を、前記基板に対して前記スパッタ面の反対に提供する、付記項11から15のいずれか一項に記載の方法。
[付記項17]
前記少なくとも1つの第2の外側極面を、前記ターゲット平面と平行に見たとき、以下の位置、すなわち、
前記基板に対して前記スパッタ面の反対の位置、
前記基板と整列させられた位置、
前記ターゲット平面と前記基板との間で、前記ターゲット平面より前記基板に近い位置、
前記ターゲット平面と前記基板との間で、前記ターゲット平面より前記基板から離れた位置、
前記ターゲット平面と前記基板との間で、前記基板と前記ターゲット平面とから等距離の位置、
前記ターゲット平面と整列させられた位置、
前記ターゲット平面に対して前記基板の反対の位置
のうちの少なくとも1つにおいて提供する、付記項11から16のいずれか一項に記載の方法。
[付記項18]
前記少なくとも1つの第2の外側極面を、前記ターゲット平面と平行に見たとき、前記基板に対して前記スパッタ面の反対に提供する、付記項11から17のいずれか一項に記載の方法。
[付記項19]
前記ループに最大ループ直径を提供するステップであって、前記少なくとも1つの第2の外側極面は、前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、前記最大直径の一方の側における少なくとも1つの第2の極面の限定された程度の一の配置と、前記最大直径の他方の側における少なくとも1つの第2の極面の限定された程度のさらなる配置とを含む、付記項1から18のいずれか一項に記載の方法。
[付記項20]
前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、前記最大直径の一方の側において第1の直線的な軌跡に沿って延びる前記第1の外側極面の第1の脚部を提供するステップと、前記最大直径の他方の側において第2の直線的な軌跡に沿って延びる前記第1の外側極面の第2の脚部を提供するステップとを含み、前記一の配置は前記第1の脚部に沿って延び、前記さらなる配置は前記第2の脚部に沿って延びる、付記項19に記載の方法。
[付記項21]
前記第1の脚部および前記第2の脚部は直線的に延びる、付記項20に記載の方法。
[付記項22]
互いと平行な前記第1の脚部および前記第2の脚部を提供するステップを含む、付記項21に記載の方法。
[付記項23]
前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、それぞれの直線的な軌跡に沿って延びる前記一の配置および前記さらなる配置を提供する、付記項19から22のいずれか一項に記載の方法。
[付記項24]
直線的に延ばすように前記一の配置および前記さらなる配置を選択する、付記項23に記載の方法。
[付記項25]
前記一の配置および前記さらなる配置は、それぞれの前記脚部の傍らにそれぞれの一定の間隔を伴って延びる、付記項19から24のいずれか一項に記載の方法。
[付記項26]
前記真空筐体の真空に曝される面の一部を前記少なくとも1つの第2の外側極面として選択する、または、前記真空筐体に装着される部品の真空に曝される面を選択するステップを含む、付記項1から25のいずれか一項に記載の方法。
[付記項27]
前記基板が前記ターゲットにわたって通過するように前記基板と前記ターゲットとを相対的に移動させるステップを含む、付記項1から26のいずれか一項に記載の方法。
[付記項28]
前記基板のうちの2つ以上を提供するステップと、付記項1から27のいずれか一項に記載の前記方法を、前記基板のうちの前記2つ以上に続けて実施するステップとを含む、付記項27に記載の方法。
[付記項29]
付記項1から27のいずれか一項に記載の前記方法を、基板において2回以上続けて実施するステップを含む、付記項27または28に記載の方法。
[付記項30]
前記マグネトロン磁界と前記さらなる磁界とを、前記スパッタ面に向かって見たとき、前記合成磁界の力線が前記スパッタ面の支配的な部分にわたって方向の軸と平行に延びるように定めるステップと、
前記基板を前記ターゲットに対して、前記方向の軸に対して一定の基板の配向の角度で移動させるステップと
を含む、付記項27から29のいずれか一項に記載の方法。
[付記項31]
前記基板から遠くにある回転軸の周りに前記基板を前記ターゲットに対して回転させるステップを含む、付記項27から30のいずれか一項に記載の方法。
[付記項32]
前記回転軸は、前記基板のスパッタ被覆される前記面における法線と、両方の限度を含む0°から45°の間の角度で交差し、好ましくは0°の角度で交差し、したがって前記法線と平行である、付記項31に記載の方法。
[付記項33]
前記回転軸は、前記基板のスパッタ被覆される前記面における法線と、両方の限度を含む45°から90°の間の角度で交差し、好ましくは90°の角度で交差し、したがって前記法線に対して垂直である、付記項31に記載の方法。
[付記項34]
スパッタ被覆される前記面のより近くで、前記マグネトロン磁界の強度より大きくなるように前記さらなる磁界の強度を発生させ、スパッタ被覆される前記面からより遠くで、前記マグネトロン磁界の強度より小さくなるように前記さらなる磁界の強度を発生させるステップを含む、付記項1から33のいずれか一項に記載の方法。
[付記項35]
前記ターゲットは強磁性材料のものである、付記項1から34のいずれか一項に記載の方法。
[付記項36]
前記第1の外側極面と、前記第2の外側極面と、前記第1の内側極面と、前記第2の内側極面とは少なくとも互いに対して不動である、付記項1から35のいずれか一項に記載の方法。
[付記項37]
真空筐体と、その中に、
基板平面を定め、スパッタ被覆される面を有する二次元で延ばされた基板を保持するように調整される基板保持体と、
ターゲット保持体に搭載され、ターゲット平面に沿って延び、スパッタ面および後面を有するターゲットと、
前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、第1の外側極面と第1の内側極面とを備え、前記第1の外側極面は前記第1の内側極面の周りに前記スパッタ面に沿って閉ループを形成し、前記第1の外側極面は一方の磁極性のものであり、前記第1の内側極面は他方の磁極性のものである、マグネトロン磁石-ダイポールの配置と、
少なくとも1つの第2の外側極面および少なくとも1つの第2の内側極面を有するさらなる磁石-ダイポールの配置であって、前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、前記少なくとも1つの第2の内側極面は、前記第1の外側極面の前記ループ内にあり、前記少なくとも1つの第2の外側極面は前記第2の内側極面から離れており、前記第2の外側極面は前記一方の磁極性を有し、前記第2の内側極面は前記他方の磁極性を有する、さらなるマグネトロン磁石-ダイポールの配置と
を備えるスパッタリング装置。
[付記項38]
前記少なくとも1つの第2の外側極面は、前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、前記第1の外側極面の外側に位置付けられる、付記項37に記載のスパッタリング装置。
[付記項39]
前記第2の外側極面は、前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、前記基板保持体において基板の周囲の外側に位置付けられる、付記項37または38に記載のスパッタ装置。
[付記項40]
前記第2の外側極面は、前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、前記ターゲットの周囲の外側に位置付けられる、付記項37から39のいずれか一項に記載のスパッタ装置。
[付記項41]
前記マグネトロン磁石-ダイポールの配置および前記さらなる磁石-ダイポールの配置は、前記マグネトロン磁石-ダイポールの配置によって発生させられるマグネトロン磁界の力線および前記さらなる磁石-ダイポールの配置によって発生させられるさらなる磁界の力線が、前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、前記閉ループの少なくとも一部に沿って相互に平行となるように調整される、付記項37から40のいずれか一項に記載のスパッタ装置。
[付記項42]
前記ターゲットは強磁性材料のものである、付記項41に記載のスパッタ装置。
[付記項43]
前記第1の外側極面は前記スパッタ面の一部である、付記項37から42のいずれか一項に記載の装置。
[付記項44]
前記少なくとも1つの第2の内側極面は前記スパッタ面の一部である、付記項37から43のいずれか一項に記載の装置。
[付記項45]
前記少なくとも1つの第2の内側極面は前記スパッタ面から離れている、付記項37から43のいずれか一項に記載の装置。
[付記項46]
前記少なくとも1つの第2の内側極面は前記基板平面に対して前記スパッタ面の反対に位置付けられる、付記項45に記載の装置。
[付記項47]
前記少なくとも1つの第2の外側極面は、前記ターゲット平面と平行に見たとき、以下の位置、すなわち、
前記基板平面に対して前記ターゲット平面の反対の位置、
前記基板平面と整列させられた位置、
前記ターゲット平面と前記基板平面との間で、前記ターゲット平面より前記基板平面に近い位置、
前記ターゲット平面と前記基板平面との間で、前記ターゲット平面より前記基板平面から離れた位置、
前記ターゲット平面と前記基板平面との間で、前記基板平面と前記ターゲット平面とから等距離の位置、
前記ターゲット平面と整列させられた位置、
前記ターゲット平面に対して前記基板平面の反対の位置
のうちの少なくとも1つにある、付記項37から46のいずれか一項に記載の装置。
[付記項48]
前記第1の内側極面は、前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、さらなる閉ループである、付記項37から47のいずれか一項に記載のスパッタ装置。
[付記項49]
前記第2の内側極面は、前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、前記さらなる閉ループ内にある、付記項48に記載のスパッタ装置。
[付記項50]
前記第1の内側極面の少なくとも一部と前記第2の内側極面の少なくとも一部とは、前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、重なり合う、付記項37から49のいずれか一項に記載の装置。
[付記項51]
前記第1の外側極面の前記ループは最大ループ直径を有し、前記少なくとも1つの第2の外側極面は、前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、前記最大直径の一方の側における少なくとも1つの第2の極面の限定された程度の一の配置と、前記最大直径の他方の側における少なくとも1つの第2の極面の限定された程度のさらなる配置とを含む、付記項37から50のいずれか一項に記載の装置。
[付記項52]
前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、前記最大直径の一方の側において第1の直線的な軌跡に沿って延びる前記第1の外側極面の第1の脚部と、前記最大直径の他方の側において第2の直線的な軌跡に沿って延びる前記第1の外側極面の第2の脚部とを備え、前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、前記一の配置は前記第1の脚部に沿って延び、前記さらなる配置は前記第2の脚部に沿って延びる、付記項51に記載の装置。
[付記項53]
前記第1の脚部および前記第2の脚部は、前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、直線的に延びる、付記項52に記載の装置。
[付記項54]
前記第1の脚部および前記第2の脚部は、前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、互いに対して平行である、付記項53に記載の装置。
[付記項55]
前記一の配置および前記さらなる配置は、前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、それぞれの直線的な軌跡に沿って延びる、付記項51から54のいずれか一項に記載の装置。
[付記項56]
前記一の配置および前記さらなる配置は、前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、直線的に延びる、付記項55に記載の装置。
[付記項57]
前記一の配置および前記さらなる配置は、前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、それぞれの前記脚部の傍らにそれぞれの一定の間隔を伴って延びる、付記項52から56のいずれか一項に記載の装置。
[付記項58]
前記真空筐体の真空に曝される面の一部が前記少なくとも1つの第2の外側極面である、または、前記真空筐体に装着される部品の真空に曝される面が前記少なくとも1つの第2の外側極面である、付記項37から57のいずれか一項に記載の装置。
[付記項59]
少なくとも1つのさらなる真空処理装置を備え、一方における前記基板保持体と、他方における前記ターゲット保持体および前記少なくとも1つのさらなる真空処理装置とは、互いに対して駆動して移動可能であり、前記基板保持体を前記スパッタ面にわたって通過させ、前記基板保持体を、前記少なくとも1つのさらなる真空処理装置へと、または、前記少なくとも1つのさらなる真空処理装置から通過させる、付記項37から58のいずれか一項に記載の装置。
[付記項60]
前記スパッタ面および前記少なくとも1つのさらなる真空処理装置に対して移動可能である2つ以上の前記基板保持体を備える、付記項59に記載の装置。
[付記項61]
前記さらなる真空処理装置のうちの少なくとも1つが付記項37から57のいずれか一項に記載のスパッタリング装置である、付記項59または60に記載の装置。
[付記項62]
前記スパッタリング装置のうちの少なくとも1つで、その前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、前記マグネトロン磁石-ダイポールの配置と前記さらなる磁石-ダイポールの配置とは、前記マグネトロン磁石-ダイポールの配置によって発生させられるマグネトロン磁界と、前記さらなる磁石-ダイポールの配置によって発生させられるさらなる磁界との重畳から生じる合成磁界の力線が、前記スパッタ面の支配的な部分にわたって方向の軸の方向において平行に延びるように構築され、前記少なくとも1つの基板保持体の相対移動は、前記方向の軸に対して一定の角度の配向で前記スパッタ面を通過するような様態で制御される、付記項59から61のいずれか一項に記載の装置。
[付記項63]
前記基板保持体は、前記基板保持体から遠くにある回転軸の周りに駆動して相対的に回転可能である、付記項59から62のいずれか一項に記載の装置。
[付記項64]
前記回転軸は、前記基板平面における法線と、0°以上45°以下の角度で交差し、好ましくは0°の角度で交差し、したがって前記基板平面に対して垂直である、付記項63に記載の装置。
[付記項65]
前記回転軸は、前記基板平面における法線と、45°以上90°以下の角度で交差し、好ましくは90°の角度で交差し、したがって前記基板平面と平行である、付記項63に記載の装置。
[付記項66]
前記ターゲットは強磁性材料のものである、付記項37から65のいずれか一項に記載の装置。
[付記項67]
前記マグネトロンダイポール配置と前記さらなる磁石-ダイポールの配置とは、少なくとも互いに対して不動である、付記項37から66のいずれか一項に記載の装置。
Claims (37)
- マグネトロンスパッタ堆積の方法、または、マグネトロンスパッタで堆積された層で被覆された基板を製造する方法であって、
強磁性材料のものであるターゲット(1)であって、スパッタ面(11)を有し、ターゲット平面(9)に沿って延びる、ターゲット(1)を、真空筐体(4、40、60)に提供するステップと、
スパッタ被覆される面(15)を有する基板(13)を提供するステップと、
前記スパッタ面(11)と、スパッタ被覆される前記面(15)との間に、反応空間(I)を提供するステップと、
前記反応空間(I)においてマグネトロン磁界(Bm)を発生させるステップであって、前記マグネトロン磁界(Bm)の磁力線が前記スパッタ面(11)の第1の外側極面(20)と第1の内側極面(22)との間で弧を描き、前記第1の外側極面(20)は、前記スパッタ面(11)を向く方向(S1)において見たとき、前記スパッタ面(11)において前記第1の内側極面(22)の周りに閉ループを形成する、ステップと、
前記反応空間(I)において、前記スパッタ面(11)を向く方向(S1)において見たとき、前記第1の外側極面(20)の前記閉ループの外側に位置付けられている少なくとも1つの第2の外側極面(32)と前記第1の外側極面(20)の前記閉ループ内に位置付けられている少なくとも1つの第2の内側極面(30)との間に、さらなる磁界(Ba)を発生させるステップと、
前記反応空間(I)において、前記マグネトロン磁界(Bm)と前記さらなる磁界(Ba)との重畳によって、合成磁界(Br)を発生させるステップであって、前記反応空間(I)における軌跡において前記ターゲット平面(9)と平行な前記合成磁界(Br)の方向成分が、少なくとも前記反応空間(I)の支配的な体積-面積において、前記軌跡において前記ターゲット平面(9)と平行な前記マグネトロン磁界(Bm)の方向成分より大きい、ステップと、それにより、
前記合成磁界を、スパッタ被覆される前記基板の前記面の50%を超える表面領域に沿って発生させるステップと、
前記第1の外側極面の磁極性と前記少なくとも1つの第2の外側極面の磁極性とを等しくなるように選択し、前記第1の内側極面の磁極性と前記少なくとも1つの第2の内側極面の磁極性とを等しくなるように選択するステップと、
最大ループ直径を有するように前記第1の外側極面の前記閉ループを提供するステップと、
前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、前記少なくとも1つの第2の外側極面は、前記最大ループ直径の一方の側における前記少なくとも1つの第2の外側極面の限定された程度の一の配置を提供するステップと、
前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、前記少なくとも1つの第2の外側極面は、前記最大ループ直径の他方の側における前記少なくとも1つの第2の外側極面の限定された程度のさらなる配置を提供するステップと、
を含み、
前記第2の外側極面は、前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、前記基板の周囲の外側に位置付けられる、方法。 - 前記反応空間における前記マグネトロン磁界と前記さらなる磁界とを、前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、前記さらなる磁界の力線が前記閉ループの少なくとも一部に沿う前記マグネトロン磁界の力線と平行になるように調整されるステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記合成磁界によって、前記基板にスパッタ堆積させられる前記層における磁気異方性の方向を、一方向性となるように、スパッタ被覆される前記基板の前記面の少なくとも50%を超える部分に沿って制御するステップを含む、請求項1または2に記載の方法。
- 前記基板が前記ターゲットにわたって通過するように前記基板と前記ターゲットとを相対的に移動させるステップを含む、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記基板のうちの2つ以上を提供するステップと、請求項1から3のいずれか一項に記載の前記方法を、前記基板のうちの前記2つ以上に続けて実施するステップとを含む、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項3から5のいずれか一項に記載の前記方法を、基板において2回以上続けて実施するステップを含む、請求項4または5に記載の方法。
- 前記マグネトロン磁界と前記さらなる磁界とを、前記スパッタ面に向かって見たとき、前記合成磁界の力線が前記スパッタ面の支配的な部分にわたって方向の軸と平行に延びるように定めるステップと、
前記基板を前記ターゲットに対して、前記方向の軸に対して一定の基板の配向の角度で移動させるステップと
を含む、請求項4から6のいずれか一項に記載の方法。 - 前記基板から遠くにある回転軸の周りに前記基板を前記ターゲットに対して回転させるステップを含む、請求項4から7のいずれか一項に記載の方法。
- スパッタ被覆される前記面のより近くで、前記マグネトロン磁界の強度より大きくなるように前記さらなる磁界の強度を発生させ、スパッタ被覆される前記面からより遠くで、前記マグネトロン磁界の強度より小さくなるように前記さらなる磁界の強度を発生させるステップを含む、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1の外側極面と、前記第2の外側極面と、前記第1の内側極面と、前記第2の内側極面とは少なくとも互いに対して不動である、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。
- 真空筐体と、その中に、
基板平面を定め、スパッタ被覆される面を有する二次元で延ばされた基板を保持するように調整される基板保持体と、
強磁性材料のものであるターゲットであって、ターゲット保持体に搭載され、ターゲット平面に沿って延び、スパッタ面および後面を有する、ターゲットと、
前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、第1の外側極面と第1の内側極面とを備え、前記第1の外側極面は前記第1の内側極面の周りに前記スパッタ面に沿って閉ループを形成し、前記第1の外側極面は一方の磁極性のものであり、前記第1の内側極面は他方の磁極性のものである、マグネトロン磁石-ダイポールの配置と、
前記第1の外側極面の前記閉ループの外側に位置付けられている少なくとも1つの第2の外側極面および少なくとも1つの第2の内側極面を有するさらなる磁石-ダイポールの配置であって、前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、前記少なくとも1つの第2の内側極面は、前記第1の外側極面の前記閉ループ内にあり、前記第2の外側極面は前記一方の磁極性を有し、前記第2の内側極面は前記他方の磁極性を有する、さらなるマグネトロン磁石-ダイポールの配置と
を備え、
前記第1の外側極面の前記閉ループは最大ループ直径を有し、前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、前記少なくとも1つの第2の外側極面は、前記最大ループ直径の一方の側における少なくとも1つの第2の外側極面の限定された程度の一の配置と、前記最大ループ直径の他方の側における少なくとも1つの第2の外側極面の限定された程度のさらなる配置とを含み、
前記スパッタ面と、スパッタ被覆される前記面との間にある反応空間において、前記第1の外側極面と前記第1の内側極面との間で発生する第1の磁界(B m )と前記第2の外側極面と前記第2の内側極面との間で発生する第2の磁界(B a )との重畳によって発生された合成磁界の前記反応空間における軌跡において前記ターゲット平面と平行な方向成分が、少なくとも前記反応空間の支配的な体積-面積において、前記軌跡における前記ターゲット平面に平行な前記第1の磁界(B m )の方向成分より大きい、スパッタリング装置。 - 前記少なくとも1つの第2の外側極面は、前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、前記第1の外側極面の外側に位置付けられる、請求項11に記載のスパッタリング装置。
- 前記第2の外側極面は、前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、前記ターゲットの周囲の外側に位置付けられる、請求項11または12に記載のスパッタリング装置。
- 前記マグネトロン磁石-ダイポールの配置および前記さらなる磁石-ダイポールの配置は、前記マグネトロン磁石-ダイポールの配置によって発生させられるマグネトロン磁界の力線および前記さらなる磁石-ダイポールの配置によって発生させられるさらなる磁界の力線が、前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、前記閉ループの少なくとも一部に沿って相互に平行となるように調整される、請求項11から13のいずれか一項に記載のスパッタリング装置。
- 前記第1の外側極面は前記スパッタ面の一部である、請求項11から14のいずれか一項に記載のスパッタリング装置。
- 前記少なくとも1つの第2の内側極面は前記スパッタ面の一部である、請求項11から15のいずれか一項に記載のスパッタリング装置。
- 前記少なくとも1つの第2の内側極面は前記スパッタ面から離れている、請求項11から16のいずれか一項に記載のスパッタリング装置。
- 前記少なくとも1つの第2の内側極面は前記基板平面に対して前記スパッタ面の反対に位置付けられる、請求項17に記載のスパッタリング装置。
- 前記少なくとも1つの第2の外側極面は、前記ターゲット平面と平行に見たとき、以下の位置、すなわち、
前記基板平面に対して前記ターゲット平面の反対の位置、
前記基板平面と整列させられた位置、
前記ターゲット平面と前記基板平面との間で、前記ターゲット平面より前記基板平面に近い位置、
前記ターゲット平面と前記基板平面との間で、前記ターゲット平面より前記基板平面から離れた位置、
前記ターゲット平面と前記基板平面との間で、前記基板平面と前記ターゲット平面とから等距離の位置、
前記ターゲット平面と整列させられた位置、
前記ターゲット平面に対して前記基板平面の反対の位置
のうちの少なくとも1つにある、請求項11から18のいずれか一項に記載のスパッタリング装置。 - 前記第1の内側極面は、前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、さらなる閉ループである、請求項11から19のいずれか一項に記載のスパッタリング装置。
- 前記第2の内側極面は、前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、前記さらなる閉ループ内にある、請求項20に記載のスパッタリング装置。
- 前記第1の内側極面の少なくとも一部と前記第2の内側極面の少なくとも一部とは、前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、重なり合う、請求項11から21のいずれか一項に記載のスパッタリング装置。
- 前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、前記最大ループ直径の一方の側において第1の直線的な軌跡に沿って延びる前記第1の外側極面の第1の脚部と、前記最大ループ直径の他方の側において第2の直線的な軌跡に沿って延びる前記第1の外側極面の第2の脚部とを備え、前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、前記一の配置は前記第1の脚部に沿って延び、前記さらなる配置は前記第2の脚部に沿って延びる、請求項11から22のいずれか一項に記載のスパッタリング装置。
- 前記第1の脚部および前記第2の脚部は、前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、直線的に延びる、請求項23に記載のスパッタリング装置。
- 前記第1の脚部および前記第2の脚部は、前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、互いに対して平行である、請求項24に記載のスパッタリング装置。
- 前記一の配置および前記さらなる配置は、前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、それぞれの直線的な軌跡に沿って延びる、請求項23から25のいずれか一項に記載のスパッタリング装置。
- 前記一の配置および前記さらなる配置は、前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、直線的に延びる、請求項26に記載のスパッタリング装置。
- 前記一の配置および前記さらなる配置は、前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、それぞれの前記脚部の傍らにそれぞれの一定の間隔を伴って延びる、請求項23から27のいずれか一項に記載のスパッタリング装置。
- 前記真空筐体の真空に曝される面の一部が前記少なくとも1つの第2の外側極面である、または、前記真空筐体に装着される部品の真空に曝される面が前記少なくとも1つの第2の外側極面である、請求項11から28のいずれか一項に記載のスパッタリング装置。
- 少なくとも1つのさらなる真空処理装置を備え、一方における前記基板保持体と、他方における前記ターゲット保持体および前記少なくとも1つのさらなる真空処理装置とは、互いに対して駆動して移動可能であり、前記基板保持体を前記スパッタ面にわたって通過させ、前記基板保持体を、前記少なくとも1つのさらなる真空処理装置へと、または、前記少なくとも1つのさらなる真空処理装置から通過させる、請求項11から29のいずれか一項に記載のスパッタリング装置。
- 前記スパッタ面および前記少なくとも1つのさらなる真空処理装置に対して移動可能である2つ以上の前記基板保持体を備える、請求項30に記載のスパッタリング装置。
- 前記さらなる真空処理装置のうちの少なくとも1つがスパッタリング装置である、請求項30または31に記載のスパッタリング装置。
- 前記スパッタリング装置のうちの少なくとも1つで、その前記スパッタ面に向かう方向において見たとき、前記マグネトロン磁石-ダイポールの配置と前記さらなる磁石-ダイポールの配置とは、前記マグネトロン磁石-ダイポールの配置によって発生させられるマグネトロン磁界と、前記さらなる磁石-ダイポールの配置によって発生させられるさらなる磁界との重畳から生じる合成磁界の力線が、前記スパッタ面の支配的な部分にわたって方向の軸の方向において平行に延びるように構築され、前記基板保持体の相対移動は、前記方向の軸に対して一定の角度の配向で前記スパッタ面を通過するような様態で制御される、請求項30から32のいずれか一項に記載のスパッタリング装置。
- 前記基板保持体は、前記基板保持体から遠くにある回転軸の周りに駆動して相対的に回転可能である、請求項30から33のいずれか一項に記載のスパッタリング装置。
- 前記回転軸は、前記基板平面における法線と、0°以上45°以下の角度で交差し、好ましくは0°の角度で交差し、したがって前記基板平面に対して垂直である、請求項34に記載のスパッタリング装置。
- 前記回転軸は、前記基板平面における法線と、45°以上90°以下の角度で交差し、好ましくは90°の角度で交差し、したがって前記基板平面と平行である、請求項34に記載のスパッタリング装置。
- 前記マグネトロン磁石-ダイポールの配置と前記さらなる磁石-ダイポールの配置とは、少なくとも互いに対して不動である、請求項11から36のいずれか一項に記載のスパッタリング装置。
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