(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
側壁を有する真空チャンバと、
前記真空チャンバ内の陰極であって、スパッタターゲットを含むように構成された陰極と、
前記陰極に電力を印加するように構成された無線周波数電源と、
前記真空チャンバの前記側壁の内側にあり前記側壁から電気的に絶縁された基板支持体と、
前記真空チャンバの前記側壁の内側にあり前記側壁と電気的に接続された陽極と、
前記真空チャンバの前記側壁の内側にあり前記側壁と電気的に接続されたシールドであって、環状体と前記環状体から前記陰極に向かって延びる複数の同心環状突起とを含むシールドと、
を備える物理的蒸着装置。
【請求項２】
前記複数の環状突起のうちの前記同心環状突起のそれぞれがある高さを有し、前記側壁に比較的近い第１の環状突起の高さは前記側壁から比較的遠い第２の環状突起の高さよりも高い、請求項１に記載の物理的蒸着装置。
【請求項３】
前記複数の環状突起のうちの前記同心環状突起のそれぞれの高さが、前記真空チャンバの中心から前記側壁へ半径に沿って増大する、請求項１又は２に記載の物理的蒸着装置。
【請求項４】
前記シールドの内側の環状開口が、前記基板支持体とほぼ同じ半径を有する、請求項１乃至３のいずれかに記載の物理的蒸着装置。
【請求項５】
前記ターゲットはジルコニウム酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）を含む、請求項１乃至４のいずれかに記載の物理的蒸着装置。
【請求項６】
前記真空チャンバは少なくとも一つの真空ポンプを備える、請求項１乃至５のいずれかに記載の物理的蒸着装置。
【請求項７】
少なくとも一つの処理ガス制御装置を更に備える、請求項１乃至６のいずれかに記載の物理的蒸着装置。
【請求項８】
少なくとも一つの圧力測定装置を更に備える、請求項１乃至７のいずれかに記載の物理的蒸着装置。
【請求項９】
前記陰極は、前記ターゲットに接続されるように構成された金属の受け板を更に含む、請求項１乃至８のいずれかに記載の物理的蒸着装置。
【請求項１０】
前記陰極はマグネトロンアセンブリを更に含む、請求項１乃至９のいずれかに記載の物理的蒸着装置。
【請求項１１】
側壁を有する真空チャンバと、
前記真空チャンバ内の陰極であって、スパッタターゲットを含むように構成された陰極と、
前記陰極に電力を印加するように構成された無線周波数電源と、
前記真空チャンバの前記側壁の内側にあり前記側壁から電気的に絶縁された基板支持体と、
前記真空チャンバの前記側壁の内側にあり前記側壁と電気的に接続された陽極と、
前記真空チャンバの前記側壁の内側にあり前記側壁と電気的に接続された第１のシールドと、
前記真空チャンバの側壁と電気的に接続され、前記チャンバの前記側壁と前記第１のシールドとの間に位置する、第２のシールドであって、前記第２のシールドの高さは前記第１のシールドの高さと少なくとも同程度である、第２のシールドと、
を備える物理的蒸着装置。
【請求項１２】
前記第２のシールドの高さは前記第１のシールドの高さより高い、請求項１１に記載の物理的蒸着装置。
【請求項１３】
前記第２のシールドは環状体と前記環状体から内向きに延びる環状フランジとを含む、請求項１１又は１２に記載の物理的蒸着装置。
【請求項１４】
前記第１のシールドは環状体と前記環状体から内向きに延びる環状フランジとを含み、
前記第２のシールドの前記環状フランジは前記第１のシールドの前記環状フランジの下に延びる、請求項１３に記載の物理的蒸着装置。
【請求項１５】
前記第２のシールドは前記真空チャンバから着脱可能に構成される、請求項１１乃至１４のいずれかに記載の物理的蒸着装置。
【請求項１６】
前記第２のシールドは前記第１のシールドと電気的に接続される、請求項１１乃至１５のいずれかに記載の物理的蒸着装置。
【請求項１７】
前記第２のシールドは導電体により前記第１のシールドと電気的に接続され、前記導電体は前記第１のシールドと前記第２のシールドとの間にガスの流れを許容するように構成される、請求項１１乃至１６のいずれかに記載の物理的蒸着装置。
【請求項１８】
前記導電体は前記第１のシールドと前記第２のシールドとを接続する少なくとも一つのストラップを含む、請求項１７に記載の物理的蒸着装置。
【請求項１９】
前記ターゲットはジルコニウム酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）を含む、請求項１１乃至１８のいずれかに記載の物理的蒸着装置。
【請求項２０】
前記真空チャンバは少なくとも一つの真空ポンプを備える、請求項１１乃至１９のいずれかに記載の物理的蒸着装置。
【請求項２１】
少なくとも一つの処理ガス制御装置を更に備える、請求項１１乃至２０のいずれかに記載の物理的蒸着装置。
【請求項２２】
少なくとも一つの圧力測定装置を更に備える、請求項１１乃至２１のいずれかに記載の物理的蒸着装置。
【請求項２３】
前記陰極は、前記ターゲットに接続されるように構成された金属の受け板を更に含む、請求項１１乃至２２のいずれかに記載の物理的蒸着装置。
【請求項２４】
前記陰極はマグネトロンアセンブリを更に含む、請求項１１乃至２３のいずれかに記載の物理的蒸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般的には無線周波数（ＲＦ）スパッタリング物理的蒸着（ＰＶＤ）に関し、より具体的にはＲＦスパッタリングＰＶＤ装置の成形されたシールド及びチャンバシールドに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線周波数スパッタリングＰＶＤは、基板上に薄膜を堆積する方法である。基板は、真空チャンバ内に、ＲＦ電源に接続されたターゲットに対向して置かれる。ＲＦ電力が始動されると、プラズマが形成される。正のガスイオンが、ターゲット表面に引き寄せられ、ターゲットにぶつかり、運動量移動によりターゲット原子を剥がす。次に、剥がされたターゲット原子は、基板上に堆積して薄膜層を形成する。
【０００３】
物理的蒸着中、堆積される薄膜の特性を制御することは重要でありえる。真空チャンバ壁方向に拡散するプラズマの結果、或いは堆積の逆転の結果、処理又は膜の安定性に問題が発生する可能性がある。
【発明の概要】
【０００４】
一般的に、一態様では、物理的蒸着装置は、側壁を有する真空チャンバと、陰極と、無線周波数電源と、基板支持体と、陽極と、シールドと、を含む。陰極は、真空チャンバ内にあり、スパッタターゲットを含むように構成される。無線周波数電源は、陰極に電力を印加するように構成される。基板支持体は、真空チャンバの側壁の内側にあり、側壁から電気的に絶縁される。陽極は、真空チャンバの側壁の内側にあり、側壁と電気的に接続される。シールドは、真空チャンバの側壁の内側にあり、側壁と電気的に接続され、環状体と環状体から延びる複数の同心環状突起とを含む。
【０００５】
これら及び他の実施形態は、以下の特徴の一つ又は複数を随意的に含むことができる。複数の同心環状突起は、陰極に向かって延びることができる。側壁に比較的近い環状突起の高さは、側壁から比較的遠い環状突起の高さよりも高くてもよい。同心環状突起のそれぞれの高さは、真空チャンバの中心から側壁へ半径に沿って増大することができる。第２のシールドの内側の環状開口が、基板支持体とほぼ同じ半径を有することができる。
【０００６】
ターゲットは、ジルコニウム酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）を含むことができる。真空チャンバは、真空ポンプ、処理ガス制御装置又は圧力測定装置の少なくとも一つを含むことができる。陰極は、ターゲットに接続されるように構成された金属の受け板を更に含むことができる。陰極は、マグネトロンアセンブリを含むことができる。
【０００７】
一般的に、別の態様では、物理的蒸着装置は、側壁を有する真空チャンバと、陰極と、無線周波数電源と、基板支持体と、陽極と、第１のシールドと、第２のシールドと、を含む。陰極は、真空チャンバ内にあり、スパッタターゲットを含むように構成される。無線周波数電源は、陰極に電力を印加するように構成される。基板支持体は、真空チャンバの側壁の内側にあり、側壁から電気的に絶縁される。陽極は、真空チャンバの側壁の内側にあり、側壁と電気的に接続される。第１のシールドは、真空チャンバの側壁の内側にあり、側壁と電気的に接続される。第２のシールドは、真空チャンバの側壁と電気的に接続され、チャンバの側壁と第１のシールドとの間に位置する。第２のシールドの高さは、第１のシールドの高さと少なくとも同程度である。
【０００８】
これら及び他の実施形態は、以下の特徴の一つ又は複数を随意的に含むことができる。第２のシールドの高さは、第１のシールドの高さよりも高くてもよい。第２のシールドは、環状体と環状体から内向きに延びる環状フランジとを含むことができる。環状フランジは、第１のシールドの環状フランジの下に延びることができる。第２のシールドは、チャンバから着脱可能に構成されてもよい。
【０００９】
第２のシールドは、第１のシールドと電気的に接続されてもよい。第２のシールドは、導電体により第１のシールドと電気的に接続されてもよく、導電体は、第１のシールドと第２のシールドとの間にガスの流れを許容するように構成されてもよい。導電体は、第１のシールドと第２のシールドとを接続する少なくとも一つのストラップを含むことができる。
【００１０】
ターゲットは、ジルコニウム酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）を含むことができる。真空チャンバは、真空ポンプ、処理ガス制御装置又は圧力測定装置の少なくとも一つを含むことができる。陰極は、ターゲットに接続されるように構成された金属の受け板を更に含むことができる。陰極は、マグネトロンアセンブリを含むことができる。
【００１１】
いくつかの実施形態は、次の利点の一つ又は複数を有することができる。陽極は、プラズマ放電から戻されるＲＦ電流の収集及び電気的接地の両方のために十分な表面積があるように設計されることができる。陽極とシールドとを接続する導電体は、シールドを接地陽極と同じ電位にすることにより、プラズマ放電領域の外側に向かうプラズマの漏出を低減することができる。ＲＦシールド表面積を増大させることで、全陽極−陰極表面積を増大させて堆積工程を安定化させることができる。第２のシールドは、チャンバ壁上へのターゲット材の堆積量を減らすことができる。
【００１２】
本発明の一つ又は複数の実施形態の詳細が、添付図面及び以下の明細書に記載される。本発明の他の特徴、態様及び利点は、本明細書、添付図面及び特許請求の範囲から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、延長された陽極を含む物理的蒸着装置の実施形態の断面の概略図である。
【図１Ａ】図１Ａは、図１の延長された陽極の拡大図である。
【図２】図２は、物理的蒸着装置に使用される陽極の斜視図を示す。
【図３】図３は、延長されたシールドを含む物理的蒸着装置の実施形態の断面の概略図である。
【図３Ａ】図３Ａは、図３の延長されたシールドの拡大図である。
【図４】図４は、物理的蒸着装置に使用されるシールドの上面概略図である。
【図５】図５は、延長された陽極がない物理的蒸着装置の、自己バイアスＤＣ電圧をガス流と関連付けた例示的グラフを示す。
【図６】図６は、延長された陽極を含む物理的蒸着装置の、自己バイアスＤＣ電圧をガス流と関連付けた例示的グラフを示す。
【００１４】
様々な図面中の同じ参照符号及び名称は同じ要素を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
基板上に薄膜を生成するためにＲＦ物理的蒸着（又はスパッタリング）を使用する場合、真空チャンバ内の望ましくない場所（例えば陽極とシールドとの間）でプラズマ密度又はプラズマの存在に不均一性があることがあり、これは堆積膜の特性の不均一性につながる可能性がある。堆積膜の特性は、陽極、シールド、及び陽極とシールドとの間の電気的接続部の、幾何学的配置、寸法及び形状を変更することにより制御することができる。
【００１６】
図１を参照すると、物理的蒸着装置１００は、真空チャンバ１０２を含むことができる。真空チャンバ１０２は、円筒状であって、側壁１５２、上面１５４及び底面１５６を有することができる。マグネトロンアセンブリ１１８が、真空チャンバ１０２の上部に位置することができる。マグネトロンアセンブリ１１８は、交番磁極を有する一組の磁石を含むことができる。マグネトロンアセンブリ１１８は、静止していてもよいし、真空チャンバ１０２の半径に垂直な軸を中心に回転してもよい。物理的蒸着装置１００は、ＲＦ電源１０４及び対応する負荷整合ネットワークを更に含むことができる。
【００１７】
一つ又は複数の基板を支持するためのチャック又は基板支持体１１０が、真空チャンバ１０２内に、真空チャンバ１０２の底面１５６の近傍に（しかし底面１５６上に離間して）収容されることができる。基板支持体１１０は、ＰＶＤ処理中に基板１１６を薄膜で被覆することができるように基板１１６を保持するように構成された基板クランプ板等の基板保持機構１２２を含むことができる。基板支持体１１０は、接地から電気的に絶縁されることができ、これによりＤＣ電圧又はＲＦ電源１２０等の電源によって基板支持体１１０に独立にバイアスをかけることができる。例えば最高７００℃までの所定温度に基板１１６の温度を維持するために、温度制御装置（不図示）を基板支持体１１０上に配置することができる。
【００１８】
陰極アセンブリ１０６が、真空チャンバ１０２内に、真空チャンバ１０２の上面１５４の近傍に収容されることができる。陰極アセンブリ１０６は、金属の受け板（不図示）に接続可能なターゲット１２６を含むことができる。ターゲット１０６は、通常、円形で外端１６０を有することができる。ターゲットは、例えばジルコニウム酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）から作製されることができる。陰極１０６は、ＲＦ電源１０４によってＲＦ電力が印加される際にＲＦ電流の電極として機能することができる。陰極アセンブリ１０６は、絶縁体リング１５０によって真空チャンバ１０２から電気的に絶縁されることができる。
【００１９】
陽極１０８も、真空チャンバ１０２内に収容されることができる。陽極１０８は、ＲＦ電流の戻り経路を用意するように陰極１０６の対抗電極となることができる。いくつかの実施形態では、陽極１０８と基板支持体１１０とが同一部品であることができる。しかしながら他の実施形態では、図１に示すように、陽極１０８は、基板支持体１１０が浮遊電位又は陽極１０８と異なる電位に保持されるように、基板支持体１１０から電気的に絶縁されることができる。陽極は、真空チャンバ側壁１５２に接地（即ち、この場合は真空チャンバ側壁１５２に電気的に接続）されることができる（陽極が実際に接地される必要はない）。
【００２０】
図１、１Ａ及び２を参照すると、陽極１０８は、環状体３０２を有することができ、環状体３０２から内向きに突出する環状フランジ３０４によって延長されることができる。環状フランジ３０４は、ＰＶＤ処理中にプラズマを保持することができる所望の放電空間１２８（図１を参照）を画定することができる。図１Ａ及び２に示すように、環状体３０２は、上側部分３０６と下側部分３０８とを含むことができる。上側部分３０６は、下側部分３０８よりも陰極１０６の近くにあることができる。上側部分３０６と真空チャンバ１０２の上面１５４との間の間隔１４８（図１を参照）は、その間のプラズマ形成を防止するように構成されることができる。
【００２１】
図１Ａに示すように、陽極の上側部分３０６の最上部３２０は、真空チャンバの上面１５４から鉛直方向に延びることができる（最上部３２０は、例えば円筒であることができる）。最上部３２０は、ターゲット１２６の端部１６０に平行であることができ、それを取り囲むことができる。上側部分３０６の底部３２２は、最上部３２０の下端において内面から内向きに（例えば垂直方向に）延びることができる。底部３２２は、例えば水平リングとして実質的に水平方向に内向きに延びることができる。リング３２２の内側半径は、ターゲット１２６とほぼ同じ半径を有することができる。下側部分３０８は、底部３２２の下面及び内端から延びることができる。下側部分３０８は、底部３２２から垂直に延びることができ、例えば円筒として、鉛直方向に延びることができる。円筒の内壁は、ターゲット１２６とほぼ同じ半径を有することができる。図示しないが、別の突起が、シールド１２４の上側部分を配置するための間隙が形成されるように、底部３２２の外端近傍の下面から下方に延びることができる。
【００２２】
環状フランジ３０４は、フランジの少なくとも一部がターゲット１２６の下に延びるように、下側部分３０８から内向きに突出することができる。図１に示すように、陰極１０６に近いフランジ３０４の半径が陰極１０６から遠いフランジ３０４の半径より大きくなるように、即ちフランジが漏斗形状を有することができるように、フランジ３０４は環状体３０２から内向きに下方に延びることができる。或いは、図３に示すように、フランジ３０４は、環状体３０２から水平方向に延びることができる。いくつかの実施形態では、フランジ３０４は、下側部分３０８の最下端から延びる。
【００２３】
環状開口３１０（図２を参照）は、ＰＶＤ処理中に基板１１６に実質的に影を落とさないように、即ち基板１１６の上面全体が薄膜で被覆されるように、基板支持体１１０とほぼ同じ半径を有することができる。
【００２４】
真空チャンバ１０２は、更に、真空チャンバ１０２の側壁を薄膜材で被覆されることから保護するために、ＲＦシールド１２４を含むことができる。シールド１２４は、例えば非磁性ステンレス鋼又はアルミニウムから作製されることができ、真空チャンバ１０２の側壁１５２に接地されることができる。
【００２５】
いくつかの実施態様では、シールド１２４は、鉛直方向に（例えば円筒状に）延びる環状体４０２を含む。水平方向に延びるフランジ１４６が、環状体４０２の下端から内向きに延びることができる。水平方向に延びるフランジ１４６は、真空チャンバ１０２の底部近傍に配置されることができ、陽極１０８の下側部分３０８を取り囲みそれと部分的に鉛直方向に重なるようにフランジ３０４を越えて延びることができる。いくつかの実施形態では、鉛直方向に延びるフランジ１４６は、陽極１０８の下側部分３０８と基板保持機構１２２との間の間隙内に延びることができる。フランジ１４６は、基板保持機構１２２と部分的に水平方向に重なることができる。
【００２６】
シールド１２４の環状フランジ１４６の内側の環状開口４０６（図４を参照）は、基板１１６に実質的に影を落とさないように、基板支持体とほぼ同じ半径を有することができる。間隙１３２が、所望の放電空間１２８から処理ガスが排気されることができるようにするために、シールド１２４と陽極１０８との間に存在することができる。
【００２７】
図３、３Ａ及び４を参照すると、いくつかの実施形態では、シールドは、一組の同心環状突起４０４が環状フランジ１４６から例えば陰極１０６に向けて突出するように延ばされることができる。環状突起４０４は、環状体４０２と平行に延びることができる。図３に示すように、各環状突起４０４の高さは、真空チャンバの中心から側壁へ半径に沿って増すことができる。環状体４０２は、各環状突起４０４の高さよりも高い高さを有することができる。
【００２８】
図１を再度参照すると、物理的蒸着装置１０２は、陽極１０８とシールド１２４とを直接接続する導電体１３０（例えばストラップ）を含むことができる。導電体１３０は、可撓性であることができ、陽極１０８とシールド１２４との間にガスの流れを許容するように構成されることができる。例えば、導電体１３０は、メッシュ又はワイヤストラップであることができる。導電体１３０は、例えば銅又はアルミニウムで作製されることができる。
【００２９】
陽極１０８とシールド１２４との間に、多くの接続部が存在することができる。例えば、導電体１３０は陽極１０８とシールド１２４とに少なくとも４点で接続されることができる。図１に示すように、導電体１３０は、陽極１０８の下面とシールド１２４の最上部との間に接続されることができる。導電体１３０はまた、陽極１０８の最上部とシールド１２４の外面との間に接続されることができる。
【００３０】
図１を再度参照すると、物理的蒸着装置１００は、二次的チャンバシールド１３４を更に含むことができる。チャンバシールドは、例えば非磁性ステンレス鋼又はアルミニウムから作製されることができる。チャンバシールドの上部は、陽極１０８と真空チャンバ１０２の側壁との間に配置されることができる。チャンバシールド１３４の下部は、真空チャンバ１０２の側壁とシールド１２４との間に配置されることができる。チャンバシールド１３４は、シールド１２４及び／又は陽極１０８と同心であることができ、それらを取り囲むことができる。チャンバシールド１３４の高さは、シールド１２４の高さ以上であることができる。チャンバシールド１３４は、鉛直環状体１４２と、環状体１４２から（例えば鉛直環状体１４２の下端から）内向きに延びる環状フランジ１４４と、を含むことができる。チャンバシールド１３４の環状フランジ１４４は、シールド１２４の環状フランジ１４６の下に延びることができ、環状フランジ１４６よりも短い半径方向長さを有することができる。環状フランジ１４４は、基板支持体１２２よりもチャンバの底部の近くにあることができる。チャンバシールドのフランジ１４４の内端は、基板支持体１２２の外端と鉛直方向に合わされることができる。
【００３１】
チャンバシールド１３０は、処理ガスが真空チャンバ１０２へ送り込まれるとともに真空チャンバ１０２から送り出されることがなおもできるように構成されることができる。例えば、チャンバシールド１３４は、ガス入口１４２又は真空入口１１４を覆わないように十分に短くてよい。或いは、チャンバシールド１３４は、ガス入口１４２及び真空入口１１４の場所に対応する位置に穴（不図示）を有してもよい。更に、チャンバシールド１３４は、個別に着脱可能であり、容易に洗浄可能で、長期間再利用可能である。
【００３２】
図１に示すように、チャンバシールド１３４は、導電体１３６によってシールド１２４に電気的に接続されることができる。導電体１３６は、導電体１３０と同様な材質及び形状であることができる。したがって、導電体１３６は、シールド１２４とチャンバシールド１３４との間にガスの流れを許容するように構成されることができる。同様に、導電体１３６は、メッシュで構成されることができ、一つ又は複数のストラップであることができ、銅又はアルミニウムから成ることができる。また、導電体１３６は、シールド１２４の底面とチャンバシールド１３４の内面との間に接続されることができる。
【００３３】
物理的蒸着装置１００は、処理ガス入口１１２、処理ガス制御装置（不図示）、真空入口１１４、圧力測定装置及び制御装置（不図示）及び真空ポンプ（不図示）を更に含むことができる。
【００３４】
スパッタリング又はＰＶＤ処理中、ガス入口１１２を介して、アルゴン及び酸素等のガスが供給されることができる。真空ポンプ（不図示）は、真空入口１１４を介して、例えば１０−７トル以下の基礎真空と、例えば０．５ミリトル〜２０ミリトルのプラズマ動作圧力と、を維持することができる。５００Ｗ〜５０００Ｗ程度、例えば２０００Ｗ〜４０００Ｗ、又は３０００Ｗ、のＲＦ電源１０４が陰極アセンブリ１０６に印加されると、ターゲット１２６が負にバイアスされ陽極１０８が正にバイアスされて、陰極１０４と陽極１０８との間の所望の放電空間１２８内にプラズマを形成する。マグネトロンアセンブリ１１８は、陰極１０６の前面及びその近傍において、例えば５０ガウス〜４００ガウス、例えば２００ガウス〜３００ガウス、の磁界を生成することができる。磁界は、電子をターゲット１２６の前面と平行な螺旋運動に閉じ込めることができる。
【００３５】
ターゲット１２６上の負の自己バイアスＤＣ電圧は、磁界によってターゲット１２６の表面近傍に閉じ込められた電子と共に、スパッタガスをイオン化させて非反応性ガスの陽イオンを生成して、活性化陽イオンによってターゲット１２６に衝撃を与えることを促進する。運動量移動は、ＰＺＴ分子等の中性ターゲット材をターゲット１０６から移動させ基板１１６上に堆積させて、基板１１６上に薄膜を生成する。
【００３６】
基板１１６は、基板ＲＦバイアス電源１２０によって、接地に対して負にバイアスされることができる。このようなバイアスは、表面から余分なターゲット原子を叩き出すため（例えば基板表面をエッチングするため）に有用であることができる。
【００３７】
スパッタされた材料はターゲットから真空チャンバ１０２内の全方向に放出されるので、基板１１６の表面以外の表面が被覆される可能性がある。したがって、例えばターゲット１２６が誘電材料である場合、陽極１０８及びシールド１２４の表面が電気的絶縁材料で覆われる可能性がある。その結果、ＲＦ電流の接地への戻り経路を用意するための電気伝導が不十分となり、陽極１０８、シールド１２４及び真空チャンバ１０２の側壁１５２の様々な部分の間に間欠的二次的プラズマ形成を起こす可能性がある。このような不安定なプラズマ条件は、意図しない表面上へのターゲット材の更なる堆積を生じる可能性がある。
【００３８】
更に、被覆処理が、陰極１０６に印加される高レベルのＲＦ電力又は広範囲のスパッタガス圧を必要とする場合、プラズマが所望の放電空間１２８の外側の領域に形成されて、意図しない表面上へのターゲット材の堆積を生じる可能性がある。例えば、２０００Ｗ以上のような高いＲＦ電力では、プラズマは、プラズマ強度の増加によって真空チャンバ１０２の壁に向かって拡散する可能性がある。別の例として、３．０〜７．０ミリトルの圧力範囲では、プラズマは、ターゲット１０６直下の上部空間と所望の放電空間１２８全体との間で振動し始める可能性がある。これは、ターゲット１２６からの材料が基板１１６上に堆積するのではなく基板１１６からの材料がターゲット１２６上に堆積するように、不安定なプラズマ条件とスパッタ堆積モードの逆転との両方を生じる可能性がある。しかしながら、以下に検討されるように、これらの問題は、陽極フランジ及び導電性ストラップで改善されることができる。
【００３９】
プラズマの物理的特性は、適切なスパッタガス圧、陰極へのＲＦ電力及び基板上のバイアス電力を使用することにより、制御可能である。更に、プラズマの分布は、陰極１０６、陽極１０８及びウエハ支持体１１０上の基板ウエハ１１６の、形状、寸法及び相対位置により画定される真空チャンバ内の空間体積を生成することにより、制御可能である。
【００４０】
例えば、陽極１０８の全表面積が陰極１０６の全表面積よりも十分に大きいと、ＲＦ電流がより良好に接地に伝導されることができて、プラズマ形成がより安定化することができる。したがって、上に検討したように、陽極１０８が延ばされれば、陽極１０８とシールド１２４との間の間隙１３２を介したプラズマのいかなる潜在的漏れも収集するように、陽極表面積が増大されることができる。増大された陽極表面積及びその物理的形状は、基板１１６上の堆積均一性が改善されることができるようにプラズマ放電の空間的コリメーターとして更に作用することができる。
【００４１】
図５に示すように、陽極が拡張表面積を有しない場合、ターゲットバイアス５０２及び基板支持体バイアス５０４は、３．０〜７．０ミリトルのガス圧に非関数的に関係付けられる（領域５０６を参照）。上に検討したように、この圧力範囲は、不安定なプラズマの形成に対応する可能性がある。一方、図６に示すように、陽極が拡張表面積を有する場合、ターゲットバイアス６０２及び基板支持体バイアス６０４のそれぞれがガス圧と関数的に関連付けられ、プラズマ形成が処理中常に安定化される。
【００４２】
同様に、シールド１２４上の環状突起４０４は、全陽極−陰極比が実質的に増大されるように、プラズマに接する陽極面積を効果的に増大させることができる。
【００４３】
別の例として、シールド１２４が陽極１０８と同じ電位にされる場合、シールドは壁へのプラズマの拡散を物理的に遮断することに加えて二次的陽極として機能することができる。いくつかの実施形態では、シールドは、電気的接続部から最も遠い領域において特に、局所的電荷変動の部分を生じさせる可能性がある。したがって、陽極１０８とシールド１２４との間の空間はキャパシタンスブリッジを生成する可能性があり、これはプラズマの振動をもたらす可能性がある。しかしながら、上に検討したように導電体１３０が陽極１０８とシールド１２４との間に置かれる場合、シールドと陽極との間の不連続性又は変動がほとんどなくなるようにシールド１２４を陽極１０８のＲＦ電位とほぼ同じ電位にすることができる。その結果、プラズマ放電領域の外側に向かうプラズマの漏出を抑えて、真空チャンバ１０２の内面上へのターゲット材の堆積を低減することができる。
【００４４】
同様に、真空チャンバ１０２の壁とシールド１２４との間に二次的チャンバシールド１３４を配置することにより、真空壁上に堆積されるターゲット材の量を減らすことができる。また、導電体１３６を介して陽極１２４にチャンバシールド１３４を電気的に接続することにより、チャンバシールドを陽極１０８及びシールド１２４と同じ電位にすることができる。これにより、所望の放電空間１２９の外側の浮遊プラズマ生成の可能性を低減することができる。
【００４５】
位置及び向きに関する用語（例えば、「最上部」、「鉛直」）が物理的蒸着装置内の部品の相対的位置及び向きを説明するために使用されているが、物理的蒸着装置自体は鉛直若しくは水平の向き又は他の向きで保持され得るということが理解されるべきである。
【００４６】
本発明の特定の実施形態が説明された。他の実施形態は以下の特許請求の範囲に含まれる。
【図１】
0005421387.tif 000002
【図１Ａ】
0005421387.tif 000003
【図２】
0005421387.tif 000004
【図３】
0005421387.tif 000005
【図３Ａ】
0005421387.tif 000006
【図４】
0005421387.tif 000007
【図５】
0005421387.tif 000008
【図６】
0005421387.tif 000009