(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カソードであって、スパッタリングターゲットを含むように構成されるカソードと、
前記カソードに電力を印加するように構成される高周波電源と、
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シールドと、
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アノードとを備え、
前記アノードは、
環状体と、
前記環状体から内向きに突出する環状フランジとを含み、前記環状フランジはプラズマ生成用のターゲットの下方の体積を画定するように配置される物理的蒸着装置。
【請求項２】
前記環状体は上部及び下部を含み、前記上部は前記下部より前記カソードに近接する請求項１に記載の物理的蒸着装置。
【請求項３】
前記環状フランジは前記下部から内向きに突出する請求項２に記載の物理的蒸着装置。
【請求項４】
前記アノードの前記上部の上方の間隙は、プラズマ形成を防止するように構成される請求項２に記載の物理的蒸着装置。
【請求項５】
前記環状フランジの内側の環状開口は、前記基板支持体と略同一の半径を有する請求項１に記載の物理的蒸着装置。
【請求項６】
前記環状フランジは、前記環状体から水平方向に突出する請求項１に記載の物理的蒸着装置。
【請求項７】
前記環状フランジは、前記環状体から下方且つ内方向に突出する請求項１に記載の物理的蒸着装置。
【請求項８】
前記カソードに近い前記環状フランジの半径は、前記カソードから遠い前記環状フランジの半径より大きい請求項１に記載の物理的蒸着装置。
【請求項９】
前記ターゲットはチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を含む請求項１に記載の物理的蒸着装置。
【請求項１０】
前記真空チャンバは少なくとも一つの真空ポンプを具備する請求項１に記載の物理的蒸着装置。
【請求項１１】
少なくとも一つのプロセスガス制御装置を更に備える請求項１に記載の物理的蒸着装置。
【請求項１２】
少なくとも一つの圧力測定装置を更に備える請求項１に記載の物理的蒸着装置。
【請求項１３】
前記カソードは、前記ターゲットに接着されるように構成される金属の受け板を更に具備する請求項１に記載の物理的蒸着装置。
【請求項１４】
前記カソードは、マグネトロンアセンブリを更に具備する請求項１に記載の物理的蒸着装置。
【請求項１５】
側壁を有する真空チャンバと、
前記真空チャンバ内のカソードであって、スパッタリングターゲットを含むように構成されるカソードと、
前記カソードに電力を印加するように構成される高周波電源と、
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る基板支持体と、
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るシールドと、
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るアノードと、
前記真空チャンバを介して前記アノードと前記シールドとを直接的に接続する導電体であって、前記アノードと前記シールドとの間におけるガス流を許容するように構成される導電体と、を備える物理的蒸着装置。
【請求項１６】
前記導電体は、前記アノードと前記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１５に記載の物理的蒸着装置。
【請求項１７】
前記導電体はメッシュを含む請求項１５に記載の物理的蒸着装置。
【請求項１８】
前記導電体は、前記アノードの下面と前記シールドの頂部との間に接続される請求項１５に記載の物理的蒸着装置。
【請求項１９】
前記導電体は、前記アノードの頂部と前記シールドの外面との間に接続される請求項１５に記載の物理的蒸着装置。
【請求項２０】
前記導電体は、前記アノード及び前記シールドと、少なくとも４点で接続される請求項１５に記載の物理的蒸着装置。
【請求項２１】
前記導電体は銅を含む請求項１５に記載の物理的蒸着装置。
【請求項２２】
前記ターゲットはチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を含む請求項１５に記載の物理的蒸着装置。
【請求項２３】
前記真空チャンバは少なくとも一つの真空ポンプを具備する請求項１５に記載の物理的蒸着装置。
【請求項２４】
少なくとも一つのプロセスガス制御装置を更に備える請求項１５に記載の物理的蒸着装置。
【請求項２５】
少なくとも一つの圧力測定装置を更に備える請求項１５に記載の物理的蒸着装置。
【請求項２６】
前記カソードは、前記ターゲットに接着されるように構成される金属の受け板を更に具備する請求項１５に記載の物理的蒸着装置。
【請求項２７】
前記カソードは、マグネトロンアセンブリを更に具備する請求項１５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、一般的には高周波（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装置の成形アノードとストラップに関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波スパッタリングＰＶＤは、基板上に薄膜を堆積する方法である。基板は、真空チャンバ内において、ＲＦ電源に接続されたターゲットに対向するように配置される。ＲＦ電力が始動されると、プラズマが形成される。正のガスイオンは、ターゲット表面に引き寄せられ、ターゲットにぶつかり、運動量移行によりターゲット原子を取り去る。取り去られたターゲット原子は、その後、基板上に堆積して薄膜層を形成する。
【０００３】
物理的蒸着の間、堆積される薄膜の特性を制御することは大切であるといえる。真空チャンバ壁方向に拡散するプラズマのために或いは堆積の反転のために、処理又は膜の安定性に問題が生じる可能性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一般的に、一態様において、物理的蒸着装置は、側壁を有する真空チャンバ、カソード、高周波電源、基板支持体、シールド及びアノードを含む。カソードは、真空チャンバ内にあり、スパッタリングターゲットを含むように構成される。高周波電源は、カソード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、当該側壁から電気的に絶縁される。シールドは、真空チャンバの側壁の内側にあり、当該側壁と電気的に接続される。アノードは、真空チャンバの側壁の内側にあり、当該側壁と電気的に接続される。アノードは、環状体と、当該環状体から内向きに突出する環状フランジとを含み、環状フランジは、プラズマ生成用ターゲットの下方の体積を画定するように配置される。
【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任意に含みうる。環状体は上部及び下部を含みうるものであり、当該上部は当該下部よりカソードに近接して配置されうる。環状フランジは、下部から内向きに突出しうる。アノードの上部の上方の間隙は、プラズマ形成を防ぐように構成されうる。
【０００６】
環状フランジ内の環状開口は、基板支持体とほぼ同じ半径を有しうる。環状フランジは、環状体から水平方向に突出しうる。環状フランジは、環状体から下方向且つ内方向に突出しうる。カソード又はターゲットに対してより近接する環状フランジの半径は、カソード又はターゲットからより離れた環状フランジの半径より大きくされうる。
【０００７】
ターゲットはチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を含有しうる。真空チャンバは、真空ポンプ、プロセスガス制御装置、又は圧力測定装置を含みうる。カソードは、ターゲットに接着されるように構成された金属の受け板を更に含みうる。カソードは、マグネトロンアセンブリを含みうる。
【０００８】
一般的に、別の態様において、物理的蒸着装置は、側壁を有する真空チャンバと、カソードと、高周波電源と、基板支持体と、シールドと、アノードと、真空チャンバを介してアノード及びシールドを直接的に接続する導電体とを含む。カソードは、真空チャンバ内にあり、スパッタリングターゲットを含むように構成される。高周波電源は、カソード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、当該側壁から電気的に絶縁される。シールドは、真空チャンバの側壁の内側にあり、当該側壁と電気的に接続される。アノードは、真空チャンバの側壁の内側にあり、当該側壁と電気的に接続される。導電体は、アノードとシールドとの間におけるガス流を許容するように構成される。
【０００９】
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任意に含みうる。導電体は、アノードと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みうる。導電体はメッシュであってもよい。
【００１０】
導電体は、アノードの下面とシールドの頂部との間に接続されうる。導電体は、アノードの頂部とシールドの外面との間に接続されうる。導電体は、アノード及びシールドに対して、少なくとも４点で接続されうる。
【００１１】
導電体は、銅を含みうる。ターゲットは、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を含みうる。
【００１２】
真空チャンバは、真空ポンプ、プロセスガス制御装置、及び圧力測定装置のうちの少なくとも一つを含みうる。カソードは、ターゲットに接着されるように構成された金属の受け板を更に含みうる。カソードは、マグネトロンアセンブリを含みうる。
【００１３】
いくつかの実施形態は、以下の利点の一つ又は複数を有しうる。アノードは、プラズマ放電からの戻りＲＦ電流の収集及び電気的接地の両者に対して十分な表面積となるように設計されうる。アノードとシールドとを接続する導電体は、シールドを接地アノード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シールドの表面積の増加は、全アノード−カソード表面積を増加させることにより、堆積工程を安定化することができる。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。
【００１４】
本発明の一つ又は複数の実施形態の詳細が、添付図面と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、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】
【００１５】
【図１】図１は、拡張アノードを含む物理的蒸着装置の一実施形態の断面の概略図である。
【図１Ａ】図１Ａは、図１の拡張アノードの拡大図である。
【図２】図２は、物理的蒸着装置に使用されるアノードの透視図を示す。
【図３】図３は、拡張シールドを含む物理的蒸着装置の一実施形態の断面の概略図である。
【図３Ａ】図３Ａは、図３の拡張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部の概略図である。
【図５】図５は、拡張アノードの無い物理的蒸着装置の、自己バイアスＤＣ電圧とガス流とを関連付けた例示的グラフを示す。
【図６】図６は、拡張アノードを含む物理的蒸着装置の、自己バイアスＤＣ電圧とガス流とを関連付けた例示的グラフを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
個々の図中における同様の参照符号は、同様の要素を示す。
【００１７】
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）を利用する場合には、望ましくない場所、例えばアノードとシールドとの間、の真空チャンバ内のプラズマ密度又はプラズマの存在にバラつきがあり、このことが堆積膜の特性のバラつきにつながる可能性がある。堆積膜の特性は、アノード、シールド、及びアノード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されうる。
【００１８】
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を有しうる。マグネトロンアセンブリ１１８は真空チャンバ１０２の上部に位置しうる。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みうる。マグネトロンアセンブリ１１８は静止していてもよいし、あるいは真空チャンバ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、電力供給装置１０４と、対応する負荷整合ネットワークとを更に含みうる。
【００１９】
一つ又は複数の基板を支持するためのチャックすなわち基板支持体１１０は、真空チャンバ１０２の底面１５６の近傍において、ただし底面１５６上に間隔を空けて、真空チャンバ１０２内に収容されうる。基板支持体１１０は、ＰＶＤ処理中に基板１１６が薄膜で被覆されるように基板１１６を保持するような構成を持つ基板クランプ板等の基板保持機構１２２を含みうる。基板支持体１１０はグランドから電気的に絶縁されてもよく、それによりＤＣ電圧又はＲＦ電源１２０等の電源によって基板支持体１１０に独立的にバイアスをかけることができる。例えば７００℃までの所定温度で基板１１６の温度を維持するために、温度制御装置（図示せず）を基板支持体１１０上に配置することができる。
【００２０】
カソードアセンブリ１０６は、真空チャンバ１０２の内部であって真空チャンバ１０２の上面１５４近傍に収容されうる。カソードアセンブリ１０６は、金属の受け板（図示せず）に接合可能なターゲット１２６を含みうる。ターゲット１０６は、一般に、外端１６０を有する円形としうる。ターゲットは、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（「ＰＺＴ」）によって作ることができる。カソード１０６は、電力供給装置１０４によってＲＦ電力が印加される場合に、ＲＦ電流の電極として働くことができる。カソードアセンブリ１０６は、絶縁体リング１５０により真空チャンバ１０２から電気的に絶縁されうる。
【００２１】
アノード１０８も真空チャンバ１０２内に収容されうる。アノード１０８は、ＲＦ電流戻り経路を与えるようにカソード１０６の対抗電極をもたらすことができる。いくつかの実施形態では、アノード１０８と基板支持体１１０とを同一部品としうる。しかしながら他の実施形態では、図１に示されるように、基板支持体１１０がフローティングであるか或いはアノード１０８とは異なる電位に保持されるように、アノード１０８は基板支持体１１０から電気的に絶縁されてもよい。アノードは真空チャンバ側壁１５２に接地されうる、すなわち本文脈では電気的に接続されうる（アノードはグランドに対して実際に結合される必要は無い）。
【００２２】
図１、図１Ａ及び図２を参照すると、アノード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により拡張されうる。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可能な所望の放電空間１２８（図１を参照）を画定することができる。図１Ａ及び図２に示されるように、環状体３０２は上部３０６及び下部３０８を含みうる。上部３０６は、下部３０８よりもカソード１０６の近くに配置されうる。上部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、その間におけるプラズマの形成を防止するように構成されうる。
【００２３】
図１Ａに示されるように、アノードの上部３０６の頂部３２０は、真空チャンバの上面１５４から鉛直方向に延在することができ、例えば円柱としうる。頂部３２０は、ターゲット１２６の端部１６０と平行に、当該端部１６０を取り囲むことができる。上部３０６の底部３２２は、頂部３２０の下端において内面から内向きに、例えば垂直方向へ、延在しうる。底部３２２は、例えば水平リングとして、実質的に水平方向へ内向きに延在しうる。リング３２２の内径は、ターゲット１２６とほぼ同じ半径を有しうる。下部３０８は、底部３２２の下面及び内端から延在しうる。下部３０８は、底部３２２から垂直に延在することができ、例えば円柱として、鉛直方向に延在しうる。その円柱の内壁は、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の上部の配置のために間隙が形成されるように、外端近傍の底部３２２の下面から下方に延在しうる。
【００２４】
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の下方に延在するように、下部３０８から内向きに突出しうる。図１に示されるように、カソード１０６に近接するフランジ３０４の半径がカソード１０６から遠いフランジ３０４の半径より大きくなるように、すなわちフランジが漏斗形状を有するように、フランジ３０４は環状体３０２から内向きに下方に延在しうる。あるいは、図３に示されるように、フランジ３０４は環状体３０２から水平方向に延在しうる。いくつかの実施形態では、フランジ３０４は下部３０８の最下端から延在する。
【００２５】
環状開口３１０（図２を参照）は、ＰＶＤ処理中に基板１１６の実質的なシャドウイングが無いように、すなわち基板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しうる。
【００２６】
真空チャンバ１０２はまた、薄膜材で被覆されることから真空チャンバ１０２の側壁を保護するためのＲＦシールド１２４を含みうる。シールド１２４は、例えば非磁性ステンレス鋼やアルミによって作ることができ、真空チャンバ１０２の側壁１５２に接地されうる。
【００２７】
いくつかの実施態様では、シールド１２４は鉛直方向に延在する環状体４０２、例えば筒状の環状体４０２を含む。水平方向に延在するフランジ１４６は、環状体４０２の下端から内向きに延在しうる。水平方向に延在するフランジ１４６は、真空チャンバ１０２の底部近傍に配置することができ、フランジ３０４を越えて延在し、アノード１０８の下部３０８を取り囲んで下部３０８と部分的に鉛直に重なりうる。いくつかの実施形態では、鉛直に延びるフランジ１４６が、アノード１０８の下部３０８と基板保持機構１２２との間の間隙内へ延在しうる。フランジ１４６は、基板保持機構１２２と部分的に水平に重なりうる。
【００２８】
シールド１２４の環状フランジ１４６内の環状開口４０６（図４を参照）は、基板１１６の実質的なシャドウイングが無いように、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は、意図した放電空間１２８からプロセスガスを排気できるようにするために、シールド１２４とアノード１０８との間に存在しうる。
【００２９】
図３、図３Ａ、図４を参照すると、いくつかの実施形態では、一連の同心環状突起４０４が環状フランジ１４６から例えばカソード１０６に向かって突出するように、シールドが延在しうる。環状突起４０４は環状体４０２と平行に延在しうる。図３に示されるように、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加しうる。環状体４０２は、環状突起４０４の高さより高い高さを有しうる。
【００３０】
図１を再び参照すると、物理的蒸着装置１０２は、アノード１０８とシールド１２４とを直接的に接続する導電体１３０、例えばストラップ、を含みうる。導電体１３０は、可撓性にすることができ、アノード１０８とシールド１２４との間でガスが流れるように構成されうる。例えば、導電体１３０はメッシュやワイヤストラップであってもよい。導電体１３０は、例えば銅やアルミによって作られうる。
【００３１】
アノード１０８とシールド１２４との間にいくつかの接続部が存在しうる。例えば、導電体１３０は、アノード１０８及びシールド１２４に対して少なくとも４点で接続されうる。図１に示されるように、導電体１３０は、アノード１０８の下面とシールド１２４の頂部との間に接続されうる。導電体１３０はまた、アノード１０８の頂部とシールド１２４の外面との間に接続されてもよい。
【００３２】
図１を再び参照すると、物理的蒸着装置１００は更に二次的チャンバシールド１３４を含みうる。その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によって作ることができる。チャンバシールドの上部は、アノード１０８と真空チャンバ１０２の側壁との間に配置されうる。チャンバシールド１３４の下部は、シールド１２４及び真空チャンバ１０２の側壁の間に配置されうる。チャンバシールド１３４は、シールド１２４及び／又はアノード１０８と同心で、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の高さ以上としうる。チャンバシールド１３４は、鉛直環状体１４２と、当該環状体１４２から（例えば鉛直環状体１４２の下端から）内向きに延在する環状フランジ１４４とを含みうる。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の下方に延在しうるが、環状フランジ１４６より短い半径方向長さを有しうる。環状フランジ１４４は、基板支持体１２２よりチャンバの底部に近接しうる。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並べられうる。
【００３３】
チャンバシールド１３０は、プロセスガスが真空チャンバ１０２内へ供給可能及び排出可能であるように構成されうる。例えば、チャンバシールド１３４は、ガス吸気口１４２又は真空吸気口１１４を覆わないように十分に短くすることができる。あるいはチャンバシールド１３４は、ガス吸気口１４２及び真空吸気口１１４の場所に対応する位置に穴（図示せず）を有していてもよい。更に、チャンバシールド１３４は、独立して取り外し可能であり、容易に洗浄可能であるとともに長期にわたって再利用可能である。
【００３４】
図１に示されるように、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うる。導電体１３６は、導電体１３０と同様の材料及び形状にしうる。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との間においてガス流を許容するように構成されうる。同様に、導電体１３６は、メッシュで構成可能であり、一つ又は複数のストラップであってもよく、銅又はアルミを含むことができる。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うる。
【００３５】
物理的蒸着装置１００は、更に、プロセスガス吸気口１１２、プロセスガス制御装置（図示せず）、真空吸気口１１４、圧力測定装置及び制御装置（図示せず）、及び複数の真空ポンプ（図示せず）を含みうる。
【００３６】
スパッタリング又はＰＶＤ処理において、ガス吸気口１１２を介してアルゴンや酸素等のガスを供給可能である。真空ポンプ（図示せず）は、真空吸気口１１４を介し、例えば１０−７トール以下の基礎真空度、及び例えば０．５ミリトール〜２０ミリトールのプラズマ動作圧を維持することができる。５００Ｗ〜５０００Ｗ程度、例えば２０００Ｗ〜４０００Ｗ、あるいは３０００Ｗ、の電力供給１０４がカソードアセンブリ１０６にもたらされると、ターゲット１２６は負にバイアスされるとともにアノード１０８は正にバイアスされ、これによりカソード１０４とアノード１０８との間の意図される放電空間１２８にプラズマが形成される。マグネトロンアセンブリ１１８は、カソード１０６の前面に及びその近傍に、例えば５０ガウス〜４００ガウス（例えば２００ガウス〜３００ガウス）の磁界を作り出すことができる。磁界は、電子をターゲット１２６の前面と平行な螺旋運動に制限することができる。
【００３７】
ターゲット１２６上の負の自己バイアスＤＣ電圧は、磁界によりターゲット１２６の表面近傍にとどめられる電子と共に、スパッタガスをイオン化して非反応性ガスの陽イオンを生成し、エネルギー陽イオンによるターゲット１２６の照射を容易なものにする。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。
【００３８】
基板１１６は、基板ＲＦバイアス電力供給１２０により、接地に対して負にバイアスされうる。このようなバイアスは、表面から更なるターゲット原子を叩き出すのに（例えば基板表面をエッチングするのに）役立つ。
【００３９】
スパッタされた材料は、真空チャンバ１０２においてターゲットから全方向に放出されるので、基板１１６の表面以外の面が被覆されうる。したがって例えば、ターゲット１２６が誘電体材料である場合、アノード１０８表面とシールド１２４表面は電気的絶縁材料で覆われうる。その結果、ＲＦ電流戻り経路を接地するための電気伝導が不十分となる可能性があり、アノード１０８、シールド１２４及び真空チャンバ１０２の側壁１５２の様々な部分間で間欠的な二次的プラズマの形成が生じる。このような不安定なプラズマ条件は、意図せぬ面上へのターゲット材の更なる堆積をもたらす可能性がある。
【００４０】
さらに、カソード１０６に印加される高いレベルのＲＦ電力や広範囲のスパッタガス圧を被覆処理で必要とする場合、意図した放電空間１２８の外側の領域でプラズマが形成される可能性があり、意図せぬ表面上へのターゲット材の堆積を生じさせる。例えば、２０００Ｗ以上等の高いＲＦ電力では、プラズマ強度の増加によりプラズマは真空チャンバ１０２の壁に向かって拡散しうる。別の例として、３．０〜７．０ミリトールの圧力範囲において、プラズマは、ターゲット１０６の直下の上部空間と意図した放電空間１２８全体との間で振動し始める可能性がある。これは、基板１１６上に堆積しているターゲット１２６からの材料というよりむしろ基板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蒸着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、以下に述べられるように、これらの問題はアノードフランジや導電性ストラップによって改善されうる。
【００４１】
プラズマの物理的特性は、適切なスパッタガス圧、カソードへのＲＦ電力、及び基板上へのバイアス電力を使用することにより制御可能である。加えて、プラズマの分布は、カソード１０６、アノード１０８及びウェハ支持体１１０上の基板ウェハ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作ることによって制御可能である。
【００４２】
例えば、全アノード１０８表面積が全カソード１０６表面積よりはるかに大きいと、ＲＦ電流を良好に導いて接地することができ、プラズマ形成をより安定化することができる。したがって、上述のようにアノード１０８が延在すると、アノード表面積が増加して、アノード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出も集めまとめることができる。増加されたアノード表面積とその物理的形状は更に、基板１１６上の堆積均一性を改善することができるように、プラズマ放電のための空間的コリメーターとして作用しうる。
【００４３】
図５に示されるように、拡大された表面積をアノードが有さない場合、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ミリトールのガス圧に非機能的に関係付けられうる（領域５０６を参照）。この圧力範囲は、上述したように、不安定なプラズマの形成に対応しうる。一方、図６に示されるように、拡大された表面積をアノードが有する場合、ターゲットバイアス６０２と基板支持体バイアス６０４はそれぞれガス圧と機能的に関連付けられて、処理中のプラズマ形成を安定化することができる。
【００４４】
同様に、シールド１２４上の環状突起４０４は、全アノード−カソード比が実質的に増加するように、プラズマに接するアノード面積を事実上増加させることができる。
【００４５】
別の例として、シールド１２４がアノード１０８と同じ電位にされると、シールド１２４は、プラズマの壁への拡散を物理的に遮断することに加えて二次的アノードとして作用することができる。いくつかの実施形態において、シールドは、特に電気的接続部から最も遠い領域において、局所的な電荷変動部を生じさせうる。したがって、アノード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もたらす可能性があり、プラズマの振動を生じさせる可能性がある。しかしながら、上述したように、導電体１３０がアノード１０８とシールド１２４との間に置かれると、シールドとアノードとの間の不連続性や変動がほとんどなくなるように、シールド１２４をアノード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ることができ、これにより真空チャンバ１０２の内面上へのターゲット材の堆積が低減される。
【００４６】
同様に、シールド１２４及び真空チャンバ１０２の壁の間の二次的チャンバシールド１３４の配置により、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、導電材料１３６を介してアノード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アノード１０８及びシールド１２４と同じ電位にしうる。これにより、意図した放電空間１２９の外側の漂遊プラズマ生成の可能性を低減することができる。
【００４７】
位置及び配向の用語（例えば、頂部）は、物理的蒸着装置内の部品の相対的な位置及び配向を説明するために使用されているが、当然のことながら、物理的蒸着装置自体は鉛直又は水平配向あるいは他の配向で保持されうる。
【００４８】
本発明の特定の実施形態が説明された。他の実施形態が特許請求の範囲に含まれる。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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