(57)【要約】      （修正有）【課題】スパッタリングされた材料内の軽い成分は、スパッタリングされた材料内の重い成分よりも高濃度に堆積される傾向がある。このことから、スパッタリングされた材料が均質に堆積されるスパッタ堆積装置および方法を提供する。【解決手段】少なくとも１つのスパッタターゲット２、第１のプラズマ３、基板ホルダー４、および追加プラズマ５を備えたスパッタ堆積装置を提案する。追加プラズマ５は、ＥＣＷＲプラズマであることが好ましい。別の形態によれば、追加プラズマ５と上記基板ホルダー４との間に、アノード６が備えられている。さらに別の形態によれば、基板ホルダー４は、厚さを変化させた誘電体層を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのスパッタターゲットと、
第１のプラズマと、
基板ホルダーと、
追加プラズマとを含む、スパッタ堆積装置。
【請求項２】
上記追加プラズマはＥＣＷＲプラズマである、請求項１に記載のスパッタ堆積装置。
【請求項３】
上記ＥＣＷＲプラズマは、上記第１のプラズマよりも上記基板ホルダーに対し近い位置に配置されている、請求項２に記載のスパッタ堆積装置。
【請求項４】
上記ＥＣＷＲプラズマと上記基板ホルダーとの間の距離は１５ｃｍ未満である、請求項２に記載のスパッタ堆積装置。
【請求項５】
上記ＥＣＷＲプラズマと上記基板ホルダーとの間の距離は１０ｃｍ未満である、請求項２に記載のスパッタ堆積装置。
【請求項６】
さらに、補助プラズマを含む、請求項３に記載のスパッタ堆積装置。
【請求項７】
上記補助プラズマは、上記ＥＣＷＲプラズマよりも上記基板ホルダーに対し近い位置に配置されている、請求項６に記載のスパッタ堆積装置。
【請求項８】
さらに、上記ＥＣＷＲプラズマと上記基板ホルダーとの間に設けられたアノードを含む、請求項３に記載のスパッタ堆積装置。
【請求項９】
上記補助プラズマは、上記スパッタ堆積装置の内方領域より、上記スパッタ堆積装置の周辺領域において高いプラズマ強度を有している、請求項６に記載のスパッタ堆積装置。
【請求項１０】
上記基板ホルダーは、厚さを変化させた誘電体層を含む、請求項１に記載のスパッタ堆積装置。
【請求項１１】
上記誘電体層の最大厚は、上記誘電体の最小厚より上記最小厚の１５％を超えた厚さである、請求項１０に記載のスパッタ堆積装置。
【請求項１２】
上記最大厚を含む上記誘電体層の領域は、上記誘電体層の実質的に中央部に位置している、請求項１１に記載のスパッタ堆積装置。
【請求項１３】
上記最小厚を含む上記誘電体層の領域は、上記誘電体層の周辺部に位置している、請求項１２に記載のスパッタ堆積装置。
【請求項１４】
さらに、上記基板ホルダーに結合されたトランスミッタを含む、請求項１０に記載のスパッタ堆積装置。
【請求項１５】
上記トランスミッタおよびマッチング・ネットワークが上記基板ホルダーにおいてひきおこすバイアス電圧は、上記誘電体層の変化させた厚さに起因して、上記基板ホルダーの内方領域より、上記基板ホルダーの周辺領域内において高くなっている、請求項１４に記載のスパッタ堆積装置。
【請求項１６】
上記周辺領域における最大バイアス電圧は、上記内方領域における最小バイアス電圧より上記最小バイアス電圧の１５％を超えて大きい、請求項１５に記載のスパッタ堆積装置。
【請求項１７】
プラズマと、
基板ホルダーと、
上記基板ホルダーに近い位置に配置されたアノードとを備えた、スパッタ堆積装置。
【請求項１８】
上記アノードと上記基板ホルダーとの間の距離は８ｃｍ未満である、請求項１７に記載のスパッタ堆積装置。
【請求項１９】
上記アノードと上記基板ホルダーとの間の距離は５ｃｍ未満である、請求項１７に記載のスパッタ堆積装置。
【請求項２０】
上記基板ホルダーは、厚さを変化させた誘電体層を含む、請求項１７に記載のスパッタ堆積装置。
【請求項２１】
上記プラズマと上記基板ホルダーとの間に配置された追加プラズマを含む、請求項１７に記載のスパッタ堆積装置。
【請求項２２】
プラズマと、
厚さを変化させた誘電体層を含む基板ホルダーとを含む、スパッタ堆積装置。
【請求項２３】
第１のプラズマを生成するための手段と、
上記第１のプラズマと基板ホルダーとの間に配置された第２のプラズマを生成するための手段とを含む、スパッタ堆積装置。
【請求項２４】
スパッタ堆積装置と共に用いるための基板ホルダーであって、
厚さを変化させた誘電体層を含む、基板ホルダー。
【請求項２５】
第１のプラズマを生成する工程と、
上記第１のプラズマと基板との間に配置された第２のプラズマを生成する工程とを含む、スパッタ堆積方法。
【請求項２６】
上記第２のプラズマはＥＣＷＲプラズマである、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
さらに、上記第２のプラズマと上記基板との間に備えられたアノードに電圧を印加する工程を含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
さらに、抵抗性スイッチングのメモリデバイスのための材料を堆積する工程を含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
上記メモリデバイスは、相変化ランダムアクセスメモリである、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
上記メモリデバイスは、導電性ブリッジングランダムアクセスメモリである、請求項２８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔本発明の背景〕
本発明は、スパッタ堆積装置およびスパッタ堆積方法に関する。本発明は、特に、例えば相変化ランダムアクセスメモリ（「ＰＣＲＡＭ」）、導電性ブリッジングランダムアクセスメモリ（「ＣＢＲＡＭ」）等の、例えば抵抗性スイッチングのメモリデバイスといったメモリデバイスを形成するために用いる、スパッタ堆積装置およびスパッタ堆積方法に関する。本発明はさらに、スパッタ堆積装置と共に用いるための基板ホルダーに関する。
【０００２】
従来のメモリデバイス、特に従来の半導体メモリデバイスでは、いわゆる機能メモリデバイス（例えばＰＬＡおよびＰＡＬ等）と、いわゆるテーブルメモリデバイス（例えば、具体的にはＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ等のＲＯＭ（リードオンリメモリ）デバイス）と、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）デバイス（具体的には、例えばＤＲＡＭおよびＳＲＡＭ）とが区別されている。
【０００３】
ＲＡＭデバイスは、所定のアドレス下にデータを記憶させ、そしてこのアドレス下からデータを読み出すためのメモリである。ＳＲＡＭ（スタティックランダムアクセスメモリ）の場合では、個々のメモリセルは、例えば少数（例えば６つ）のトランジスタからなる。また、いわゆるＤＲＡＭ（ダイナミックランダムアクセスメモリ）の場合は、一般的に一つのトランジスタと、それに対応して制御される容量素子とからなる。
【０００４】
さらに最近では、いわゆる「抵抗」または「抵抗性スイッチング」のメモリデバイスもまた知られている。これらは例えば、いわゆる相変化ランダムアクセスメモリ（「ＰＣＲＡＭ」）、導電性ブリッジングランダムアクセスメモリ（「ＣＢＲＡＭ」）等である。
【０００５】
「抵抗」または「抵抗性スイッチング」のメモリデバイスでは、例えば２つの適切な電極間に配置された「活性化」または「スイッチング活性化」の材料が、適切なスイッチング処理によって、高い導電状態または低い導電状態にされる（例えば、より導電性の高い状態は、記憶された論理「１」に対応し、より導電性の低い状態は、記憶された論理「０」に対応する、あるいはこの逆である）。
【０００６】
相変化ランダムアクセスメモリ（ＰＣＲＡＭ）では、例えば、「スイッチング活性化」材料として、適切なカルコゲナイドまたはカルコゲナイド複合材料（例えば、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ（「ＧＳＴ」）またはＡｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ複合材料等）を用いることができる。このカルコゲナイド複合材料は、適切なスイッチング処理によって、アモルファス状態（つまり、比較的小さい導電性）または結晶状態（つまり、比較的大きい導電状態）に置かれるように適合される（例えば、比較的大きい導電状態は、記憶された論理「１」に対応し、比較的小さい導電状態は、記憶された論理「０」に対応する、あるいはこの逆である）。相変化メモリセルは、例えば、非特許文献１から非特許文献７などによって知られている。
【０００７】
上述した導電性ブリッジングランダムアクセスメモリ（ＣＢＲＡＭ）では、データの記憶は、「スイッチング活性化」材料内において金属を豊富に含有した多くの各固形部分の統計的なブリッジングに基づいたスイッチング機構によって行われる。「スイッチング活性化」材料と接触している２つの各電極に、書き込みパルス（正パルス）を印加すると、上記各固形部分は、互いに次第に接触するまで濃度が増加し、上記「スイッチング活性化」材料内に導電性ブリッジが形成される。
【０００８】
これによって、各ＣＢＲＡＭメモリセルが高い（大きい）導電状態になる。この処理は、各電極に負パルスを印加することによって逆転され、ＣＢＲＡＭメモリセルが低い（小さい）導電状態に切り替えられる。このようなメモリ素子は、例えば、非特許文献８から非特許文献１０などに開示されている。
【０００９】
上述したＰＣＲＡＭと同様に、ＣＢＲＡＭメモリセルにおいても、「スイッチング活性化」材料として、適切なカルコゲナイドまたはカルコゲナイド化合物（例えば、ＧｅＳｅ、ＧｅＳ、ＡｇＳｅ、ＣｕＳ等）を用いることができる。
【００１０】
さらに、上記電極として、例えばＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ等を用いることができる（あるいは、各第１の電極として、例えばＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ等を、そして各第２の電極として、例えばＷ、Ｔｉ、Ｔａ、ＴｉＮ等を用いることができる）。
【００１１】
メモリデバイスを形成する（例えば上記スイッチング活性化材料および電極等を堆積する）ためには、いわゆるスパッタ堆積方法が用いられる。
【００１２】
スパッタリングは、固体の「ターゲット材料」内の原子が、例えば高エネルギー化イオンによるターゲット材料への衝撃によって、ガス相内に放出されてくる物理的プロセスである。放出された原子は、各基板上に堆積される。スパッタリングに用いられるイオンは、例えば、各スパッタリング装置内において生成されたプラズマによって供給される。
【００１３】
しかし、スパッタリングされた材料は、スパッタリング装置の側壁面上においても堆積される。スパッタリングされた材料内の軽い成分は、スパッタリングされた材料内の重い成分よりも高濃度にて堆積される。従って、最終的に基板上に堆積された材料は、特に基板の外側周辺端部領域内において、所望の成分を含んでいないという傾向がある。
【００１４】
このことから、スパッタリングされた材料が均質に堆積されるスパッタ堆積装置および方法が望まれている。これらの理由およびこれら以外の理由により、本発明が必要とされる。
【非特許文献１】G. Wicker, "Nonvolatile, High Density, High Performance Phase Change Memory," SPIE Conference on Electronics and Structures for MEMS, Vol. 3891, Queensland, 2, 1999
【非特許文献２】Y. N. Hwang et al.,"Completely CMOS Compatible Phase Change Nonvolatile RAM Using NMOS Cell Transistors," IEEE Proceedings of the Nonvolatile Semiconductor Memory Workshop, Monterey, 91, 2003
【非特許文献３】S. Lai et al.,"OUM-a 180nm nonvolatile memory cell element technology for stand alone and embedded applications," IEDM 2001
【非特許文献４】Y. Ha et al.,"An edge contact type cell for phase change RAM featuring very low power consumption," VLSI 2003
【非特許文献５】H. Horii et al.,"A novel cell technology using N-doped GeSbTe films for phase change RAM," VLSI 2003
【非特許文献６】Y. Hwang et al.,"Full integration and reliability evaluation of phase change RAM based on 0.24μm-CMOS technologies," VLSI 2003
【非特許文献７】S. Ahn et al.,"Highly Manufacturable High Density Phase Change Memory of 64Mb and beyond," IEDM 2004
【非特許文献８】Y. Hirose, H. Hirose, J. Appl. Phys. 47, 2767 (1975)
【非特許文献９】T. Kawaguchi et al.,"Optical, electrical and structural properties of amorphous Ag-Ge-S and Ag-Ge-Se films and comparison of photoinduced and thermally induced phenomena of both systems," J. Appl. Phys. 79 (12), 9096, 1996
【非特許文献１０】M. Kawasaki et al.,"Ionic conductivity of Agx (GeSe3)1-x (0<x<0.571) glasses," Solid State Ionics 123, 259, 1999
【００１５】
〔本発明の概要〕
本発明の一形態によると、少なくとも１つのスパッタターゲットと、第１のプラズマと、基板ホルダーと、追加プラズマとを含むスパッタ堆積装置が提供される。上記追加プラズマは、ＥＣＷＲプラズマであることが好ましい。本発明の別の形態によると、上記追加プラズマと上記基板ホルダーとの間にアノードが備えられている。さらに別の形態によると、上記基板ホルダーは、厚さが様々に異なるように変化させた誘電体層を有している。
【００１６】
〔図面の簡単な説明〕
本発明をよりよく理解するために、図面が添付されている。これらの図面は本明細書に組み込まれ、その一部を構成する。これらの図面は、本発明の実施形態を示し、説明と共に本発明の原理を説明するものである。本発明の別の実施形態、および本発明の意図する利点は、以下の詳細な説明を参照することによって、よりよく且つ容易に理解されるであろう。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態によるスパッタ堆積装置の概略断面図である。図２は、図１に示されているスパッタ堆積装置内において生成されるＥＣＷＲプラズマであって、上記装置内に備えられた基板上に各層が堆積されている状態を概略的に示した断面図である。
【００１８】
図３ａは、図１に示されているスパッタ堆積装置のアノードリングおよび各永久磁石の概略断面図である。図３ｂは、図１に示されているスパッタ堆積装置のアノードリングおよび各永久磁石の長手方向の要部平面図である。図３ｃは、図１に示されているスパッタ堆積装置のアノードリングおよび各永久磁石のより詳細な長手方向の要部平面図である。
【００１９】
図４は、図１に示されているスパッタ堆積装置内において生成されたＥＣＷＲプラズマおよび補助プラズマを示す概略正面図である。図５は、図１に示されているスパッタ堆積装置内において用いられた基板ホルダーおよびＥＣＷＲプラズマを示す、より詳細な概略断面図である。図６は、図１に示されているスパッタ堆積装置の基板ホルダーを用いて達成されるバイアス電圧分布について、上記基板ホルダーの概略断面図に対応させて示すグラフである。
【００２０】
〔本発明の詳細な説明〕
以下の詳細な説明では添付図面を参照する。これらの添付図面は、本明細書の一部を構成するものであり、また本発明を実施し得る具体的な実施形態を例証するために示されている。これに関し、説明する（これら）図面の方向を参照して、「上」「下」「前」「後」等の方向を示す用語が使用されている。本発明の実施形態の構成要素は、多くの様々な方向に配置することができる。従って方向を表す上記用語は、例証するために用いられているものであって、限定するものではない。なお、本発明の範囲を逸脱することなく、別の実施形態を用いること、および構造的または論理的な変化を加えることができることについて理解されたい。従って以下の詳細な説明は、限定的な意味として捉えられるものではなく、本発明の範囲は特許請求の範囲によって規定される。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態によるスパッタ堆積装置１の概略断面図である。スパッタ堆積装置１は、あらゆる種類の薄膜形成のための堆積方法に対して用いることができる。スパッタ堆積装置１は、特に、例えばＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＲＡＭ（例えばＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ）等の半導体デバイスおよび／またはメモリデバイス、特に、例えば相変化ランダムアクセスメモリ（「ＰＣＲＡＭ」）、導電性ブリッジングランダムアクセスメモリ（「ＣＢＲＡＭ」）等の「抵抗」または「抵抗性スイッチング」のメモリデバイスの薄膜形成に有用である。
【００２２】
堆積装置１は、特に、「抵抗」または「抵抗性スイッチング」のメモリデバイスの各「スイッチング活性化」材料（例えば、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ（「ＧＳＴ」）またはＡｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ複合材料（またはＧｅＳｅ、ＧｅＳ、ＧｅＳ2、ＡｇＳｅ、ＣｕＳ等）の各カルコゲナイドまたはカルコゲナイド複合材料）を製造するために用いることができる。
【００２３】
上記製造の他に、または上記製造に加えて、堆積装置１は、例えば「抵抗」または「抵抗性スイッチング」のメモリデバイスの各（第１および／または第２の）電極（例えば、各Ｃｕ−、Ａｇ−、Ａｕ−、またはＺｎ−電極等、または例えば、Ｗ−、Ｔｉ−、Ｔａ−、ＴｉＮ−電極等）の形成に用いることができ、および／または、各ドーピングプロセス（例えば窒素ドーピング等）を実施するために用いることができる。
【００２４】
例えば図２に示されているように、スパッタ堆積装置１は、例えば、まず各「抵抗」または「抵抗性スイッチング」のメモリデバイスの第１の電極として用いられる各Ｗ−層１４ａ、および／またはメモリデバイスの「スイッチング活性化」材料として用いられる各ＧｅＳｅマトリックス層１４ｂ、および／または、その後、メモリデバイスの第２の電極として用いられる各Ａｇ‐ドーピング層１４ｃを形成するために用いることができる。
【００２５】
本実施形態では、堆積装置１は、例えば、励起周波数が例えば１３．５６ＭＨｚ（あるいは、例えば２７．１２ＭＨｚ等）であるｒｆ（高周波交流）、ｄｃ（直流）の同時スパッタ堆積装置などのｒｆ、ｄｃマグネトロン同時スパッタ堆積装置として形成されていると有利である。
【００２６】
図１に示されているように、スパッタ堆積装置１では、（ここでは、例えば、装置１の最上部に備えられた各同時スパッタターゲット内に備えられた）固体の「ターゲット材料」２の各原子／各分子が、例えば高エネルギーイオンによる材料２への衝撃によってガス相内に放出される。
【００２７】
そして、上記各原子／各分子は、基板／ウェハ（ここでは、スパッタ堆積装置１の底部に設置された、略直方体形状（板状）の基板ホルダー４上に備えられた基板／ウェハ）上に堆積される。スパッタリングに用いる上記イオンは、例えば、スパッタ堆積装置１内のプラズマ発生部において生成されたプラズマ３によって供給される。
【００２８】
本実施形態では、本発明のスパッタ堆積装置１は、「ターゲット材料」２および対応するスパッタカソードが基板ホルダー４の上側に配置された「トップダウン」型として形成されている。
【００２９】
図１に見られるように、板状のターゲット材料２／スパッタターゲットが装着された平面Ａ（ターゲット材料２の表面方向）と、基板４が装着された平面Ｂ（基板４の表面方向に沿った）との間の角度αは、例えば１５°〜３５°の範囲内であり、好ましくは、２０°〜３０°の範囲内であり、さらに好ましくは約２５°である。
【００３０】
ターゲット材料２／スパッタターゲットと基板ホルダー４との間の距離は、例えば、１５ｃｍ〜３０ｃｍ、より好ましくは、２０ｃｍ〜２５ｃｍである。
【００３１】
さらに、プラズマ３とターゲット材料２／スパッタターゲットとの間の距離（すなわち、スパッタ堆積装置１の壁７内に形成されたプラズマ３用の各ガス注入口と、ターゲット材料２／スパッタターゲットとの間の距離）は、ターゲット材料２／スパッタターゲットと基板ホルダー４との間の距離と比較して小さく、例えば３ｃｍ〜１５ｃｍ、より好ましくは、５ｃｍ〜１０ｃｍである。
【００３２】
スパッタ堆積装置１の壁７の形状は、基本的には円筒形状をしている。この円筒の内直径は、約４５ｃｍ〜７０ｃｍ、より好ましくは、５５ｃｍ〜６０ｃｍである。
【００３３】
基板として、比較的大型のウェハ（例えば、直径が例えば１５ｃｍまたは２５ｃｍより大きく、例えば、２０ｃｍ〜６０ｃｍ、より好ましくは３０ｃｍ〜５０ｃｍのウェハ）を用いてよい。
【００３４】
以下にさらに詳しく説明するように、スパッタ堆積装置１内には、（好ましくは誘導結合された）追加プラズマ５が１つ（あるいは追加プラズマが複数）発生させるための追加プラズマ発生部が備えられている。
【００３５】
追加プラズマ５と基板ホルダー４との間の距離（より正確には、例えばスパッタ堆積装置１の壁７内に形成された、追加プラズマ５用の追加の各ガス注入口と、基板ホルダー４との間の距離）は比較的小さく、例えば２ｃｍ〜１５ｃｍ、より好ましくは３ｃｍ〜１０ｃｍ、さらに好ましくは５ｃｍ〜８ｃｍである。つまり、追加プラズマ５は、ターゲット材料２／スパッタターゲットと基板ホルダー４との間に形成され、ターゲット材料２／スパッタターゲットから基板ホルダー４に向かうスパッタ原子の経路上に形成されている。
【００３６】
スパッタ堆積装置１の壁７内の上記追加の各ガス注入口（および／または、以下に詳述するスパッタ堆積装置１の壁７内の任意の追加のガス注入口８）は、スパッタ堆積装置１の壁７の内周に、その周方向に沿って、それぞれリング形状に形成される。
【００３７】
図１から分かるように、上記追加のガス注入口／追加プラズマ５の形成領域の長手方向である主軸上の平面Ｄ（および、リング形状の追加のガス注入口８の長手方向に沿った平面Ｃも）と、基板／ウェハが備えられている平面Ｂ（上記基板の表面方向に沿った）との間の角度βは、１５°〜３５°の範囲内、好ましくは２０°〜３０°の範囲内、さらに好ましくは約２５°である。
【００３８】
角度βは、スパッタターゲットが備えられている平面Ａと基板ホルダー４が備えられている平面Ｂとの間の角度αと、実質的に同一であることが好ましい。
【００３９】
上記追加プラズマ５は、いわゆる「ＥＣＷＲ」プラズマ（電子サイクロトロン波共鳴プラズマ、Electron Cyclotron Wave Resonance Plasma）であることが好ましい。ＥＣＷＲプラズマについては、例えば、H. Neuert, Z. Naturforschung 3a, 1948, page 310, O. Sager, Z. Angew. Phys. 31, 1971, page 282, またはH. Oechsner, Z. Phys. 238, 1970, page 433に記載されている。
【００４０】
以下にさらに詳しく説明するように、スパッタ堆積装置１の壁７上の（任意の位置での）追加のガス注入口８は、追加プラズマ５と基板ホルダー４との間に配置された、それぞれの追加のアノードリング６と結合されていてよい。
【００４１】
ＥＣＷＲの追加プラズマ５は、例えば、約１−８×１０-3ｍｂａｒ（例えば３−６×１０-3ｍｂａｒ）などの「標準的」または比較的低い圧力か、あるいは約８×１０-3−１×１０-1ｍｂａｒ（好ましくは１−１０×１０-2ｍｂａｒ）などの比較的高い圧力等の（好ましくは様々に調節可能な）圧力にさらされる。
【００４２】
ＥＣＷＲの上記追加プラズマ５は、例えばＡｇドーパントの例えばＧｅＳｅ／ＧｅＳマトリックスへの結合、および／またはＮ2のＧＳＴマトリックスへの結合を、好ましくは以下の各手段を用いて補助する機能を有している：
（ａ）イオンビーム、および／または
（ｂ）電子／熱加熱、および／または
（ｃ）（例えばＵＶ照射による）光解離。
【００４３】
スパッタ堆積装置１は、上記方法（ａ）、（ｂ）、または（ｃ）のいずれか、あるいはこれら方法の組み合わせが選択できるように適合されていることが好ましい。例えば、スパッタ堆積装置１は、例えば、方法（ａ）、または方法（ｂ）、または方法（ｃ）、または方法（ｂ）と（ｃ）との組み合わせ（または方法（ａ）と（ｂ）との組み合わせ、または（ａ）と（ｃ）との組み合わせ、または方法（ａ）と（ｂ）と（ｃ）との組み合わせ）が選択できるように適合されていることが好ましい。方法（ｂ）と（ｃ）との組み合わせ、または（ａ）と（ｂ）との組み合わせ、または（ａ）と（ｃ）との組み合わせ、または（ａ）と（ｂ）と（ｃ）との組み合わせを用いた場合もまた、それぞれの方法が用いられる程度が、様々に適合されていることが好ましい。
【００４４】
図２に示されているように、ＥＣＷＲの追加プラズマ５を介して、各スパッタ材料（例えばＡｇおよび／またはＮ2等、その他）が、（例えば上記ＥＣＷＲプラズマイオンおよび／または電子および／または光子によって、）さらに励起または解離される。これにより、例えば、それぞれの基板材料上にスパッタ材料（例えばＧｅＳｅ、ＧｅＳ等）が、より高濃度に、および／または、より均質に堆積される。
【００４５】
様々に調節可能な正電圧の入力の選択が好ましい上記アノードリング６を用いることによって、例えば、好ましくはＥＣＷＲの追加プラズマ５からのプラズマ電子が、アノードリング６に向かって駆動される。これにより、スパッタ堆積装置１の壁７付近の領域（すなわち基板の周辺領域）内における低いプラズマ放射強度が補償される（それゆえ、例えば、基板に対し電子を均質に照射することができる）。
【００４６】
さらに、アノードリング６が基板ホルダー４に比較的近接して（例えば、基板ホルダー４から例えば６ｃｍ未満、好ましくは５ｃｍ〜３ｃｍ未満に）配置されている場合は、それぞれに選択した正電圧をアノードリング６に印加することによって、追加プラズマ５からの電子の総量を様々に変化させて基板に照射することができる（例えば、アノードリング６に比較的高い正電圧を印加した場合は、例えばほぼ０まで減らすことができる）。
【００４７】
従って、上記の場合は、例えば基板（例えばＧｅＳｅ、ＧｅＳ等）へのＡｇのドーピングなど、材料のドーピングは、主としてプラズマ光子に基づいて達成される。
【００４８】
以下にさらに詳しく説明するように、アノードリング６に結合された上記（任意の）追加のガス注入口８を用いることによって、さらに追加のプラズマ（補助プラズマ）１３が選択的に生成される（ここでもまた、スパッタ堆積装置１は、例えば上記方法（ａ）、（ｂ）、または（ｃ）のいずれか、あるいはこれら方法の組み合わせが、（用いられる各方法が様々に調節可能となる程度に）選択されるように適合されている）。
【００４９】
上記補助プラズマ１３の生成をサポートするために、それぞれの希ガス／反応ガス（例えばＮ2）が、スパッタ堆積装置１内に、アノードリング６に結合された追加のガス注入口８を介して供給され、そして、それぞれの希ガス／反応ガスの原子や分子が、解離／励起される。上記補助プラズマ１３は、例えば、スパッタ堆積装置１の壁７付近の領域（すなわち基板の周辺領域）における、上述した低いプラズマ強度を補償するために用いられる。
【００５０】
さらに、適切な反応ガス（例えば、硫黄を含有した各反応ガス等）を用いることによって、以下に示す効果を達成できる。上記スパッタターゲットにおいて、ターゲット材料２が複数の異なる各成分を含有することが可能である。しかし、ターゲット材料２のそれぞれ異なる各成分が、それぞれ散乱されたとき互いに異なる程度で基板へとそれぞれ向かうことになる。比較的高度に散乱される成分（例えば硫黄）の散乱損失は、比較的低度に散乱される成分（例えばゲルマニウム）の散乱損失より高い。従って、基板上に堆積される材料の組成は、ターゲット材料２の組成、ひいては所望する組成と異なる可能性がある。
【００５１】
従って、比較的高度に散乱されるターゲット材料２の１つまたは複数の上記成分を含有する、上記反応ガスをアノードリング６に結合された追加のガス注入口８を介して供給することによって、上記の異なる散乱損失が補償される。これにより、上記基板上に堆積される材料の組成が、ターゲット材料２の組成と実質的に等しくする、および／または、所望するそれぞれの組成と実質的に等しくすることを達成し得る。
【００５２】
その上、ターゲット材料２自身が、当初より、所望の組成（より正確には、基板上に堆積される材料として所望される組成）を含有していない場合がある。これは、例えば、各ターゲット材料２が高額すぎるか、あるいは全く製造されていない場合である。例えば、ターゲット材料２としてＧｅＳについては入手可能であるが、ＧｅＳ2については入手不可能である。
【００５３】
ターゲット材料内において完全に欠乏している成分、および／または、ターゲット材料２内に十分に含まれていない成分（例えば硫黄）については、アノードリング６に結合された追加のガス注入口８を介して供給される上記反応ガスにより「添加」することが可能である。
【００５４】
上記それぞれの各反応ガスが、ターゲット材料２内に含有されているが基板上に堆積される１つまたは複数の成分を含んでいる場合、および／または、ターゲット材料２内に十分に含有されていない１つまたは複数の成分を含んでいる場合は、基板上に堆積される材料の組成を、所望するそれぞれの組成と実質的に等しくすることができる（例えば、ターゲット材料２としてＧｅＳが用いられる場合であっても、ＧｅＳ2を堆積することができる）。
【００５５】
ターゲット材料２としては、任意の適切な材料を用いることができる。任意の適切な材料とは、例えば、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ（「ＧＳＴ」）またはＡｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ複合材料（またはＧｅＳｅ、ＧｅＳ、ＡｇＳｅ、ＣｕＳ等）（および／または、例えばＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｗ、Ｔｉ、Ｔａ、ＴｉＮ等々）の、各カルコゲニドまたはカルコゲニド複合材料である。
【００５６】
特に、それぞれの同時スパッタリングプロセスを実施する場合には、２つの異なるターゲット材（例えば、ＧｅＳ（または例えばＳｅ）およびＡｇ2Ｓ（またはＡｇＳｅ）等）を同時に用いることができる。
【００５７】
図３ａは、図１に示されているスパッタ堆積装置１のアノードリング６、およびスパッタ堆積装置１の壁７内の（任意の）追加のガス注入口８の概略断面図である。
【００５８】
スパッタ堆積装置１の壁７は、非磁性であることが好ましいため、例えば各非金属材料（例えば各セラミック材料）を含んでいる。
【００５９】
上述したように、追加のガス注入口８を介して、各希ガス／反応ガス（例えばＮ2）が、スパッタ堆積装置１内に供給される。
【００６０】
アノードリング６に印加される上記正電圧は、アノードリング６と電気的に接続されている各電圧源１０によって供給される。図３ａに見られるように、アノードリング６（または、図３ａに示されているアノードリングが箱型に形成されている場合は、そのアノードリングの内壁６ａ）と、スパッタ堆積装置１の壁７との間には、複数の各永久磁石９が備えられている。
【００６１】
各永久磁石９は、例えば、断面が長方形であり、および／または長手方向の断面が長方形であり、それぞれの各永久磁石９の大きさ、形状は実質的に互いに同一である。アノードリング６または上記アノードリングの内壁６ａは、各非磁性材料から形成されていることが好ましい。また、アノードリング６または上記アノードリングの内壁６ａは、図３ｂに示されているように、希ガス／反応ガスが追加のガス注入口８を介してスパッタ堆積装置１の内部領域に入ることができるように、穴が開いている。
【００６２】
図３ａに見られるように、追加のガス注入口８は、スパッタ堆積装置１の壁７に形成されており、基板ホルダー４からの距離が、永久磁石９および／またはアノードリング６と基板ホルダー４との間の距離と実質的に等しいようになっている。
【００６３】
永久磁石９は、各追加のリング１１または金属板１１によって取り付けられていてもよい。各追加のリング１１または金属板１１は、スパッタ堆積装置１内において、永久磁石９と、スパッタ堆積装置１の壁７との間に備えられている。
【００６４】
追加のリング１１は、各磁性材料（例えばニッケルまたは鉄）から形成されていることが好ましい。このため、隣り合う永久磁石９間の追加のリング１１において磁力のショートカット（短絡路）が得られる。
【００６５】
より具体的には、第１の永久磁石９のＳ極（Ｓ）と、第１の永久磁石９の一方に隣接した第２の永久磁石９のＮ極（Ｎ）との間に磁力のショートカット、さらに第１の永久磁石９のＮ極（Ｎ）と、第１の永久磁石９の他方に隣接した第３の永久磁石９のＳ極（Ｓ）との間に磁力のショートカット等、などが得られる。
【００６６】
各永久磁石９を用いることによって、磁界強度が、例えば１５００Ａ／ｍ〜１５０００Ａ／ｍ、特に好ましくは３０００Ａ／ｍ〜１００００Ａ／ｍ（例えば約７０００Ａ／ｍ）である、それぞれの各定常磁場が生成される。
【００６７】
図３ｃは、スパッタ堆積装置１のアノードリング６および各永久磁石９のより詳細な長手方向の断面図を示している。具体的には、図３ｃは、互いに隣り合う各永久磁石９と、追加のガス注入口８を備えたアノードリング６を用いて形成されるアノードプラズマ（補助プラズマ）１３との間の磁束を示す、それぞれの各磁力線９ａ、９ｂ、９ｃを示している。
【００６８】
図４に見られるように、補助プラズマ１３は、その形成領域が基本的には円筒対称型であり、スパッタ堆積装置１の内方（中心側）領域内における強度よりは、堆積装置１の壁７に近い領域（すなわち周辺領域）内における強度の方が高い。対照的に、ＥＣＷＲのプラズマ５では、スパッタ堆積装置１の内方（中心側）領域内における強度よりは、装置１の壁７に近い領域（すなわち周辺領域）内における強度の方が低い。言い換えると、ＥＣＷＲのプラズマ５は、例えば基板４に電子／イオン／光子をより均質に照射できるように、補助プラズマ１３によって修正される。
【００６９】
基板ホルダー４は、回転可能かつ浮動型であってよい。あるいは、基板ホルダー４は、基板ホルダー４において、例えば５Ｖ〜７０Ｖの好ましい実効バイアス電圧Ｖｅｆｆ（例えば、比較的低い例えば１０Ｖ〜２０Ｖの実効電圧、または比較的高い例えば４０Ｖ〜６０Ｖの実効電圧等）が得られるように、各マッチング・ネットワーク１６を介して、（例えば可変）励起周波数ｒｆが５〜４０ＭＨｚ、好ましい１３．５６ＭＨｚ（または、他の好ましい２７．１２ＭＨｚ等）であるｒｆトランスミッタ１５に容量結合されていてよく、および／または、（例えば様々に調節可能な）電源に容量結合されていてよい。
【００７０】
比較的高い励起周波数（例えば、１３．５６ＭＨｚに代えて２７．１２ＭＨｚ）を用いることによって、基板への例えば電子の衝撃に対してイオンの衝撃が少なくなるので、上記基板の原子や分子の解離は、主に電子の衝撃に基づくようにできる。同様に、比較的低い励起周波数（例えば、２７．１２ＭＨｚに代えて１３．５６ＭＨｚ）を用いることによって、基板４への例えばイオンの衝撃に対して電子の衝撃が少なくなるので、上記解離は、イオンの衝撃と電子の衝撃との両方に実質的に同様の程度で基づくようにできる（あるいは、主にイオンの衝撃に基づいて解離する等）。
【００７１】
基板ホルダー４に対し、上記比較的低い実効電圧Ｖｅｆｆ（例えば１０Ｖ〜２０Ｖ）を印加することによって（これにより、基板への例えばイオンの衝撃に対して電子の衝撃の程度が比較的高くなる）、それぞれの各スパッタリングに加えて、比較的高いエッチング速度でエッチングを行うことができる。
【００７２】
同様に、基板ホルダー４に対し、上記比較的高い実効電圧Ｖｅｆｆ（例えば４０Ｖ〜５０Ｖ）を印加することによって（これにより、基板への例えば電子の衝撃に対してイオンの衝撃の程度が比較的高くなる）、それぞれの各スパッタリングに加えて、比較的低いエッチング速度でエッチングを行うことができ、および／または、主にイオンに基づいてエッチングを行うことが可能となる。
【００７３】
図５および図６に示されているように、基板ホルダー４は、各金属板４ａ（すなわち、各スパッタリング／堆積／ドーピング／エッチング等が行われる層）と、成型された金属製の基体４ｃと、以下に詳述するように、基体４ｃと金属板４ａとの間に備えられた誘電体層４ｂとを有している。
【００７４】
金属製の基体４ｃは、必要であれば、上記ｒｆトランスミッタ１５に容量結合することができる。このため、上記基体４ｃのそれぞれの各結合点は、線１６ａを介して上記マッチング・ネットワーク１６に接続されている。マッチング・ネットワーク１６は、線１６ｂを介してｒｆトランスミッタ１５に接続されている。図４から明らかであるように、基体４ｃの結合点は、例えば基体４ｃの中心に配置されていてよい。
【００７５】
上記誘電体層４ｂは、種々な、均質であるセラミック材料（例えばチタン酸類）から形成されていてもよい。
【００７６】
図５および図６に示されているように、基板ホルダー４の周辺領域における誘電体層４ｂは、その厚さが基板ホルダー４の内方（中心部）領域においてよりも薄い。例えば、金属板４ａの中央部下における誘電体層４ｂの最大厚ｄ１は、金属板４ａの外縁部下の領域における誘電体層４ｂの最小厚よりも、１０％を超えて、好ましくは２０％を超えて、より好ましくは３０％を超えて（例えば１５％〜４０％の範囲を超えて）大きくてよい。
【００７７】
これにより、例えば、金属板４ａにおける不均質なバイアス電圧Ｕｂが補償される。このような不均質は、上記ｒｆ励起周波数に対応する波長（あるいは、この波長の半分または４分の１の波長）が、基板ホルダー４における表面方向の長手方向の長さｌと同じまたは実質的に同様である場合に生じる。
【００７８】
この場合（誘電体層４ｂの厚さにおいて上記の差がない場合）、例えば基板ホルダー４の周辺領域内においてよりも、金属製の基体４ｃにおける結合点付近の領域内において、異なるバイアス電圧が生じる。従って、誘電体層４ｂの厚さにおける差は、例えば、金属板４ａにおける上記のようなＵｂの不均質を実質的に補償するように選択することができる。
【００７９】
あるいは、図６に示されているように、誘電体層４ｂの厚みにおける差は、例えば、基板ホルダー４の内方領域におけるバイアス電圧Ｕｂよりも、基板ホルダー４の周辺領域におけるバイアス電圧Ｕｂの方が高くなるように選択することができる。例えば、誘電体層４ｂの厚さにおける差は、金属板４ａの外縁部下の領域における最大バイアス電圧Ｕｂ2が、金属板４ａの中央部における最小バイアス電圧Ｕｂ1よりも、１０％を超えて、好ましくは２０％を超えて、より好ましくは３０％を超えて（例えば１５％〜４０％を超えて）大きくてもよい。
【００８０】
金属板４ａの内方領域におけるバイアス電圧Ｕｂよりも、金属板４ａの周辺領域におけるバイアス電圧Ｕｂの方を高く設定することによって、金属板４ａの内方領域において各プラズマイオン、プラズマ電子等に加えられる引力よりも、金属板４ａの周辺領域において各プラズマイオン、プラズマ電子等に加えられる引力の方が高くなる。このため、スパッタ堆積装置１の壁７付近の領域（すなわち周辺領域）における低いプラズマ強度を補償することが可能となる。従って、ここでもまた、基板（すなわち、例えばＧｅＳｅ／ＧｅＳまたはＧＳＴマトリックス）に対する、実質的に均質な衝撃（例えば電子、イオン）が可能となり、続いて、上記マトリックスへの、より均質な各ドーピング／エッチングを行うことができる。
【００８１】
本明細書において、具体的な実施形態について図示および説明してきたが、当該分野において通常の知識を有する者であれば、本発明の範囲を逸脱することなく、図示および説明してきたこれらの実施形態の代わりに、様々な別の、および／または同等の実施形態を用いることができることについて理解するであろう。本出願は、本明細書に記載の具体的な実施形態の任意の適合または変形をカバーしていることが意図されている。従って、本発明は、特許請求の範囲および特許請求の範囲の等価物によってのみ限定されることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の一実施形態によるスパッタ堆積装置の概略断面図である。
【図２】図１に示すスパッタ堆積装置内において生成されるＥＣＷＲプラズマと、上記装置内に備えられた基板上に堆積されたそれぞれの各層とを概略的に示した正面図である。
【図３ａ】図１に示すスパッタ堆積装置のアノードリングおよび各永久磁石を示す概略断面図である。
【図３ｂ】図１に示すスパッタ堆積装置のアノードリングおよび各永久磁石を示す長手方向の概略平面図である。
【図３ｃ】図１に示すスパッタ堆積装置のアノードリングおよび各永久磁石をより詳細に示す長手方向の概略平面図である。
【図４】図１に示すスパッタ堆積装置内において生成されたＥＣＷＲプラズマおよび補助プラズマの概略図である。
【図５】図１に示すスパッタ堆積装置内において用いられるＥＣＷＲプラズマおよび基板ホルダーをより詳細に示す要部断面図である。
【図６】図１に示すスパッタ堆積装置の基板ホルダーを示す概略断面図、および上記基板ホルダーを用いて達成できるバイアス電圧分布を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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