(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と使用するための組合せであって、
第１ターゲットと、
前記第１ターゲットからずらされ、かつ、前記第１ターゲットと同軸関係に配置された第２ターゲットと、
交流電圧を第１周波数で前記第１及び第２ターゲットに与える、前記第１及び第２ターゲットに作動的に接続された第１電気回路と、
前記基板上に前記第１及び第２ターゲットから付着される材料の相対量を調節して、前記基板の表面に実質的に均一な付着物を形成するために、前記第１及び第２ターゲットに印加される交流電圧を調節する、前記第１電気回路と作動的に関連した第２電気回路と、の組合せであって、
前記第１電気回路は、前記第１及び第２ターゲットに印加するための対称の交流電圧を提供し、
前記第２電気回路は、前記基板上の、前記第１及び第２ターゲットからの付着の速度の差を補償するために、ターゲットの一方に、ターゲットの他方におけるよりも交流電圧の大きい振幅を与える、組合せ。
【請求項２】
基板上に材料を付着させるための組合せであって、
第１ターゲットと、
第１ターゲットと間隔を隔てたせん頭円錐形の関係に配置された第２ターゲットと、
第１ターゲットと第２ターゲットとの間に、中間の周波数範囲内の特定周波数の交流電圧を印加するための第１電気回路と、
前記基板上に前記第１及び第２ターゲットから付着される材料の相対量を調節して、前記基板の表面上に前記第１及び第２ターゲットから材料の付着物を前記基板の前記表面の全体にわたって実質的に均一な厚さに形成するために、第１及び第２ターゲットへの特定周波数の電力の印加を調節するための前記第１電気回路と作動的に関連した第２電気回路と、
無線周波数の交流電圧信号で、特定周波数の信号を変調するための第３電気回路と、
の組合せであって、
前記第１及び第２ターゲットは、前記第１ターゲットからの前記基板上の材料の、前記第２ターゲットからよりも、大きい付着速度をもたらすように、前記基板に対して配置され、
前記第２電気回路の調節は、特定周波数の交流電圧を、前記第１及び第２ターゲットからの前記基板上の材料の付着速度の差を補償するために、前記第１ターゲットに印加されるよりも大きい振幅で前記第２ターゲットに印加することを含む、組合せ。
【請求項３】
前記特定周波数は、２０ｋＨｚ乃至８０ｋＨｚの範囲内にある、
請求項２記載の組合せ。
【請求項４】
前記第２電気回路は、交流電圧の正の半サイクルで、特定周波数の交流電圧を前記第２ターゲットに通し、かつ、交流電圧の負の半サイクルで、前記第１ターゲットへの特定周波数の交流電圧の通過を阻止するように接続されたダイオードを含み、
前記第２電気回路は、交流電圧の負の半サイクルで、特定周波数の交流電圧を前記第２ターゲットに通すために、前記ダイオードの両端に接続されたキャパシタを更に含む、
請求項２記載の組合せ。
【請求項５】
直流電圧が、特定周波数の交流電圧の正の半サイクルで、前記基板上の、第１ターゲットからの材料の付着速度を高め、かつ、特定周波数の交流電圧の負の半サイクルで、前記基板上の、前記第２ターゲットからの材料の付着速度を減ずる方向で、前記第２電気回路の両端に接続される、請求項２記載の組合せ。
【請求項６】
前記第２電気回路は、特定周波数の交流電圧の負の半サイクルで、エネルギーを蓄積し、かつ、特定周波数の交流電圧の正の半サイクルで、この蓄積したエネルギーを前記第１ターゲットに放出するように、回路中に接続された変圧器を含む、
請求項２記載の組合せ。
【請求項７】
基板と使用するための組合せであって、
各々互いに同軸関係に配置され、かつ、前記基板上に材料を付着させるために前記基板に対して配置された第１及び第２ターゲットと、
反対極の交流電圧を前記第１及び第２ターゲットにそれぞれ加えるための、前記第１及び第２ターゲットに接続された交流電圧源と、
前記第１及び第２ターゲットに印加される交流電圧に非対称を与える、交流電圧源、及び前記第１及び第２ターゲットに接続された電気回路と、の組合せであって、
この非対称は、前記基板の表面に実質的に均一な付着物を形成する方向にあり、前記電気回路は、ターゲットの一方からの前記基板上の材料の高い付着速度を、他方のターゲットからの前記基板上の材料の付着速度に対して、補償するために、交流電圧の交互の半サイクルで、ターゲットの一方に、他の半サイクルで、ターゲットの他方に加えられた交流電圧の振幅に対して、限定された振幅の電圧を加える、組合せ。
【請求項８】
前記電気回路は、前記交流電圧源の両端に接続され、かつ、交流電圧の交互の半サイクルで、前記第１及び第２ターゲットの一方に加えられる電圧の振幅を、他方の半サイクルで、前記第１及び第２ターゲットの他方に加えられる交流電圧の振幅に対して、制限するために、前記第１及び第２ターゲットに接続された直流電圧源を含む、
請求項７記載の組合せ。
【請求項９】
前記電気回路は、
（ａ）交流電圧の交互の半サイクルで前記第１及び第２ターゲットの一方に加えられる交流電圧を、交流電圧の他方の半サイクルで、前記第１及び第２ターゲットの他方に加えられる交流電圧の振幅に対して、制限する、ダイオード及び、前記ダイオードの両端に接続されたキャパシタ、
（ｂ）一次巻線及び二次巻線を備え、前記一次巻線は、交流電圧源に接続され、前記二次巻線は、前記電気回路に含まれ、交流電圧の交互の半サイクルで、前記第１及び第２ターゲットの一方に加えられる電圧の振幅を、他方の半サイクルで、前記第１及び第２ターゲットの他方に加えられる交流電圧の振幅に対して、制限する際に、前記ダイオード及び前記キャパシタと協同する変圧器、及び、
（ｃ）前記交流電圧源に接続され、かつ、前記第１及び第２ターゲットに接続され、交流電圧の交互の半サイクルで、前記第１及び第２ターゲットの一方に加えられる電圧の振幅を、交流電圧の他方の半サイクルで、前記第１及び第２ターゲットの他方に加えられる交流電圧の振幅に対して、制限する直流電圧源、
の一つを含む、請求項７記載の組合せ。
【請求項１０】
基板上に付着物を形成する方法であって、
前記基板上に、一対のターゲットの表面からの材料を付着させるために、前記一対のターゲットを同軸関係に配置するステップと、
非対称の特性を有する交流電圧を与えて、前記基板上の異なる位置での前記一対のターゲットからの材料の付着速度の差を補償するステップと、
前記基板上の、前記一対のターゲットからの材料の付着速度において、非対称交流電圧をターゲットに加えて、基板表面上の異なる位置での第１及び第２ターゲットからの材料の付着速度の差を補償するステップと、の方法であって、
交流電圧の非対称により、交流電圧の交互の半サイクルで前記一対のターゲットの一方に印加される交流電圧の振幅を、交流電圧の他の半サイクルで前記一対のターゲットの他方に印加された交流電圧の振幅と異ならせて、前記基板上の異なる位置での、前記一対のターゲットの各々からの材料の付着速度の差を補償する、方法。
【請求項１１】
交流電圧は第１周波数を有し、前記第１周波数より高い第２周波数を有する交流電圧が、前記第１周波数の交流電圧を変調して、前記第１周波数の交流電圧の最初の一サイクルでのみ、前記一対のターゲットの各々のトリガリング（triggering）を行わせる、
請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記第１周波数を有する交流電圧は、２０キロヘルツ（２０ｋＨｚ）乃至８０キロヘルツ（８０ｋＨｚ）の範囲内の中間周波数を有し、第２周波数を有する交流電圧は、無線周波数範囲内の周波数を有している、
請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
アノードを、前記一対のターゲットに対して配置して、前記一対のターゲットと共にキャビティを構成し、
電界を、前記キャビティ内で、第１の方向に、前記アノードと前記一対のターゲットの間に生じさせ、
磁界を、前記キャビティ内で、第１の方向と実質的に垂直な第２の方向に生じさせる、請求項１０記載の方法。
【請求項１４】
交流電圧の非対称により、交流電圧の交互の半サイクルで前記一対のターゲットの一方に印加される交流電圧の振幅を、交流電圧の他の半サイクルで前記一対のターゲットの他方に印加される交流電圧の振幅と異ならせて、前記基板上の異なる位置での前記一対のターゲットの各々からの材料の付着速度の差を補償し、
交流電圧は第１周波数を有し、前記第１周波数より高い第２周波数を有する交流電圧が、前記第１周波数の交流電圧を変調して、前記第１周波数でターゲットに印加される交流電圧の最初の一サイクルでのみ、前記一対のターゲットの各々のトリガリング（triggering）を行わせる、請求項１０記載の方法。
【請求項１５】
基板上に付着物を形成する方法であって、
前記基板上に一対のターゲットの表面から材料を付着させるために、前記一対のターゲットを同軸関係に配置するステップと、
前記一対のターゲットの間に、第１周波数を有する第１交流電圧を印加して、交流電圧の交互の半サイクルで前記基板上に一方のターゲットからの材料の付着物を得、交流電圧の他の半サイクルで前記基板上に他方のターゲットからの材料の付着物を得るステップであって、前記基板上の、前記一方のターゲットからの材料の付着速度に対する、前記基板上の、前記他方のターゲットからの材料の付着速度の差を補償するために、前記交互の半サイクルでの前記第１交流電圧の振幅が、他の半サイクルでの前記第１交流電圧の振幅より大きいステップと、
前記第１周波数でターゲットに印加される交流電圧の最初の一つのサイクルでのみ、前記一対のターゲットの各々のトリガリング（triggering）を行わせるように、前記第１周波数より高い第２周波数を有する第２交流電圧で、前記第１交流電圧を変調するステップと、の方法。
【請求項１６】
前記第１周波数は、２０キロヘルツ乃至８０キロヘルツであり、
前記第２周波数は、メガヘルツの範囲内の無線周波数である、
請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
交互の半サイクルにおける前記第２交流電圧の振幅と、他の半サイクルにおける前記第２交流電圧の振幅との差は、交互の半サイクルで前記第２交流電圧を、第１の値のキャパシタに通すことによって、及び、他の半サイクルで前記第２交流電圧を、前記第１の値と異なる第２の値のキャパシタに通すことによって、もたらされる、
請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
前記第１周波数は、２０キロヘルツ（２０ｋＨｚ）乃至８０キロヘルツ（８０ｋＨｚ）であり、前記第２周波数は、１３．６６メガヘルツ（１３．６６ＭＨｚ）である、
請求項１５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板上に金属の付着物を形成するための装置及び方法に関する。より詳細には、本発明は、基板上に、均一な被膜をもたらす付着物を形成するための装置及び方法に関する。
【０００２】
（発明の背景）
いま、集積回路チップが、ビジネス、教育、化学、及び他の多くの分野で、異なる作動を制御するための、或いは、データ及び数学的計算をなすための、複雑な電子回路を提供するのにあらゆる種類の装置で使用されている。これまでの漸進的な進歩で、集積回路チップサイズは、次第に縮小した。さらに、チップのサイズが縮小したら、チップの回路は、次第に複雑になった。
【０００３】
集積回路上の各層の製作は、アノードを含む装置内に、一つ又は複数のターゲット及び基板を配置することによってなされる。ターゲット及びアノードは、キャビティを構成する。ターゲット及びアノードの電位により、キャビティ内で、第１の方向に、アノードとターゲットの間に電界を生じさせる。磁界も、キャビティ内に、第１の方向と交差し、好ましくは、実質的に垂直な第２の方向に生じさせる。
【０００４】
電界と磁界の組合せにより、キャビティ内の電子を、螺旋進路に移動させる。これらの電子は、キャビティの中を流れる不活性ガス（例えば、アルゴン）の分子をイオン化する。  イオンは、ターゲットに引き寄せられ、原子をターゲットから放出させる。原子は、基板上に付着して、基板上に層を形成する。層は、導電性材料であってもよいし、或いは、誘電体（即ち、電気的に絶縁性）材料でもよい。
【０００５】
層が導電性材料から形成される場合には、その材料を、エッチングして電気導線を形成する。集積回路チップは、複数の連続した層から形成され、そのうちの幾つかは、導電性であり、そのうちの他の層は電気的に絶縁性である。電気ペグ又はビアが、異なる導電性層の間に設けられ。電気ペグ又はビアは、チップの絶縁層に設けられたソケットに配置される。集積チップは、ウエハに形成され、ウエハの各々は、複数の、あるときは数百の、さらに数千の集積回路チップを保持する。
【０００６】
集積回路の異なる層の製作は、精密でなければならない。例えば、異なる層の回路導線の厚さ及び幅は、回路の異なる構成部品にとって適当なインピーダンス値を維持するために、精密でなければならない。適当なインピーダンス値が維持されなければ、集積回路チップ内の電気回路の作動が損なわれる。ときどき、二つのターゲットが、キャビティ内に配置されることがある。ターゲットは、好ましくは、同じ材料で作られるが、それらは、異なる材料で作られてもよい。ターゲットは、同軸の（好ましくは、さい頭円錐形（円錐台形）の）関係に配置される。ターゲットの各々からの物質が基板上に付着されて、層を形成する。ターゲットの各々が、他方のターゲットよりも、基板層に異なる寄与をもたらすから、層は基板上の異なる位置に異なる厚さを有する。
【０００７】
キャビティ内に存在するガスは、酸素（Ｏ2）、窒素（Ｎ2）及びメタン（ＣＨ4）である。これらのガスは、ターゲットを形成する材料の原子と結合して、化合物を生成し、化合物は、ターゲット上に、及び付着装置を形成する他の部材上に沈積する。例えば、アルミニウム（Ａｌ）は、酸素（Ｏ2）と結合して、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）を形成し、シリコン（Ｓｉ）は、メタンと結合して、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）を形成し、タンタル（Ｔａ）は、酸素（Ｏ2）及び窒素（Ｎ2）と結合して、（ＴａＯｘＮｙ）を形成する。
【０００８】
できたこれらの物質の全ては、固体誘電体を構成する。電圧を受ける部材上に付着させたとき、それらは、部材が、受けた電圧の利益を受けないようにする。例えば、これらの誘電体化合物の一つがターゲット上に付着されたときには、その誘電体化合物は、電界がアノードとターゲットとの間に生じさせないようにし、それによって、ターゲット上の材料の原子がターゲットから放出されなくする。
【０００９】
二つのターゲットが、キャビティ内に配置される場合には、二つのターゲットは、交流電圧を受け、それにより、二つのターゲットの一方を、交互の半サイクルで活性化させ、二つのターゲットの他方を、他の半サイクルで活性化させる。このようにして、各ターゲットは、他方のターゲットが活性化される間、アノードの役割を演じる。活性化されるとき、各ターゲットは、ターゲット材料の原子を基板上に付着させ、かつ、前の半サイクル中に基板の表面に成長した薄い誘電体物質を除去する。かくして、セルフクリーニング工程が起こる。ターゲットの一つが活性化されるたびに、ターゲットは、電圧スパイクを生じさせる。この電圧スパイクは、ターゲット材料の円滑且つ均一な付着物を、基板上に作らせないようにする。円滑且つ均一な付着物が、基板に形成される電気回路の作動を向上させるから、円滑且つ均一な付着が望ましい。その上、スパイクは、基板上に付着した薄膜中に、粒子及び欠陥を生じさせる。
【００１０】
装置は、ＲＦ（例えば、１３．５６ＭＨｚ）電力によって変調された非対称の交流電圧（好ましくは、４０ｋＨｚ）を、同軸関係を有する一対のターゲット間に印加し、そして、
１．付着工程中に、ターゲットの表面から誘電体物質を除去し、
ターゲット表面上のこの誘電体物質の付着より以前に生じたアークを除去するために、
２．非対称のレベルを調節することによって、均一な被膜を作るために、
（異なる電力レベルをターゲットの個々のものに印加して）
３．ＲＦ放電から生ずる、ターゲット付近の永久的なイオン化によりターゲットの円滑な点弧を行わせるために、
４．ターゲット点弧中、いかなる電圧スパイクをも除去することによって、付着被膜中の欠陥及び異物を除去するために、
５．プラズマ放電の低エネルギー（「コールド」）電子が基板に達しないようにすることによって、基板の温度を減ずるために、
６．基板の表面上の異なる位置に、実質的に均一な付着速度を提供するために、
７．帯電粒子による基板のボンバートを減ずることによって、付着した薄膜の固有応力を減ずるために、
追加のダイオード回路を使用する。
【００１１】
（本発明の好ましい実施形態の詳細な説明）
図１は、基板２２上に付着物を形成するための、全体的に２０で指示した、先行技術の装置の実施形態の一部分を簡単化した概略基本原理で示す。装置１０は、接地シールド２６から間隔を隔てられた一対のターゲット３２及び３４を含む。ターゲット３２及び３４の各々は、中空のせん頭円錐形状のような、適当な形状を備えるのがよい。ターゲット３２及び３４は、共通軸線３５に同軸であるのがよく、ターゲット３２は、ターゲット３４から軸線方向にずらされ、かつ、ターゲット３４より大きな直径を有する。ターゲット３２及び３４は、基板２２の表面３６上に層に付着される材料から作られるのがよい。例えば、銅の層を基板３８上に付着する場合、ターゲット３２及び３４は、銅から作られるのがよい。しかしながら、ターゲット３２は、ターゲット３４の材料と異なる材料から作られてもよい。
【００１２】
アノード４０が、ターゲット３２及び３４と間隔を隔てた、好ましくは、同軸の関係に配置される。正のバイアスが、電源４１によってアノード４０に印加されて、アノード４０とターゲット３２及び３４の間に電界を生成じさせる。正のバイアスをアノード４０に印加することは、プラズマの性質を変え、また、基板２２の表面３６上に付着した薄膜の特性について追加の制御を行うのに使用される。アノード４０は、ターゲット３２によりもターゲット３４に近い。アノード４０とターゲット３２及び３４は、キャビティを構成する。アノード４０とターゲット３２及び３４の間の電界により、キャビティ４２内に電子を生じさせる。磁石４５及び４７が、ターゲットの表面と平行な磁界４８を生じさせるために、アノード３２及び３４に対してそれぞれ配置される。磁界４８は、電界の方向と交差する方向に、好ましくは、磁化の方向と実質的に垂直な方向に配置される。
【００１３】
アルゴンのような不活性ガスの分子が、５０のところで、キャビティ４２の中へ導入される。これらの分子は、キャビティ４２内の電子によってイオン化され、陽イオンを生じさせる。磁界と電界の間の交差関係、好ましくは実質的に垂直な関係の結果として、電子がキャビティ４２内を螺旋進路で移動するので、キャビティ内のアルゴン分子のイオン化が促進される。アルゴンの陽イオンは、ターゲット３２及び３４まで移動し、ターゲットの傾斜面から、原子を放出させる。これらの原子は、基板２２の露出面３６に移動し、その露出面に付着することになる。
【００１４】
ＡＣ電圧の二極の性質により、ターゲット３２及び３４の各々は、電圧の正の半サイクルがターゲットに印加されるとき、アノードとして作動し、一方、他方のターゲットは、カソードとして作動し、交流電圧の負の半サイクルでは、逆になる。二重マグネトロン装置が採用されるとき、重要な利点が達成される。二極モードでは、二つのターゲットは、放電のアノード及びカソードとして交互に働き、別のアノードを必要としない。しかしながら、二重カソードマグネトロン適用の領域は、薄膜付着中、基板が過熱されることになるため、及び、付着基板２２上に配置された電子デバイスのあり得る照射損傷により、制限される。
【００１５】
中間周波数（例えば、４０ｋＨｚ）での放電の「パルス（pulsed）」特性により、プラズマは、電気信号の半周期ごとに点弧されなければならない。プラズマをターゲット付近に効果的に閉じ込めることができず、かくして、プラズマが、基板方向へも及ぶから、頻繁なプラズマ点弧（４０ｋＨｚ放電に対して、毎秒８００００回）が、マグネトロンに、非平衡状態を作り出す。帯電粒子による過度の基板ボンバートは、成長薄膜の形成の構造的欠陥をもたらし、かつ、デバイスの損傷をもたらす。その上、ターゲットの一つが負の電位を有し、放電のカソードとして電子を放出するとき、もう一つのターゲットは、正の電位であり、電子を集める。しかし、強い磁界が、電子をターゲット表面から偏向させるから、正のターゲットは、電子の効果的なコレクターにはならない。その結果、付着工程中、著しい量の電子が、基板２２の表面３６に達し、それによって、基板に高温を発生させる。
【００１６】
図１０は、ターゲット３２及び３４への交流電圧の印加に応答して、装置２０の作動を示す。交互の半サイクルでは、ターゲット３２及び３４の一方が、６２のところで、スパッタリング状態にされることになり、６４のところで、非活性化されることになる。
【００１７】
上述した付着装置２０には、未解決の問題がある。一つの問題は、ターゲット３４から基板２２の露出面に付着した材料の量が、ターゲット３２から基板の表面に付着した材料の量より多いという事実から生じる。これは印加されるＡＣ電力が対称であり、そのため、両方のターゲットが等しい量の電力を受けるが、ターゲットの幾何学的寸法及び位置が等しくないから起こる。この結果、基板の周囲におけるより、基板２２の中央における付着速度がより高くなる。
【００１８】
別の未解決の問題は、ターゲット３４の表面上の電界から生ずる。電力の半サイクルでは、ターゲット３４が、アノードとして作動するとき、ターゲット３４は、電子を集める。しかし、ターゲット３４の表面上の磁界が、ターゲットへの電子の流れに抵抗する。かくして、ターゲット３４がアノードとして働くとき、ターゲット３４の効率は低い。その結果、「コールド（cold）」電子が、基板２２の表面３６に達し、熱を発生させ、基板の表面上の成分を破壊することすらある。同じ問題が、ターゲット３２がアノードとして働くとき、ターゲットに印加される交流電圧の他の半サイクルに存在する。
【００１９】
この出願で開示され、請求され、且つ、図２及び図３に７６で全体的に示された装置及び方法は、前の段落で説明した問題を解決する。本装置は、図１に示す、ターゲット３２及び３４と、アノード４０と、を有する。しかしながら、交流電圧が、好ましくはほぼ２０ｋＨｚ乃至８０ｋＨｚである中間範囲の周波数で、ターゲット３２と３４の間に印加される。
【００２０】
図９は、水平軸にそって連続的な周波数を示し、垂直軸に沿って、基板２２上での、ターゲット３２及び３４からの材料の付着速度を示す、曲線７４である。図９から分かるように、付着速度は、ゼロ周波数で１．０として指示された速度から徐々に減少し、周波数は、約２０ｋＨｚから８０ｋＨｚの中間範囲に徐々に増加する。
【００２１】
図９から分かるように、ターゲット３２及びターゲット３４に印加されるＤＣ電圧について、付着速度は１．０である。交流電圧が、約４０ｋＨｚの周波数でターゲット３２とターゲット３４の間に印加されるとき、付着速度は、約０．７の値まで減少する。交流電圧が、約８０ｋＨｚの周波数でターゲット３２とターゲット３４の間に印加されるとき、付着速度は、約０．５の値まで減少する。
【００２２】
図２は、本発明の好ましい実施形態の一つを構成する、７６で全体的に指示した、装置を概略的に示す。装置は、ターゲット３２及びターゲット３４、キャビティ４２、及び基板２２を有する。図１中の磁石４５及び４７に相当する磁石４５及び４７が、装置に含まれるのがよい。シールド７８、８０及び８２が、装置内に設けられ、接地のような適当な基準電位に電気的に接続されるのがよい。基板２２は、電圧源８３からのメガヘルツ範囲（例えば、１３．６６ＭＨｚ）の無線周波数で交流電圧を受けるウエハーランド（waferland）８４に配置されるのがよい。この段落で説明したような装置は、先行技術において知られている。
【００２３】
約２０ｋＨｚから約８０ｋＨｚの中間周波数範囲の交流電圧が、電圧源８６によって提供される。電圧源８６からの交流電圧の交互の半サイクルは、インダクタンス８８を介してターゲット３２に印加され、電圧源８６からの他の半サイクルが、インダクタンス８９を介してターゲット３４に印加される。インダクタンス８８及び８９は、ローパスフィルタを構成し、かつ、交流電圧源８６を、無線周波数（１３．６６ＭＨｚ）の交流電圧を提供する交流電圧源９２から隔離する。電圧源８３及び９２は、約１３．６６ＭＨｚのような、適当な無線周波数で作動する単一の電圧源に組み合わされるのがよい。
【００２４】
キャパシタ９６及び９７は、交流電圧源９２と内側のターゲット３４の間に、電圧源と外側のターゲット３２の間に、それぞれ、接続される。ブロック形態に９８で指示した非対称の回路は、その両端に、端子９８ａ及び９８ｂを有する。端子９８ａ及び９８ｂは、ローパスフィルタを構成し、かつ、非対称の回路を交流電圧源９２によって提供されるＲＦ電力から保護する、インダクタンス１００及び１０２とキャパシタ１４０にそれぞれ接続される。
【００２５】
中間周波数（例えば、４０ｋＨｚ）の交流電圧は、電圧源８６から、ターゲット３２及び３４に印加される。インダクタンス８８及び８９のインピーダンスが中間周波数で比較的低いから、電圧をターゲット３２及び３４に印加することができる。同時に、インダクタンス８８及び８９は、無線周波数（例えば、１３．６６ＭＨｚ）で高いインピーダンスを有する。これにより、交流電圧源９２からの電圧が交流電圧源８６の作動に影響を及ぼすのを防止する。それはまた、交流電圧源９２からの交流電圧が、ターゲット３２及び３４に加えられることを保障する。
【００２６】
キャパシタ９６及び９７はまた、交流電圧源９２からターゲット３２及び３４に印加された無線周波数電力を分割する。分割の割合は、キャパシタ９６及び９７の相対値に依存する。無線周波数（１３．６６ＭＨｚ）では、キャパシタ９６及び９７は、低いインピーダンスを有する。これにより、交流電圧源９２からの電圧を、ターゲット３２及び３４に加えることができる。中間周波数では、キャパシタ９６及び９７は、高いインピーダンスを有する。これは、電圧源８６からの電圧が、交流電圧源９２に加えられるのを防止し、かつ、交流電圧源９２からの電圧が、電圧源８６に加えられるのを防止する。
【００２７】
電圧源８６は、図１１に１００で示す交流電圧を生じさせる。交流電圧源９２からの交流電圧は、電圧源８６によって作り出された電圧１００を変調する。この変調を、図１１に１０２で示する。分かるように、電圧源８６からの電圧の振幅は、交流電圧源９２からの電圧の振幅よりもかなり大きい。先行技術におけるように、電圧電圧源８６だけが設けられたならば、正のトリガ電圧７０を、図１１に示したように、交流電圧の交互の半サイクルでターゲット３２に生じさせる。同様に、正のトリガ電圧７６を、図１１に示したように、交流電圧の他の半サイクルでターゲット３４に生じさせる。
【００２８】
中間周波数（４０ｋＨｚ）の交流電圧を無線周波数（例えば１３．６６ＭＨｚ）の交流電圧で変調することによって、電圧源８６からの交流電圧の最初の半サイクルでのみトリガ信号を生じさせる。これを、図１２に１０８で示す。引き続く交互の半サイクルのいずれにおいても、トリガ信号１０８に対応する非トリガ信号を生じさせない。これは、円滑な付着が、ターゲット３２から基板２２に行われることを保証する。同様に、正の電圧がターゲット３４に加えられるとき、トリガ信号１０８に対応する単一のトリガ信号だけを、半サイクルの最初の一つで、ターゲット３４に生じさせる。その後、トリガ信号を、ターゲット３４に生じさせない。これは、先行技術で（電圧源８６に対応する）ソースからの交流電圧の各半サイクルでプラズマ放電に作られる異物の、基板２２上でのいかなる付着をも除去する。
【００２９】
電圧源８６からの交流電圧が、交流電圧源９２からの交流電圧によって変調されるときも、基板の中央領域におけるターゲットからの材料の付着速度は、基板の周囲におけるターゲット３２からの材料の付着速度より大きい。これは、何が先行技術において起きるかである。各事例において、劣悪な品質の基板が作り出される。
【００３０】
図２に示す本装置７２は、基板の中央部分と周辺部分での基板２２の厚さの違いを補償する。これは、非対称回路９８を設けることによって達成される。非対称回路９８は、その両端に、端子９８ａ及び９８ｂを有する。非対称回路９８は、ターゲット３４によりもターゲット３２にもっと電力を与えて、ターゲットによって基板に生じさせる付着速度を等しくする。これは、交流電圧１１０がターゲット３４に加えられ、かつ、交流電圧１１２がターゲット３２に加えられる場合、図８から分かる。交流電圧１１０及び１１２は、軸線１１４に対して配置される。普通は、先行技術におけるように、交流電圧は、交流電圧１１０及び１１２のピーク間の中間の軸線１１５に対して配置される。
【００３１】
図８に示すように、ターゲット３２に加えられた交流電圧１１２の大きさは、軸線が図８の１１４にあるとき、ターゲット３４に加えられる電圧１１０の大きさより大きい。これは、基板２２にターゲット３２から与えられる付着の速度を増加させ、かつ、基板にターゲット３４から与えられる付着の速度を減少させる。ターゲット３２及び３４に印加される電圧の相対振幅を、基板の全ての位置における付着速度が実質的に均一であるように調節することができる。その結果、基板２２上の付着物の厚さは、基板の全ての位置で実質的に均一である。
【００３２】
図３は、非対称回路９８の端子の個々の一つから、アノード４０に、及び、プロセスチャンバー内の（シールド７８及び８０を含む）他のシールドに各々接続された二つの追加のダイオード２０２及び２０３を示す。上述したように、磁界は、「コールド（cold）」電子が、図１３のプラズマ１６０及び１６２を出ることを妨げる。その結果、これらの電子は、先行技術では、基板２２に移動し、基板に移動するイオンによって、基板の熱を作り、基板のボンバートを生じさせる。この熱及びボンバートは、先行技術の装置では基板上のデバイス（チップ）を損傷させる。
【００３３】
この発明の装置にダイオード２０２及び２０３を含めることによって、「コールド（cold）」電子は、先行技術より遙かに容易に、プラズマ１６０及び１０２を出て、シールド（例えば７８及び８０）に移動する。例えば、電圧の負の半サイクルが、ターゲット３２に印加されると仮定する。この場合、ダイオード２０２は、高いインピーダンスを有する。非対称回路９８の反対側の端子は、この時、正の電位を有する。これにより、ダイオード２０３は、低インピーダンスを有し、非対称回路９８から正の電圧をターゲット３４、アノード４０及びシールド７８及び８０に印加させる。プラズマ１６２を出るために、「コールド（cold）」電子は、ターゲット３４をパスし、かつ、シールド７８及び８０及びアノード４０をパスしなければならない。最も好ましいパスは、シールド８０及び７８、及びアノード４０を通ることである、というのは、プロセスチャンバーのこれらの構成要素は、電子に対して低抵抗を有し、ターゲット３４がその表面に、電子がターゲット３４に達するのを抑制する磁界を有するからである。その結果、「コールド（cold）」電子は、プラズマ放電１６２を出て、アノード４０及びシールド（例えば、７８及び８０）に通り、電子のエネルギーを、基板２２、又はプロセスチャンバーの他の部分の熱として放散しない。負の電圧がターゲット３４に印加されるとき、回路は、先の段落で説明したのと同じように働くが、正の電圧は、今や、ダイオード２０２を介して印加される。同時に、ダイオード２０３は、高インピーダンスを有する。
【００３４】
「コールド（cold）」電子が基板２２に通るのを防止することは、基板の温度を減じ、典型的には、数百ＭＰａの高圧縮応力を有する酸化物フィルム及び窒化物フィルムの圧縮応力を減ずる。
【００３５】
図５は、図３に示す非対称発生器９８の、全体的に１２０で示した、好ましい実施形態を、簡単化した基本原理で示す。実施形態１２０は、非対称回路９８の両端に、端子９８ａ及び９８ｂを有する。実施形態１２０はまた、概略的な基本原理で、中間周波数（例えば、４０ｋＨｚ）の交流電圧を、非対称回路９８に加えるための交流電源８６を有する。  キャパシタ１２２及びダイオード１２４は、互いに並列であり、端子９８ａと端子９８ｂとの間で、電圧源８６と直列である。
【００３６】
ダイオード１２４の順方向では、ダイオードは、低インピーダンスを有する。交互の半サイクルで、電流が、電圧源８６からダイオード１２４を通ってターゲット３２に流れる。これは、図８に１１２で示す大きな信号を生じさせる。電圧源８６からの交流電圧の他の半サイクルでは、ダイオード１２４は高インピーダンスを有し、電流の流れを阻止する。しかしながら、電流は、キャパシタ１２２を通って流れるが、その流れは、キャパシタの大きさに依存する量によって制限される。これにより、作り出されるべき図８中の交流電流信号１１０を生じさせる。
【００３７】
キャパシタ１２２は、ターゲット３４に印加される電圧の振幅が、図８に１１０で示したようであるように選択される。図８の交流電圧１１０及び１１２のピーク振幅の間の差は、キャパシタ１２２の大きさとに依存し、かつ、電圧源８６によって与えられる交流電圧の周波数に依存する。この差は、基板２２上に、ターゲット３２及び３４によって与えられる付着物の厚さの差を保証するように選択される。
【００３８】
図６は、図２及び図３の非対称回路９８の、全体的に１３０で示す、別の好ましい実施形態を、概略的な基本原理で示す。実施形態１３０は、図５にも示す、ダイオード１２４及びキャパシタ１２２を有する。実施形態１３０はまた、（ａ）電圧源８６の両端に接続された一次巻線１３２と、（ｂ）一次巻線１３２と磁気的に結合した二次巻線１３４と、を有する。二次巻線１３４の一方の端子は、端子９８ｂに接続され、二次巻線の他方の端子は、キャパシタ１２２及びダイオード１２４に接続される。
【００３９】
電流が、電圧源８６からの交流電圧の半サイクル毎にで、一次巻線１３２に流れる。交互の半サイクルでは、ターゲット３２が、基板２２上に付着物を形成するとき、電流が、ダイオード１２４によって与えられた低インピーダンスパスを通って流れる。これにより、巻線１３２と巻線１３４の間の磁気構造に蓄積されたエネルギーの全てをダイオード１２４を通して分配する。しかしながら、電圧源８６からの交流電圧の別の半サイクルでは、ダイオード１２４は高インピーダンスを有し、一次巻線によってもたらされるエネルギーの一部分だけが、キャパシタ２２を通る電流によって分配される。これにより、エネルギーのいくらかを、巻線の間の磁気構造にとどめさせる。このエネルギーは、交流電圧の次に半サイクルで、ダイオード１２４を通る電流の流れによって分配される。これにより、図８の電圧１１２のピーク振幅を、電圧１１０のピーク振幅に対して増加させる。
【００４０】
図７は、図２及び図３における非対称回路９８の、全体的に１３６で示す、他の好ましい実施形態を概略的な基本原理で示す。この実施形態では、電圧源１３８からの直流電圧が、端子９８ａと端子９８ｂの間に印加される。直流電圧は、図８の電圧１１２のピーク振幅を増加させ、かつ、電圧１１０のピーク振幅を減少させる方向に印加される。電圧１１２のピーク振幅の増加量、及び、電圧１１０のピーク振幅の減少量は、電圧源１３８によって与えられる流電圧の振幅に依存する。
【００４１】
図４は、図２及び図３にも示す回路の部分を示す。図４に示す回路部分は、非対称回路９８、ターゲット３２及び３４、及びインダクタンス１００及び１０２を含む。回路のこの部分は、インダクタンス１００及び１０２が、交流電源９２からの約１３．６６ＭＨｚの無線周波数エネルギーが非対称回路９８を通るのを防止するフィルタとして作用する。
【００４２】
先に示したように、誘電体材料が、付着装置７６内のターゲット３２及び３４、及び、その他の構成要素の表面に蓄積する。酸素、窒素及びメタンのようなガスの分子が、ターゲット３２及び３４の表面から放出された分子又は原子と反応するとき、誘電体層が蓄積する。放出された原子又は分子は、例示として、シリコン、アルミニウム又はタンタルであり、それらは、例示として、酸素、窒素及びメタン分子と反応して、例示として、二酸化珪素、酸化アルミニウム、酸素と窒素を含むタンタル化合物を形成する。これらの化合物は、ターゲット３２及び３４の表面に付着し、ターゲット３２及び３４を形成する材料の原子又は分子が、ターゲットから放出されないようにする。
【００４３】
前段落で説明した誘電体材料のうちの一つの層が、ターゲット３２に付着されたと仮定する。また、ターゲット３２が、電圧源８６から負の電圧を受けていると仮定する。このとき、正のイオンから形成されたプラズマ１６０が、ターゲット３２に隣接してキャビティ４２内に蓄積されている。プラズマ１６０を、図１３に雲として示す。プラズマ１６０は、負のターゲット３２に隣接して形成される、というのは、プラズマは比較的ゆっくりと移動する正のイオンから作られ、プラズマがターゲットに隣接して蓄積するからである。
【００４４】
ターゲット３２に隣接して正のイオンによって形成されたプラズマ１６０は、比較的強く、ターゲット３２の表面に付着された誘電体材料の層は、比較的薄い。その結果、電界が、プラズマ１６０からのイオンを加速し、ターゲット３２のボンバートを生じさせる。ボンバートにより、ターゲット３４の表面の誘電体材料を、ターゲットから除去させる。このようにして、ターゲット３２及び３４の表面は、電圧源８６からの交流電圧の次々の半サイクルで、誘電体材料が交互に掃除される。
【００４５】
誘電体材料がターゲット３２の表面から除去される半サイクル中、上述したように、誘電体材料の層がターゲット３４に形成される。電圧源８６からの交流電圧の次の半サイクルでは、誘電体層は、上述した方法で、プラズマ１６２の作用によって、ターゲット３４の表面から除去される。このように、ターゲット３２及び３４の表面は、電圧源８６からの交流電圧の次々の半サイクルで、誘電体材料が交互に掃除される。
【００４６】
この発明は、特定の実施形態を参照して、説明し、図示したが、含まれる原理は、当業者にとって明らかな他の多数の実施形態に使用することができる。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲によって指示されるようにのみ限定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】基板上に、ターゲットからの材料の付着物を形成するための先行技術の装置の概略図である。
【図２】本発明を構成する装置の好ましい実施形態を示す電気回路ダイヤグラムである。
【図３】本発明を構成する他の好ましい実施形態を示す電気回路ダイヤグラムである。
【図４】図２及び図３に示した本発明の実施形態に使用するための、非対称の交流電圧を発生させるための、非対称発電器を示す、部分的にブロック形態での、電気回路ダイヤグラムである。
【図５】図４にブロック形態で示した、非対称発電器の好ましい実施形態の電気回路ダイヤグラムである。
【図６】図４にブロック形態で示した、非対称発電器の別の好ましい実施形態の電気回路ダイヤグラムである。
【図７】図４にブロック形態で示した、非対称発電器の更に別の好ましい実施形態の電気回路ダイヤグラムである。
【図８】図４〜図７に示した非対称発電器の交流電圧の連続サイクルで発生した非対称パワーを概略的に示し、また、先行技術における発生した対称パワーも示す、曲線である。
【図９】図２乃至図７に示した回路に、中間範囲で印加された異なる周波数についての、基板上の付着速度を示す曲線である。
【図１０】ガスの分子がイオンになり始めるとき、及び、ガスの分子のイオン化が、半サイクルで停止されるとき、交流電圧の連続する半サイクルの時間を概略的に示す曲線である。
【図１１】先行技術における交流電圧の各半サイクルで、ターゲットの個々のものに印加される電圧が、どのように誘発されて電圧スパイクを生じさせるのかを概略的に示す。
【図１２】交流電圧の各半サイクルでの電圧スパイクの生成が、図２乃至図７に示した回路を使用することによって、どのように除去されるのかを概略的に示す。
【図１３】プラズマの生成が、図２乃至図７に示した実施形態で、ターゲットを異物の望ましくない層をきれいにするのに、どのように利用されるのかを示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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