(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセスチャンバと真空チャンバを含み、前記プロセスチャンバは上側にターゲットプレートを備えた第１電極を有し、前記プロセスチャンバで前記ターゲットプレートに供給される高周波（ｒｆ）電力に基づいてプラズマが生成され、前記真空チャンバはプロセスガス供給部と排気機構を備える反応容器と、
前記プロセスチャンバと前記真空チャンバの間に配置され、第２電極、誘電体リング、ウェハー固定機構を含み、その上にウェハーが搭載されるウェハーホルダと、
を備えるプラズマ支援スパッタ成膜装置において、
前記反応容器の側部を形成する円筒形側壁と、
前記円筒形側壁も内側表面を覆うように前記円筒形側壁に固定された第１金属シールドと、
前記ウェハーの周りに位置しかつリング形状で前記誘電体リング上に配置されるように電気的浮遊状態で前記ウェハーホルダ上に配置され、傾斜部を備えた第２金属シールドと、
前記第１金属シールドと前記第２金属シールドの間に配置されるように前記円筒形側壁に固定され、曲げられた内縁部を有する第３金属シールドとを備え、
上記において、前記第３金属シールドの前記曲げられた内縁部は前記第２金属シールドの傾斜部の外面に対向していることを特徴とするプラズマ支援スパッタ成膜装置。
【請求項２】
前記第１金属シールドの水平部は前記第３金属シールドの水平部に所定の隙間をあけて対向していることを特徴とする請求項１記載のプラズマ支援スパッタ成膜装置。
【請求項３】
前記第１金属シールドと前記第３金属シールドは単一部材となるように作られていることを特徴とする請求項１記載のプラズマ支援スパッタ成膜装置。
【請求項４】
前記真空チャンバに供給されたプロセスガスは前記第３金属シールドのガス導入孔または前記第３金属シールドと前記ウェハーホルダとの間の狭い隙間を通って前記プロセスチャンバに導入されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のプラズマ支援スパッタ成膜装置。
【請求項５】
前記第２金属シールドと前記第３金属シールドはこれらの２つの金属シールドの間の増加された容量のための共通の表面領域を有することを特徴とする請求項２記載のプラズマ支援スパッタ成膜装置。
【請求項６】
前記ウェハーホルダは、ウェハー処理の高さとウェハー搬送の高さとの間で上下動するように設けられたことを特徴とする請求項１記載のプラズマ支援スパッタ成膜装置。
【請求項７】
前記ウェハーホルダは、前記反応容器の底部に、ウェハー搬送の高さでその上側表面を有するように固定されることを特徴とする請求項１記載のプラズマ支援スパッタ成膜装置。
【請求項８】
前記第１金属シールドは前記ウェハーを搬送するために前記ウェハー搬送の高さに窓を有することを特徴とする請求項７記載のプラズマ支援スパッタ成膜装置。
【請求項９】
前記第１金属シールドの前記窓は上下に動くことが可能な金属ドアを有することを特徴とする請求項８記載のプラズマ支援スパッタ成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用の分野】
本発明はプラズマ支援スパッタ成膜装置に関し、特に、改善されたプラズマ安定性とプラズマに対する最も低減されたパーティクル汚染のため反応容器内に新しいシールド構成を備えたプラズマ支援スパッタ成膜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｓｉウェハーの上にＡｌ，Ｃｕ，ＴａＮ等のごとき膜のプラズマ支援スパッタ成膜はマイクロ電子産業において本質的な段階である。Ｓｉウェハーの直径の増加に伴って、より高い高周波（ｒｆ）電源装置を備えた単一ウェハー処理モジュールが応用の段階になってきた。しかしながら、高周波電力の増大は、それは成膜速度の増加することを必要とし、プラズマはより高い高周波電力において不安定になるので、常に実際的な解決となるわけではない。この不安定なプラズマは電気的スパーク（電気火花）を作り、プラズマに対してパーティクル汚染を引き起こす。それ故に、改善されたプラズマ安定性をもたらす適当なる反応容器の設計が重要となる。
【０００３】
プラズマ支援スパッタ成膜装置における問題は、図６に示された従来の装置を用いて説明される。このスパッタリング装置は、主要な要素として、反応容器１５０、上部電極１５１、２つの金属シールド１５２，１５３、ウェハー１５５が搭載されたウェハーホルダ１５４、円筒形側壁１５６を有している。反応容器１５０に関連するあらゆる部分の厚みは、図６において誇張して描かれている。上部電極１５１は通常重ねられた２つの円形プレート１５１ａ，１５１ｂによって作られており、そこでは上部プレート１５１ａはＡｌ（アルミニウム）のごとき金属で作られ、下部プレート１５１ｂはスパッタリング物質で作られている。この場合において下部プレート１５１ｂはターゲットプレートと呼ばれている。上部プレート１５１は誘電体リング部材１４９を介して反応容器１５０の上側部分に固定されている。上部電極１５１の底面はウェハー１５５の上側表面に対向している。さらに、上部プレート１５１ａは、高周波電力が供給されるように整合回路１５８を介して高周波電源１５７に接続されている。すなわち、１０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲における周波数で動作する高周波電流が上部電極１５１に対して整合回路１５７を経由して与えられ、容量結合型機構によってプラズマを生成する。上部電極１５１は高周波電極として作用する。プラズマが発火すると、上部電極１５１には自己バイアス電圧が発生する。自己バイアス電圧の値は印加高周波電流と印加高周波電力の周波数に依存する。高周波周波数の増加と印加高周波電力の減少は自己バイアス電圧の減少をもたらす。反対に、高周波周波数の減少と印加高周波電力の増加は自己バイアス電圧の増加をもたらす。これらの２つのパラメータの他に、プラズマ発生のために採用される圧力とハードウェアの構成は自己バイアス電圧に影響を与える。通常、効率的なスパッタリングのために、およそ−１００Ｖまたはより高い値の自己バイアス電圧を持つことが期待される。もし自己バイアス電圧が低いのであるならば、十分なスパッタリング速度を得るために電圧源から付加的ＤＣ電圧が上部電極１５１に与えられる。このＤＣ電圧の供給は図６において示されていない。
【０００４】
金属シールド１５２は円筒形側壁１５６に固定され、他の金属シールド１５３はウェハーホルダ１５４の外側カバー１５９に固定されている。円筒形側壁１５６とウェハーホルダ１５４の外側カバー１５９は電気的に接地されている。それ故に２つの金属シールド１５２，１５３は電気的に接地された状態にある。
【０００５】
図６に示されたウェハーホルダ１５４はウェハー処理のレベル（高さ）にある。一旦ウェハー１５５における処理が完了すると、ウェハーホルダ１５４は処理されるべきウェハーを交換するために下方へ移動される。従って、ウェハーホルダ１５４は、ウェハー処理が行われている間、繰り返して上下に移動される。すなわち、金属シールド１５３はウェハーが取り替えられるたびに同様に繰り返して上下に移動される。図６による図解に従えば、支持円筒部材１６１はウェハーホルダ１５４を支持する。ウェハーホルダ１５４を動かすための移動機構は図６において示されていない。
【０００６】
ウェハーホルダ１５４は、三層の誘電体リング１６２、誘電体リング１６２によって支持された下部電極１６３、ウェハー固定機構１６４を有している。プロセスチャンバ１６５はウェハーホルダ１５４の上側に形成されている。加えて、反応容器１５０の下側部分に真空チャンバ１６６が形成されている。真空チャンバ１６６はウェハー搬送ポート１６７、底板１６９に形成されたプロセスガス導入孔１６８、排気ポート１７０を有している。この排気ポート１７０は、図６において、図示されない排気機構（真空ポンプ）に接続されている。
【０００７】
【発明が解決しようする課題】
前述した従来の構成に関連して２つの主要な問題がある。
【０００８】
第１の問題は、特に、金属シールド１５３上での電気的スパークの発生である。プラズマがターゲットプレート１５１ｂとウェハーホルダ１５４の間の隙間で発火すると、ウェハー１５５の表面は、電気的浮遊状態になっているので、より高い電位となる。金属シールド１５３は、電気的な接地状態にあり、ウェハー１５５に非常に接近して存在する。このように、ウェハー１５５と金属シールド１５３との間にはより高い電位差が存在する。金属シールド１５３とウェハー１５５の間の相互作用の表面領域は小さいので、これらの２つの部分の間における容量（Ｃ1）は同様に図７に示されるごとく小さい。それ故に、ウェハー表面における小さな電荷の不均衡があっても、そのことはウェハー１５５と金属シールド１５３との間に電気的スパークを生じさせる。一旦電気的スパークがプラズマの安定性を乱すと、その不安定性は、電気的スパークが持続するので、数秒の間続く。電気的スパークが起きる場所では、金属シールド１５２または金属シールド１５３、通常Ａｌで作られているが、これらは溶解し、蒸発する。このことはスパッタで堆積した膜とターゲット物質の汚染という結果をもたらす。
【０００９】
第２の問題はパーティクルに関連する。これらのパーティクルは、金属シールド１５３から堆積した膜が剥がれる結果、生じるものである。何故ならば、金属シールド１５３は、各ウェハーを交換する際、ウェハーホルダ１５４と共に上下動する時に、小さな振動を受けるからである。これらの振動は、仮に初期段階において金属シールド１５３上に汚れがあったとしたならば、特に堆積した膜と金属シールド１５３との間の結合を弱める。このことは金属シールド１５３上にスパッタによって堆積した膜の剥がれをもたらし、プラズマ、ウェハー表面、ターゲット表面、金属シールド、反応容器側壁を汚染する。さらに、側壁、金属シールド、ターゲットプレートの上におけるこれらの堆積したパーティクルは電気的スパークの発生の引き金となる。
【００１０】
本発明の目的は、プラズマの安定性を維持し、電気的スパークの発生を防止することによってスパッタ堆積膜とターゲット物質の汚染を減じるプラズマ支援スパッタ成膜装置を提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、小さな振動の影響を低下させることにより金属シールドの上に堆積した膜の剥がれを防止するプラズマ支援スパッタ成膜装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るプラズマ支援スパッタ成膜装置は、上記目的を達成するため、次のように構成される。
【００１３】
本発明（請求項１に対応）によるプラズマ支援スパッタ成膜装置は、プロセスチャンバと真空チャンバを含む反応容器を備えている。プロセスチャンバは上側にターゲットプレートを含む上部電極を有している。ターゲットプレートに供給される高周波電力に基づいてプロセスチャンバでプラズマが生成される、そして真空チャンバはプロセスガス供給部と排気機構を有している。ウェハーホルダはプロセスチャンバと真空チャンバの間に設けられ、下部電極、少なくとも誘電体リングとウェハー固定機構（例えばＥＳＣ）を含んでいる。１枚のウェハーがウェハー固定機構の上に搭載される。さらに前述の装置は、反応容器の側部を形成する円筒形側壁、円筒形側壁の内側表面の全体を覆うように円筒形側壁に固定された第１金属シールド、ウェハーホルダに対して電気的浮遊状態でウェハーの周りにリング形状にて存在し誘電体リングの上に置かれるように設けられた傾斜部分を有する第２金属シールド、そして第１と第２の金属シールドの間に設けられるようにされ、円筒形側壁に固定される、曲げられた内縁部分を持つ第３金属シールドを備える。第３金属シールドの曲げられた内縁部分は第２金属シールドの傾斜部の外面に対向している。
【００１４】
上記の装置において、好ましくは、第１金属シールドの水平部は所定の隙間（ギャップ）にて第３金属シールドの水平部に対向している。
【００１５】
上記の装置において、好ましくは、第１金属シールドと第３金属シールドは単一部材となるように作られている。
【００１６】
上記の装置において、好ましくは、真空チャンバに供給されたプロセスガスは第３金属シールドのガス導入孔、または第３金属シールドとウェハーホルダの間の狭い隙間を通してプロセスチャンバへ供給される。
【００１７】
上記の装置において、好ましくは、第２金属シールドと第３金属シールドは、これら２つの金属シールドの間の増加された容量のため共通の表面領域を持っている。
【００１８】
上記の装置において、好ましくは、ウェハーホルダはウェハー処理レベル（高さ）とウェハー搬送レベル（高さ）の間で上下動するように設けられている。
【００１９】
上記の装置において、好ましくは、ウェハーホルダはウェハー搬送レベルでその上側表面を有するように反応容器の底部に固定されている。
【００２０】
上記の装置において、好ましくは、第１金属シールドはウェハーを搬送するためにウェハー搬送レベルで窓を有している。
【００２１】
上記の装置において、好ましくは、第１金属シールドの窓は上下に動くことができる金属ドアーを有している。
【００２２】
前述の構成を有する本発明に係るプラズマ支援スパッタ成膜装置は、円筒形側壁に第３金属シールドを固定し、第２金属シールドをウェハーの周りに電気的な浮遊状態にて配置したので、従来の装置に関連して生じていた問題を解消することができる。ウェハーの周りに配置された第２金属シールドと円筒形側壁に固定された第３金属シールドの間の相互作用の表面領域は、これらの２つの金属シールドの間の容量が増加するように、そしてそれによって戻り高周波電流の容量結合を強めるように、増加される。さらにウェハーの周りに置かれる第２金属シールドはパーティクル汚染を最少化するためにプラズマに晒される最小の表面面積を持っている。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に、好ましい実施形態を添付図面に従って説明する。実施形態の説明を通して本発明の詳細が明らかにされる。
【００２４】
本発明の第１実施形態は図１と図２を用いて説明される。図１は２つのチャンバのプラズマ支援スパッタ成膜装置の断面図を示す。このスパッタ成膜装置は反応容器１００を有し、反応容器１００は上側のプロセスチャンバ１０１と下側の真空チャンバ１０２を含んでいる。さらにこのスパッタ成膜装置は上部電極１１、３つの金属シールド１２，１３，１４、ウェハー１６が配置されるウェハーホルダ１５、上側のプロセスチャンバ１０１の側壁を形成する円筒形側壁２１から構成されている。上部電極１１はプロセスチャンバ１０１の天井板を形成する。上部電極１１は誘電体リング部材１０３の上に設けられている。
【００２５】
金属シールド１２，１３は円筒形側壁２１の内側部分に固定されている。金属シールド１２の上縁は円筒形側壁２１の上縁に結合されている。金属シールド１２は垂直部１２ａと下側水平部１２ｂを備えたほとんど円筒形の形状を有し、円筒形側壁２１の内側表面を覆っている。金属シールド１３の外縁は円筒形側壁２１の下側部分に固定されている。この金属シールド１３は３つの部分、すなわち、外側に位置する水平部１３ａ、真ん中に位置する垂直部１３ｂ、そして内側に位置する曲げられた部分１３ｃを有している。
【００２６】
金属シールド１４は電気的に浮遊状態にあり、ウェハー１６の周りに配置されている。金属シールド１４はリング形状の傾斜部分を有している。ウェハーホルダ１５は下部電極１７と３つのリング形状の誘電体部材１８を含んでいる。これらの誘電体部材１８は下部電極１７を支えている。ウェハーホルダ１５は上側のプロセスチャンバ１０１と下側の真空チャンバ１０２の間にあり、反応容器１００の内部空間を、図１に示されるごとく、上記２つのチャンバ１０１，１０２に区画している。
【００２７】
通常、上部電極１１は金属プレート１１ａとターゲットプレート１１ｂの複合構造である。ターゲットプレート１１ｂは、スパッタされるべき必要のある物質で作られている。金属プレート１１ａは整合回路２０を通して高周波電源１９に接続されている。こうして、高周波電源１９は上部電極１１に高周波電力を供給する。
【００２８】
２つの金属シールド１２，１３は強く円筒形側壁２１に固定されている。金属シールド１２，１３は反応容器１００が接地されているので、電気的な接地状態にある。ウェハー１６の周りに配置されている金属シールド１４は、３つの誘電体リング１８の最上のものの上に置かれ、これによって金属シールド１４を電気的浮遊状態にする。
【００２９】
これらの金属シールド１２，１３，１４の厚みは重要なことではなく、通常、２〜１０ｍｍの範囲内に存する。金属シールド１２，１３の直径は重要なことではなく、反応容器の大きさに依存する。例えば反応容器１００が２００ｍｍの直径を有するウェハーを処理するように設計されるものであるならば、金属シールド１２の垂直部１２ａの直径は３５０〜４５０ｍｍの範囲にある。金属シールド１２の水平部１２ｂの内径は３００〜４５０ｍｍの範囲にあり得る。通常、金属シールド１３の外径は金属シールド１２の垂直部１２ａの外径のそれに等しくなるように決められる。金属シールド１２，１３の各々の水平部１２ｂ，１３ａの相互作用の領域は、それらは間に隙間を有し、より大きな容量（Ｃ２）を持 つために約１０ｍｍまたはより高い値に維持されることが重要である。それによって、この大きな容量は金属シールド１３から金属シールド１２へのより良好な高周波電流結合を促進する。金属シールド１３の水平部１３ａの内径はウェハーホルダ１５の直径に依存して変化し得る。金属シールド１３の垂直部１３ｂとウェハーホルダ１５の外壁２２との間の間隔はできる限り小さいものとして保持される。通常、この間隔はおよそ１ｍｍに保持される。
【００３０】
金属シールド１４の部分的に拡大された断面図が、図２において、ウェハーホルダ１５に関する周縁部分のハードウェアと共に示されている。金属シールド１４の内径は通常ウェハー１６の直径に等しいかまたはウェハーの直径よりもおよそ２ｍｍから４ｍｍ短い。金属シールド１４の外径はウェハーの直径よりもおよそ５ｍｍから１０ｍｍ大きい、しかし金属シールド１４の幅を減じるためにできる限り小さくしなければならない。こうして、金属シールド１４は傾斜部分を有している。金属シールドの幅の適当な範囲はおよそ５±３ｍｍである。図２に示される金属シールド１４の断面形状は重要なことではなく、この形状は、その期待された属性を減じることなく、変えることができる。金属シールド１４は誘電体リング１８ａの上に置かれる。下部電極１３と金属シールド１４の間の間隔は、下部電極１３と金属シールド１４の間でより良好な高周波電力結合を得るために、およそ２ｍｍから４ｍｍに保持される。この高周波電力結合は、仮に下部電極１３に高周波電力が与えられる場合にのみ、重要である。誘電体リング１８ａは、他の誘電体リング１８ｂの上に配置される。これらの２つの誘電体リング１８ａ，１８ｂの間には、狭い水平なスペースまたはギャップ２３が作られる。この狭いスペース２３の目的は、金属シールド１４と誘電体リング１８ａ，１８ｂの上に堆積される金属膜を接続させないためである。この金属シールド１４の外側は金属シールド１３によって覆われている。金属シールド１４の外側部分、それは金属シールド１３によって覆われ、図２に示されるごとく少しばかり角度がつけられている（角度をつけて曲げられた部分１３ｃ）。曲げられた部分１３ｃの利用は、金属シールド１３と共に相互作用する表面領域の増大を促進し、それは、これら２つの金属シールド１３，１４の間の増加された容量（Ｃ３）をもたらす。金属シール ド１３，１４の間の共通な表面領域は、通常、かなり大きく、ウェハーの直径がｒであるときに２  ｒよりも大きくなるようにとられる。再び、金属シールド１４の曲げられた部分または傾斜部分は、プラズマに晒される表面領域を減じる。金属シールド１４の外径はウェハーホルダ１５の外径よりも小さいので、金属シールド１３は同様に曲げられた部分１３ｃを有しなければならない。通常、金属シールド１２，１３の間の容量（Ｃ２）、金 属シールド１３，１４の間の容量（Ｃ３）はＣ２＞Ｃ３≫Ｃ１として定められる。
【００３１】
ターゲットプレート１１ｂから金属シールド１３の水平部１３ａまでの距離は８０ｍｍから１５０ｍｍの範囲にある。もしいかなる他の問題もなければ、この距離をおよそ１５０ｍｍに増加することを推薦する。この目的は高周波電流集電表面の表面面積を増加することであり、それは安定なプラズマのために極めて重要である。もしウェハー処理レベルがターゲットプレート１１ｂの下方およそ１００ｍｍであるならば、曲げられた部分１３ｃを設けることなく金属シールド１３を作ることができる。すなわち、金属シールド１３は平板なプレートまたは水平なプレートとして作られる。
【００３２】
ウェハー１６は、ウェハーホルダ１５に設けられた下部電極１７の上に配置される。下部電極１７は、下部電極１７の上にウェハー１６を固定するため電磁チャック（ＥＳＣ）２４を備えることができるし、備えなくてもよい。下部電極１７は誘電体リング（またはプレート）１８ｃの上に置かれている。こうして、反応容器１００の他の部分から、それは電気的に絶縁されている。下部電極１７は高周波電力が与えられていてもよいし、与えられていなくてもよい。もし下部電極１７が高周波電力を与えられていない場合には、それは電気的に絶縁された状態にあるか、または電気的に接地されている。
【００３３】
ウェハーホルダ１５は各ウェハー取替えの際に上下動する。ウェハーホルダ１５が図１に示されるごとくウェハー処理レベルにあるとき、反応容器１００は、ターゲットプレート１１ｂ、金属シールド１２，１３，１４、そして他の金属シールド２５、ウェハー１６によって定められるところのプロセスチャンバ１０１と、プロセスチャンバ１０１の下方に位置する真空チャンバ１０２との２つの領域に分けられる。ウェハーホルダ１５が、ウェハー取替えレベルの下方に移動されるとき、プロセスチャンバ１０１と真空チャンバ１０２は両方とも１つのチャンバになる。
【００３４】
スパッタによる成膜が開始される前に、ウェハーホルダ１５はウェハー取替えレベルに移動し、反応容器１００の内部はおよそ１０-8Torrの基本圧力にまで排気される。このことは、反応容器１００とその内壁に残存するすべての望ましくないガスを排出することにおいて重要である。
【００３５】
上部電極１１の金属プレート１１ａは整合回路２０を通して高周波（ｒｆ）電源または高周波発生器１９に接続されている。それ故に、上部電極１１は高周波電源１９から整合回路２０を経由して高周波電流が供給される。高周波電流の周波数は重要なことではないが、１０ＭＨｚから１００ＭＨｚの間で変わり得る。高周波電流が上部電極１１に与えられたとき、プラズマは容量結合のメカニズムによってターゲットプレート１１ｂの下方にて発生する。プラズマにおけるイオンは高周波上部電極１１の自己バイアス電圧が原因でターゲットプレート１１ｂに向かって加速され、そしてターゲットプレート１１ｂからターゲット物質をスパッタする。上部電極１１からプラズマへ到来する高周波電流は金属シールド１２，１３，１４，２５とウェハー１６によって集められる。もし下部電極１７が電気的浮遊状態にあるとすれば、高周波電流の大部分は金属シールド１２，１３，１４，２５によって集められる。金属シールド１３によって集められた高周波電流は容量結合を介して金属シールド１２へ流れる。容量結合の影響を増大するために２つの方法が存在する。第１の方法は金属シールド１２の水平部１２ｂの表面面積を増加することであり、それは望ましい隙間で金属シールド１３と相互作用をもたらす。第２の方法は金属シールド１２，１３の水平部１２ｂ，１３ａの間の隙間を少なくすることである。これらの２つの方法はいずれもＣ2を増加する。金属シールド１２，１３の水平部分の間のギャップは０．５ｍｍ程度に小さいものとすることがよい。金属シールド１２によって集められた高周波電流は次に金属シールド２５へ流れ、そしてそれによって整合回路２０の接地された端子に流れる。
【００３６】
ウェハーホルダ１５に搭載されたウェハー１６の上のスパッタ膜の堆積は純粋に物理的プロセス（例えばＣｕスパッタリング）であるならば、プロセスガス（例えばＡｒ）は側壁２１または底壁プレート２７の上に作られたガス導入部２６を介して真空チャンバ１０２の中に供給される。プロセスガスは、それから、金属シールド１３の水平部１３ａに作られたいくつかの孔２８を経由してプロセスチャンバ１０１の中に入る。さらにプロセスガスは同様にウェハーホルダ１５と金属シールド１３との間の狭い隙間を通してプロセスチャンバ１０１の中に流れる。
【００３７】
一旦ウェハー１６上におけるプロセスが完了すると、ウェハーホルダ１６は処理されるべきウェハーを取り替えるために下方に移動される。ウェハーホルダ１５は、ウェハーの処理の間、繰り返して上下に移動される。支持円筒部材２９はウェハーホルダ１５を支持する。図１においてウェハーホルダ１５を移動させるための移動機構は示されていない。
【００３８】
真空チャンバ１０２はウェハー搬送ポート３０と排気ポート３１を有している。この排気ポート３１は、図１で図示されない排気機構（真空ポンプ）に接続されている。
【００３９】
前述した構成において、２つの金属シールド１３，１４は共通の大きな表面面積を分かち合っているので、金属シールド１４における高周波電流は容易に金属シールド１３に結合する。さらに金属リング１２，１３，１４，２５の表面の質が、スパッタ膜の堆積以外、時間に伴って変化しない。それ故に、これらの金属シールドの上での不均衡な電気的変化の発生が除去され、特に、互いに金属シールド１３と金属シールド１４が相互作用する領域において除去される。このことは電気的スパークの開始を防止する。
【００４０】
金属シールド１４は、ウェハーホルダ１５と共に、各ウェハー取替えの際に上下に移動する。しかしながら、膜が堆積される金属シールド１４の表面領域が最小化されているので、堆積膜の剥がれによるパーティクル汚染は同様にまた最小化される。
【００４１】
上記において説明されたように、改善されたシールド構成を備えるプラズマ支援スパッタ成膜装置は、反応容器の内部に電気的スパークを生じさせることなく安定したプラズマ環境を作り出し、プラズマとウェハーの表面に対しパーティクル汚染を最小化する。
【００４２】
次に、本発明の第２の実施形態が説明される。第２の実施形態の構成は、第１実施形態の変形例である。第２実施形態の概略図は図３に示される。第２実施形態によれば、単一の金属シールド３２が反応容器１００の側壁に固定された２つの金属シールド１２，１３と置き換えられる。この変更を除いて、その他のすべての構成は第１実施形態において与えられたものと同じである。２つの金属シールド１２，１３の代わりに単一の金属シールド３２を用いることは高周波入力ポートの接地端子に対し戻り高周波電流の流れを高め、こうしてプラズマはより安定したものとなる。
【００４３】
本発明の第３の実施形態が図４を参照して説明される。第３実施形態は、同様にまた、第１実施形態の変形である。ここにおいては、金属シールド１２，１３の構成のみが変化させられる。それ故に、金属シールド１２，１３の構成のみが説明される。金属シールド１２，１３は、第１実施形態で説明されたごとく、反応容器１００の側壁に固定されている。この実施形態において、金属シールド１２は水平部分を有することなく作られる。その代わりに、水平部１３ａと垂直部１３ｂと曲げられた部分１３ｃとを有する金属シールド１３は、最外径において垂直部１３ｄを備えて作られている。金属シールド１３の外側の垂直部１３ｄは垂直部分のみを有する金属シールド１２と相互作用を有する。この構成は、第１実施形態に比較して、それほど大きな差異を持つものではないけれども、この構成は、期待される属性を最小化することなく金属シールドの他の可能な構成があることを示すだけの意味で示されている。さらに金属シールドを組み合わせること、そして取り除くことは、この構成に関連して比較的に容易なことである。
【００４４】
次に、反応容器の断面図を示す図５を参照することによって、第４の実施形態が説明される。第４実施形態の構成において、金属シールド１２，１３，１４，２５とウェハーホルダ１５は反応容器に固定されている。処理されるべきウェハー１６を搭載するため、そして取り除くため、金属シールド１２の垂直部１２ａに小さな窓３３が作られている。参照符号３４はウェハー取入れ／取出しポートを示している。金属シールド１２に作られた小さな窓３３の位置はウェハー取入れ／取出しポート３４に対応している。小さな窓の高さと幅はそれぞれおよそ８ｍｍと２１０ｍｍである。ウェハー処理の間、この小さな窓３３は上下に動くことができるドア３５によって閉じられている。ウェハー１６を取り替えることが必要であるとき、このドア３５は下方に移動することによって開かれ、ウェハーが取り替えられる。このドア３５は、モータまたは他の駆動機構３７によって上下に移動されるロッド３６に連結されている。ドア３５とロッド３６は金属で作られており、接地されている。ドア３５が閉じられている時、ドア３５と金属シールド１２との間には非常に狭い隙間、例えば１ｍｍの隙間が存在する。すなわち、ドア３５は金属シールド１２に接触していない。このことは、もしドア３５がウェハー取替えの段階でいつでも金属シールド１２に繰り返し接触するのであれば、金属シールド１２が堆積膜を剥がすことになる振動を受けるからである。ドア３５の寸法は、通常、窓３３の寸法よりもより大きく取られる。このことは、ドア３５と金属シールド１２の間の狭い隙間を通してプラズマが拡張されるのを抑制する。
【００４５】
第４実施形態の前述の構成に従えば、ウェハーホルダ１５は、反応容器内で移動部分を最少化するために反応容器の底に固定されている。反応容器における唯一移動する部分はウェハー取替えの間上下動するドア３５だけである。ウェハーホルダ１５と金属シールド１２，１３，２５は反応容器の部分に固定されているので、金属シールド１４の外径は必ずしも小さい必要はなく、こうして拡大され得る。前述の変形を除いて、他の構成のすべては第１実施形態において説明されたものと実質的に同じである。しかしながら、第１実施形態に比較すると、相対的に、真空チャンバ１０２は小さくなる。固定された金属シールドとウェハーホルダを使用することは、スパッタリングプロセスの再生産性を高め、パーティクル汚染の可能性を減じる。
【００４６】
さらに第４実施形態での金属シールド１２，１３は、単一の金属シールドによって置き換えることができ、それは円筒形側壁に固定される。このことは高周波整合回路の接地端子への戻り高周波電流の流れを改善する。
【００４７】
【発明の技術的効果】
本発明によるプラズマ支援スパッタ成膜装置は、電気的スパークの発生を防止し、小さな振動の影響を低下させることによって、金属シールドの上に堆積した膜の剥がれを防止するようにしたので、スパッタ堆積膜とターゲット物質の汚染を減少することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この図は本発明の第１実施形態によるプラズマ支援スパッタ成膜装置の断面図を示す。
【図２】  この図は第１実施形態におけるウェハーホルダの周縁部分の拡大された断面図を示す。
【図３】  この図は本発明の第２実施形態の断面図を示し、金属シールドの構成が修正されている。
【図４】  この図は本発明の第３実施形態の断面図を示し、金属シールドの構成が修正されている。
【図５】  この図は本発明の第４実施形態の断面図を示し、そこでは金属シールドとウェハーホルダが反応容器に固定されている。
【図６】  この図は従来のプラズマ支援スパッタ成膜装置の断面図を示す。
【図７】  この図は、図６に示したウェハーホルダの縁の部分における拡大された図を示す。
【図における参照符号の説明】
１１              上部電極
１１ａ            金属プレート
１１ｂ            ターゲットプレート
１２，１３，１４  金属シールド
１５              ウェハーホルダ
１６              ウェハー
１７              下部電極
１８              誘電体リング
２１              円筒形側壁
１００            反応容器
１０１            プロセスチャンバ
１０２            真空チャンバ
【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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