(57)【要約】      （修正有）【課題】内部におけるアーク放電をより確実に抑制することが可能な構成を有する気相成長装置を提供する。【解決手段】対象物ＷＦを内部に保持した状態で成膜するための処理室ＣＨＢと、対象物ＷＦの表面上に成膜する材料であるターゲット材料からなるターゲット部材ＴＧＴと、処理室の内部の壁面を保護するためのシールド材ＳＬＤとを備えている。上記処理室の内部に供給されるイオンがターゲット部材ＴＧＴに衝突することによりターゲット部材ＴＧＴから飛散したターゲット材料が対象物ＷＦの表面上に成膜される。上記シールド材ＳＬＤにおいてターゲット部材ＴＧＴと対向する表面のうち少なくとも一部が絶縁材料で覆われている。【選択図】図１
2013147711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を内部に保持した状態で成膜するための処理室と、
前記対象物の表面上に成膜する材料であるターゲット材料からなるターゲット部材と、
前記処理室の内部の壁面を保護するためのシールド材とを備え、
前記処理室の内部に供給されるイオンが前記ターゲット部材に衝突することにより前記ターゲット部材から飛散した前記ターゲット材料が前記対象物の表面上に成膜され、
前記シールド材において前記ターゲット部材と対向する表面のうち少なくとも一部が絶縁材料で覆われている、気相成長装置。
【請求項２】
前記シールド材において前記ターゲット部材と対向する表面には突起部を含み、前記突起部の少なくとも一部が絶縁材料で覆われている、請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項３】
対象物を内部に保持した状態で成膜するための処理室と、
前記対象物の表面上に成膜する材料であるターゲット材料からなるターゲット部材と、
前記処理室の内部の壁面を保護するためのシールド材とを備え、
前記処理室の内部に供給されるイオンが前記ターゲット部材に衝突することにより前記ターゲット部材から飛散した前記ターゲット材料が前記対象物の表面上に成膜され、
前記シールド材において前記ターゲット部材と対向する領域のうち少なくとも一部が絶縁材料で形成されている、気相成長装置。
【請求項４】
前記シールド材において前記ターゲット部材と対向する領域には突起部を含み、前記突起部の少なくとも一部が絶縁材料で形成されている、請求項３に記載の気相成長装置。
【請求項５】
前記シールド材は前記ターゲット部材の近傍に配置され、飛散する前記ターゲット材料と同じ極性の電位が与えられている、請求項１〜４のいずれかに記載の気相成長装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は気相成長装置に関し、特にスパッタリングを用いて成膜するための気相成長装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
いわゆるスパッタリングを用いて成膜する技術としては、たとえばＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法がある。ＰＶＤ法により成膜する気相成長装置（ＰＶＤ装置）の処理室内には、アルゴンなどのガスが導入される。処理室内に印加される高電圧により、処理室内のガスがイオン化する。このイオン化したガスが、たとえば負に電圧印加されたターゲットに引き込まれてそのターゲットの表面に衝突すれば、ターゲットを構成する材料が粒子として放出される。この粒子が処理対象物であるたとえば半導体基板の表面に到達し、その表面に付着する。このプロセスが繰り返されることにより処理対象物の表面にターゲットの材料が成膜される。
【０００３】
ところがこのとき、処理対象物の表面のみならず処理室内の壁面にも成膜されることがある。この壁面に成膜されるターゲットの材料がその後剥離すると、処理室内の真空環境を汚染し、成膜される薄膜の品質を劣化させる可能性がある。
【０００４】
そこでこのような不具合を抑制するため、処理室内の壁面を覆うように、シールド材と呼ばれる部材を取り付けた状態で処理がなされることが好ましい。シールド材は処理室に対して簡単に取り外し交換することができるため、処理室内の環境の劣化を抑制する効果を高めることができる。
【０００５】
ところでターゲットとシールド材との間の領域においては、アーク放電（アーキング）と呼ばれる現象が発生することがある。アーク放電が起こると、起こった箇所の周囲において各部材が損傷を受けることがある。またアーク放電により損傷を受けた部材が、他の放電を誘発することがある。具体的には、たとえば当該半導体基板の表面に形成される層間絶縁膜がアーク放電により絶縁破壊し、絶縁破壊された部分において放電（表面アーク放電）が起こる可能性がある。
【０００６】
そこでシールド材を備えたＰＶＤ装置におけるアーク放電を抑制する技術が、たとえば特開２００６−１４４１２９号公報（特許文献１）に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１４４１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
後述するパッシェンの法則により、ターゲットとシールド材との間隔に応じて、ターゲットとシールド材との間にアーク放電が発生する可能性が変化する。特開２００６−１４４１２９号公報においては、シールド材の熱膨張によりターゲットとシールド材との間隔を一定値に保つことが困難であり、当該間隔の変化が避けられなくなることによるアーク放電の発生を抑制するために、シールド材とターゲットの材料（成膜される材料）との温度がほぼ等しくなるよう制御される。
【０００９】
ところが後述するパッシェンの法則により、アーク放電の起こりやすさは、ターゲットとシールド材との間隔が僅かに変化することにより大きく変化する。すなわち処理室内におけるシールド材の取り付けの微妙な寸法誤差によってアーク放電が発生する可能性がある。したがって特開２００６−１４４１２９号公報に開示される方法によりアーク放電の発生を完全に抑制することは困難である。
【００１０】
本発明は、以上の問題に鑑みなされたものである。その目的は、内部におけるアーク放電をより確実に抑制することが可能な構成を有する気相成長装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一実施例による気相成長装置は以下の構成を備えている。
上記気相成長装置は、対象物を内部に保持した状態で成膜するための処理室と、対象物の表面上に成膜する材料であるターゲット材料からなるターゲット部材と、処理室の内部の壁面を保護するためのシールド材とを備えている。上記処理室の内部に供給されるイオンがターゲット部材に衝突することによりターゲット部材から飛散したターゲット材料が対象物の表面上に成膜される。上記シールド材においてターゲット部材と対向する表面のうち少なくとも一部が絶縁材料で覆われている。
【００１２】
本発明の他の実施例による気相成長装置は以下の構成を備えている。
上記気相成長装置は、対象物を内部に保持した状態で成膜するための処理室と、対象物の表面上に成膜する材料であるターゲット材料からなるターゲット部材と、処理室の内部の壁面を保護するためのシールド材とを備えている。上記処理室の内部に供給されるイオンがターゲット部材に衝突することによりターゲット部材から飛散したターゲット材料が対象物の表面上に成膜される。上記シールド材においてターゲット部材と対向する領域のうち少なくとも一部が絶縁材料で形成されている。
【発明の効果】
【００１３】
本実施例によれば、シールド材のターゲット部材と対向する表面のうち少なくとも一部が絶縁材料で覆われる、または絶縁材料で形成されることにより、ターゲット部材とシールド材との間でのアーク放電の発生が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係るＰＶＤ装置の第１例の構成を示す概略断面図である。
【図２】図１中の丸点線で囲まれた領域ＩＩの構成を示す概略拡大断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るアースシールドの構成の第１例を示す概略断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るＰＶＤ装置の第２例の構成を示す概略断面図である。
【図５】パッシェンの法則を説明するグラフである。
【図６】本発明の実施の形態に係るアースシールドの構成の第２例を示す概略断面図である。
【図７】本発明の実施の形態に係るアースシールドの構成の第３例を示す概略断面図である。
【図８】本発明の実施の形態に係るアースシールドの構成の第４例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態に係るＰＶＤ装置について、図に基づいて説明する。
図１および図２を参照して、本実施の形態に係るＰＶＤ装置は、チャンバＣＨＢと、ターゲット部材ＴＧＴと、シールド材ＳＬＤと、真空排気装置ＶＣＭと、ガス供給管ＧＳＴと、マグネットＭＧＴを主に有している。チャンバＣＨＢは、その内部に半導体ウェハＷＦなどの対象物を保持し、半導体ウェハＷＦの表面上に成膜するための処理室である。具体的にはチャンバＣＨＢの内部底面上には台座ＰＥＤが配置されている。台座ＰＥＤの上にはウェハ加熱ステージＨＳが配置されている。台座ＰＥＤ（ウェハ加熱ステージＨＳ）には静電チャックステージＳＴＧが設置されている。ウェハ加熱ステージＨＳ上に載置された半導体ウェハＷＦが、静電チャックステージＳＴＧにより固定された上で、ＰＶＤ法により半導体ウェハＷＦの表面上に薄膜が成膜される。
【００１６】
プラテンリングＰＬＲは、ウェハ加熱ステージＨＳの上の一部（平面視におけるウェハ加熱ステージＨＳの外側の領域）に、ウェハ加熱ステージＨＳの表面を覆うように載置されている。プラテンリングＰＬＲは、たとえばＳＵＳからなり、ウェハ加熱ステージＨＳの表面への成膜を抑制する機能を有する。
【００１７】
ターゲット部材ＴＧＴは、たとえばチタン（Ｔｉ）などからなる金属部材であり、半導体ウェハＷＦの表面上に成膜するための金属材料（ターゲット材料）としてチャンバＣＨＢの内部に載置される。ターゲット部材ＴＧＴは半導体ウェハＷＦに対向するように配置されることが好ましい。たとえば半導体ウェハＷＦがチャンバＣＨＢの下側に（上方を向くように）配置される場合には、ターゲット部材ＴＧＴはチャンバＣＨＢの上側に（下方を向くように）配置されることが好ましい。ただしこれに限らず、たとえば半導体ウェハＷＦがチャンバＣＨＢの上側に、ターゲット部材ＴＧＴがチャンバＣＨＢの下側に配置されてもよいし、半導体ウェハＷＦがチャンバＣＨＢの右側（左側）に、ターゲット部材ＴＧＴがチャンバＣＨＢの左側（右側）に配置されてもよい。なおターゲット部材ＴＧＴは通常、処理時（動作時）には高い負の電圧ＶTが印加される。
【００１８】
ターゲット部材ＴＧＴの裏側にはバッキングプレートＢＰが配置されており、これによりターゲット部材ＴＧＴがチャンバＣＨＢの内部（内側の側壁面、上壁面など）に貼り付けられる。すなわちターゲット部材ＴＧＴはバッキングプレートＢＰにより固定支持されている。バッキングプレートＢＰは、無酸素銅などの各種銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、モリブデンおよびチタンからなる群から選択されるいずれか１つの材質からなることが好ましい。
【００１９】
真空排気装置ＶＣＭは、チャンバＣＨＢの内部を高真空状態にするために用いられる真空ポンプであり、チャンバＣＨＢの内部に接続されている。
【００２０】
チャンバＣＨＢの内部にはターゲット部材ＴＧＴのターゲット材料を放出（飛散）させるために用いるイオンとなり得る材料が供給される。この材料としてはたとえば不活性ガスが考えられる。ガス供給管ＧＳＴは、特に半導体ウェハＷＦの成膜処理がなされる間にチャンバＣＨＢの内部に不活性ガスを導入するための配管である。ここで不活性ガスは、チャンバＣＨＢの内部においてイオン化されることにより、ターゲット部材ＴＧＴの放出を促進するために用いられる。当該不活性ガスは、たとえばアルゴン（Ａｒ）のガスとすることが好ましい。なお図１においては、装置の上方から内部に不活性ガスが供給される構成となっているが、このような態様に限らず、たとえば装置の下方または装置の側方から不活性ガスが供給される構成となっていてもよい。
【００２１】
シールド材ＳＬＤは、チャンバＣＨＢの内部の側壁面ＣＨＳを保護するために、当該側壁面を覆うように取付けられるプレート状の板材である。シールド材ＳＬＤは、アースシールドＥＳと、上部シールドＵＳと、下部シールドＬＳとを有している。通常、チャンバＣＨＢの上側から順にアースシールドＥＳ、上部シールドＵＳ、下部シールドＬＳの順に配置される。チャンバＣＨＢの最も上側に取付けられるアースシールドＥＳは、ターゲット部材ＴＧＴの近傍に配置されることが好ましく、具体的にはたとえばターゲット部材ＴＧＴを平面視において取り囲むように配置されることが好ましい。なおアースシールドＥＳはターゲット部材ＴＧＴ自体に限らず、たとえばターゲット部材ＴＧＴに電圧を印加するための電極を平面視において取り囲むように配置されてもよい。
【００２２】
アースシールドＥＳと上部シールドＵＳと下部シールドＬＳとは、いずれも耐久性のある金属部材、たとえばＳＵＳまたはチタンからなることが好ましい。このようにすれば、半導体ウェハＷＦの処理時にチャンバＣＨＢの内側の側壁面が、チャンバＣＨＢの内部に供給される、アルゴンなどの不活性ガスがイオン化したプラズマにより損傷を受けることを抑制できる。シールド材ＳＬＤはチャンバＣＨＢの側壁面から容易に取り外して交換することができるため、たとえばシールド材ＳＬＤの表面に堆積した薄膜などを除去するための洗浄作業が容易にできる。
【００２３】
またシールド材ＳＬＤをＳＵＳまたはチタンで形成することにより、シールド材ＳＬＤの機械的な強度を向上することができ、たとえばチャンバＣＨＢの内部に取り付けられているシールド材ＳＬＤが落下したとしても、衝撃により破損する可能性を低減することができる。ＳＵＳまたはチタンで形成されたシールド材ＳＬＤは、たとえばスパッタ処理時の粒子のエネルギを受けて高温になりやすい。シールド材ＳＬＤが高温になれば、シールド材ＳＬＤの表面に付着した成膜材料（ターゲット材料）が剥離することが抑制される。さらにＳＵＳまたはチタンで形成されたシールド材ＳＬＤは耐薬品性に優れるため、アルカリ性の薬品またはフッ酸による薬液洗浄が容易になされる。
【００２４】
アースシールドＥＳは、処理時（動作時）には電位が印加されずいわゆるフローティングの状態となる。しかしアースシールドＥＳには接地電位が印加されてもよい。また上部シールドＵＳおよび下部シールドＬＳについても、処理時にはフローティングの状態であってもよい。アースシールドＥＳ、上部シールドＵＳ、下部シールドＬＳともに、処理時にチャンバＣＨＢの内側の側壁面を覆うことにより、チャンバＣＨＢの内側の側壁面が成膜されて汚染されることを抑制する役割を有する。
【００２５】
アースシールドＥＳとチャンバＣＨＢの壁面との間には絶縁リングＩＲが配置されている。絶縁リングＩＲは、チャンバＣＨＢの壁面（アノードとして機能）とターゲット部材ＴＧＴ（カソードとして機能）との間に配置されることにより、チャンバＣＨＢとターゲット部材ＴＧＴとを電気的に絶縁する機能を有する。絶縁リングＩＲは、ポリテトラフルオロエチレンなどの樹脂材料からなることが好ましい。さらにたとえば絶縁リングＩＲと同様にポリテトラフルオロエチレンからなる絶縁部材ＩＭが、たとえばアースシールドＥＳとチャンバＣＨＢの壁面との間に配置されていてもよい。
【００２６】
図１および図３を参照して、アースシールドＥＳは、チャンバＣＨＢの側壁面に沿うように延在するプレート状領域ＰＬＴと、絶縁部材ＩＭ、絶縁リングＩＲなどに支持されるように配置されるサポート領域ＳＰＴとを有する。プレート状領域ＰＬＴは概ね平坦なプレート状の形状を有するのに対し、サポート領域ＳＰＴはプレート状領域ＰＬＴに比べてより立体的な形状を有するのが一般的である。
【００２７】
そしてサポート領域ＳＰＴの一部には、突起部ＰＲが形成されている。突起部ＰＲとはアースシールドＥＳのうち表面が他の領域に比べて凸形状に隆起した領域を意味する。
【００２８】
ターゲット部材ＴＧＴおよびバッキングプレートＢＰの上方にはマグネットＭＧＴが配置されている。マグネットＭＧＴは、チャンバＣＨＢ内に磁場を供給することにより、チャンバＣＨＢ内に供給されるアルゴンなどの不活性ガスなどを効率的にイオン化したり、ターゲット部材ＴＧＴから放出される気体粒子を効率的にイオン化する機能を有する。
【００２９】
図１の本実施の形態の第１例のＰＶＤ装置は、上記のように、通常はアースシールドＥＳには電圧が印加されない状態で使用される。これに対して、図４を参照して、本実施の形態の第２例のＰＶＤ装置は、基本的に図１の第１例のＰＶＤ装置と同様の構成を有するが、アースシールドＥＳがいわゆるイオンリフレクタとして作用する点において、図１のＰＶＤ装置と異なる。
【００３０】
具体的には、図４のＰＶＤ装置は、アースシールドＥＳには処理時に高い正の電圧ＶEが印加される。このようにすれば、チャンバＣＨＢ内に供給されるアルゴンのイオンがターゲット部材ＴＧＴに衝突することにより弾き出すように放出される、ターゲット部材ＴＧＴを構成するターゲット材料（チタン）の正イオンが、チャンバＣＨＢの側面に印加される高い正の電圧ＶEにより反射される。すなわちチャンバＣＨＢ内を飛散するターゲット材料のイオンと同じ極性（ここでは正）の電位がアースシールドＥＳに印加されることにより、アースシールドＥＳがその表面において正のイオンを反射することが可能な状態となる。したがって当該ターゲット材料の正イオンが、アースシールドＥＳの表面における反射によりその進行方向をたとえば半導体ウェハＷＦの載置される方向へ変更するよう誘導することができる。したがってターゲット材料をより効率的に半導体ウェハＷＦ上に成膜することができる。
【００３１】
アースシールドＥＳの突起部ＰＲは、アースシールドＥＳに対してイオンリフレクタとしての役割を持たせるために形成されることが好ましいものである。したがって突起部ＰＲは特に、図４のＰＶＤ装置のシールド材ＳＬＤに対して形成されることが好ましく、図１のＰＶＤ装置のシールド材ＳＬＤにおいては必ずしも形成されなくてもよい。またイオンリフレクタとしての役割を持たせるために高い正の電圧ＶEが印加されるのは、アースシールドＥＳに限らず、その下の上部シールドＵＳまたは下部シールドＬＳであってもよい。
【００３２】
また突起部ＰＲは、これが形成されるアースシールドＥＳの表面のうち、当該アースシールドＥＳがチャンバＣＨＢに取付けられた際にターゲット部材ＴＧＴと対向する表面に形成されることが好ましい。ここで対向する表面とは、ターゲット部材ＴＧＴに対向する側の表面全体を意味する。たとえば図１および図４の左側に示されるアースシールドＥＳは、その右側にターゲット部材ＴＧＴが配置される。より具体的には、たとえばＰＶＤ装置に取付けられた際にその左側の領域に配置されるアースシールドＥＳは、たとえターゲット部材ＴＧＴよりも下方に配置される領域であっても、右側（アースシールドＥＳが配置される側）の面上には突起部ＰＲが形成されることが好ましい。このため突起部ＰＲは当該アースシールドＥＳの右側の表面に形成される。
【００３３】
さらに図４のＰＶＤ装置は、半導体ウェハＷＦ（台座ＰＥＤ）に高周波電圧ＲＦを印加することが可能な構成となっている。このようにすれば、チャンバＣＨＢ内の成膜しようとする気体粒子（ターゲット部材ＴＧＴから飛散したもの）を、半導体ウェハＷＦの表面に対して垂直に近い角度から半導体ウェハＷＦ上の方へ誘導する効率が向上できる。
【００３４】
再度図２および図３を参照して、上記のように、アースシールドＥＳ自体は、ＳＵＳまたはチタンなどの金属部材からなることが好ましいが、アースシールドＥＳの表面のうち少なくとも一部が、絶縁体の薄膜である絶縁薄膜ＣＲ（絶縁材料）によりコーティングされていることが好ましい。なおアースシールドＥＳの表面の中でも特に突起部ＰＲの表面の少なくとも一部が、絶縁薄膜ＣＲ（絶縁材料）によりコーティングされていることが好ましい。また突起部ＰＲの有無にかかわらず、絶縁薄膜ＣＲは、アースシールドＥＳのターゲット部材ＴＧＴと対向する表面のうち少なくとも一部を覆うように形成される。
【００３５】
サポート領域ＳＰＴに限らず、プレート状領域ＰＬＴにおいても、微小な突起部ＰＲが形成されることがある。この場合には図３に示すように、プレート状領域ＰＬＴの微小な突起部ＰＲも絶縁薄膜ＣＲによりコーティングされることが好ましい。
【００３６】
なお特に、突起部ＰＲのうち最も先端の尖った部分の表面において絶縁薄膜ＣＲによりコーティングされていることが好ましい。
【００３７】
絶縁薄膜ＣＲは、絶縁材料の中でも特にセラミック材料からなることが好ましく、セラミック材料の中でも特にアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）からなることが好ましい。絶縁薄膜ＣＲは、５０μｍ以上５００μｍ以下の厚みを有するように形成されることが好ましい。なお絶縁薄膜ＣＲは、たとえばプラズマ溶射により形成されることが好ましい。図３に示すようにたとえば突起部ＰＲの表面など一部の領域のみに絶縁薄膜ＣＲを形成するためには、たとえばシールテープを用いてマスキングした上で成膜することが好ましい。
【００３８】
図５を参照して、グラフの曲線は、いわゆるパッシェンの法則による放電電圧の値の、ガスの種類別のデータを示している。ここではヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、水素（Ｈ2）および窒素（Ｎ2）のガスを用いた場合のデータを示している。グラフの横軸はチャンバＣＨＢ内のガスの圧力ｐ（Ｔｏｒｒ）と１対の電極間の距離ｄ（ｍ）との積ｐｄ（Ｔｏｒｒ・ｍ）の値を示し、縦軸は放電に必要な電圧（Ｖ）を示す。すなわち縦軸の示す電圧の値が小さいほど放電が起こりやすいことを意味する。
【００３９】
図５のｐｄの値が比較的小さい範囲Ａにおいては、１対の電極のうち一方から他方に向けて電子が加速する距離ｄ、および２次電子を放出する気体分子の個数を表わす圧力ｐの値がともに小さいため、当該１対の電極の間でアーク放電が発生しにくい。
【００４０】
図５のｐｄの値が中程度の範囲Ｂにおいては、ガスの種類により若干の差異はあるものの、上記電子が加速する距離ｄ、および２次電子を放出する気体分子の個数に相当する圧力ｐともに、アーク放電の発生に最適な条件となっている。したがって上記範囲Ｂにおいては、当該１対の電極の間でアーク放電が発生しやすい。
【００４１】
図５のｐｄの値が比較的大きい範囲Ｃにおいては、１対の電極間の距離ｄが大きいため当該電極間における電界強度が低下する。またｐの値が大きいため気体分子の個数が多く、電子の平均自由工程が短くなる。このことから上記範囲Ｃにおいては、当該１対の電極の間でアーク放電が発生しにくい。
【００４２】
ただしいずれのガスについても、範囲Ｂにおいて、ｐｄの値が僅かに変化すれば放電電圧の値が急激に変化していることがわかる。すなわち電極間の距離ｄが僅かに変化すれば、アーク放電が発生する可能性が急激に変化することがあるといえる。
【００４３】
ここで電極間の距離ｄは、実際に電極として機能する部材などに限らず、電位差の発生する任意の２点間の距離と考えることもできる。たとえば上記距離ｄはアースシールドＥＳの突起部ＰＲとターゲット部材ＴＧＴとの距離ｄであると考えることができる。これはアースシールドＥＳ（突起部ＰＲ）は接地電位でありターゲット部材ＴＧＴには高い負の電位が印加されており、両者の間に高い電位差が発生するためである。
【００４４】
したがって、特にアースシールドＥＳに突起部ＰＲが存在する場合、たとえばアースシールドＥＳの取り付けられる位置が、当然発生する誤差程度に僅かに変化しただけでも、アースシールドＥＳとターゲット部材ＴＧＴとの間でアーク放電が発生する可能性が急激に変化する可能性がある。
【００４５】
またアースシールドＥＳの特に突起部ＰＲは、ターゲット部材ＴＧＴとの最短距離ｄに関して、図５のｐｄの値が範囲Ｂに相当するような位置に配置される傾向にある。すなわちアースシールドＥＳの突起部ＰＲとターゲット部材ＴＧＴとの間でアーク放電が生じやすい条件にある。
【００４６】
以上より、アースシールドＥＳの中でも特にアーク放電を誘発しやすい突起部ＰＲの表面を絶縁薄膜ＣＲで覆うことにより、突起部ＰＲとターゲット部材ＴＧＴとの距離にかかわらず、上記の突起部ＰＲとターゲット部材ＴＧＴとの間でのアーク放電の発生を抑制することができる。アーク放電の発生が抑制されれば、周囲の各部材の損傷、半導体ウェハＷＦの表面における絶縁破壊、および半導体ウェハＷＦの表面にＰＶＤ処理により形成された薄膜の剥離などの問題を回避することができる。
【００４７】
ただし突起部ＰＲ以外であっても、アースシールドＥＳとターゲット部材ＴＧＴとの間でアーク放電を発生しやすい領域についてはその表面を絶縁薄膜ＣＲで覆うことが好ましい。
【００４８】
またアーク放電の発生が抑制されれば、シールド材ＳＬＤの表面に付着した成膜材料（ターゲット材料）がアーク放電のエネルギを与えられることにより剥離し、これがチャンバＣＨＢの内部を汚染するなどの不具合の発生を抑制することもできる。
【００４９】
なお上部シールドＵＳおよび下部シールドＬＳは、ターゲット部材ＴＧＴとの距離が大きいため、通常は図５の範囲Ｃに相当する位置に配置される。すなわちこれらのシールド材とターゲット部材ＴＧＴとの間ではアーク放電が発生しにくいため、これらのシールド材の表面を絶縁薄膜ＣＲで覆わなくてもよい。しかし、たとえば処理を行なう圧力が非常に低い場合には、パッシェンの法則により、上部シールドＵＳおよび下部シールドＬＳの表面の一部とターゲット部材ＴＧＴとの距離がアーク放電が発生しやすい条件となる場合がある。この場合には、上部シールドＵＳおよび下部シールドＬＳにおいても、アースシールドＥＳと同様に、その表面のうち少なくとも一部が絶縁薄膜ＣＲで覆われることが好ましい。また上部シールドＵＳ、下部シールドＬＳにおいても、特にこれをチャンバＣＨＢの内部に取り付けた際にターゲット部材ＴＧＴと対向する表面の一部に突起部ＰＲが形成されてもよいし、かつ当該突起部ＰＲの一部が絶縁薄膜ＣＲで覆われてもよい。
【００５０】
次に、上記の構成を備えるＰＶＤ装置の動作原理について説明する。
ウェハ加熱ステージＨＳ上の静電チャックステージＳＴＧの上に、処理しようとするシリコンなどの半導体ウェハＷＦが載置され、当該半導体ウェハＷＦは静電チャックステージＳＴＧの静電分極により、静電チャックステージＳＴＧ上に固定される。
【００５１】
この状態で真空排気装置ＶＣＭによりチャンバＣＨＢの内部が高真空の状態になるが、このときガス供給管ＧＳＴからチャンバＣＨＢの内部には、アルゴンなどの不活性ガスが供給される。またターゲット部材ＴＧＴには高い直流電圧ＶTが印加される。
【００５２】
ターゲット部材ＴＧＴの高い負電位（ターゲット部材ＴＧＴと半導体ウェハＷＦとの高い直流電圧）のエネルギにより、チャンバＣＨＢの内部に供給されるアルゴンのガスはイオン化され、正電荷を帯びたイオン（プラズマ）となる。
【００５３】
アルゴンガスの正イオンは、ターゲット部材ＴＧＴの高い負の電位ＶTに引かれてターゲット部材ＴＧＴに衝突する。このときターゲット部材ＴＧＴを構成するたとえばチタンの材料は、正イオン（プラズマ）の衝突を受けることにより気化し、チャンバＣＨＢの内部に放出される（飛散する）。チャンバＣＨＢの内部は高真空状態となっているため、放出されたターゲット部材ＴＧＴの気体粒子は、チャンバＣＨＢの内部を漂う他の気体粒子などによる妨害をほとんど受けることなく、ターゲット部材ＴＧＴに対向するように配置される半導体ウェハＷＦの方へ進行する。
【００５４】
なおアルゴンのガスは、上記のようにその一部は直流電圧のエネルギにより正イオンとなる場合もある。しかしその一部は、正イオンがターゲット部材ＴＧＴに衝突してターゲット材料（チタン）が放出するのとほぼ同時にターゲット部材ＴＧＴから放出される２次電子によって正イオンとなる。具体的には、上記２次電子がマグネットＭＧＴの磁場とカソードとしてのターゲット部材ＴＧＴの電場とにより、図１および図４において正確に図示されないマグネットＭＧＴの磁極間を旋回運動する。この旋回運動する２次電子がアルゴンガスと衝突することにより、アルゴンガスは効率的に電離し、高密度なプラズマをアルゴンイオンのプラズマを形成することができる。
【００５５】
また特に図４のようにアースシールドＥＳがイオンリフレクタとしての機能を有する場合には、ターゲット部材ＴＧＴから放出される気体粒子（ターゲット材料）がチャンバＣＨＢ内において効率的に正イオンに帯電されることが好ましい。この場合具体的には、たとえばマグネットＭＧＴの回転によるチャンバＣＨＢ内の磁場分布を利用して、ターゲット部材ＴＧＴから放出されるターゲット材料（たとえばチタン）が効率的に正イオンに帯電される。なおたとえばターゲット部材ＴＧＴの材料が銅（Ｃｕ）などいわゆるスパッタ率が高い材料である場合には、いわゆる自己保持放電（アルゴンガス無しで放電）が可能である場合がある。
【００５６】
ターゲット部材ＴＧＴの気体粒子は半導体ウェハＷＦの表面に到達したところでこれに接触すると固化して表面上に堆積する。半導体ウェハＷＦの表面は、正イオンの衝突を受けてチャンバＣＨＢの内部に放出されたターゲット部材ＴＧＴの気体粒子に比べて低温であるため、当該気体粒子が半導体ウェハＷＦの表面に到達すると固化して表面上に堆積する。
【００５７】
このとき、ターゲット部材ＴＧＴから放出される気体粒子はすべてが半導体ウェハＷＦの方へ向かうのではなく、ターゲット部材ＴＧＴからあらゆる方向に放射される。このため当該気体粒子はシールド材ＳＬＤの方にも進行し、シールド材ＳＬＤの表面に達する。このとき、当該気体粒子は半導体ウェハＷＦ上と同様に、シールド材ＳＬＤの表面に薄膜を作るように堆積される。
【００５８】
図６を参照して、図３のようにアースシールドＥＳの表面の一部（突起部ＰＲの表面）のみではなく表面の全体に絶縁薄膜ＣＲが形成されてもよい。ただし特にアーク放電を起こしやすい突起部ＰＲのみに絶縁薄膜ＣＲを形成することにより、絶縁薄膜ＣＲを形成する領域が小さくなることから、成膜のコストを削減することができる。
【００５９】
図７を参照して、アースシールドＥＳのうち特に突起部ＰＲおよびその近傍については絶縁材料ＣＭにより形成されてもよい。具体的には、図７のアースシールドＥＳにおいては、その表面の一部、すなわちたとえば図３のアースシールドＥＳにおいてアースシールドＥＳの表面が絶縁薄膜ＣＲにより覆われる領域は、絶縁材料ＣＭにより形成されるものとしている。したがってたとえば、アースシールドＥＳの突起部ＰＲの少なくとも一部が絶縁材料ＣＭにより形成されてもよい。しかし突起部ＰＲの有無にかかわらず、ＰＶＤ装置に取り付けた際にターゲット部材ＴＧＴと対向する領域（対向する側の表面の全体を表わす）の少なくとも一部が絶縁材料ＣＭにより形成されることが好ましい。
【００６０】
絶縁材料ＣＭは特に上記の絶縁薄膜ＣＲと同じ、アルミナなどのセラミック材料からなることが好ましい。絶縁材料ＣＭを用いて突起部ＰＲを形成した場合においても、突起部ＰＲの表面が絶縁薄膜ＣＲで覆われる場合と同様に、突起部ＰＲからのアーク放電の発生を抑制することができる。したがって図７のアースシールドＥＳを用いた場合も、アーク放電を抑制することにより、表面が絶縁薄膜ＣＲに覆われたアースシールドＥＳを用いた場合と同様の効果を奏する。
【００６１】
図７においては、アースシールドＥＳのうち突起部ＰＲおよびその近傍以外の領域については、上記の他のアースシールドＥＳと同様にＳＵＳまたはチタンなどの耐久性のある金属部材ＭＴＬから形成されている。ただし図８を参照して、アースシールドＥＳの全体が絶縁材料ＣＭにより形成されてもよい。この場合においても、図３、図６、図７のアースシールドＥＳと同様に、アースシールドＥＳからのアーク放電の発生を抑制することによる効果を奏する。
【００６２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、シールド材を有するＰＶＤ装置において特に有利に適用され得る。
【符号の説明】
【００６４】
ＢＰ  バッキングプレート、ＣＨＢ  チャンバ、ＣＨＳ  側壁面、ＣＭ  絶縁材料、ＣＲ  絶縁薄膜、ＥＳ  アースシールド、ＧＳＴ  ガス供給管、ＨＳ  ウェハ加熱ステージ、ＩＭ  絶縁部材、ＩＲ  絶縁リング、ＬＳ  下部シールド、ＭＧＴ  マグネット、ＭＴＬ  金属部材、ＰＥＤ  台座、ＰＬＲ  プラテンリング、ＰＬＴ  プレート状領域、ＰＲ  突起部、ＲＦ  高周波電圧、ＳＬＤ  シールド材、ＳＰＴ  サポート領域、ＳＴＧ  静電チャックステージ、ＴＧＴ  ターゲット部材、ＵＳ  上部シールド、ＶＣＭ  真空排気装置、ＷＦ  半導体ウェハ。
【図１】
2013147711.tif 000003
【図２】
2013147711.tif 000004
【図３】
2013147711.tif 000005
【図４】
2013147711.tif 000006
【図５】
2013147711.tif 000007
【図６】
2013147711.tif 000008
【図７】
2013147711.tif 000009
【図８】
2013147711.tif 000010