JP2002194540A - プラズマ支援スパッタ成膜装置 - Google Patents
プラズマ支援スパッタ成膜装置Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】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り金属シールド上の堆積膜の
剥がれを防止することによって、プラズマの安定性を維
持し、スパッタ堆積膜とターゲット物質の汚染を減少す
る。 【解決手段】装置の円筒形側壁に固定された第１金属シ
ールド１２と、電気的に浮遊状態にあるウェハーホルダ
に設けられた第２金属シールド１４と、第１と第２の金
属シールドの間に円筒形側壁に固定された第３金属シー
ルド１３を設け、第３金属シールドの角度を有する内縁
部分を第２金属シールドの外側表面に対向させる。 【効果】ウェハ１６と金属シールド１４との間でのスパ
ークの発生が解消され、パーティクルの発生も防止され
る。
影響を低下させることにより金属シールド上の堆積膜の
剥がれを防止することによって、プラズマの安定性を維
持し、スパッタ堆積膜とターゲット物質の汚染を減少す
る。 【解決手段】装置の円筒形側壁に固定された第１金属シ
ールド１２と、電気的に浮遊状態にあるウェハーホルダ
に設けられた第２金属シールド１４と、第１と第２の金
属シールドの間に円筒形側壁に固定された第３金属シー
ルド１３を設け、第３金属シールドの角度を有する内縁
部分を第２金属シールドの外側表面に対向させる。 【効果】ウェハ１６と金属シールド１４との間でのスパ
ークの発生が解消され、パーティクルの発生も防止され
る。
Description
【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。
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。
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１５
２，１５３、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１
５０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。
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１５
２，１５３、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１
５０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１
５４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１
５２，１５３は電気的に接地された状態にある。
固定され、他の金属シールド１５３はウェハーホルダ１
５４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１
５２，１５３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１５
５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１
５４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。
ェハー処理のレベル（高さ）にある。一旦ウェハー１５
５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１
５４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。
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。
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１５
５に非常に接近して存在する。このように、ウェハー１
５５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。
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１５
５に非常に接近して存在する。このように、ウェハー１
５５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。
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。
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。
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。
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。
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。
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２金属シールドは単一部材となるように
作られている。
属シールドと第２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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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２
０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。
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２
０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。
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２，３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１２，１
３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。
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２，３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１２，１
３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１
３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１
３ｃ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。
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１
３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１
３ｃ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１５０
ｍｍ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。
ド１３の水平部１３ａまでの距離は８０ｍｍから１５０
ｍｍ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。
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１２，１
３，１４、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。
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１２，１
３，１４、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。
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１１
ｂ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１２，１
３，１４，２５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１
２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１
２ｂ，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。
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１１
ｂ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１２，１
３，１４，２５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１
２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１
２ｂ，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１
０２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。
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１
０２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。
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３
１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。
３０と排気ポート３１を有している。この排気ポート３
１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。
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。
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。
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１
００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。
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１
００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。
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１２，１３，１
４，２５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３
５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。
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１２，１３，１
４，２５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３
５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。
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１
２，１３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。
２，１３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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
部分における拡大された図を示す。
１１ 上部電極 １１ａ 金属電極 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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水野 茂 東京都府中市四谷５丁目８番１号 アネル バ株式会社内 (72)発明者 沼沢 陽一郎 東京都府中市四谷５丁目８番１号 アネル バ株式会社内 (72)発明者 中川 行人 東京都府中市四谷５丁目８番１号 アネル バ株式会社内 (72)発明者 長谷川 晋也 東京都府中市四谷５丁目８番１号 アネル バ株式会社内 (72)発明者 渡辺 栄作 東京都府中市四谷５丁目８番１号 アネル バ株式会社内 Ｆターム(参考） 4G075 AA30 BC02 BD14 CA47 CA65 EB01 EB41 EC21 FC13 4K029 CA05 DA01 DC20 JA01 KA01 5F103 AA08 BB31 BB46 DD28 HH03 RR10
Claims (9)
- 【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２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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000394461A JP4509369B2 (ja) | 2000-12-26 | 2000-12-26 | プラズマ支援スパッタ成膜装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000394461A JP4509369B2 (ja) | 2000-12-26 | 2000-12-26 | プラズマ支援スパッタ成膜装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002194540A true JP2002194540A (ja) | 2002-07-10 |
| JP4509369B2 JP4509369B2 (ja) | 2010-07-21 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000394461A Expired - Fee Related JP4509369B2 (ja) | 2000-12-26 | 2000-12-26 | プラズマ支援スパッタ成膜装置 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4509369B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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-
2000
- 2000-12-26 JP JP2000394461A patent/JP4509369B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP7378317B2 (ja) | 2020-02-26 | 2023-11-13 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置 |
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