JPH05507963A - 高アスペクト比の穴に材料を付着させる装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 高アスペクト比の穴に材料を付着させる装置［技術分野］ 本発明は、半導体基板上への材料の付着に関するものであり、詳細には材料を高 アスペクト比の穴または溝に均一に付着させるための、高プラズマ密度低圧低温 スパッタ装置に関するものである。

［背景技術］ 基板上の高アスペクト比（ＡＲ）の穴（深さと幅の比が１より大きい穴）に材料 を付着させる能力は、半導体工業で、レベル間のバイアの充填など、ライン最終 工程の応用分野でその重要度を増している。

高アスペクト比の穴に材料を付着させる従来の技術には、化学蒸着（ＣＶＤ）　 、電子サイクロトロン共鳴化学蒸着（ＥＣＲＣＶＤ）、プラズマ強化化学蒸着（ ＰＥＣＶＤ）　、高周波スパッタリングなどがある。

ＣＶＤは、（ａ）比較的速度が遅（、かつ（ｂ）付着後に高温の基板硬化を必要 とするという２つの理由で望ましくない。高温での硬化は、大規模集積回路（Ｌ ＳＩ）部品には好ましくない。

ＥＣＲＣＶＤおよびＰＥＣＶＤは、必要な硬化温度を低下させるために導入され たものである。しかし、これらの技術も、形成された皮膜が水素を含有すること が多く、このため高温での寸法が不安定になるので望ましくない。また、これら の技術はすべてのＣ，ＶＤ法と同様に、速度が遅く、スループットが制限されて いる。

従来の高周波スパッタリングは、付着に方向性がないため、高アスペクト比の穴 を均一に充填できない。発生したプラズマ中でスパッタされた原子は、原則とし て中性である（低イオン化比のプラズマ）。その結果生じるランダムな中性原子 の基板への衝突によって、スパッタされた材料が、穴の底部より側壁に堆積する のが速く、このため充填した穴に空隙が生じ（エンゼル・ウィングと呼ばれる状 態）、これにより充填した穴への接触が不確実になる。また、この工程を支援す るのに必要な背景ガス（たとえばアルゴン）が、ａ）スパッタした材料の後方散 乱を引き起こし、その結果この材料の基板への伝達を減少させ、またｂ）皮膜内 に取り込まれる。従来の高周波スパッタリングのもう１つの欠点は、単一の基板 に付着させるためにエネルギー効率の高い電圧でスパッタするのに十分な高さの プラズマ密度を得るのが困難なことである。

下記の３件の論文には、従来の高周波スパッタリングに対する最近の改良が開示 されている。ｌ）小野、高欄、小出、および松属、”Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉｏｎ 　Ｓｔｒｅａｍ　Ｅｔｃｈｉｎｇ　ａｎｄ　ＭｅｔａｌｌｉｃＣｏｍｐｏｕｎｄ 　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｕｓｉｎｇ　ＥＣＲＰｌａｓｍａ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏ ｇｙ”、Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ　ｏｎ　ＶＬＳＩ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ％Ｄｉｇ ｅｓｔ　ｏｆ　ＴｅｃｈｎｉｃａｌＰａｐｅｒｓ　１９８５、ｐｐ＋８４〜８５ 、Ｂｕｓ、Ｃｅｎｔｅｒ　Ａｃａｄ、Ｓｏｃ、　Ｊａｐａｎ（小野）、２）山下 、”Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆｂｕｉｌ ｔ−ｉｎ　ｈｉｇｈ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｃｏｉｌ−ｔｙｐｅ　ｓｐｕｔｔｅ ｒｉｎｇ　ａｐｐａｒａｔｕｓ”、Ｊ、　Ｖａｃ、　Ｓｃｉ、Ｔｅｃｈｎｏｌ、 、Ａ７　（２）　、１９８９年３／４月、ｐＩ）、１５１〜１５８（山下）、３ ）松岡、小野、”Ｄｅｎｓｅ　ｐｌａｓｍａ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄ　ｆ ｉｌｍ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｂｙ　ｎｅｗ　ｈｉｇｈ−ｒａｔｅ　ｓｐｕｔ ｔｅｒｉｎｇ　ｕｓｉｎｇａｎ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｍ１ｒｒｏｒ”、　Ｊ、　 Ｖａｃ、　Ｓｃｉ、　Ｔｅｃｈｎｏｌ、Ａ７　（４）　、１９８９年７／８月、 ｐｐ、２６５２〜２６５６　（松岡）。

小野の論文は、プラズマ流の周囲のプラズマ抽出ウィンドウの所に円筒状のスパ ッタ・ターゲットを置くことによって基板上に金属を付着させるＥＣＲプラズマ 発生装置を開示している。スパッタされた粒子は活性化されて、マグネトロン・ モード放電の高密度プラズマ領域およびプラズマ流中で皮膜形成反応を起こす。

皮膜形成反応はまた、プラズマ流によって照射されるおだやかなエネルギーのイ オンの衝突によって促進される。このシステムは、従来のスパッタ技術よりも付 着速度が高いが、付着の方向性がな（（イオン化比が低いため）、シたがって上 記のエンゼル・ウィングの問題は解決しない。

山下の論文は、高周波放電コイルをターゲットと基板ホルダの間に置いたスパッ タ・システムを開示している。この構成は、スパッタされる原子のイオン化比が 可変のプラズマを発生させることができる。しかし、この装置では、イオンによ って発生した二次電子が基板に衝突し、これによって基板が過度に加熱されるた め、高イオン化比の付着は実用的ではない。さらに、このシステムで高速付着が 実施できるのは、中性原子が優勢なときだけである。中性原子が優勢な付着は方 向性がな（、シたがって高アスペクト比の穴にエンゼル・ウィングが発生する。

松岡の論文は、平坦なターゲット、円筒形のターゲット、磁気コイル、および基 板から構成される電気ミラーを使用したスパッタ・システムを開示している。こ の構成を用いると、円筒形ターゲットの近傍で高いプラズマ密度（主として中性 原子の）が得られるが、小野の構成と同様に、付着に方向性がなく。エンゼル・ ウィングが発生する。

前述の諸システムの問題を回避しながら、半導体基板上の高アスペクト比の穴に 材料を付着させる、効率がよく信頼性の高い装置が望まれる。

［発明の開示］ 本発明の一目的は、高速材料付着のための、改良されたスパッタ・システムを提 供することにある。

本発明の他の目的は、半導体基板の高アスペクト比の穴およびトレンチを均一に 充填できる付着システムを提供することにある。

本発明の他の目的は、低圧低温でエネルギー効率の高い電圧で機能する付着シス テムを提供することにある。

本発明によれば、高周波スパッタ装置は、真空チェンバの両端に、円形の端部ス パッタ・ターゲットとバイアスをかけた基板とを有する。円筒形のスパッタ・タ ーゲットが端部ターゲットと基板の間に置かれる。スパッタリングを発生させる ために、ターゲットに高周波バイアスまたは直流バイアスをかける。永久磁石を スパッタ・ターゲットの近（に置き、マグネトロン放電を起こさせる。スパッタ 中性原子をイオン化し、プラズマをチェンバ中に均一に分布させるために、高周 波コイルをチェンバの内部に置き、高周波電力をチェンバ内に誘導結合させて、 プラズマを高密度に維持する。高周波コイルを磁化させて、プラズマがコイルの 表面と再結合するのを防止することができる。

本発明によれば、低圧低温で高品質の皮膜を高速に形成することができる。この 装置はコンパクトで、容易に製造が可能で、スパッタ・イオン付着を行うのに使 用できる。また、高アスペクト比の穴の充填を含めて、各要件にあわせて付着の 均一さを調節することができる。

本発明の上記その他の目的、特徴、および利点は、図に示す実施例の詳細な説明 に照らせばさらに明らかになろう。

［図面の簡単な説明］ 第１図は本発明によるスパッタ・システムの第１の実施例の概略断面図である。

第２図は本発明によるスパッタ・システムの第１の実施例の概略斜視断面図であ る。

第３図は第１図の線３−３に沿った断面図である。

第４図は本発明によるスパッタ・システムの第２の実施例の概略断面図である。

第５図は本発明によるスパッタ・システムの第３の実施例の概略断面図である。

第６図は本発明によるスパッタ・システムの第４の実施例の概略断面図である。

第７図は本発明による高周波コイルの側面図である。

第８図は本発明による高周波コイルの第１の実施例の、第７図の線８−８に沿っ た断面図である。

第９図は本発明による高周波コイルの第２の実施例の、第７図の線９−９に沿っ た断面図である。

［発明の好ましい実施例］ 第１図を参照すると、スパッタ・システム１０は、円形の端部スパッタ・ターゲ ット１２、中空円筒形の薄い陰極マグネトロン・ターゲット１４、高周波コイル １６、および半導体基板１９を保持するチャック１８を含む、真空チェンバ２０ を有する。真空チェンバ２０内の雰囲気は、チャネル２２を介してポンプ（図示 せず）により制御される。真空チェンバ２０は円筒形であり、端部ターゲット１ ２の内部表面１５付近に多極磁場構成を形成するため、チェンバの周囲にそれと 近接して一連の永久磁石２４が置かれている。やはり端部ターゲット１２付近に 多極磁場を形成するため、端部ターゲット１２の上に磁石２６．２８が置かれて いる。単一の磁石２６は端部ターゲット１２の中心上に置かれ、他の複数の磁石 ２８は磁石２６の周囲に環状に置かれる。便宜上、図には磁石２４．２８はそれ ぞれ２個だけ示しである。端部ターゲット１２と磁石２６．２８構成は、Ｋ、レ スカ社（Ｋ。

Ｌｅｓｋｅｒ、　Ｉｎｃ、　）製のトーラス（Ｔｏｒｕｓ）　ｌ　ＯＥシステム など、周知のマグネトロン・スパッタ源である。スパッタ電源３０（直流または 高周波）が線３２で端部ターゲット１２に接続されている。高周波電源３４は、 線３６により整合ネットワーク３７を介して高周波コイル１６に電力を供給する 。可変インピーダンス３８が、コイル１６の低温端１７に直列に接続されている 。第２のスパッタ電源３９が、線４０で円筒形ターゲット１４に接続されている 。バイアス電源４２　（直流または高周波）が、線４４でチャック１８に接続さ れ、従来技術で周知のように、その上の基板１９に電気的バイアスをかける。

電源３０．３９は、従来技術で周知のように、原子をターゲット１２．１４から スパッタさせる。したがって、スパッタ・ターゲット１２．１４は、銅など基板 上に付着させたい材料で形成しなければならない。高周波コイル１６も、付着し た皮膜の汚染を避けるために、付着材料で形成またはコートしなければならない 。

磁石２４は、真空チェンバ２０内に延びて円筒形ターゲット１４の内面１５付近 に「カスプ」　（第３図の４６）を形成する、静磁場を形成する。円筒形ターゲ ット１４が多極磁石２４に近接しているので、これらのカスプの間に強いマグネ トロン放電の領域が生じる。磁気カスプおよびそれが円筒形ターゲット１４のス パッタリングに与える影響の詳細を第３図に示す。端部ターゲット１２の上に置 いた磁石２６．２８が、同様にその端部ターゲットの所でマグネトロン放電を生 じさせる。

これらのターゲットに電源３ｏ、３９からそれぞれ直流バイアスまたは高周波電 力を供給すると、ターゲット１２．１４から材料がスパッタされる。円筒形ター ゲット１４の内面付近の磁石に隣接する領域（第３図の４８）が速くス／＜ツタ される。これは、プラズマ・イオンが上記の磁気カスプを通って優先的に逃げ、 その結果、カスプのプラズマ密度が高くなり、スパッタ速度が上昇するからであ る。円筒形ターゲット１４はまた、（磁石間の壁面に平行な）磁場がマグネトロ ン放電を生じさせるので、磁石間の領域で速（スパッタリングを行う。マグネト ロン放電に伴う高いプラズマ密度により、磁気カスプ領域（第３図の４６）間で 円筒形ターゲット１４からのスパッタ速度が高くなり、スパッタされた中性原子 の大部分が、高密度の高周波プラズマ中でイオン化される。

高周波電源３４からの電力は、線３６上を整合ネットワーク３７を介して高周波 コイル１６に送られ、これにより、上記のプラズマに誘導結合されて、プラズマ を維持し、真空チェレバ２０全体にプラズマがより均一に分布するようになる。

可変インピーダンス３８を高周波コイル１６と直列に接続して、コイルの高周波 電圧を制御することができる。

本発明によって生成されるプラズマは、ａ）−次電子によるイオン化、ｂ）スパ ッタ・ガス・イオン（たとえばアルゴン・イオン）とのイオン電荷交換、および Ｃ）スパッタ・ガスによるスパッタ原子のペニング・イオン化のため、スパッタ 原子のイオン化される割合が高くなる。ペニング・イオン化は、特にチェンバの 圧力（一部はスパッタ・ガスの圧力による）の影響を受けやすく、最適な圧力は １０〜５０ミリトルである。圧力が高過ぎると、スパッタ原子が拡散してターゲ ットに戻り、実効付着速度が低下する。また、プラズマ密度が低下し、そのため プラズマに結合した電力の量が減少する。圧力が低過ぎると、ペニング・イオン 化が全（停止する。

基板１９への電圧源４２による直流バイアスまたは高周波バイアスは、付着の方 向性を決定する。というのは、このバイアスが、ａ）イオン化されたスパッタ原 子の軌道、およびｂ）再スパツタリングの量に影響を与えるからである。したが って、エンゼル・ウィング効果が生じることなく、基板中の高アスペクト比の穴 が均一に充填されるように、イオンの軌道を調節することができる。さらに、キ セノンなどの重いガス（原子質量がスパッタした材料の原子質量より大きいガス ）を真空チェンバに加えて、エンゼル・ウィング効果を減少させ、付着プロファ イルをさらに修正することができる。

また、ターゲット１２と１４の間での電圧または電力の分割を変化させることに より、付着の均一性を調節することができる。これは、円筒形ターゲット１４は 、基板１９の外部で付着速度が最大になり、端部ターゲット１２は、基板１９の 内部で付着速度が最大になるためである。

本発明の他の利点は、磁石２６．２８によって形成される磁場が、端部ターゲッ ト１２によって生成された自由電子を閉じ込めて、二次電子による基板１９の熱 負荷を減少させることである。

次に第２図を参照すると、材料を真空チェンバにスパッタさせるため、電源３０ ，３８からスパッタ・ターゲット１２．１４に電力（直流または高周波）を供給 する。磁石２４は、円筒形ターゲット１４の内面１５に近接するプラズマ強度の 高い領域４８を形成する。電源３４によって供給される高周波電力は、コイル１ ６によってプラズマに誘導結合される。

線４４を介して電圧源４２からチャック】８に供給されるバイアスが、イオン化 された原子を基板１９に引き付け、方向性付着を促進する。

次に第３図を参照すると、磁石２４が、磁束線４６で示す多極静磁場を形成する 。この磁場は、ターゲット１２．１４からの二次電子とあいまって、斜線部４８ で示す、強力なマグネトロン放電プラズマ領域を形成する。

次に第４図を参照すると、本発明の第２の実施例は、高周波コイル１６を有する 。高周波コイル１６は、キャパシタ５３とインダクタ５４．５５とを有する高周 波減結合ネットワーク５２を介して結合された直流電源５０を使ってコイルに直 流バイアスを供給することにより、付着装置の唯一のスパッタ源として使用され る。もちろん、高周波コイル１６は、所期のスパッタ材料で作成またはコートし たものでなければならない。高周波電力は、高周波電源６０および整合ネットワ ーク５７を用いて線５８を経てコイルに供給される。可変シャント・インピーダ ンス５６を使用して、コイル１６の高周波電圧を制御することもできる。このシ ャントがない場合は、コイル１６の低温端１７を、容量的に（すなわちシャント ５６の代わりに大容量のキャパシタを使用して）接地しなければならない。複数 の磁石６２（図には２個だけ示す）が真空チェンバ２０の周囲に置かれている。

これによって生じる磁場６２が、表面磁気によるプラズマ電子の閉じ込めを行っ て、強力なプラズマを生成し、これによりスパッタされる中性原子のイオン化率 が高（なる。これらのイオンは、直流または高周波バイアス電源４２によって線 ４４を介して制御される、バイアスされた基板１９に向かって指向的に加速され る。

次に第５図を参照すると、本発明の第３の実施例は、真空チェンバ７０内に収容 された、円形の端部スパッタ・ターゲット６６と、中空円筒形の陰極マグネトロ ン・スパッタ・ターゲット６８を有する。電源３０．３８は、上述のように、そ れぞれターゲット６６．６８をスパッタするのに必要な電気エネルギーを供給す る。電磁石７４は、円筒形ターゲット６８に隣接してマグネトロン放電を形成し 、これにより大部分のスパッタ材料がバイアスをかけた基板１９に向かって加速 される。電圧源４２は、線４４を介して基板１９をバイアスする。マイクロ波電 源（図示せず）が導波管７２を介してマイクロ波エネルギーを供給するが、これ は上記の実施例で使用した高周波コイル１６の代わりに使用される。その結果発 生するプラズマは、ａ）マイクロ波電力（”ＥＣＲ”型プラズマと同様）、ｂ） ターゲットに印加される高周波または直流電圧、Ｃ）高周波誘導、およびｄ）ホ イスラ波を、単独でまたは組み合わせて使って維持される。端部ターゲット６６ と円筒形ターゲット６８との間の電圧または電力を変化させることにより、付着 の均一性を調節することができる。というのは、円筒形ターゲット６８は、基板 １９の外部で付着速度が最大となり、端部ターゲット６６は、基板１９の内部で 付着速度が最大となるからである。

この第３の実施例では、チェンバの容積の大部分で強い磁場（約０．１テスラ） が必要であるため、電磁石７４を使用する。本明細書に記載する他の実施例では 、スパッタ・ターゲットの近（に強い局部的磁場を必要とするだけである。した がって、磁場源として永久磁石を使用することもできるが、その代わりに電磁石 を使用してもよい。

次に第６図を参照すると、本発明の第４の実施例では、高周波コイル１６、高周 波電源３４、整合ネットワーク３７、可変直列インピーダンス３８、チャック１ ８、基板１９、およびバイアス源４２を、一連のリング型スパッタ・ターゲット ７６およびリング型磁石７８とともに使用する。スパッタ・ターゲット７６．７ ７は、それぞれ線８２．３２を介して信号源８０．３０によってバイアスされる 。リング型磁石７８は、放射状に磁化される。リング型ターゲット７６とリング 型磁石７８の組合せにより、多極マグネトロン放電効果が生じる。多極磁気カス プ（磁力線８８で示す）間の空間に強いマグネトロン放電（斜線８６で示す）が 発生する。高周波コイル１６は実際に真空容器内にあるので、補助磁石２６．２ ８をチェンバ２０の上部および底部に取り付けて、プラズマの閉じ込めを増大さ せ、マグネトロン放電の領域を増やすことができる。スパッタされた材料は、電 源４２によってバイアスされた基板１９上に付着する。基板上のバイアスが、付 着の方向性を決定する。それが、イオン化したスパッタ原子の軌道に影響を与え るからである。

第１図ないし第６図に示した、本発明の上記の実施例すべての真空チェンバ２０ で発生した、基板１９に衝突するイオンは、プラズマ・シースと交差した後の角 発散が少なく、したがって高アスペクト比の穴を均一に充填する。

さらに、チャック１８および基板１９の温度は、裏側へのヘリウム・ガスの伝導 による静電クランピングを含めて、従来技術で周知のどの標準的方法によって制 御することもできる。

また、本発明の上記の実施例では、高密度（１０１１／ａｍ３）のプラズマを真 空チェンバの大部分に分布させることができることに留意されたい。

さらに、低圧（たとえば０００２〜１０ミリトル）のＣｖＤガスを使用して、系 内の圧力と付着速度を増大させることもできる。このｒＣＶＤ／スパッタ」モー ドでは、所望の成分が基板１９上に付着するまで、（ターゲット６６．６８から のスパッタリングによって）この成分をプラズマ中で維持しながら、揮発性物質 （たとえば水素）をポンプで排出させることができる。基板１９にかける高周波 バイアスを変化させることにより、所望の皮膜特性を得るのに必要な再スパツタ リングの量と、イオン１個当たりのエネルギーを変えることができる。また、高 密度のプラズマが発生するため、スパッタ・ターゲット上にイオン化したスパッ タ原子を衝突させることにより　（自己スパッタリング）、スパッタ・ガス（た とえばアルゴン）の流れを止め、プラズマを維持することができる。金属のスパ ッタ・ターゲットの場合、これによって純粋な金属プラズマの発生が容易になり 、そのため高速の付着が可能になり、本発明が単一基板装置として使用できるよ うになる。純粋な金属プラズマの使用はまた、スパッタリングによって成長した 皮膜の物理的特性に良い影響（すなわち不純物がない）を与える。

次に第７図を参照すると、高周波コイル１６は、内部に永久磁石（９２または９ ４）を配置した中空の管９０を含む。

管の内部に磁石（９２または９４）を配置すると、１）　（スパッタ原子のコイ ルとの再結合による）プラズマ喪失領域が磁極領域まで減少し、２）ホイスラ・ モードのプラズマ波を使ってプラズマを駆動することのできる交差した直流磁場 および高周波磁場が形成され、３）コイルの容量結合損失が減少する。

次に第８図を参照すると、永久磁石９２を管９０の内部に置き、磁化方向を管の 中心から外側に放射状に向けて、管の長さ方向に線状のカスプ（図示せず）を形 成することができる。

次に第９図を参照すると、やはり永久磁石９４を管９ｏの内部に配置し、磁化方 向を管の軸方向に向けて、各磁極面にリング状のカスプ（図示せず）を形成する ことができる。

高周波コイル１６の内側に磁石を使用することにより、より低圧で、効率良（、 高密度のプラズマを発生させることができる。このコイルの設計は、内部および 外部コイル・システムを含めて、本明細書に記載されていない他の誘導コイル・ スパッタ・システムにも適用できる。

本発明をその典型的な実施例について図示し、説明したが、当業者には、本発明 の趣旨および範囲から逸脱せずに上記およびその他の様々な変更、省略、および 追加を行うことができることが理解できるであろう。

要　約　書 スパッタ付着装置は、真空チェンバ２０中に含まれる端部スパッタ・ターゲット １２と、基板１９の間に置かれた中空の円筒形ターゲット１４を有する。円筒形 ターゲット１４の内面付近に強いプラズマ領域４８を形成し、これによってスパ ッタされた中性原子のイオン化を起こさせるために、複数の磁石２４がチェンバ ２０の外側に配置される。高周波電力が高周波コイル１６を介してチェンバ２４ に誘導結合されて、プラズマを維持し、基板１９はイオンの方向性とエネルギー を制御するために電気的にバイア、スされる。

手続補正書（自発） 平成５年４月２８日

Claims (28)

【特許請求の範囲】
1. １．真空チェンバ中で基板上に材料を付着させるための装置において、 材料のスパッタ源を提供するスパッタ手段と、上記スパッタ手段に近接して多極 磁場を形成する磁気手段と、 スパッタされた原子をイオン化するのに十分な密度および容積のプラズマを真空 チェンバ中に発生させるために、真空チェンバ中にエネルギーを伝達するエネル ギー伝達手段と、上記プラズマに基板を接触させて置く基板配置手段とを備える 装置。
2. ２．さらに、基板に衝突するイオンのエネルギーと方向を制御するために、直流 または高周波エネルギーで基板を電気的にバイアスするバイアス手段を備える、 請求項１に記載の、真空チェンバ中で基板上に材料を付着させる装置。
3. ３．上記スパッタ手段が、 第１のスパッタ・ターゲットと、 上記第１のスパッタ・ターゲットと基板の間に置かれた第２のスパッタ・ターゲ ットと、 それぞれ上記第１および第２のスパッタ・ターゲットに電気エネルギーを供給し て、そのスパッタリングを起こさせるための第１および第２のスパッタ電源とを 備える、請求項１に記載の、真空チェンバ中で基板上に材料を付着させる装置。
4. ４．さらに、基板表面への付着の均一性を調節するために、上記第１スパッタ・ ターゲットと上記第２スパッタ・ターゲットの間の電力を変化させる手段を備え る、請求項３に記載の、真空チェンバ中で基板上に材料を付着させる装置。
5. ５．上記スパッタ手段が、 第１のスパッタ・ターゲットと、 上記第１のスパッタ・ターゲットと基板の間に置かれた第２の円筒形の中空スパ ッタ・ターゲットと、それぞれ上記第１および第２のスパッタ・ターゲットに電 気エネルギーを供給して、スパッタリングを起こさせるための第１および第２の スパッタ電源と を備える、請求項１に記載の、真空チェンバ中で基板上に材料を付着させる装置 。
6. ６．さらに、基板表面への付着の均一性を調節するために、上記第１のスパッタ ・ターゲットと上記第２のスパッタ・ターゲットの間の電力を変化させる手段を 備える、請求項５に記載の、真空チェンバ中で基板上に材料を付着させる装置。
7. ７．さらに、真空チェンバ中に、材料の原子質量よりも大きな原子質量を有する ガスを供給する、ガス供給手段を備える、請求項１に記載の、真空チェンバ中で 基板上に材料を付着させる装置。
8. ８．上記エネルギー伝達手段が、高周波電力を上記プラズマに誘導結合するため の高周波伝達手段を備える、請求項１に記載の、真空チェンバ中で基板上に材料 を付着させる装置。
9. ９．上記エネルギー伝達手段が、 高周波電力を供給するための高周波電源と、上記高周波電力を上記プラズマに伝 達するためのコイル手段と を備える、請求項１に記載の、真空チェンバ中で基板上に材料を付着させる装置 。
10. １０．上記エネルギー伝達手段が、 高周波電力を供給するための高周波電源と、上記高周波電力を上記プラズマに伝 達するための磁化高周波コイル手段とを備え、上記磁化高周波コイル手段が、少 なくとも上記コイル手段の一部からプラズマを排除して閉じ込める、請求項１に 記載の、真空チェンバ中で基板上に材料を付着させる装置。
11. １１．高周波電力を供給するための高周波電源と、上記高周波電力を上記プラズ マに伝達するための中空コイル手段と、 上記中空コイル中に置かれ、少なくとも上記コイル手段の一部からプラズマを排 除して閉じ込める少なくとも１つの磁石と を備える、請求項１に記載の、真空チェンバ中で基板上に材料を付着させる装置 。
12. １２．上記エネルギー伝達手段および上記スパッタ手段が、高周波コイル手段と 、 電気エネルギーを上記コイル手段に供給してスパッタリングを起こさせるスパッ タ電源手段と、 高周波電力を上記高周波コイル手段に供給して、上記高周波コイル手段に高周波 電力を真空チェンバ中に伝達させる高周波電源手段と、 上記スパッタ電源を上記高周波電源手段から減結合するための減結合手段と を備える、請求項１に記載の、真空チェンバ中で基板上に材料を付着させる装置 。
13. １３．上記磁石手段が複数のリング形磁石を備え、上記スパッタ手段が、上記リ ング形磁石と電力を上記スパッタ・ターゲットに供給してそのスパッタリングを 起こさせるスパッタ電源との間に置かれた、複数のリング形ターゲットを備える 、 請求項１に記載の、真空チェンバ中で基板上に材料を付着させる装置。
14. １４．真空チェンバ中で基板上に材料を付着させる装置において、 第１のスパッタ・ターゲットと、 電気エネルギーを上記第１のスパッタ・ターゲットに供給してそのスパッタリン グを起こさせる、第１のスパッタ電源と、 上記第１のスパッタ・ターゲットのスパッタ表面に近接する磁場を形成するため の、第１の磁石手段と、上記第１のスパッタ・ターゲットと基板との間に置かれ た中空で円筒形の第２のスパッタ．ターゲットと、電気エネルギーを上記第２の スパッタ・ターゲットに供給してそのスパッタリングを起こさせる、第２のスパ ッタ電源と、 上記第２のスパッタ・ターゲットのスパッタ表面に近接する磁場を形成するため の、第２の磁石手段と、高周波電力を真空チェンバに伝達して、スパッタ原子の イオン化を起こさせるのに十分な密度と容積のプラズマを発生させる高周波コイ ル手段と、 高周波エネルギーを上記高周波コイル手段に供給するための高周波電源と、 基板に衝突するイオンの方向およびエネルギーを制御するために、基板に電気的 バイアスをかけるバイアス手段と、基板を上記プラズマに接触させて配置するた めの基板配置手段と を備える装置。
15. １５．上記高周波コイル手段が、 中空の管と、 上記中空管の内部に置かれ、上記高周波コイル手段からプラズマを排除して閉じ 込めるための複数の磁石とを備える、請求項１４に記載の、真空チェンバ中で基 板上に材料を付着させる装置。
16. １６．上記高周波電力が真空チェンバに誘導結合される、請求項１４に記載の、 真空チェンバ中で基板上に材料を付着させる装置。
17. １７．真空チェンバ中で基板上に材料を付着させる装置において、 チェンバ内に置かれ、少なくとも一部が上記材料で構成されている高周波コイル と、 電気エネルギーを上記高周波コイルに供給して、これから材料のスパッタリング を起こさせるスパッタ電源と、上記高周波コイルに近接して置かれ、上記高周波 コイルに近接して多極磁場を形成するための磁石手段と、高周波電力を上記高周 波コイルに供給して、上記高周波コイルに高周波エネルギーを真空チェンバに伝 達させて、スパッタ原子のイオン化を起こさせるのに十分な密度と容積のプラズ マを発生させる高周波電源手段と、上記スパッタ電源を上記高周波電源手段から 減結合するための減結合手段と、 基板に衝突するイオンの方向およびエネルギーを制御するために、基板に電気的 バイアスをかけるバイアス手段と、基板を上記プラズマに接触して配置するため の基板配置手段と を備える装置。
18. １８．真空チェンバ中で基板上に材料を付着させる装置において、 第１のスパッタ・ターゲットと、 電気エネルギーを上記第１のスパッタ・ターゲットに供給してそのスパッタリン グを起こさせる、第１のスパッタ電源と、 上記第１のスパッタ・ターゲットと基板の間に置かれた、中空で円筒形の第２の スパッタ・ターゲットと、電気エネルギーを上記第２のスパッタ・ターゲットに 供給してそのスパッタリングを起こさせる、第２のスパッタ電源と、 真空チェンバ全体に磁場を形成するための磁石手段と、真空チェンバにマイクロ 波エネルギーを供給して、スパッタ原子のイオン化を起こさせるのに十分な密度 と容積のプラズマを発生させるマイクロ波電源手段と、基板に衝突するイオンの 方向およびエネルギーを制御するために、基板に電気的バイアスをかけるバイア ス手段と、基板を上記プラズマに接触して配置するための基板配置手段と を備える装置。
19. １９．真空チェンバ中で基板上に材料を付着させる装置において、 第１のスパッタ・ターゲットと、 電気エネルギーを上記第１のスパッタ・ターゲットに供給してそのスパッタリン グを起こさせる、第１のスパッタ電源と、 上記第１のスパッタ・ターゲットのスパッタ表面に近接して磁場を形成するため の、第１の磁石手段と、上記第１のスパッタ・ターゲットと基板の間に置かれた 、複数のリング形スパッタ・ターゲットと、電気エネルギーを上記第２のスパッ タ・ターゲットに供給してそのスパッタリングを起こさせる、第２のスパッタ電 源と、 上記リング形スパッタ・ターゲットに隣接して置かれ、上記リング形スパッタ・ ターゲットのスパッタ面に近接する磁場を形成するための、複数のリング状磁石 手段と、上記高周波電力を真空チェンバに伝達して、スパッタ原子のイオン化を 起こさせるのに十分な密度と容積のプラズマを発生させる高周波コイル手段と、 高周波エネルギーを上記高周波コイル手段に供給する高周波電源と、 基板に衝突するイオンの方向およびエネルギーを制御するために、基板に電気的 バイアスをかけるバイアス手段と、基板を上記プラズマに接触して配置するため の基板配置手段と を備える装置。
20. ２０．真空チェンバ中で基板上に材料を付着させる装置において、 高周波エネルギーを供給する高周波電源と、上記高周波エネルギーを真空チェン バに伝達する中空の高周波コイル手段と、 上記高周波コイル中に置かれ、上記高周波コイル手段からプラズマを排除して閉 じ込めるための複数の磁石とを備える装置。
21. ２１．上記磁石が、その磁化方向が上記管の中心から外向きに放射状になるよう に置かれた、請求項２０に記載の、真空チェンバ中で基板上に材料を付着させる 装置。
22. ２２．上記磁石が、その磁化方向が上記管の長さ方向になるように置かれた、請 求項２０に記載の、真空チェンバ中で基板上に材料を付着させる装置。
23. ２３．真空チェンバ中で基板上に材料を付着させる方法において、 マグネトロン放電によって少なくとも１つのターゲットから材料をスパッタする 工程と、 エネルギーを真空チェンバに伝達して、上記スパッタされた材料のイオン化を起 こさせる工程と、基板を上記プラズマに接触して配置する工程とを含む方法。
24. ２４．さらに、基板にバイアスをかけて、基板に衝突するイオンのエネルギーと 方向性を制御する工程を含む、請求項２３に記載の、真空チェンバ中で基板上に 材料を付着させる方法。
25. ２５．上記エネルギーがマイクロ波エネルギーであることを特徴とする、請求項 ２３に記載の、真空チェンバ中で基板上に材料を付着させる方法。
26. ２６．さらに、ＣＶＤガスを真空チェンバに添加する工程を含む、請求項２３に 記載の、真空チェンバ中で基板上に材料を付着させる方法。
27. ２７．真空チェンバ中で基板上に材料を付着させる方法において、 マグネトロン放電によって少なくとも１つのターゲットから材料をスパッタする 工程と、 高周波電力を真空チェンバに誘導結合して、上記スパッタ材料のイオン化を起こ させる工程と、 基板を上記プラズマに接触して配置する工程と、基板にバイアスをかけて、基板 に衝突するイオンのエネルギーと方向性を制御する工程と を含む方法。
28. ２８．さらに、磁石を上記高周波コイルの内部に置いて、上記高周波コイルの少 なくとも一部からプラズマを排除して閉じ込める工程を含む、請求項２７に記載 の、真空チェンバ中で基板上に材料を付着させる方法。