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KR100437956B1 - 이온화된 물리적 증착 방법 및 장치 - Google Patents

이온화된 물리적 증착 방법 및 장치 Download PDF

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KR100437956B1
KR100437956B1 KR10-2000-7012357A KR20007012357A KR100437956B1 KR 100437956 B1 KR100437956 B1 KR 100437956B1 KR 20007012357 A KR20007012357 A KR 20007012357A KR 100437956 B1 KR100437956 B1 KR 100437956B1
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vacuum chamber
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KR20010052312A (ko
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죤에스. 드류어리
토마스제이. 리카타
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도쿄 엘렉트론 가부시키가이샤
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Publication date
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Abstract

본 발명의 이온화된 물리적 증착(IPVD)은 환형의 마그네트론 스퍼터링 타겟(51)으로부터 도전성 재료의 금속 코팅 재료를 스퍼터링하기 위한 방법 및 장치(40)를 구비한다. 상기 스퍼터링된 재료는 스퍼터링 타겟(51)의 개구 중심에서 진공실 벽(42)의 유전체 윈도우(61,71,81) 뒤쪽의 진공실 외부에 위치되는 코일(65,75)로부터 연결되는 에너지를 가지고 상기 공간내에 조밀한 플라즈마를 발생시킴으로써 타겟(51)과 기판 사이의 진공실(41) 내의 처리 공간에서 이온화된다. 패러데이 차폐(66,67)는 코팅 재료가 윈도우를 코팅하는 것을 방지하면서 코일로부터 처리 공간내로 에너지의 유도성 연결을 위하여 윈도우를 물리적으로 차폐한다. 상기 타겟의 뒤쪽 또는 타겟의 평면에 있는 코일(65)의 위치는 웨이퍼 공간에 대한 타겟이 막 증착 비율을 적절하게 하고 균일하게 하기 위하여 선택되도록 하며, 또한 타겟 중심의 개구에서 원치않는 증착과 관련된 문제점이 없이 링 형상 소스를 제공하는 장점을 가진다.

Description

이온화된 물리적 증착 방법 및 장치{Method and apparatus for ionized physical vapor deposition}
이온화된 물리적 증착은, 실리콘 웨이퍼에 높은 종횡비(aspect ratio) 구조로 충전하고 라이닝(lining)하는 데에 특히 유용한 방법이다. 반도체 웨이퍼에 박막 코팅의 증착을 위한 이온화된 물리적 증착(IPVD)에서, 증착될 재료는 소스로부터 스퍼터링되거나 또는 기화된 다음, 코팅될 웨이퍼에 도달하기 이전에 상기 기화된 재료의 상당한 부분이 양이온으로 전환된다. 이러한 이온화는 진공실의 처리 가스에서 발생되는 고밀도의 플라즈마에 의하여 성취된다. 상기 플라즈마는 RF 파워의 여기 코일을 통하여 처리실의 진공 내로 RF 에너지를 자기적으로 결합(coupling)시킴으로써 발생될 수 있다. 이와 같이 발생된 플라즈마는 소스와 웨이퍼 사이의 영역에 집중된다. 그 다음, 웨이퍼에 음의 바이어스(bias)를 적용시키는 것과 같은 것에 의하여 코팅 재료의 양이온에 전자력이 적용된다. 이러한 음의 바이어스는 플라즈마에 웨이퍼를 넣거나 또는 웨이퍼에 RF 전압을 인가시킴으로써 전기적으로 고립된 웨이퍼에서 발생될 수 있다. 코팅 재료의 더 많은 부분이 웨이퍼에 거의 수직인 각도로 웨이퍼에 증착되기 위해 상기 바이어스는 코팅 재료의 이온을 웨이퍼 쪽으로 가속화시킨다. 이는, 웨이퍼 표면에 깊고 좁은 홀과 트렌치(trench)를 갖는 웨이퍼 구조에 금속을 증착시킬 수 있도록 하고, 상기와 같은 웨이퍼 구조의 저부 및 측벽에 유효 영역(good coverage)을 제공하게 된다.
본 출원의 양수인에 의하여 제안된 몇몇 시스템은 1997년 4월 21일자로 출원된 미국 특허 출원 제 08/844,751, 08/837,551 및 08/844,756 호에 기재되어 있으며, 이들은 본원에 참고로 통합되어 있다. 이러한 시스템들은 형상이 통상적으로 원통형이며 유전체 재료 또는 윈도우로 형성된 곡선의 외벽 부분을 가진 진공실을 포함한다. 나선형의 전기 도전 코일은 상기 유전체 윈도우 외부에 배치되고, 상기 진공실 그 주위에서 동심으로 배치되며, 상기 코일의 축 방향 범위는 유전체 벽의 축 방향 범위에서 중요한 부분(significant part)이 된다. 작동 시, 상기 코일은 적절한 매칭 시스템을 통하여 RF 전원 장치로부터 여기된다. 상기 유전체 윈도우는 상기 코일이 플라즈마로부터 직접 접촉되는 것을 방지하면서 상기 코일로부터의 에너지가 상기 진공실 내로 연결되도록 한다. 상기 윈도우는 자기장에 의하여 발생되는 전류를 순환하기 위한 도전 경로를 형성하는 유전체 윈도우에 금속의 증착을 방지하면서, 상기 진공실의 내부 영역 내로 RF 자기장을 통과시킬 수 있는 통상적으로 금속으로 제조된 차폐(shield) 장치에 의하여 금속 코팅 재료의 증착으로부터 보호된다. 이러한 전류는 바람직하지 못한데, 왜냐 하면 이들은 오옴 가열(ohmic heating)을 발생시키고, 상기 코일로부터 플라즈마로, 플라즈마 여기 에너지의 자기적인 연결을 감소시키기 때문이다. 이러한 여기 에너지의 목적은 진공실의 내부 영역에서 고밀도의 플라즈마를 발생시키는 것이다. 이러한 연결의 감소는 플라즈마의 밀도를 감소시키며 처리 결과를 악화시킨다.
이러한 IPVD 시스템에서, 예를 들면, 타겟으로부터 스퍼터링된 재료는 항상 DC 전원 장치에 의하여 플라즈마에 대하여 음으로 충전된다. 상기 타겟은 통상 타겟을 스퍼터링하기 위하여 타겟에 플라즈마를 형성하는 자기 회로 또는 다른 자석 구조를 합체시킨 평면 마그네트론 디자인이다. 상기 재료는 RF 바이어스가 RF 전원장치와 매칭 네트워크에 의하여 통상적으로 적용되는 테이블 또는 웨이퍼 지지체 위에 지지되는 웨이퍼에 도달한다.
진공실에 대하여 내부에 위치된 코일에 의하여 발생되는 플라즈마를 사용하는 어느 정도 서로 다른 형상이 있다. 이러한 시스템은 유전체 벽을 보호하기 위한 특수 차폐 또는 유전체 챔버의 벽이 필요없다. 이러한 시스템은 바르네스(Barnes) 등에게 허여된 미국 특허 제 5,178,739 호에 기재되어 있으며, 이는 본원에 참고로 통합된다. 바르네스 등의 특허에 기재된 시스템은 물론 상기 진공실 외부에 코일이 있는 시스템은, 진공실 내부 또는 외부에 유도 코일 또는 다른 연결 소자들 사용함으로써 스퍼터링 타겟의 평면과 웨이퍼 사이에 물리적으로 위치한 공간이 있다.
코일과 같은 결합 소자가 진공실 외부 또는 내부에 제공되던지, 상기 시스템의 크기는 소스와 기판 사이의 RF 에너지 결합 소자의 장착을 허용하기 위해서, 기판 분리에 대한 적절한 소스의 요구에 따라 제한받게 된다. 또한, 코일 또는 다른 결합 소자의 장착을 위하여 웨이퍼 주위에 적절한 직경이 이용 가능하여만 한다. 결합 소자에 대한 공간을 제공해야 할 필요에 따른 기판 공간이 증가된 원인의 직접적인 결과로, 상기 시스템과의 균일하고 적절한 증착을 이루는 것은 어렵다. 상기 진공실의 높이가 균일성을 향상시키기 위하여 감소된다면, 상기 진공실의 중앙 영역에서 플라즈마 밀도의 손실이 있게 되고, 코팅 재료의 이온화 퍼센트가 감소하게 된다. 또한, 실질적으로 상기 전체 시스템은 제한된 반경 내에서 결합되어야만 한다. 결과적으로, RF 코일의 근접부로부터 금속 표면까지 가열에 따른 문제점이 자주 발생되고, 이러한 점은 부가적인 냉각을 필요로 하고, 따라서 제조 가격을 증가시키며 전력을 소비하게 된다.
상기 진공실 내에 코일을 가지는 IPVD 장치는, 상기 코일이 플라즈마에 의하여 부식되고, 따라서 타겟으로부터 스퍼터링되는 동일한 형태의 타겟 등급 재료로 구성되어야만 한다는 부가적인 단점을 가진다. 또한, 상기 진공실에 위치한 코일의 상당한 냉각이 필요하게 된다. 상기 코일의 냉각을 위하여 액체가 사용된다면, 코일이 불균일한 부식 또는 아킹(arcing)에 의하여 관통될 수 있는 위험성이 있게 되고, 이것은 시스템 내로 액체가 누설되게 되어 매우 바람직하지 못하며, 시스템의 재정비 및 청소를 위하여 긴 시간이 필요하게 된다. 또한, 진공실 내의 여기 코일은 플라즈마에 용량성 결합되며, 이것은 여기 파워의 비효율적 사용 및 이온 에너지 스펙트럼의 확산을 유도하고, 이것은 공정에서 바람직하지 못한 결과를 발생시킨다.
상술된 문제점의 결과로서, IPVD 처리 시스템에서 조밀한 코팅 재료의 이온화 플라즈마 내로 에너지를 보다 효과적으로 결합시키고, 진공실의 적절한 치수로써 간섭없이 처리하며, 양호하게는 진공실 내에 코일 또는 다른 결합 소자를 위치시키지 않고 행할 필요가 있게 된다.
본 발명은 이온화된 물리적 증착(IPVD)에 관한 것으로서, 특히 기판에 대한 코팅 재료의 방향성을 향상시키도록 상기 코팅 재료가 공급되고 이온화되는 방법 및 장치에 관한 것이다.
도 1은 종래기술의 IPVD 장치의 한 형태를 도시하는 단면도.
도 2는 본 발명의 양수인에 의하여 제안된 IPVD 장치의 일반적인 형태를 도시하는 도 1과 유사한 단면도.
도 3은 본 발명의 양호한 일 실싱예에 따른 IPVD 장치를 도시하는 도 2와 유사한 단면도.
도 4는 도 3의 전극 조립체와 캐소드의 분해 사시도.
도 5는 도 3의 IPVD 장치에 도시된 것에 대한 다른 캐소드 및 전극 조립체를 도시하는 단면도.
도 6은 또 다른 캐소드 및 전극 조립체를 도시하는 도 5와 유사한 단면도.
도 7은 또 다른 캐소드 및 전극 조립체를 도시하는 도 5와 유사한 단면도.
도 8은 또 다른 캐소드 및 전극 조립체를 도시하는 도 7과 유사한 단면도.
도 9는 또 다른 캐소드 및 전극 조립체를 도시하는 도 7과 유사한 단면도.
본 발명의 하나의 목적은 코일 또는 다른 결합 소자의 위치 선정이 진공 장치의 진공실 형상에 악영향을 주지 않는 IPVD 방법 및 IPVD 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 IPVD의 수행을 위하여 보다 효과적인 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 원리에 따라서, IPVD 장치는 진공실 내의 처리 공간으로 코팅 재료의 미소 입자 또는 원자를 포함하는 증기를 발생시키기 위하여 코팅 재료의 링 형상 소스를 구비한다. 상기 링 형상 소스의 중심에는 처리 공간을 통과하는 코팅 재료를 이온화하기 위하여 처리 공간에 고밀도로 연결된 플라즈마를 발생시키도록 상기 진공실 내로 RF 에너지를 결합하기 위한 결합 소자가 제공된다. 정전기장 또는 전자기장의 영향 하에서, 상기 소스로부터의 처리 공간의 대향 단부의 코팅 재료의 이온들은 상기 진공실의 기판을 향하여 표류하게 된다. 예를 들면 기판으로부터 센티미티 정도의 소정의 거리로 도달하게 되는 이온들은 덮개 영역에 충돌하게 되고 기판을 향하여 가속됨으로써, 높은 퍼센트의 코팅 재료가 기판에 대하여 직각인 각도로 기판에 도달하게 되고, 따라서 기판 표면 상에서 작고 높은 종횡비 특징으로, 저부 및 측부를 효과적으로 라이닝(lining)하거나 충전(filling)하게 된다.
본 발명의 양호한 실시예에서, 코팅 재료 소스, 양호하게는 스퍼터링 타겟은 유전체 윈도우에 위치한 중앙 개구를 구비한다. 윈도우 뒤인 진공실 외부에는 RF 에너지 소스의 출력부에 연결된 연결 소자, 양호하게는 코일을 포함하는 플라즈마 소스가 위치한다. 상기 연결 소자는 재료 소스의 중심의 개구에서 윈도우를 통하여 에너지 소스로부터, 상기 코팅 재료 소스로부터 진공실의 대향 단부에 있는 기판 지지체 위의 반도체 장치와 같은 기판과 코팅 재료 소스 사이의 진공실 영역 내로 공급되는 에너지를 유도성 결합하도록 형성된다.
양호하게는, 본 발명의 장치는 중심 세라믹 윈도우를 둘러싸고 있는 환형 스퍼터링 타겟을 포함한다. 몇몇 양호한 실시예에서, 상기 환형의 캐소드는 평면이거나 거의 평면이다. 마그네트론 자석 조립체는 중심에서 중심 개구를 둘러싸고 있는 환형 타겟의 표면에 환형 터널 형상으로 타겟 위의 자기장을 형성하는 플라즈마를 발생시키도록 타겟 뒤쪽에 위치된다. 상기 타겟은 음의 전압으로 여기되고, 양호하게는 음의 DC 또는 펄스된 DC 전압으로 여기된다. 상기 타겟으로부터 스퍼터링 재료에 일반적으로 터널로 형성된 플라즈마가 발생된다.
상기 연결 소자는 환형 스퍼터링 타겟의 중심 개구에서 유전체 윈도우의 후방 외부면 뒤쪽에 가깝게 위치되는 코일이 바람직하다. 예를 들면, 13.56 MHZ의 RF 에너지가 타겟과 기판 사이의 진공실에서 고밀도의 유도성 결합된 플라즈마를 여기시키기 위하여 코일에 적용된다. 상기 타겟의 표면에서 마그네트론 자석의 필드 아래에 트랩되는 주 스퍼터링 플라즈마는 타겟으로부터 조밀한 제 2 플라즈마에 의하여 점유되는 처리 공간의 영역 내로 코팅 재료를 스퍼터링하고, 여기에서 상기 재료의 대부분은 코팅 재료의 양 이온을 형성하도록 전자들(electrons)로 스트립(strip)된다. 음의 바이어스 전압은 기판 홀더 위의 웨이퍼에 적용되고, 이것은 제 2 플라즈마의 영역으로부터 스퍼터링 재료의 양 이온을 끌어당겨서 기판 표면 위로 향하게 하고, 조사 접근각은 기판에 수직으로 됨으로써, 이들은 홀 및 트렌치의 저부를 코팅하기 위하여 웨이퍼 기판 위의 트렌치와 홀에 들어갈 수 있다.
본 발명에 따른 장치 구조에서, 처리실은 웨이퍼 증착의 양호한 균일성은 물론 스퍼터된 것의 양호한 이온을 제공하기 위하여 코팅 재료 소스와 기판 사이의 적절한 간극을 제공하는 크기로 될 수 있다.
본 발명은 IPVD 방법을 적절하게 하기 위하여 처리실 형상의 설계 선택의 보다 큰 자유도를 부여하고, 상술된 종래기술의 어려운 점을 극복시킨다.
이러한 목적 및 다른 목적과, 본 발명의 장점들은 첨부 도면을 참고로 하는 다음의 설명으로부터 보다 명백하게 이해될 것이다.
종래기술의 이온화된 물리적 증착 장치(10)가 도 1에서 개략적으로 도시되어 있다. 상기 장치(10)는 처리하기 위한 반도체 웨이퍼(12)와 같은 기판을 지지하는 밀봉된 진공실(11)을 포함한다. 상기 진공실(11)은 통상적으로 원통형 형상이며 전기 도전성 금속으로 형성되고 접지 전위(ground potential)로 유지되는 진공실 벽(13)에 의하여 둘러싸인다. 상기 웨이퍼(12)는 기판 또는 웨이퍼 지지체(14)에 놓이거나 또는 크램프되고, 상기 웨이퍼 지지체는 절연체(15)에 의하여 진공실 벽(13)으로부터 전기적으로 정렬된다. 상기 기판 지지체(14)에 대향된 진공실(11)에는 타겟 홀더 또는 뒷받침판(17) 위에 장착되는 스퍼터링 타겟(16)이 있으며, 상기 타겟 홀더 또는 뒷받침판은 진공실 벽(13)과 밀봉 관계로 있는 전기 절연체(18)에 장착된 것으로 개략적으로 도시되어 있다. 상기 타겟(16)은 DC 소스로 도시되어 있으며 타겟(16)에 대하여 음의 전위를 공급하는 캐소드 전원 장치(19)의 출력에 전기적으로 연결된다. 상기 타겟(16)에 뒤쪽에는, 진공실(11)의 외부가 상기 타겟(16)의 표면에 근접되는 주 플라즈마를 형성하는 타겟(16)의 표면 위로 플라즈마 트랩핑 자기장을 형성하는 마그네트론 자석 패키지(도시하지 않음)를 통상적으로 구비한다. 진공실(11) 내에 있으며 통상적으로 아르곤인 처리 가스중의 양의 이온은 타겟(16)의 표면으로 끌려가며, 여기에서 이들은 타겟(16)이 제조되는 타겟(16) 원자 및 코팅 재료의 다른 작은 입자로부터 제거되거나 스퍼터링된다. 일반적으로 타겟(16)의 냉각을 위한 냉각 유체가 소통되도록 타겟 홀더(17)에 구조물(도시하지 않음)이 제공된다.
상기 IPVD 장치(10)는 구조체의 홀더(14)와 타겟(16) 사이에서 진공실(11)의 내부에 코일(20)을 가진다. 상기 코일(20)은 적절한 매칭 네트워크(21)를 통하여 RF 발생기(22)의 출력부에 연결된다. 상기 코일(20)은 진공실(11) 내에서 플라즈마를 형성하기 위하여 진공실(11) 내의 상기 가스로 RF 에너지를 결합시킨다. 상기 RF 에너지에 의하여 여기되는 상기 플라즈마의 목적은 타겟(16)과 지지체(14) 위의 기판(12) 사이에서 진공실(11)의 영역을 통과할 때에 타겟(16)으로부터 스퍼터링되는 재료의 양 이온을 형성하는 것이다. 통상적으로 RF 소스인 바이어스 에너지 소스(23)는 웨이퍼(12) 위에 음의 바이어스 전위를 발생시키기 위하여 지지체(14)와 웨이퍼(12)에 매칭 네트워크(24)를 통하여 결합된다.
이러한 IPVD 시스템(10)에서, 상기 기판(12)에 대한 타겟(16)의 위치는 타겟(16)과 웨이퍼(12) 사이의 공간에서 RF 코일(20)의 존재로 인하여 구속되게 된다. 상기 코일(20)에 필요한 기판 공간에 대한 타겟의 직접적인 결과로서, 상기 기판(12) 위의 균일한 증착은 기판(12)에 대한 타겟(16)의 위치 선정에서 유통성 부족으로 인하여 절충된다. 또한, 상기 코일(20) 내의 냉각이 통상적으로 요구되는데, 이것은 가공 및 제조 가격 및 소비 전력에 영향을 미친다. 상기 장치(10)의 코일(20)은 진공실(11) 내에 있게 되고, 따라서 플라즈마에 의하여 부식될 수 있다. 또한, 상기 코일(20)의 냉각은 코일(20)이 형성되는 튜브 또는 중공 내부체(도시 않음)를 통하여 물을 순환시킴으로써 이루어진다.
도 2는 통상적으로 원통 형상인 진공실 벽(32)에 의하여 둘러싸인 진공실(31)을 구비하는 IPVD 장치(3)를 도시하고 있다. 상기 진공실(31)에는 절연체(15)에 의하여 진공실 벽(32)으로부터 전기적으로 절연되어 교대로 지지되는 지지체(14) 위에 기판(12)이 지지된다. 상기 진공실(31)은 유전체 재료 또는 윈도우(33)로 형성된 굽혀진 외벽(32) 부분을 구비한다. 진공실(31)에 상기 기판 지지체(14)에 대향하여 스퍼터링 타겟(16)이 있는데, 상기 타겟은 진공벽(32)과 밀봉 관계인 전기 절연체(18)에 장착된 바와 같이 개략적으로 도시된 타겟 홀더 또는 뒷받침 판(17)에 장착되어 있다. 상기 타겟(16)은, 이 타겟(16)에 음의 전위를 적용시키는 DC 또는 펄스된 DC 소스로서 도시된 캐소드 전원 장치(19)의 출력과 전기적으로 접속된다. 상기 타겟(16)의 뒤쪽인 진공실(31)의 외부에는, 타겟(16)의 표면에 근접한 주 플라즈마를 포함하는 타겟(16)의 표면에 걸쳐서 자기장을 트랩핑하는 플라즈마를 형성하는 마그네트론 자석 패키지(도시하지 않음)가 통상적으로 제공된다. 상기 진공실(11) 내에 통상적으로 아르곤인 처리 가스의 양이온이 상기 주 플라즈마를 형성하고, 타겟(16)의 표면으로 끌려가며, 이들은 타겟(16)으로부터 원자 및, 상기 타겟(16)이 이루어지는 코팅 재료의 다른 작은 입자를 스퍼터링한다.
나선형의 전기적인 도전 코일(35)은 유전체 윈도우(33)의 외부에 배치되고 상기 진공실(31)과 동심으로 되며, 상기 코일(35)의 축 방향 범위는 유전체 벽(33)의 축 방향 범위에서 중요한 부분이 된다. 작동 시, 상기 코일(35)은 매칭 시스템(21)을 통하여 RF 전원 장치(22)로부터 여기된다. 상기 유전체 윈도우(33)는 플라즈마와 직접적으로 접촉되는 것으로부터 상기 코일(35)을 격리시키면서 상기 코일(35)로부터의 에너지가 진공실(31) 내로 유도성 결합되도록 한다. 상기 윈도우(33)는 하나 이상의 차폐(36) 장치에 의하여 상기 타겟(16)으로부터 스퍼터링되는 금속 코팅 재료로부터 보호되고, 상기 차폐는 통상적으로 금속으로 형성되며, 유전체 윈도우(33) 위에 대부분의 증착을 방지하면서 상기 진공실(31)의 내부 영역 내로 RF 자기장이 통과할 수 있다. 상기 차폐 또는 차폐들(36)은 진공실(31)의 원주 주위에서 전기적으로 분리된 부분으로 형성되거나, 또는 진공실(31) 내에서 플라즈마로부터 코일(35)을 전기적으로 차폐하거나 분리되는 진공실(31) 주위의 원주 방향 전류 경로를 차단하기 위하여 적어도 하나의 축 방향 슬릿 또는 갭(37)을 가진다. 상기 진공실(31) 내로 코일(35)에 의하여 연결되는 RF 에너지는 진공실(31)에서 조밀한 플라즈마를 발생시킴으로써, 상기 진공실(31)을 통과하는 타겟(16)으로부터 스퍼터링되는 재료의 상당한 부분은 양으로 이온화된다.
기판(12)에 거의 수직인 방향으로 기판(12) 위의 플라즈마로부터 스퍼터링 재료의 양이온을 정전기적으로 끌어당기고 조종하기 위하여 매칭 네트워크(24)를 통하여 RF 소스(23)로부터 기판(12)에 음의 바이어스가 인가된다. 상기 에너지 소스(23)는, 기판(12)을 향하여 플라즈마로부터 스퍼터링된 재료의 양 이온을 끌어당기기 위하여 플라즈마의 전위에 대하여 충분히 음으로 있는 기판 위에 전위가 생성되도록 하는데 효과적인 RF 에너지 또는 다른 형태의 전기 에너지임으로써, 이들은 기판에 거의 수직 또는 수직으로 기판(12)에 양호하게 충돌하게 되고, 따라서 기판(12)에 높은 종횡비 특징의 저부 코팅을 할 수 있도록 한다. 상기 기판(12) 위의 바이어스 전위는 기판(12) 위에 형성된 장치 또는 막을 손상시키거나 에칭하기에 충분히 큰 에너지로 기판에 이온을 끌어당길만큼 크지 않아야만 한다.
본 발명의 양호한 실시예에 따른 IPVD 스퍼터링 장치(40)는 도 3에 도시되어 있다. 상기 IPVD 장치(40)는 진공실 벽(42)에 의하여 둘러싸여 있다. 상기 진공실(41)은 진공실(41)을 큰 진공으로 하기 위한 진공 펌핑 시스템(43)과, 처리하기 위한 웨이퍼를 로딩 및 언로딩하기 위한 시스템(도시하지 않음)과, RF 발생의 음의 바이어스를 인가하기 위한 공급부(23,24)를 가진 웨이퍼 홀더(14)와, 반응 스퍼터링에 응용하기 위해 사용되는 반응 가스 및 불활성 가스를 공급하기 위한 시스템(44) 및, 상기 웨이퍼 지지체 또는 홀더(14)로부터 진공실(41)의 대향 단부에 있는 큰 개구(45)를 구비한다. 상기 개구(45)는 캐소드 및 전극 조립체(50) 또는 소스 장치에 의하여 밀봉된다.
상기 지지체(14)는 양호하게 타겟에 대하여 조정가능하게 이격됨으로써, 기판 간극에 대한 타겟은 바람직한 균일성을 유지하기 위하여 타겟의 수명동안에 조정될 수 있다. 이러한 조정가능한 지지체가 제공되는 곳에서, 예를 들면 금속 벨로(metal bellows)(도시 않음)의 형태인 밀봉이 상기 진공실(41)의 벽(42)과 지지체(14) 사이에 제공될 수 있다. 상기 진공실(41)의 형상, 특히 웨이퍼 모서리에 대한 진공실(41) 측벽의 위치는 웨이퍼에 근접되게 벽(42)이 위치되는 경우에 증착의 균일성에 효과를 나타내며, 따라서 상기 진공실(41)의 형상은 적절한 증착 균일성을 위하여 처리의 다른 변수에 대하여 경험적으로 고려되어야만 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 조립체(50)는 DC 또는 펄스된 DC 전원 장치 형태로 있거나, 적절한 매칭 네트워크를 통하여 타겟(51)에 연결되는 RF 공급부가 될 수 있는 캐소드 전원 장치(52)에 의하여, 작동 시 음으로 충전된다. 상기 타겟(51)의 부식은 내부 및 외부의 어두운 공간 링(53,54)에 의하여, 양호하게는 상기 영역에 개략적으로 도시된 바와 같은 마그네트론 자석 조립체(59)에 의하여 발생되는 자기장에 의하여 제어된다. 상기 타겟(51)의 냉각은 내부의 물 채널(도시하지 않음)에 의하여 또는, 종래와 같이 적절한 외부 냉각 시스템(도시하지 않음)에 넣음으로써 이루어진다. 상기 타겟(51)은 절연체(56,57)에 의하여 접지 표면으로부터 전기적으로 절연된다. 상기 환형 타겟(51)은 RF 플라즈마 여기 시스템(60)에 장착된 내부 개구(58)를 가진다.
상기 RF 여기 시스템(60)은 다수의 방법으로 구현될 수 있다. 하나의 양호한 실시예가 도 3 및 도 4에 도시된다. 하나의 일실시예는 도 3 및 도 4에 도시된다. 상기 플라즈마 여기 시스템(60)은 환형 타겟(51)의 개구(58)를 밀봉하는 평면 유전체 윈도우(61)를 포함한다. 상기 윈도우(61)의 대향쪽 또는 외부면은 통상 대기 분위기와 접촉하는 반면에, 상기 기판(12)에 대면하는 윈도우(71) 쪽은 상기 진공실(41)의 진공과 접촉하게 된다. 상기 윈도우(61)의 외부면에 가까이에는 윈도우에 평행한 방향으로 연장되고 거의 평면 또는 평면이 될 수 있는 여기 코일(65)이 있다. 하나의 적절한 코일(65)은, 예를 들면 오글레(Ogle)에게 허여된 미국 특허 제 4,948,458 호 또는 아스티니(Ashtiani)에게 허여된 미국 특허 제 5,669,975 호에 기재된 것이고, 상기 특허들은 본원에서 참고로 합체되어 있다. 상기 윈도우(61)의 내부쪽에는 다수의 차폐(65,67)가 있고, 상기 차폐들은 코일(65)로부터 진공실(41) 내로 유도성 결합된 RF 에너지의 통로를 허용하는 패러데이(Faraday) 차폐로 작용하면서 스퍼터된 금속 또는 다른 스퍼터링된 재료의 증착으로부터 유전체 윈도우(61)를 보호한다. 상기 차폐(66,67)는 유전체 윈도우(61)의 내부 면에 근접하고 작은 거리로 이격되어 장착된다. 상기 차폐(66,67)는 슬롯되며, 양호하게는 물로 냉각되는 어두운 공간의 차폐(53)와 양호하게 열접촉하면서 유지되며 그 곳에 전기적으로 접지될 수 있다. 또한, 상기 차폐(66,67)의 하나 또는 둘 모두는 적어도 코일(65) 상의 RF 에너지에 관해 전기적으로 부동(floating)일 수 있다. 양호한 실시예에서, 상기 차폐(66,67)는 모서리로부터, 물로 냉각되는 상기 어두운 공간 차폐(53), 또는 어두운 공간의 차폐(53)로부터 상기 차폐(66,67)를 전기적으로 절연하면서 상기 차폐(66,67)의 냉각을 허용하는 선택적인 전기 절연 및 열 도전 지지링(68)을 통하여 도전하여 냉각된다. 다른 차폐 냉각 기술 및 차폐 장치가 사용될 수 있다.
작동 시, RF 전압은 여기 코일(65)에 대하여 매칭 네트워크(21)를 통하여 전력 공급부(22)에 의하여 공급된다. 상기 차폐(66,67)에 대한 바람직하지 못한 용량성 결합을 최소로 하기 위한 매칭 유닛과 몇몇의 연결부 설계에 대한 기술은 아시티아니(Ashtiani)에게 허여된 미국 특허 제 5,669,975 호에 기재되어 있다. 처리 가스는 약 1 내지 40 mTorr로 진공실에 압력을 상승시키기 위하여 공급된다. 그 다음, 고밀도의 플라즈마가 진공실에서 점화될 수 있다. DC 또는 RF 파워가 주 플라즈마로부터 이온 충격에 의하여 부식되는 스퍼터링 타겟(51)으로 공급된다. 코일(65)로부터 유도성 결합된 에너지에 의하여 지지되는 고밀도의 플라즈마를 통과할 때에, 주 플라즈마에 의하여 타겟으로부터 스퍼터링된 재료가 이온화된다. 상기 이온화된 스퍼터링 코팅 재료는 도 2의 장치(30)와 관련하여 설명된 바와 같이 음으로 바이어스된 웨이퍼(12)를 향하여 가속된다.
환형 타겟(51)의 중심에서 내부 개구(58)에 위치된 벽 또는 진공실 오목부(70)를 포함하는 다른 플라즈마 여기 시스템(60a)이 제공되는 상기 장치(40)의 실시예가 도 5에 도시된다. 상기 오목부(70)는 진공실(41)의 진공 바깥과 그 아래에 있으며 윈도우(71)와의 동심으로 나선형 코일(75)로 감겨진 석영 또는 다른 적절한 유전체 재료의 벽(71)으로 둘러싸여 있다. 적절한 패러데이 차폐(76,77)가 인접된 윈도우(71)에 인접되게 위치되고, 상기 윈도우는 처리 공간을 통하여 전파되는 상기 웰(well;70)의 부피 내로 상기 코일로부터의 RF 에너지의 통과를 허용하면서 상기 유전체 재료를 증착으로부터 보호하기 위한 물리적인 차폐로서 작용한다. 상기 차폐(76,77)는 도 2와 관련하여 설명된 차폐(66,67)와 유사한 물리적인 차폐 및 RF 전달 작용을 제공하고, 미국 특허 출원 제 08/844,751 호 및, 08/844,756 호에 기재된 것과 같은 특징을 포함할 수 있으며, 상기 특허 출원은 본원에 참고로 통합된다. 작동 시, 상기 나선형 코일(75)은 고주파수의 RF 에너지로 여기되고, 고밀도의 플라즈마가 진공실(41)의 진공 내의 상기 웰(70)의 영역에서 발생된다. 상기 고밀도의 플라즈마는 타겟(51)으로부터 스퍼터링된 재료의 이온화가 발생되는 진공실(41)의 주 처리 영역 내로 흐르게 된다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 장치(40)는 도 5의 시스템(60)과 유사한 플라즈마 여기 시스템(60b)을 갖지만, 이것은 원통형의 석영벽(81)의 말단 단부에서 밀봉되는 제거 가능한 보조 캐소드 조립체(82)를 가지고 상기 원통형 석영벽(81)에 의하여 둘러쌓인 타겟(51)의 중심에서 웰(70a)을 가진다. 상기 환형 타겟(51)과 동일한 재료로 제조되는 작은 평면의 보조 타겟(83)이 캐소드 조립체(82) 위에 장착된다. 마그네트론 조립체(도시하지 않음)는 양호하게는 타겟(83) 뒤쪽에 제공된다. 상기 보조 타겟(83)은 DC 전원 장치(84)에 의하여 여기된다. 상기 타겟(83)의 목적은 적합한 기판 위에 스퍼터링 재료를 보다 균일하게 증착하기 위하여 스퍼터링 재료의 부가적이고 선택적인 소스를 공급하는 것이다.
상기 캐소드 및 전극 조립체(50)의 주 환형 스퍼터링 타겟(41)은 도 7 내지 9에 도시된 바와 같은 다수의 다른 형상으로 제공될 수 있다. 도 7에서, 다른 조립체(50a)의 타겟은 적절하게 형성된 내부 및 외부의 어두운 공간 차폐(16a,17a) 사이에서 평탄한 환형 타겟(51a) 형태로 제공되고, 도 8에서는, 또 다른 캐소드 및 전극 조립체(50b)의 타겟이 원통형 타겟(51b)의 형태로 제공된다. 도 9에서, 또 다른 캐소드 및 전극 조립체(50c)는 절두 원추형(truncated cone) 타겟(51c)을 포함한다. 상기 타겟 형상의 선택은 타겟 재료의 이온화 및 적절한 유용성 사이에서 바람직한 균형을 주도록 제조될 수 있다. 도 8의 타겟(51b)의 형상은, 예를 들면 플라즈마의 가장 고밀도 영역을 향하여 재료가 상기 스퍼터링 타겟(51b)으로 방출되도록 하며, 이것은 스퍼터링된 재료의 이온화를 효과적으로 하며, 작은 스퍼터링된 재료로서 상기 웨이퍼에 도달하게 된다.
환형 타겟 또는 다른 링 형상 소스의 중심의 개구에 상기 플라즈마 여기 시스템을 위치시키는 장점은, 상기 스퍼터링 소스와 웨이퍼의 중심 사이에서 축 주위를 동심으로 감겨진 나선형 코일을 개재시키는 필요에 의하여 부여되는 치수적인 구속이 제거된다는 것이다. 또 다른 장점은 환형 타겟 또는 링 형상 소스를 사용함으로써 이익이 발생하고, 이것은 평탄한 고체 평면 소스의 경우에서보다 웨이퍼 분리에 대하여 보다 큰 타겟에 막 균일성을 향상시킨다. 기판 거리에 대하여 보다 큰 타겟에서 균일성을 성취하기 위한 능력은 상기 스퍼터링된 재료의 이온화에 보다 많은 기회를 허용한다. 상기 링 형상 소스가 종래 기술의 스퍼터링 코팅 장치를 사용할 때에, 이러한 장치는 중심 영역에서 스퍼터링된 재료의 재증착을 방지하기 위하여 소스의 중심에서 공간적인 차폐를 항상 요구하게 된다. 이 경우, 상기 재료의 양호한 접착과 증착된 재료가 벗겨지는 것(flaking off)을 방지하기 위해 중심 영역의 가열이 종종 필요하게 되고, 이것은 상기 진공실의 특정의 오염을 증가시킬 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 링 형상 소스의 중심 개구는 고밀도의 플라즈마를 여기시키기 위한 장치의 위치 선정에 사용되고, 그래서 기판 상의 방향성 증착을 위한 스퍼터링된 재료의 이온화에 기여함으로써, 상기 시스템에서 부담이라기 보다 유용한 부분이 된다.
본 발명의 다양한 실시예의 또 다른 장점들은 상기 캐소드 및 제 2 플라즈마 여기 구조가 종래기술보다 더 컴팩트하게 제조될 수 있다는 것이고, 처리 진공실에대한 다른 공급 또는 수정이 필요없으며, 이것은 존재하고 있는 모듈에 소스를 결합시키는 것을 실용적으로 만든다.
당업자들은 본 발명의 구현이 다양하게 변경될 수 있으며, 본 발명은 양호한 실시예로 기재되어 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 부가 및 변경들은 본 발명의 원리 및 의도로부터 벗어나지 않는한 가능하다.

Claims (27)

  1. 이온화된 물리적 증착 장치(ionized physical vapor deposition apparatus)에 있어서,
    진공실 내부의 진공 처리 공간을 둘러싸고 있는 진공실 벽을 구비하는 상기 진공실,
    전기 도전성인 코팅 재료를 상기 처리 공간으로 공급하는 상기 전기 도전성 코팅 재료로 이루어지고, 진공 처리 공간과 소통되는 적어도 하나의 표면 및 중심 개구를 구비하는 링 형상 소스,
    상기 링 형상 소스로부터 상기 처리 공간에 대향된, 상기 진공실 내부의 기판 지지체,
    상기 진공실의 외부에 있는 RF 에너지 소스,
    상기 유전체 윈도우에 인접하고 상기 RF 에너지 소스에 접속하여 상기 윈도우를 통해 상기 진공실내로 에너지를 유도성 결합시켜, 상기 링 형상 소스로부터 상기 처리 공간을 통해 이동하는 전기 도전성 코팅 재료를 이온화시키기에 충분히 조밀한 유도성 결합 플라즈마를 상기 처리 공간에서 형성하는 상기 진공실 외측 코일, 및
    상기 윈도우와 상기 처리 공간 사이의 상기 윈도우 내부에 있는 차폐 구조물(shield structure)로서, 상기 차폐 구조물을 통한 RF 에너지의 용량성 결합을 감소시키고, 상기 코일로부터 상기 처리 공간내로 RF 에너지의 효과적이고 실질적인 유도성 결합을 허용하고, 상기 유전체 윈도우를 상기 처리 공간으로부터의 전기 도전성 코팅 재료로부터 물리적으로 차폐하도록 형성된 상기 차폐 구조물을 포함하고,
    상기 진공실 벽은 상기 링 형상 소스의 중심 개구에 유전체 윈도우(dielectric window)를 포함하는, 이온화된 물리적 증착 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리 공간으로부터 상기 기판을 향하여 전기 도전성의 코팅 재료의 양의 이온을 지향시키기 위해 상기 플라즈마에 대하여 충분히 음인 전위를 상기 지지체 상의 기판 위에 발생시키도록, 상기 기판 지지체에 접속된 바이어스 전원 장치를 더 포함하는 이온화된 물리적 증착 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 링 형상 소스는, 전기 도전성인 코팅 재료로 이루어지고 상기 진공실의 내부와 소통되는 스퍼터링 표면을 구비하는 적어도 하나의 환형 스퍼터링 타겟 및 상기 타겟의 스퍼터링 표면으로부터 상기 처리 공간내로 재료를 스퍼터링하기 위해 플라즈마에 대하여 충분히 전기적으로 음인 DC 전위를 스퍼터링 표면에 공급하기 위하여 상기 타겟에 접속되는 타겟 전원 장치를 포함하는 이온화된 물리적 증착 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    스퍼터링 플라즈마를 상기 타겟의 스퍼터링 표면에 근접하게 한정(confine)하기에 효과적인, 상기 진공실 외부의 상기 타겟 뒤쪽에 있는 마그네트론 자석(magnetron magnet)을 더 포함하는 이온화된 물리적 증착 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 링 형상 소스는 상기 지지체의 기판에 거의 평행한 평면에 근사적으로 위치하는 스퍼터링 표면을 구비하는 적어도 하나의 편평한 환형 스퍼터링 타겟을 포함하는 이온화된 물리적 증착 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 링 형상 소스는 상기 지지체 상의 기판에 일반적으로 수직인 스퍼터링 표면을 구비하는 적어도 하나의 원통형 스퍼터링 타겟을 포함하는 이온화된 물리적 증착 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 링 형상 소스는 상기 지지체 상의 기판을 상기 기판의 표면에 소정 각도(at an angle)로 대면하는 스퍼터링 표면을 구비하는 적어도 하나의 절두 원추형(frusto-conical) 스퍼터링 타겟을 포함하는 이온화된 물리적 증착 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 유전체 윈도우는 상기 링 형상 소스의 상기 중심 개구 내에 놓인 일반적으로 평면인 윈도우이고,
    상기 코일은 상기 원도우에 거의 평행하며 상기 윈도우의 뒤쪽에 위치하고 거의 편평한 코일인, 이온화된 물리적 증착 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 코일은, 거의 편평하고 상기 윈도우의 뒤쪽에 위치하며 상기 윈도우와 거의 평행한 도체 부분을 구비하고,
    상기 차폐 구조물은, 전기 도전성 재료로 이루어지고 상기 윈도우에 거의 평행한 상기 코일의 상기 도체 부분에 거의 평행한 슬롯을 내부에 구비하는 슬롯화된 시트(slotted sheet)를 포함하는 이온화된 물리적 증착 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 유전체 윈도우는, 원통형 측벽과 폐쇄된 단부를 구비하며, 상기 링 형상 소스의 상기 중심 개구 내에 있으며, 상기 처리 공간과 소통되는 오목부를 형성하고,
    상기 코일은 상기 윈도우의 상기 원통형 벽을 둘러싸고 있는 나선형 코일이고,
    상기 차폐 구조물은, 전기 도전성의 재료로 이루어지고 상기 원통형 벽을 상기 처리 공간으로부터 이동하는 재료로부터 물리적으로 차폐하는 하나 이상의 시트(sheets)로 된 원통형 장치를 포함하는 이온화된 물리적 증착 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 유전체 윈도우는 상기 링 형상 소스의 상기 중심 개구 내의 일반적인 원통형인 윈도우이며 상기 처리 공간과 소통되는 오목부를 형성하며, 상기 오목부는 폐쇄된 단부를 구비하고,
    상기 코일은 상기 원통형 윈도우를 둘러싸고 있는 나선형 코일이고,
    상기 차폐 구조물은, 전기 도전성 재료로 이루어지고 상기 원통형 벽을 상기 처리 공간으로부터 이동하는 재료로부터 물리적으로 차폐하는 하나 이상의 시트로 된 원통형 장치를 포함하고,
    상기 장치는,
    상기 오목부의 상기 폐쇄된 단부에 위치한 보조 타겟을 더 포함하는 이온화된 물리적 증착 장치.
  12. 이온화된 물리적 증착 장치에 있어서,
    진공실의 내부에서 진공 처리 공간을 둘러싸고 있는 진공실 벽(chamber wall)을 구비하는 상기 진공실,
    상기 진공실 내 상기 처리 공간의 일 단부에서 있는 기판 지지체,
    전기 도전성 코팅 재료로 이루어지고 상기 기판 지지체로부터 상기 처리 공간에 대향되고, 중심 개구 및 상기 기판 지지체와 대면하는 거의 편평한 링 형상의 스퍼터링 표면을 구비하는 환형 스퍼터링 타겟,
    상기 타겟의 스퍼터링 표면으로부터 상기 처리 공간 내로 및 상기 기판 지지체를 향하여 재료를 스퍼터링하기 위한 스퍼터링 플라즈마를 발생시키기에 충분한 전위를 상기 스퍼터링 표면에 공급하도록 상기 타겟에 접속된 타겟 전원 장치,
    상기 진공실의 외부에 있는 RF 에너지 소스,
    상기 중심 개구에 인접하고 상기 RF 에너지 소스에 접속하여 상기 처리 공간내로 에너지를 유도성 결합하여, 상기 처리 공간의 환형 타겟으로부터 전기 도전성인 코팅 재료를 이온화하기에 충분히 조밀한 유도성 결합 플라즈마를 상기 처리 공간에서 형성하는 RF 코일,
    상기 윈도우와 상기 처리 공간 사이의 상기 윈도우 내부에 있으며, 상기 코일로부터 상기 처리 공간내로 RF 에너지의 용량성 결합을 저지하면서 상기 코일로부터 상기 처리 공간내로 RF 에너지의 효과적인 유도성 결합을 허용하고, 상기 윈도우를 상기 처리 공간으로부터의 전기 전도성 재료 코팅 재료로부터 물리적으로 차폐하도록 형성된 패러데이 차폐 구조물(Faraday shield structure), 및
    상기 기판을 손상시키지 않고 상기 처리 공간으로부터 상기 기판을 향하여 전기 도전성 코팅 재료의 양 이온을 지향시키도록 상기 플라즈마에 대하여 충분히 음으로 되는 전위를 상기 지지체 위의 기판에 인가하도록 구비되는 기판 지지체를 포함하고,
    상기 진공실 벽은 상기 환형 타겟의 상기 중심 개구에 근접한 유전체 윈도우를 포함하는, 이온화된 물리적 증착 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 코일은 윈도우에 거의 평행하고 상기 윈도우에 인접한 도체들을 구비하고,
    상기 차폐 구조물은 상기 코일로부터 상기 처리 공간내로 용량성 결합을 저지하고 RF 에너지의 효과적인 유도성 결합을 허용하도록 구성된 슬롯들을 구비하는 이온화된 물리적 증착 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 유전체 윈도우는 상기 환형 타겟의 상기 중심 개구 내에 놓인 일반적으로 평면인 윈도우이고,
    상기 코일은 상기 윈도우에 뒤쪽에 위치하고 상기 윈도우에 평행하며 편평한 코일인 이온화된 물리적 증착 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 차폐 구조물은 도전성 재료로 이루어지고, 상기 코일의 RF 에너지에 대하여 전기적으로 부동(floating)인 슬롯화된 시트를 포함하는 이온화된 물리적 증착 장치.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 유전체 윈도우는 원통형 측벽과 폐쇄된 단부를 구비하고, 상기 환형 타겟의 상기 중심 개구 내에 있고, 상기 처리 공간과 소통되는 오목부를 형성하며,
    상기 코일은 상기 윈도우의 상기 원통형 벽을 둘러싸고 있는 나선형 코일이며,
    상기 차폐 구조물은 도전성 재료로 이루어지고, 상기 원통형 벽을 상기 처리 공간으로부터 이동하는 재료로부터 물리적으로 차폐하는 하나 이상의 시트들로 된 원통형 장치를 포함하는 이온화된 물리적 증착 장치.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 유전체 윈도우는 상기 환형 타겟의 상기 중심 개구 내에서 일반적으로 원통형의 윈도우 측벽이며 상기 처리 공간과 소통되는 오목부를 형성하며, 상기 오목부는 폐쇄된 단부를 구비하고,
    상기 코일은 상기 원통형 윈도우를 둘러싸고 있는 나선형 코일이고,
    상기 차폐 구조물은, 도전성 재료로 이루어지고 상기 원통형 벽을 상기 처리 공간으로부터 이동하는 재료로부터 물리적으로 차폐하는 하나 이상의 시트로 된 원통형 장치를 포함하고,
    상기 장치는,
    상기 오목부의 폐쇄된 단부에 위치한 보조 타겟을 더 포함하는 이온화된 물리적 증착 장치.
  18. 이온화된 물리적 증착 방법에 있어서,
    중심을 가지며 진공 처리실내 처리 공간의 일단부에 위치한, 전기 도전성 코팅 재료로 이루어진 링으로부터 상기 처리 공간내로 상기 재료의 입자를 방출하는 단계,
    상기 전기 도전성 코팅 재료로 이루어진 링의 중심에서 상기 전기 도전성 코팅 재료의 개구의 윈도우를 통하여 상기 진공실 외부의 코일로부터 상기 처리 공간 내로 RF 에너지를 유도성 결합하는 단계,
    상기 코일로부터 상기 처리 공간내로 RF 에너지의 실질적인 유도성 결합을 효과적으로 허용하면서 상기 코일로부터의 RF 에너지의 용량성 결합을 감소키도록 구성된 패러데이 차폐로, 전기 도전성 코팅 재료에 의한 증착으로부터 상기 윈도우를 물리적으로 차폐하는 단계,
    상기 결합된 RF 에너지로, 상기 처리 공간내 전기 도전성인 코팅 재료의 상당 부분을 이온화하기에 충분히 조밀한 유도성 결합된 플라즈마를 처리 공간에서 형성하는 단계, 및
    상기 처리 공간으로부터 기판을 향하여 거의 직각인 각도로 상기 전기 도전성 코팅 재료의 양 이온을 지향시키도록 상기 플라즈마에 대하여 충분히 음인 전위를 상기 기판 상에 발생시키도록, 상기 전기 도전성 코팅 재료로 이루어진 링에 대향된 상기 처리 공간의 일단부에서 상기 기판을 전기적으로 바이어스하는 단계를 포함하는 이온화된 물리적 증착 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 입자 방출 단계는,
    전기 도전성 재료로 이루어지고, 스퍼터링 표면을 구비하는 환형 스퍼터링 타겟을, 기판 지지체로부터 상기 처리 공간에 대향된 상기 전기 도전성 코팅 재료의 상기 개구 주위에 제공하는 단계,
    상기 타겟의 상기 스퍼터링 표면으로부터 상기 처리 공간 내로 및 상기 기판 지지체를 향하여 재료를 스퍼터링하기 위해 플라즈마에 대하여 충분히 음인 DC 전위를 상기 스퍼터링 표면에 공급하기 위하여 타겟 전원 장치로 타겟을 여기(energizing)시키는 단계, 및
    상기 타겟의 상기 스퍼터링 표면 위와 전기 도전성 코팅 재료의 개구 주위에 자기장을 발생시키고, 상기 타겟의 상기 스퍼터링 표면에 매우 근접하게 스퍼터링 플라즈마를 한정하는 단계를 포함하는 이온화된 물리적 증착 방법.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 RF 에너지 결합 및 플라즈마 형성 단계는 결합 단계 및 차폐 단계를 포함하고,
    상기 결합 단계는 상기 윈도우에 거의 평행하고 상기 윈도우에 인접한 도체들을 구비하는 코일을 상기 진공실의 외부에 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 차폐 단계는 상기 윈도우에 인접한 상기 코일 도체들에 거의 수직인 슬롯들을 내부에 구비하는 패러데이 차폐로, 상기 코일로부터 상기 처리 공간 내로 RF 에너지의 유도성 결합을 효과적으로 허용하면서 상기 윈도우를 상기 코일 재료에 의한 증착으로부터 물리적으로 차폐하는 단계를 포함하는 이온화된 물리적 증착 방법.
  21. 제 12 항에 있어서,
    상기 RF 전극은 상기 타겟의 중심 개구에 위치하고, 상기 처리 공간내로 에너지를 유도성 결합하기 위하여 RF 에너지 소스에 접속된 코일을 포함함으로써, 상기 처리 공간의 상기 환형 타겟으로부터 코팅 재료를 이온화하기에 충분히 조밀한 유도성 결합된 플라즈마를 상기 처리 공간에서 형성하고,
    상기 장치는,
    상기 환형 타겟의 상기 중심 개구에 근접하고 상기 코일을 상기 처리 공간으로부터 격리시키기 위하여 위치한 유전체 윈도우, 및
    상기 처리 공간과 윈도우 사이의 상기 윈도우의 내부에 있으며, 상기 코일로부터 상기 처리 공간내로 RF 에너지의 효과적인 결합을 허용하고 상기 윈도우를 상기 처리 공간의 코팅 재료로부터 물리적으로 차폐하도록 구성되는 차폐 구조물을 더 포함하는 이온화된 물리적 증착 장치.
  22. 제 12 항에 있어서,
    상기 RF 전극은 상기 타겟의 상기 중심 개구에 위치하고 상기 처리 공간내로 에너지를 유도성 결합하기 위하여 상기 RF 에너지 소스에 접속된 코일을 포함함으로써, 상기 처리 공간의 환형 타겟으로부터 코팅 재료를 이온화하기에 충분히 조밀한 유도성 결합된 플라즈마를 상기 처리 공간에서 형성하고,
    상기 장치는,
    상기 환형 타겟의 중심 개구에 근접하고 상기 코일을 상기 처리 공간으로부터 격리시키도록 위치한 유전체 윈도우를 더 포함하는 이온화된 물리적 증착 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 코일은 상기 진공실 외부에 상기 처리 공간으로부터 상기 유전체 윈도우에 대향하여 위치해, 상기 유전체 윈도우를 통해 상기 처리 공간내로 에너지를 유도 반응적으로 결합(inductively reactively couple)시키는 이온화된 물리적 증착 장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 처리 공간과 상기 윈도우 사이의 상기 윈도우의 내부에 있으며, 상기 코일로부터 상기 처리 공간내로 RF 에너지를 효과적으로 결합하고 상기 윈도우를 상기 처리 공간의 코팅 재료로부터 물리적으로 차폐하도록 구성되는 차폐 구조물들 더 포함하는 이온화된 물리적 증착 장치.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 타겟의 상기 스퍼터링 표면에 매우 근접하게 스퍼터링 플라즈마를 한정할 수 있도록, 거의 편평한 스퍼터링 표면 주위 및 상기 타겟의 상기 중심 개구 주위에 자기장을 발생시키기에 효과적으로 상기 진공실 외부의 상기 타겟 뒤쪽에 있는 마그네트론 자석 조립체(magnetron magnet assembly)를 더 포함하는 이온화된 물리적 증착 장치.
  26. 제 12 항에 있어서,
    상기 타겟의 상기 스퍼터링 표면에 매우 근접하게 스퍼터링 플라즈마를 한정할 수 있도록, 거의 편평한 스퍼터링 표면 주위 및 상기 타겟의 상기 중심 개구 주위에 자기장을 발생시키기에 효과적으로 상기 진공실 외부의 상기 타겟 뒤쪽에 있는 마그네트론 자석 조립체를 더 포함하는 이온화된 물리적 증착 장치.
  27. 제 18 항에 있어서,
    기판 위에 전기 도전성 코팅 재료의 이온들을 지향시켜 전기 도전성 막을 형성하는 단계를 더 포함하는 이온화된 물리적 증착 방법.
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