KR20020005512A - 마그네트론 스퍼터링 반응기의 바이어스 차폐판 - Google Patents

마그네트론 스퍼터링 반응기의 바이어스 차폐판 Download PDF

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KR20020005512A
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지안밍 퓨
프라부람 고팔라자
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조셉 제이. 스위니
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Abstract

본 발명은 마그네트론 스퍼터링 반응기 및 높은 비율의 스퍼터링 금속 이온을 생산하는 이의 작동방법에 관한 것인데, 금속이온은 양으로 바이어스된 차폐판에 의해서 한정되고, 스퍼터링 코팅되는 웨이퍼를 지지하는 음으로 바이어스된 받침대 전극에 끌리게 된다. 받침대에서의 음성 자기 바이어스가 대체적으로 수십 볼트인 데 반하여, 차폐판은 10 내지 50VDC, 바람직하게는 15내지 40VDC로 양으로 바이어스 될 것이다. 접지된 차폐판은 목표물과 바이어스된 차폐판 사이에 위치한다.

Description

마그네트론 스퍼터링 반응기의 바이어스 차폐판{BIASED SHIELD IN A MAGNETRON SPUTTER REACTOR}
본 발명은 일반적으로 플라즈마 스퍼터링 및 이를 위해서 사용되는 반응기와 관련된다. 특히, 본 발명은 플라즈마 스퍼터링 반응기에서 사용되는 챔버 차폐판과 이것의 전기적 바이어스와 관련된다.
스퍼터링, 즉 물리기상증착(PVD)은 반도체 집적회로 제조에 있어서, 가장 널리 사용되는 금속 및 관련물질층을 증착시키는 방법이다. 가장 상업적으로 중요한 스퍼터링 방법에 있어서, 스퍼터링 증착되는 물질로 이루어진 금속 물질인 DC 마그네트론 스퍼터는 챔버에 대해서 음으로 바어어스된다. 아르곤 기체는밀리토르(milliTorr)의 압력으로 챔버에 유입되고, 목표물의 전기적 바이어스는 아르곤을 플라즈마 상태로 여기시킨다. 아르곤 양이온은 충분한 에너지를 가진 음으로 바이어스된 목표물에 부착되어, 아르곤 이온은 목표물로부터 금속 원자를 스퍼터링한다. 스퍼터링된 원자의 일부는 웨이퍼를 때리고 그 위에 얇은 막으로 증착된다. 반응성 스퍼터링에서, 반응성 기체는 예를 들어 질소 또는 산소는 추가적으로 스퍼터링 챔버에 유입되고, 스퍼터링된 금속원자는 질소 원자 또는 여기된 라디칼과 반응하여 웨이퍼 상에 금속 질화물 또는 산화물층을 형성한다.
스퍼터링이 보다많이 요구되는 적용예 중 한가지는 높은 종횡비를 가아 홀의 내부 측면 및 하부에 금속 또는 금속 질화물을 증착하는 것이다. 여기서, 비아 홀은 좁고 깊다. 5이상의 종횡비는 발전된 회로 설계에서는 일반적이다. 스퍼터링은 스퍼터링된 원자가 목표물에서 스퍼터링 코팅되는 웨이퍼의 방향으로 일반적으로 거의 등방성으로 방사되는 패턴을 생산하는 탄도(ballistic) 공정이다. 방사 패턴은 깊고 좁은 홀의 측면을 코팅하기에는 적합하지 않다. 원래의 방사 패턴을 계속하면, 스퍼터링된 원자는 홀의 하부에 거의 도달하지 않는다. 더구나, 보다 두꺼운 층에 대해서는, 충분한 수의 스퍼터링 원자가 홀의 하부를 채우기도 전에 홀의 상부 모서리를 코팅하여 홀의 상부 부분을 연결시키므로, 빈 공간을 생성시키게 된다.
그럼에도 불구하고, 높은 종횡비를 가진 홀로 스퍼터링하는 여러 가지 접근 방법이 사용되고 있다. 상업적으로 중요한 몇몇 방법은 이온화된 원자의 수를 증가시키고 웨이퍼를 플라즈마 및 챔버 벽에 대해 음으로 바이어스 되도록 하는 것이다. 바이어싱(biasing)은 목표물의 반대편에 웨이퍼를 지지하는 받침대(pedestal) 전극에 음의 DC 바이어스를 인가하던지, 플라즈마의 역학적 힘에 의해 받침대 전극 상에 음의 DC 바이어스를 형성하는 받침대 전극에 음의 RF 바이어스를 인가하던지 또는 음의 DC 바이어스가 여전히 발현되는 심지어 받침대 전극을 전기적으로 플로팅(floating)함으로써 달성될 수 있다. 바이어스된 받침대 전극은 웨이퍼에 인접한 플라즈마 덮개를 셋업시켜, 스퍼터링된 이온을 충분한 속도로 웨이퍼 쪽으로 덮개를 가로질러 가속화시키고, 스퍼터링된 이온의 전체 패턴이 웨이퍼 표면에 강한 성분의 이방성이 되게 한다. 이러한 이온은 따라서 높은 종횡비를 가지는 홀 속을 깊숙이 도달하게 편향된다.
이온화 비율을 증가시키는 방법은 프로세서 공간 주위에 감겨진 전도성 코일을 통해서 프로세서 공간으로 높은 RF 에너지를 인가함으로써 획득되는 고밀도 플라즈마(HDP)로 스퍼터링하는 것을 포함한다. 스퍼터링된 원자가 HDP 프로세싱 공간을 지나감에 따라, 쉽게 이온화된다. HDP 스퍼터링은 80% 이상의 이온화 비율을 달성할 수 있는 데, 따라서 깊은 홀을 코팅하는 데 효과적이다. 그러나, HDP 스퍼터링 반응기는 비교적 비싸다. 또한 HDP 스퍼터링은 높은 온도에서의 프로세서이고, 50 내지 100milliTorr의 기체 압력에서 생산되는 아르곤 이온을 포함하는 에너지를 가진 이온에 의존한다. 상대적으로 낮은 온도에서 웨이퍼를 스퍼터링 코팅하는 것이 바람직하나, 이러한 온도 조절은 HDP 스퍼터링 반응기에서는 어렵다. HDP 스퍼터링 막의 품질은 항상 최고가 되는 것은 아니다.
다른 접근점은 목표물의 한정된 부분 근처에 상대적으로 높은 플라즈마 밀도를 생산하도록 종래의 DC 마그네트론 스퍼터링 반응기를 적용하고 목표물 쪽으로 자계를 연장시키는 다양한 기술에 의존하는 자기-이온화 플라즈마(SIP)로서 나타난다. 이온화 밀도는 특히 20% 주위에서 명확히는 5%이상에서 적절하나, 간단한 장치를 사용하는 차갑고 낮은 압력의 공정에서 바람직한 플럭스를 홀 내부로 깊게 인가시키는 것도 충분하다. SIP 스퍼터링은 2000년 4월 11일에 출원된 Fu 등의 미국 특허출원 09/546,798, 2000년 3월 2일에 출원된 Gopalraja 등의 미국 특허출원 09/518,180, 및 1999년 10월 8일에 출원된 Chiang 등에 미국 특허출원 09/414,614에 기술되어 있다. 이러한 모든 특허 출원은 여기에서 통합된다.
Chiang 등에 의해서 기술된 SIP 챔버를 포함하는 대부분의 스퍼터링 반응기는 목표물 및 받침대 사이의 프로세싱 공간을 둘러싸는 대부분의 챔버 측벽 위로 뻗어 있는 접지된 차폐판을 이용한다. 차폐판은 또한 웨이퍼의 후방으로 챔버 측벽을 따라 수직 하방으로 뻗어 있고, 받침대 쪽으로 안쪽으로 방사선으로 뻗어 있어 받침대의 측면을 따라 상방으로 뻗어 있다. 따라서, 높은 외부 벽과 짧은 내부벽을 가지는 원형의 홈통(trough)이 된다. 차폐판은 두 가지 기능을 수행한다. 스퍼터링은 반드시 챔버내부에 위치하고 목표물에 접하는 다른 부분을 코팅한다. 차폐판이 과도하게 코팅될 때, 챔버벽을 세척할 필요없이 새로운 차폐판으로 재빨리 대체된다. 두 번째로, 스퍼터링 플라즈마를 지지하는 음으로 바이어스된 목표물이 음극인데 반해, 전기적으로 접지된 차폐판은 양극으로 작동한다. 받침대 전극은 스퍼터링 증착 패턴을 조절하는 어떤 다른 전위를 가진다.
효과적인 SIP 스퍼터링은 차폐판에 비하여 상대적으로 낮은 플라즈마 전극및 이온 손실을 요구한다. 불평형 마그네트론은 이러한 손실을 줄이는 상기에서 기술된 Fu등의 특허출원에서 추천된 한가지 방법이다. 불평형 마그네트론은 목표물 주변 근처에 위치한 강한 극성을 가진 목표물의 후방 표면에 위치한 균등하지 않은 전체 자속의 두 자성을 포함한다. 비대칭적인 극성 패턴은 목표물의 앞면 근처에 평형하게(수평적으로) 뻗어 있는 자계 성분, 뿐만아니라 보다 강한 극성의 후방으로 되돌리기 전에 차폐판과 떨어진 목표물 주변으로부터 웨이퍼 쪽으로 뻗어있는 수직 성분을 생성한다. 수직 성분은 자계를 따라 전자를 붙잡는 데 충분하여, 플라즈마를 웨이퍼 쪽으로 보다 가깝게 하고, 접지된 차폐판과는 떨어지게 밀어낸다. 따라서, 전자의 손실은 감소하고, 스퍼터링된 이온은 웨이퍼 쪽으로 가이드된다.
상기 기술된 Chiang 등의 특허는 접지된 차폐판 및 목표물 사이에 위치하는 전기적으로 부동인 차폐판을 추가적으로 포함한다. 부동 차폐판은 전자들을 모아서 음의 전하를 향상시켜 이에 따라 전자가 쇠약해 지는 것을 막는다. 이 효과는 플라즈마를 반응기의 중심쪽으로 밀어내는 것이다.
그러나, 불평형 마그네트론은 약간의 결점을 지닌다. 이것이 생산하는 수직 자계는 대체적으로 강한 극성으로 되돌리기 전에 웨이퍼 쪽으로 단지 일부분이 뻗는다. 따라서, 웨이퍼 쪽으로 플라즈마를 가이드하는 이 효과는 대체적으로 웨이퍼에 도달하기 전에 사라진다. 이 영향은 80%의 잔류 중성 플럭스의 적어도 일부분을 필터링하고 중심-대-끝단 균일성을 향상시키는 긴 반응기를 선택함으로써 약화될 수 있다. 한가지 전형적인 긴 반응기는 200mm의 웨이퍼에 대해290mm의 목표물 및 웨이퍼 사이의 공간을 가진다. 불평형 마그네트론에 의해서 이러한 거리 이상으로 자계를 뻗게하는 것은 어렵다. 더구나, 불평형 마그네트론에서의 비대칭 자계는 스퍼터링 범위의 균일성을 감소시킨다.
깊은 홀의 스퍼터링 코팅에서의 작은 불평형 마그네트론에 의존하여 다른 방법을 제공하는 것이 바람직하다. 바람직하게는 상부 차폐판은 접지되고 하부 차폐판은 플라즈마 전위보다 높은 전압을 가진다.
바이어스된 차폐판은 바람직하게 스퍼터링 장치 및 상대적으로 높은 비율의 이온화 스퍼터링 원자를 생산하는 방법으로서 사용된다.
도 1은 본 발명의 바이어스된 차폐판과 관련된 스퍼터링 반응기의 단면 개략도이다.
도 2는 DC 스퍼터링 반응기의 다이오드 특성을 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명에서 사용되지 않는 삼각형 모양의 마그네트론의 모형도이다.
도 4는 긴 달걀 모양의 마그네트론의 모형도이다.
도 1의 단면 개략도에서 도시된 본 발명의 실시예는 바이어스가능한 차폐판(12)을 포함하는 마그네트론 스퍼터링 반응기(10)이다. 반응기(10)의 주요 부분은 이미 공지된 다이오드 반응기에서 발견되는 데, 특히 SIP 반응기는 상기에서 인용한 Chiang 등의 특허 출원에 기술되어 있다. 반응기(10)는 전기적으로 접지된 금속 챔버(14)를 포함한다. 스퍼터링되는 물질로 이루어진 적어도 한 표면을 지니는 목표물(16)은 제 1 전기 절연체(18)에 의해 챔버에서 진공으로 봉인된다. DC 전원(20)은 음의 DC 전압 VT를 인가하여 여기하고, 하기에서 기술된 플라즈마를 유지한다. 통상 여기 전압은 실질적으로 플라즈마를 유지하는 데 필요한 전압보다 높다. 스퍼터링 코팅되는 웨이퍼(22)는 목표물(16)의 반대편에 있는 받침대전극(24)에 의해서 지지된다. 클램프 또는 쉐도우 링(24)은 웨이퍼(22) 주위의 상부나 주변에 위치될 수 있다. 전기적 바이어스 소스(26)는 받침대 전극(24)에 접촉된다. 바람직하게는, 바이어스 소스(26)는 예를 들어 13.56MHz에서 절연 커패시터를 통해서 받침대 전극(24)에 커플링되는 RF 바이어스 소스이다. 이러한 바이어스 소스는 음의 DC 자기-바이어스 전압 VB를 수십 볼트로 받침대 전극(24)에 인가한다. 아르곤과 같은 기체는 물질 흐름 컨트롤러(30)를 통해서 기체 소스(28)에서 제공되어 기체 유입구(32)를 통해 챔버내로 유입된다. 진공 펌프 시스템(34)은 펌핑 포트(36)를 통해서 챔버를 펌핑한다.
바이어스된 차폐판(12)은 외부로 돌출된 플랜지(40), 받침대(24)의 지지표면의 후방에서 목표물(16)로부터 수직하방으로 늘어져 있으며 챔버의 내부벽을 덮어서 보호하고 있는 외곽부(42), 받침대(24)의 지지표면 아래에서 방사선으로 뻗어 있고 챔버의 하부벽을 보호하는 하부(44), 받침대(24)의 지지 표면 근처에서 수직 상방으로 뻗어 있고 받침대를 보호하는 내부(46)를 포함하는 전형적인 모양이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 바이어스된 차폐판(12)의 플랜지는 제 2 전극 절연체(48)를 통해서 챔버 벽 상에 지지되고, 전기적으로 전압 소스(50)에 의해서 DC 차폐 전압 VS에 바이어스된다. 본 발명의 바람직한 사용에 있어서, 차폐 전압 VS는 양의 값이며 10 내지 50V의 값을 가진다.
접지된 차폐판(56)은 목표물(16) 근처의 챔버 벽 주위에 위치한다. 이것은 축을 따라 하방으로 뻗어 있어, 바이어스된 차폐판(12)과 일부가 오버랩(12)된다.
작은 면적의 마그네트론(60)은 목표물(16)의 뒤쪽에 위치하는 데, 자성 요크(yoke, 66)에 의해서 자기적으로 커플링되고 지지되는 한쪽 극성의 보다 강한 외부 자성(62) 및 보다 약한 다른쪽 극성인 내부 자성(64)을 포함한다. 도시되지 않은 모터는 요크 지지체(66)에 고정된 샤프트(68)를 회전시켜 마그네트론(60)이 챔버의 중심축(70)을 따라 회전하여 목표물(16)에 보다 균일하게 스퍼터링되도록 한다.
충분한 목표 전압(VT)이 목표물(16)에 인가될 때, 플라즈마는 목표 물(16) 및 접지된 차폐판(56) 사이에서 아르곤 기체로부터 여기된다. 플라즈마를 유지하는 데 필요한 전형적인 목표 전압은 400 내지 600V DC 이다. 마그네트론(60)은 두 자성(62, 64)사이에서 목표물(16) 앞으로 수평적으로 뻗어 나오는 강한 자계를 생산한다. 자계는 전자를 포획하여, 마그네트론 위치에서 목표물(16)에 인접한 고밀도 플라즈마 영역(72)을 만든다. 고밀도 플라즈마는 스퍼터링 속도를 증가시킨다. 이러한 자계가 보다 강한 자성(62)의 뒤에서 요크(66)로 되돌아오기 전에, 보다 강한 외부 자성(62)은 추가적으로 웨이퍼(22) 쪽으로 수직으로 일부 자계선을 투사한다. 수직 자계성분은 접지된 상부 차폐판(56)으로의 과도한 전자 손실을 막고, 웨이퍼(22)에 보다 가까운 높은 농도의 플라즈마를 투사한다.
자기-이온화된 플라즈마(SIP) 스퍼터링은 스퍼터링 원자의 높은 이온화 비율을 생산한다. 두 가지 이점은 이온화 스퍼터링된 입자는 정전기적으로 높은 종횡비를 가지는 홀 쪽으로 나갈 수 있고, 아르곤 압력은 플라즈마의 점화 후에 감소될수 있다는 것이다. 구리 및 다른 금속에서, SIP 반응기는 유지되는 자기-스퍼터링(sustained self-sputtering, SSS) 플라즈마를 생산하는 데, 일단 플라즈마가 점화되면 아르곤 기체는 꺼질 수 있도록, 높은 비율의 구리 이온은 구리 목표물의 뒤에 붙어 충분한 수율의 구리 이온으로 이것을 다시 스퍼터링한다.
바이어스된 차폐판(12)에 영향을 받는 바이어스 전압 VS는 심지어 수직방향 자계가 없는 영역에서도 차폐판(12)으로부터 이온을 없애는 데 충분하다. DC 플라즈마 스퍼터링 반응기는 도 2에 도시된 I-V 커버와 같은 전류와 전압사이의 비선형 관계를 가지는 다이오드로서 전기적으로 특징화될 수 있다. 전류가 영(zero)일 때, 플라즈마를 가로지르는 전압은 음의 부동 전위(Vf)이다. 전압이 증가함에 따라, 플라즈마 전위 VP와 관련된 점(82) 이상으로 포화될 때까지 전류는 증가한다. 전극중의 하나가 접지된다고 가정할 때, 플라즈마 전위(VP)는 두 플라즈마 덮개(sheath) 사이의 플라즈마 내에서 실질적으로 상수인 양의 전위값이다. 예를 들어, 랑미어 프로버(Langmuir probe)를 사용하여 실험적으로 플라즈마를 측정하는 방법이 공지되어 있다. 바이어스 차폐판(12)과 같은 보조전극이 여기되어 유지되는 플라즈마 근처에 위치하면, 전자를 끌어당기고 플라즈마로부터 전자를 비우게 할 지라도 보조 전극은 양 이온을 막아낸다.
상업적 스퍼터링 증착에서 사용되는 플라즈마 형태와 전력에 있어서, 플라즈마 전위 VP는 일반적으로 10 내지 20V의 값을 가진다. 차폐 전압 VS가 실질적으로플라즈마 전위 VP보다 높으나, 제 1 전극보다 높지는 않다. 바람직하게는 차폐 전압은 15 내지 50V이다.
그러나, 매우 크게 양으로 바이어스된 차폐판이 존재하면 플라즈마에 대한 영향, 특히 받침대 근처에 영향을 미친다. 결과적으로, 받침대에서 발현된 DC 자기-바이어스 특히 RF 바이어스 소스에 의해서 발현된 DC 자기-바이어스는 종래의 큰 접지 차폐판보다도 더 양성을 띨 것인 데, 즉 DC 자기-바이어스가 대체적으로 음이기 때문에 보다 덜 음을 띨 것이다. DC 자기-바이어스의 변화는 양으로 바이어스된 차폐판이 플라즈마로부터 전자를 소모시킨다는 사실로부터 유추되는 데, 플라즈마 및 이에 따른 받침대 전극은 보다 더 양성이 된다.
바이어스된 하부 차폐판 및 접지된 상부 차폐판은 1.2㎛ 두께의 산화물층내의 0.18 ㎛ 폭의 비아내로 구리 시드층(seed layer)을 스퍼터링하는 데 사용된다. 즉, 비아 홀은 6.6의 종횡비를 갖는다. 이러한 높은 종횡비에서, 하부의 범위가 보다 커질 수 있기 때문에, 비아홀의 측벽의 범위는 가장 많이 요구된다.
스퍼터링 반응기는 15kW의 목표물 전력 및 200W의 받침대 바이어스 전력으로 작동된다. +30VDC의 전압이 194㎚ 두께의 블랭킷에 구리가 스퍼터링 증착되는 동안에 바이어스 차폐판이 적용될 때, 측벽의 범위는 9㎚(5%)였고, 하부의 범위는 14㎚(7%)였다. 이 블랭킷 두께에서, 예를 들어 홀을 전기-화학적으로 구리 도금하는 데 있어, 홀으로의 접근을 막는 지점이 아니라, 비아홀의 상부를 연결하는 돌출부가 형성되었다. 9㎚ 측벽의 범위는 도금과 같은 전극층 및 시드에서 매우 충분하다. 이와 유사하게, 바이어스 차폐판이 접지되었을 때, 측벽의 범위는 단지 2.6%였으며, 하부 범위는 5%였다.
도 1에 도시된 마그네트론(60)은 단지 예시적이다. SIP 스퍼터링을 위한 불평형 마그네트론은 원형 또는 달걀 형태의 마그네트론이 발전되었으나 대체적으로 삼각형 또는 경기장 트랙과 같은 형태를 가진다. 도 3에 도시된 3각형 형상은 목표물 중심(70) 근처의 좁은 모서리(90) 및 목표 주변의 아크형의 측면(92)을 가진다. 도 4에 도시된 경기장 트랙 형태(보다 일반적으로는 길게 늘어진 달걀 형태)는 중앙(70)에서 목표물의 주변으로 뻗어 있다. 두 경우에 있어서, 외부 극성(94,96)은 반대 극성의 자성을 띠는 내부 극성(98, 100)을 포위하고 둘러싼다. 외부 극성의 전체 자속은 내부극성의 전체 자속보다 실질적으로 높다. 이러한 형태는 상대적으로 목표물 면적의 약 20%보다 상대적으로 작은 면적을 가진다. 작은 마그네트론 면적은 목표 전력 대 마그네트론 면적의 비율에 의해서 결정되는 목표물에서의 효과적인 전력밀도를 증가시킨다. 목표 전력은 200㎚의 웨이퍼에서 실질적으로 약 20 내지 40kW여서, 목표 전력 밀도는 약 300W/cm2보다 크다. 본 발명의 바이어스 차폐판을 가지는 높은 이온화 비율을 달성하기 위해서, 그것들의 높은 전력밀도 및 마그네트론 끝에서의 플라즈마 누출의 부족 때문에, 극성을 가지는 작은 면적의 마그네트론이 바람직하다. 그러나, 바이어스된 차폐판은 플라즈마 및 이온을 웨이퍼 쪽으로 가이드하도록 할 수 있으므로, 바이어스 차폐판은 극성의 강도가 강한 비대칭일 필요가 줄어든다. 결국, 바이어스 차폐판은 특히 Fu등의 둥근 천장형의 목표물에서 유용한 데, 이는 고리형상의 둥근 천장형의 강한 불평형 마그네트론을 디자인하는 것이 어렵기 때문이다. 그러나, 목표물 근처에 위치한 보다 강한 극성을 가진 일부 불평형 마그네트론은 접지된 상부 차폐판을 지나는 플라즈마를 가이드하는 것이 바람직하다.
바이어스된 차폐판은 스퍼터링 반응기의 흐름을 즉, 목표물과 웨이퍼 사이의 공간에서 스퍼터링 이온 플럭스의 실질적 감소없이 증가시킨다. 웨이퍼 지름의 125%보다 큰 공간이 고려될 수 있다. 이 증가된 흐름은 좁은 홀을 잘 코팅시키지 않는 중성 스퍼터링 원자의 일부를 필터링하여 없앤다. 더구나, 보다 짧은 흐름에서는, 웨이프의 중앙은 웨이퍼의 끝단보다도 큰 입자 플럭스가 요구된다. 플럭스내의 보다 적은 변화가 있기 때문에, 보다 긴 흐름은 중앙-대-끝단의 균일성을 증가시킨다.
본 발명의 바이어스된 차폐판은 챔버의 복잡성을 단지 조금 증가시켜 마그네트론 스퍼터링을 추가적인 조절할 수 있도록 제공한다.
높은 비율의 스퍼터링 금속이온을 생산하여 스퍼터링 효율을 향상시킬 수 있다.

Claims (17)

  1. DC 스퍼터링 반응기로서,
    중앙축을 따라서 길게 뻗은 측벽을 가지는 진공챔버;
    상기 측벽에 봉인된 목표물;
    상기 목표물에 상기 축을 따라 반대편에 스퍼터링 증착된 기판 및 지지체 표면에 붙어 있는 상기 챔버내의 지지체;
    상기 목표물에 인접한 상기 측벽의 제 1부분 주위에 정렬되며, 스퍼터링 증착으로부터 상기 제 1부분을 보호하도록 구성되고, 설정된 제 1 전위를 유지하는 제 1 차폐판;
    선택적으로 상기 목표물에 연결되고, 챔버내에 플라즈마를 생성시키도록 설정된 제 1 전위와 관련하여 상기 목표물을 음으로 바이어싱할 수 있는 제 1 DC 전원;
    제 1 부분 보다도 더 떨어져서 위치하는 상기 측벽의 제 2부분 주위에 정렬되고, 스퍼터링 증착으로부터 상기 제 2 부분을 보호하도록 구성된 제 2 차폐판; 및
    상기 제 2 차폐판에 선택적으로 연결되고, 상기 제 1 전위보다 양의 값을 가지는 차폐 전압에 상기 제 2 차폐판을 바이어싱할 수 있는 제 2 DC 전원을 포함하는 것을 특징으로 하는 DC 스퍼터링 반응기.
  2. 제 1항에 있어서,
    선택적으로 상기 지지체에 연결되는 제 3 전원을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 DC 스퍼터링 반응기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 설정된 제 1 전위는 접지 전위이고,
    상기 챔버는 전기적으로 접지된 것을 특징으로 하는 DC 스퍼터링 반응기.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제 3 전원은 상기 지지체에 음의 전위를 만들 수 있는 것을 특징으로 하는 DC 스퍼터링 반응기.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 지지체와 관련하여 상기 목표물의 뒷면에 위치하고 상기 목표물의 중앙을 따라 회전하는 마그네트론을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 DC 스퍼터링 반응기.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 마그네트론은 제 1 자성 및 제 1 전체 자속을 가지는 외부 극성, 및 상기 제 1 자성과 반대의 제 2 자성 및 제 1 전체 자속보다 작은 제 2 전체 자속을가지며 상기 외부 극성으로 둘러싸인 내부 극성을 가지는 것을 특징으로 하는 DC 스퍼터링 반응기.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 차폐판은 상기 목표물과 관련된 상기 지지체의 상기 지지체 표면의 후방에서 상기 중앙축을 따라 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 DC 스퍼터링 반응기.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제 1 차폐판은 추가적으로 상기 진공 챔버의 하부벽을 보호하도록 상기 지지체 표면의 후방에서 상기 중앙축에서 방사선으로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 DC 스퍼터링 반응기.
  9. DC 스퍼터링 반응기로서,
    중앙축을 따라서 길게 뻗은 측벽을 가지는 진공챔버;
    상기 측벽으로부터 전기적으로 절연되고 봉인된 목표물;
    상기 목표물에 대해 상기 축을 따라 반대편으로 뻗어 있는 지지체 표면 및 스퍼터링 증착된 기판에 달라붙도록 상기 챔버로부터 전기적으로 절연되어 챔버내에 위치한 받침대 전극;
    상기 진공 챔버에 접지되고 상기 측벽의 제 1 부분을 보호하는 제 1 차폐판;
    상기 진공 챔버로부터 전기적으로 절열되고, 상기 제 1 차폐판보다 상기 받침대 전극에 더 근접하게 위치하고, 상기 제1 부분보다 상기 받침대 전극에 더 근접한 상기 측벽의 제 2 부분을 보호하는 제 2 차폐판;
    상기 목표물에 음의 DC 전압을 인가할 수 있는 제 1 DC 전원; 및
    상기 제 2 차폐판에 양의 DC 전압을 인가할 수 있는 제 2 DC 전원을 포함하는 것을 특징으로 하는 DC 스퍼터링 반응기.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 받침대 전극에 음의 전위가 인가될 수 있는 제 3 전원을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 DC 스퍼터링 반응기.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 제 2 차폐판은 상기 측벽의 상기 제 2 부분을 보호하는 외부 원통형 부분, 및 상기 외부 원통형 부분과 연결되어 상기 목표물의 반대편 상기 지지체 표면의 측면에 상기 축을 따라 방사선으로 뻗어 있고 상기 진공챔버의 하부벽을 보호하는 하부 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 DC 스퍼터링 반응기.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제 2 차폐판은 상기 하부 부분에 연결되고 상기 받침대의 측면을 따라 상기 지지체 표면 쪽으로 수직으로 뻗어있는 내부 원통형 부분을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 DC 스퍼터링 반응기.
  13. 제 8항에 있어서,
    상기 제 2 전원은 10 내지 50VDC 범위의 양의 DC 전압을 인가할 수 있는 것을 특징으로 하는 DC 스퍼터링 반응기.
  14. 스퍼터링 반응기를 작동하는 방법으로서,
    상기 목표물로부터 금속 원자를 스퍼터링하는 진공 챔버내에 플라즈마를 유지하고, 금속 원자의 최소 약 5%가 금속이온으로 이온화되도록 금속 목표물에 충분한 음의 DC 전압을 인가하는 단계;
    상기 목표물 및 스퍼터링 코팅된 기판을 지지하는 받침대 전극 사이의 프로세싱 공간을 둘러싸는 차폐판에 양의 DC 전압을 인가하는 단계;
    상기 받침대 전극에 상기 양의 DC 전압과 관련된 DC 바이어스를 도입하는 단계를 포함하는 스퍼터링 반응기 작동방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 양의 DC 전압은 상기 플라즈마의 플라즈마 전위보다 높은 것을 특징으로 하는 스퍼터링 반응기 작동방법.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 양의 DC 전압은 10 내지 50VDC의 범위인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 반응기 작동방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 범위는 15 내지 40V DC인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 반응기 작동방법.
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