DE69403386T2

DE69403386T2 - Vorrichtung und Verfahren zur Erhöhung der Zerstäubungsrate in einem Zerstäubungsgerät

Info

Publication number: DE69403386T2
Application number: DE69403386T
Authority: DE
Inventors: Xin Sheng Guo
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 1993-05-19
Filing date: 1994-04-22
Publication date: 1997-09-18
Anticipated expiration: 2014-04-23
Also published as: US5538603A; KR100328134B1; EP0625792B1; KR940027055A; EP0625792A1; DE69403386D1; JPH0790568A; JP3746084B2

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Zerstäuben, das für die Ausbildung von integrierten Schaltungsstrukturen auf Halbleiterwafern einsetzbar ist. Insbesondere betrifft diese Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erhöhen der Gleichförmigkeit der Zerstäubungsrate einer Zerstäubungsvorrichtung, die für die Ausbildung von integrierten Schaltungsstrukturen auf Halbleiterwafern einsetzbar ist.
Bei der Abscheidung von Materialien auf einem Substrat durch Zerstäubung von einem Target aus werden die zerstäubten Atome von dem Target aus in verschiedene Richtungen gestreut, einschließlich zurück zum Target, obwohl sie dann durch die auf das Target auftreffenden Ionen, beispielsweise Argonionen, erneut zerstäubt werden. Zerstäubte Atome, die zurück zu einer Wiederabscheidung auf dem Target gestreut werden, haften jedoch an dem Target nicht gut. Wenn deshalb solche Atome nicht wiederzerstäubt werden, können sie sich zu einer schlecht verbundenen Masse von Materialien aufbauen, die schließlich abplatzen kann, was eine unerwünschte Teilchenbildung in der Abscheidungskammer entstehen läßt.
Leider ist die Zerstäubungsrate über der gesamten Fläche des Targets nicht gleichförmig, teilweise aufgrund des Vorhandenseins einer geerdeten Abschirmung angrenzend an den Umfang des Targets, die zum Schutz der Wände der Abscheidungskammer gegenüber einer Abscheidung von zerstäubten Atomen dient. Während somit die Streuung und Wiederabscheidung von zerstäubten Atomen in der Kammer ziemlich gleichförmig ist, ist die Zerstäubung der wiederabgeschiedenen Atome (d.h. die Wiederzerstäubung) nicht gleichförmig, wobei angrenzend an den Umfang des Targets (das gewöhnlich kreisförmig ist) weniger der wiederabgeschiedenen Atome wiederzerstäubt werden.
Wenn ein einzelnes Material, wie ein Metall, beispielsweise Titan, zerstäubt wird, ist gewöhnlich die Zerstäubungsrate ausreichend, daß die obenbeschriebene Wiederabscheidung kein Problem erzeugt. D.h., daß die Wiederzerstäubungsrate noch ausreicht, um einen übermäßigen Aufbau von wiederabgeschiedenem Metall an den Rändern des Targets zu verhindern.
Wenn jedoch eine reaktive Zerstäubung in dem Abscheidungsreaktor ausgeführt wird, in welchem die zerstäubten Metallatome mit einem Gas in der Kammer zur Bildung einer intermetallischen Phase auf der Oberfläche reagieren, wo sich die Metallatome abscheiden, kann eine solche intermetallische Phase eine niedrigere Zerstäubungsrate als das Metall selbst haben. Wenn sich die zerstäubten Metallatome auf der Targetoberfläche wiederabscheiden und mit dem reaktiven Gas zur Bildung der intermetallischen Phase reagieren, wird diese intermetallische Phase manchmal mit einer Rate zerstäubt, die sich zum Verhindern oder Unterbinden des unerwünschten Aufbaus einer schlecht haftenden Masse nicht eignet, so daß die obenbeschriebene, unerwünschte Ausbildung von Teilchen in der Kammer entstehen kann, wenn die intermetallische Phase von den Targetflächen, wo sie sich ausgebildet hat, abplatzt.
Dieses Problem der Wiederabscheidung und der Teilchenbildung hat sich als von besonderer Bedeutung bei der reaktiven Zerstäubungsabscheidung von Titannitrid auf einer Substratoberfläche erwiesen, beispielsweise auf der Oberfläche eines Halbleiterwafers. Die zerstäubten Titanatome reagieren, wenn sie gestreut und auf der Targetoberfläche wiederabgeschieden werden, mit dem gasförmigen Stickstoff in der Kammer unter Bildung von Titannitrid auf der Targetoberfläche Dieses Titannitrid zerstäubt seinerseits mit einer geringeren Rate, als dies metallisches Titan tut. Wenn sich das Titannitrid an dem Umfang der Targetoberfläche bildet, ergibt die Kombination aus der Wiederabscheidung und einer verringerten Wiederzerstäubüngsrate einen allmählichen Aufbau von schlecht haftendem Nitrid an dem Umfang oder Rand des Targets, was zur Entstehung der Teilchenbildung führt, wenn das Material von dem Target abplatzt.
Man möchte deshalb eine Zerstäubungsvorrichtung und ein Verfahren bereitstellen, mit denen es möglich ist, die Menge einer solchen Wiederabscheidung von zerstäubtem Material an dem Rand des Targets zu verringern und/oder die Zerstäubungsrate des wiederabgeschiedenen Materials an dem Rand des Targets zu erhöhen, insbesondere wenn ein reaktives Zerstäuben in der Vorrichtung erfolgt und das wiederabgeschiedene Material durch Reaktion des anfänglich wiederabgeschiedenen Materials mit einem rekativen Gas, das in der Zerstäubungsabscheidungskammer vorhanden ist, einen Verbund bildet.
Die JP-A-60 200962 offenbart ein einziges, insgesamt kreisförmiges Zerstäubungstarget mit einer Targetoberfläche, die von einem zentralen planaren Abschnitt und einem äußeren abgefasten Ringabschnitt gebildet wird. An das Target grenzt eine geerdete Abschirmung an, die den Umfang des Targets umgibt und die insgesamt senkrecht zur Ebene des zentralen Abschnitts der Targetoberfläche angeordnet ist, um die Wände der Zerstäubungsabscheidungsvorrichtung vor von dem Target zerstäubten Materialien zu schützen.
Es ist deshalb ein Ziel dieser Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung und ein Verfahren für die Zerstäubungsabscheidung und insbesondere für die reaktive Zerstäubung bereitzustellen, bei denen die Wiederabscheidung des zerstäubten Materials am Rand eines Targets unterbunden ist, während die Zerstäubungsrate am Rand des Targets erhöht ist.
Diese Erfindung stellt eine Zerstäubungsabscheidungsvorrichtung zur Verwendung bei der Abscheidung von Materialien auf einer Substratoberfläche zur Ausbildung eines integrierten Schaltungsaufbaus darauf bereit, die einen Substratträger und ein einziges, insgesamt kreisförmiges Zerstäubungstarget aufweist, welches einen zentralen planaren Abschnitt in der Zerstäubungsabscheidungsvorrichtung angrenzend an eine geerdete Abschirmung hat, welche den Umfang des Targets umgibt, wobei die geerdete Abschirmung insgesamt senkrecht zur Ebene des zentralen Abschnitts des Targets angeordnet ist, um die Wände der Zerstäubungsabscheidungsvorrichtung vor den von dem Target zerstäubten Materialien zu schützen, wobei das kreisförmige Zerstäubungstarget eine Targetoberfläche mit einem planaren zentralen Abschnitt und einem sich verjüngenden äußeren Abschnitt aufweist, wobei sich ein Umfangsabschnitt der Verjüngung von dem Substratträger weg erstreckt, wodurch der planare zentrale Abschnitt und der sich verjüngende äußere Abschnitt der Targetoberfläche ein insgesamt konvexes Profil haben, das dem Substratträger zugewandt ist, und wobei der sich verjüngende äußere Abschnitt der Targetoberfläche einen Verjüngungswinkel von wenigstens etwa 35º bezüglich des restlichen planaren zentralen Abschnitts hat, um eine Wiederabscheidung von vorher zerstäubten Materialien an dem sich verjüngenden äußeren Abschnitt angrenzend an die geerdete Abschirmung zu verhindern.
Vorzugsweise liegt der Winkel des sich verjüngenden äuberen Abschnitts der Targetoberfläche bezogen auf den planaren zentralen Abschnitt in einem Bereich von etwa 35º bis etwa 70º.
Der Winkel des sich verjüngenden äußeren Abschnitts der Targetoberfläche kann, bezogen auf den planaren zentralen Abschnitt, insbesondere in einem Bereich von etwa 40º bis etwa 60º liegen.
Bei jeder der obigen Anordnungen kann die Schnittkante des sich verjüngenden äußeren Abschnitts der Targetoberfläche mit dem planaren zentralen Abschnitt einen Abstand von etwa 5 mm bis etwa 20 mm von der kreisförmigen Abschirmung haben, die einen Stirnrand des Targets umgibt, gemessen längs einer Linie, die in der Ebene des planaren zentralen Abschnitts der Targetoberfläche liegt.
Insbesondere kann der äußere, sich verjüngende Oberflächenabschnitt des Targets von dem planaren zentralen Abschnitt aus in einem Abstand von etwa 10 mm bis etwa 15 mm von der kreisförmigen Abschirmung beginnen, die einen Stirnrand des Targets umgibt.
In dem letzteren Fall kann sich der äußere sich verjüngende Abschnitt der Targetoberfläche von der Abschirmung in einem Abstand von etwa 12,5 mm nach innen erstrecken, gemessen längs der Linie, die in dem planaren zentralen Abschnitt der Targetoberfläche liegt.
Bei den obigen Anordnungen kann das Zerstäubungstarget auch einen äußeren Halteflansch haben und sich der verjüngende äußere Abschnitt der Targetoberfläche von dem planaren zentralen Abschnitt zu dem Flansch erstrecken.
An einem äußeren Rand des ersten äußeren sich verjüngenden Abschnitts kann ein zweiter äußerer sich verjüngender Abschnitt der Targetoberfläche beginnen und sich zu dem äußeren Halteflansch erstrecken.
Die Erfindung stellt auch ein Zerstäubungsabscheidungsverfahren zur Verwendung bei der Abscheidung von Materialien auf einer Substratoberfläche zur Ausbildung eines integrierten Schaltungsaufbaus darauf bereit, bei welchem Zerstäubungsmaterial von einem Zerstäubungstarget angrenzend an eine am Umfang geerdete Abschirmung zerstäubt wird und bei welchem die Zerstäubungstargetoberfläche mit einem planaren zentralen Abschnitt und einem sich verjüngenden äußeren Abschnitt versehen ist, wobei sich der äußere Rand des sich verjüngenden äußeren Abschnitts der Targetoberfläche von dem Substrat weg erstreckt, wodurch der planare zentrale Abschnitt und der äußere sich verjüngende Abschnitt der Targetoberfläche eine konvexe Oberfläche bilden, die dem Substrat zugewandt ist, und wobei sich der äußere sich verjüngende Abschnitt der Targetoberfläche unter einem Winkel von wenigstens 35º bezogen auf den übrigen planaren zentralen Abschnitt der Targetoberfläche verjüngt, um eine Wiederabscheidung von zerstäubtem Material auf Abschnitten des Targets angrenzend an die Abschirmung zu verhindern.
Es folgt eine Beschreibung einer Anzahl von Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, in denen
Fig. 1 eine Teilansicht im Vertikalschnitt einer bekannten Zerstäubungsvorrichtung ist, die die Rückstreuung von zerstäubten Atomen zurück zur Oberfläche des Targets zeigt,
Fig. 2 eine Teilansicht im Vertikalschnitt der Zerstäubungsabscheidungsvorrichtung von Fig. 1 ist, die jedoch mit dem Target der Erfindung versehen ist, wobei der Unterschied in der Menge der zurückgestreuten zerstäubten Atome gezeigt wird, welche die Oberfläche des Targets am Umfang des Targets treffen, wo die sich verjüngende Oberfläche ausgebildet worden ist,
Fig. 3 eine vergrößerte Teilansicht im Vertikalschnitt eines Abschnitts von Fig. 2 ist und den Winkel und die Abmessungen der sich verjüngenden Oberfläche des Targets zeigt,
Fig. 4 eine Teilansicht im Vertikalschnitt einer weiteren und bevorzugten Ausführungsform des sich verjüngenden Targets der Erfindung ist, welches zwei sich verjüngende Oberflächen hat, und
Fig. 5 eine Draufsicht auf die Abschirmung und das sich verjüngende, in Fig. 4 gezeigte Target ist und von unten die Breiten der jeweiligen sich verjüngenden Oberflächen zeigt.
In Fig. 1 ist eine typische vorbekannte Zerstäubungsabscheidungsvorrichtung (in Form einer Prinzipskizze) gezeigt, die eine Kammer 2 mit einer geerdeten Kammerwand 6, ein insgesamt kreisförmiges Target 10, ein Wafertragelement 20 und eine insgesamt kreisförmige Abschirmung 30 aufweist, die das Target 10 umgibt. Über dem Target 10 ist ein Magnetron 40 angeordnet, welches ein Magnetfeld in der Kammer 2 erzeugt, um die Bewegungsbahn von ionisierten Gasen in der Kammer 2 zu beeinflussen.
Das Target 10 hat einen insgesamt kreisförmigen zentralen Abschnitt mit einer insgesamt planaren Öberfläche 12 darauf und einem Flanschabschnitt 10a, der zum Halten des Targets 10 in der Kammer 2 dient. Das Target 10 ist gegenüber der geerdeten Kammerwand 6 durch geeignete Isoliereinrichtungen, wie einen O-Ring 8, elektrisch isoliert, der auch eine Dichtung zwischen der Kammerwand 6 und dem Target 10 bildet. Wenn in die Kammer 2 ein ionisierbares Gas, wie Argon, zugeführt wird, wird es dadurch ionisiert, daß an dem Target 10 ein Potential von beispielsweise -500 V Gleichspannung durch eine Spannungsquelle (nicht gezeigt) angelegt wird.
Das Substrattragelement 20 kann geerdet oder, wie gezeigt, gegenüber Masse durch Verwendung von Isoliereinrichtungen, wie dem gezeigten O-Ring-Isolator 26, zwischen der Kammerwand 6 und einem Wafertragsockel 22 isoliert sein, der auch eine Abdichtung dazwischen bildet. Eine Abschirmung 30, die auf Massepotential gehalten wird, hat einen zur Kammerwand 6 parallelen Mantelabschnitt 31, einen Winkelabschnitt bei 32 und einen Flanschabschnitt 33. Der Mantelabschnitt 31 wirkt so, daß er die Wände 6 vor einer Abscheidung von von dem Target 10 zerstäubtem Material auf ihnen schützt.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, kann ein zerstäubtes Atom, beispielsweise ein Titanatom, mit einem Gasion an einem zur Darstellung gewählten Punkt A kollidieren und zur Vorderseite 12 des Targets 10 wieder zurückgerichtet werden, auf dem es in einem Punkt B auftrifft, wenn der Winkel der Bewegungsbahn des reflektierten Atoms senkrecht zur Ebene des Targets 10 ist. Es ist jedoch wahrscheinlicher, daß sich das zerstäubte Atom zurück zum Target 10 mit einem Winkel bewegt und dadurch auf das Target 10 an den zur Darstellung dienenden Punkten C oder D trifft. Während die Abscheidung des zerstäubten Atoms auf dem Target 10 an den dargestellten Punkten B oder D kein Problem vom Standpunkt der Wiederzerstäubung des wiederabgeschiedenen Materials bildet, kann die Wiederabscheidung des zerstäubten Materials an dem dargestellten Punkt C angrenzend an den Stirnrand des Targets 10 zu einem Problem führen, da die Zerstäubungsrate angrenzend an den Rand des Targets 10 geringer ist als die Zerstäubungsrate in den zentralen Abschnitten des Targets 10. Der Grund dafür besteht darin, daß das Plasma des ionisierten Gases in der Nähe des Mantelabschnitts 31 der geerdeten Abschirmung 30 nicht so dicht ist.
Somit kann die Wiederabscheidung von zerstäubtem Material an der Vorderseite des Targets 10 angrenzend an den Stirnrand des Targets 10, beispielsweise am Punkt C, zu einem Aufbau von schlecht haftendem Material führen, das schließlich abplatzen kann, wodurch herbeigeführt wird, daß Teilchen in der Kammer 2 vorhanden sind, die auf die Oberfläche eines auf dem Waferträger 20 für eine Behandlung in der Kammer 2 plazierten Wafers fallen können.
Es ist jedoch zu erwähnen, daß die dargestellte Wiederabscheidung von zerstäubtem Material so dargestellt ist, daß es auf das Target 10 im Punkt C in einem Winkel vom Kollisionspunkt A zwischen dem zerstäubten Atom und einem Gasion, mit dem es kollidierte, trifft. Während der Kollisionspunkt A und der Wiederabscheidungspunkt C nur der Darstellung dienen sollen, erfolgen die meisten Wiederabscheidungen an dem dargestellten Punkt C in einem anderen Winkel als einem senkrechten, da, wie oben erwähnt, die Ionendichte des Plasmas angrenzend an die geerdete Abschirmung 30 nicht so groß ist, wodurch weniger Kollisionen an Punkten angrenzend an die Abschirmung 30 auftreten, was zu senkrechten Zusammenstößen mit dem Target 10 an dem dargestellten Punkt C führen könnte.
Deshalb ist erfindungsgemäß, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, das Target 11 der Erfindung mit einer sich verjüngenden oder geneigten Fläche 14 versehen, die in einem Winkel α zur Ebene der Frontfläche 12a des Targets 11 angeordnet ist. Der Winkel α muß wenigstens etwa 30º betragen und kann vorzugsweise von etwa 35º bis etwa 70º variieren. Besonders bevorzugt variiert der Winkel α von etwa 40º bis etwa 60º. Wenn eine derart große Verjüngung am Rand des Targets 11, d.h. ein derart großer Wert für den Winkel α vorgesehen wird, setzen sich die meisten der reflektierenden Atome am Rand oder Umfang des Targets 11 nicht wieder ab.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, beginnt der geneigte oder sich verjüngende Oberflächenabschnitt 14 des Targets 11 in einem Abstand b von dem Mantelabschnitt 31 der Abschirmung 30. Der Abstand b kann von mehr als etwa 5 mm bis weniger als etwa 20 mm variieren, d.h. von mehr als etwa 0,2 Zoll bis weniger als etwa 0,8 Zoll. Vorzugsweise variiert der Abstand b von etwa 10 mm bis etwa 15 mm (etwa 0,4 Zoll bis etwa 0,6 Zoll), und typischerweise beträgt der Abstand b etwa 12,5 mm (etwa 0,5 Zoll). Die sich verjüngende Oberfläche 14 endet an einem Punkt 19 an einem Flanschabschnitt 11a des Targets 11, der zum Halten des Targets 11 in der Kammer 2 dient. Der Punkt 19 an dem Target 11 ist eine Annäherung an den Punkt, an dem der Mantelabschnitt 31 der Abschirmung 30 das Target 11 schneiden würde, wenn er verlängert würde.
Hier ist zu vermerken, daß die vorher beschriebene Vorrichtung (gezeigt in Fig. 1) mit dem modifizierten Target der Erfindung ohne Modifizierung der übrigen Vorrichtung verwendet werden kann, die deshalb in Fig. 2 die gleichen Bezugszeichen aufweist.
Wenn, wie in Fig. 2 gezeigt ist, ein zerstäubtes Atom mit einem Ion im Punkt A kollidiert und zurück zum Punkt C, d.h. zurück zum Target 11 mit dem gleichen Winkel reflektiert wird, wie er zu einer Abscheidung auf der Oberfläche des Targets 10 im Punkt C in Fig. 1 geführt haben würde, führt die Ausbildung der erfindungsgemäßen sich verjüngenden Oberfläche 14 dazu, daß das reflektierte zerstäubte Atom die Oberfläche 12a (und auch die Oberfläche 14) des Targets 11 verfehlt. Das Ergebnis ist eine wesentliche Reduzierung der Wiederabscheidungsmenge von zerstäubten Atomen angrenzend an den Stirnabschnitt des Targets 11, d.h. auf der Oberfläche 14. Das bedeutet, daß die tatsächliche Fläche, wo die Wiederzerstäubung in herkömmlicher Weise am schwächsten ist, eine reduzierte Wiederabscheidungsrate aufweist, was zu einem reduzierten Aufbau von wiederabgeschiedenem Material führt, das für ein nachfolgendes Abplatzen zur Verfügung steht, das eine unerwünschte Teilchenbildung in der Abscheidungskammer verursacht.
Es ist weiter anzumerken, daß ein zusätzlicher Vorteil durch die Ausbildung der sich verjüngenden Oberfläche 14 ein effektives allmähliches Dünnerwerden der Gesamtdicke des Targets 11 ist. Dies ist deshalb von Vorteil, weil die Magnetfeldstärke des Magnetrons 40, das angrenzend an das Target 11 angeordnet ist, sich mit dem Quadrat des Abstands ändert und die Zerstäubungsrate um so mehr gesteigert wird, je stärker das Magnetfeld ist. Deshalb ist dort, wo das Target 11 am dünnsten ist, das Magnetfeld am stärksten, was in einem solchen Bereich eine Erhöhung der Zerstäubungsrate ergibt. Da normalerweise der Bereich des Targets 11, der sich der geerdeten Abschirmung 30 am nächsten befindet, die niedrigste Plasmadichte und deshalb die niedrigste Zerstäubungsrate hat, begünstigen eine solche Erhöhung des Magnetfelds und ihr sich daraus ergebender vorteilhafter Effekt bezüglich der Zerstäubungsrate in dem Raum angrenzend an die sich verjüngende Oberfläche 11 den Prozeß weiterhin, da jegliches zerstäubte Material, das sich noch auf der sich verjüngenden Oberfläche 14 abscheiden kann, dann mit größerer Wahrscheinlichkeit von der sich verjüngenden Oberfläche 14 des Targets 11 wiederzerstäubt wird.
Während die Ausbildung der sich verjüngenden oder geneigten Oberfläche 14 zu einer Reduzierung der Menge des zerstäubten Materials, das sich auf der Oberfläche 14 des Targets 10 wiederabgeschieden hat, sowie zu einer Erhöhung der Wiederzerstäubungsrate in dem Bereich angrenzend an die sich verjüngende Oberfläche 14 führt, d.h. angrenzend an die geerdete Abschirmung 30, kann in manchen Fällen der sich verjüngende Spalt schädlich sein, der sich zwischen der sich verjüngenden Oberfläche 14 und der Ecke 32 der Abschirmung 30 einstellt. Der Grund dafür besteht darin, daß die Ausbildung einer solchen sich verjüngenden Oberfläche zu einer Wiederabscheidung von reflektierten Atomen auf dem O-Ring 8 führen kann.
Obwohl man noch nicht vollständig versteht, warum dieser variable Spalt schädlich sein kann, hält man vorzugsweise den Spalt zwischen der Abschirmung 30 und dem Target 11 konstant oder läßt ihn wenigstens nicht expandieren, bis sich die Abschirmung 30 bei 32 zur Bildung des Mantelabschnitts 31 umbiegt, d.h. eine Position erreicht, an der die Abschirmung 30 in einem annähernden Winkel von 90º zur Oberfläche 12a des Targets 11 angeordnet ist. Obwohl eine Bindung an irgendwelche Teilchentheorien des Verfahrens nicht beabsichtigt ist, nimmt man an, daß eine Expansion dieses Spaltes zwischen der Abschirmung 30 und dem Target 11, wenn sich die Abschirmung 30 bei 32 biegt oder krümmt, zu einer erhöhten Gelegenheit für eine unerwünschte Abscheidung auf dem O-Ring 8 ohne eine entsprechende Steigerung der Wiederabscheidungsrate aufgrund der unmittelbaren Nähe der geerdeten Abschirmung 30 zum Target 11 in diesem Bereich führt.
Deshalb wird entsprechend einer bevorzugten Ausführung der Erfindung, wie sie in Fig. 4 gezeigt ist, eine erste sich verjüngende Oberfläche 15 an dem Target 11' vorgesehen, die, wie in Fig. 4 gezeigt ist, an einem Punkt 17 endet, der einen Abstand c von dem Anfang der ersten sich verjüngenden Oberfläche 15 am Punkt 18 hat, d.h. vom Schnittpunkt 18 der sich verjüngenden Oberfläche 15 mit der zentralen Targetoberfläche 12a. Der Abstand c kann von mehr als etwa 3 mm bis zu weniger als etwa 18 mm (mehr als etwa 0,12 Zoll bis weniger als etwa 0,72 Zoll) variieren. Vorzugsweise variiert der Abstand c von etwa 8 mm bis etwa 13 mm (etwa 0,32 Zoll bis etwa 0,52 Zoll) und beträgt typischerweise etwa 10,5 mm (etwa 0,42 Zoll).
Dies führt zu einem Spalt oder Abstand d zwischen dem Punkt 17 am Target 11' und dem Mantelabschnitt 31 der Abschirmung 30, wie es in Fig. 4 und 5 gezeigt ist, der sich von etwa 1,5 mm bis etwa 2,5 mm (etwa 0,06 Zoll bis etwa 0,1 Zoll), typischerweise von etwa 2 mm (etwa 0,8 Zoll) ändert.
Das Target 11' ist weiterhin mit einer zweiten sich verjüngeden Oberfläche 16 versehen, die am Punkt 17 beginnt und sich zum Punkt 19 erstreckt, d.h. dem Beginn des Flanschabschnitts 11a des Targets 11'. Die Neigung der zweiten sich verjüngenden Oberfläche 16 bildet einen Winkel ß mit einer Ebene senkrecht zur Ebene der Oberfläche 12a am Target 11', d.h. einen Winkel 90º-ß mit der Ebene 12a des Targets 11'. Der Winkel ß kann von etwa 5º bis etwa 20º, und vorzugsweise von etwa 7º bis etwa 15º variieren. Ein typischer Bereich für den Winkel ß erstreckt sich von etwa 10º bis etwa 12º. Das Target 11' hat dann die gewünschte Verbesserung hinsichtlich der reduzierten Wiederabscheidung von zerstäubtem Targetmaterial zurück an den Außenrändern des Targets 11' oder an dem O-Ring 8 sowie die Beibehaltung des gewünschten Abstands oder Spaltes d zwischen dem Target 11' und dem Mantelabschnitt 31 der Abschirmung 30, der sich parallel zur Wand 6 der Abscheidungskammer 2 erstreckt.
Somit stellt die Erfindung eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zum Zerstäuben und insbesondere für die reaktive Zerstäubung bereit, wobei die vordere Oberfläche des Targets, die dem Substrat, auf dem abgeschieden werden soll, zugewandt ist, sich von der vorderen Oberfläche am Umfang der Targetoberfläche, d.h. angrenzend an die Abschirmung, weg verjüngt, so daß eine Wiederabscheidung von zerstäubtem Material zurück auf die Umfangsabschnitte der Targetoberfläche unterbunden wird.

Claims

1. Zerstäubungsabscheidungsvorrichtung zur Verwendung bei der Abscheidung von Materialien auf einer Substratoberfläche zur Ausbildung eines integrierten Schaltungsaufbaus darauf

- mit einem Substratträger,

- mit einem einzigen, insgesamt kreisförmigen Zerstäubungstarget (11), das einen zentralen planaren Abschnitt in der Zerstäubungsabscheidungsvorrichtung angrenzend an eine geerdete Abschirmung (30, 31) hat, die den Umfang des Targets umgibt,

- wobei die geerdete Abschirmung insgesamt senkrecht zur Ebene des zentralen Abschnitts des Targets angeordnet ist, um die Wände (6) der Zerstäubungsabscheidungsvorrichtung vor den von dem Target zerstäubten Materialien zu schützen,

- wobei das kreisförmige Zerstäubungstarget eine Targetoberfläche (12a) mit einem planaren zentralen Abschnitt und einem sich verjüngenden äußeren Abschnitt (14) aufweist, und

- wobei sich ein Umfangsabschnitt der Verjüngung von dem Substratträger weg erstreckt, wodurch der planare zentrale Abschnitt und der sich verjüngende äußere Abschnitt der Targetoberfläche ein insgesamt konvexes Profil bilden, das dem Substratträger zugewandt ist,

dadurch gekennzeichnet,

- daß der sich verjüngende äußere Abschnitt (14) der Targetoberfläche einen Verjüngungswinkel von wenigstens etwa 35º bezüglich des restlichen planaren zentralen Abschnitts (12a) hat, um eine Wiederabscheidung von vorher zerstäubten Materialien an dem sich verjüngenden äußeren Abschnitt angrenzend an die geerdete Abschirmung zu verhindern.

2. Zerstäubungsabscheidungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel des sich verjüngenden äußeren Abschnitts (14) der Targetoberfläche bezogen auf den planaren zentralen Abschnitt (12a) in einem Bereich von etwa 35º bis etwa 70º liegt.

3. Zerstäubungsabscheidungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel des sich verjüngenden äußeren Abschnitts (14) der Targetoberfläche bezogen auf den planaren zentralen Abschnitt in einem Bereich von etwa 40º bis etwa 60º liegt.

4. Zerstäubungsabscheidungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittkante des sich verjüngenden äußeren Abschnitts (14) der Targetoberfläche mit dem planaren zentralen Abschnitt (12a) einen Abstand von etwa 5 mm bis etwa 20 mm von der kreisförmigen Abschirmung (31) hat, die einen Stirnrand des Targets umgibt, gemessen längs einer Linie, die in der Ebene des planaren zentralen Abschnitts der Targetoberfläche liegt.

5. Zerstäubungsabscheidungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere sich verjüngende Oberflächenabschnitt (14) des Targets von dem planaren zentralen Abschnitt aus in einem Abstand (b) von etwa 10 mm bis etwa 15 mm von der kreisförmigen Abschirmung (31) beginnt, die einen Stirnrand des Targets umgibt.

6. Zerstäubungsabscheidungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere sich verjüngende Abschnitt (14) der Targetoberfläche sich von der Abschirmung in einem Abstand (b) von etwa 12,5 mm nach innen erstreckt gemessen längs der Linie, die in dem planaren zentralen Abschnitt der Targetoberfläche liegt.

7. Zerstäubungsabscheidungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zerstäubungstarget (11) weiterhin einen äußeren Halteflansch (11a) hat und daß der sich verjüngende äußere Abschnitt der Targetoberfläche sich von dem planaren zentralen Abschnitt zu dem Flansch erstreckt.

8. Zerstäubungsabscheidungsvorrichtung nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an einem äußeren Rand des ersten äußeren sich verjüngenden Abschnitts (15) ein zweiter äußerer sich verjüngender Abschnitt (16) der Targetoberfläche beginnt und sich zu dem äußeren Halteflansch (11a) erstreckt.

9. Zerstäubungsabscheidungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste äußere sich verjüngende Abschnitt (15) der Targetoberfläche sich gemessen längs der genannten Linie zu einem Abstand (d) von etwa 1,5 mm bis etwa 2,5 mm von der Abschirmung (31) erstreckt.

10. Zerstäubungsabscheidungsvorrichtung nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite äußere sich verjüngende Abschnitt (16) der Targetoberfläche angrenzend an den äußeren Rand (17) des ersten äußeren sich verjüngenden Abschnitts (15) beginnt und sich unter einem Winkel bezüglich des planaren zentralen Abschnitts (12a) der Targetoberfläche verjüngt, der in einem Bereich von etwa 70º bis etwa 85º liegt.

11. Zerstäubungsabscheidungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite äußere sich verjüngende Abschnitt (16) der Targetoberfläche angrenzend an den äußeren Rand (17) des ersten äußeren sich verjüngenden Abschnitts (15) beginnt und sich unter einem Winkel bezüglich des planaren zentralen Abschnitts (12a) der Targetoberfläche verjüngt, der in einem Bereich von etwa 75º bis etwa 83º liegt.

12. Zerstäubungsabscheidungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der erste äußere sich verjüngende Abschnitt (15) der Targetoberfläche sich unter einem Winkel (α&sub2;) bezüglich des planaren zentralen Abschnitts (12a) verjüngt, der in einem Bereich von etwa 40º bis etwa 60º liegt, und daß der zweite äußere sich verjüngende Abschnitt (16) der Targetoberfläche sich unter einem Winkel bezüglich des planaren zentralen Abschnitts verjüngt, der in einem Bereich von etwa 70º bis etwa 85º liegt.

13. Zerstäubungsabscheidungsverfahren zur Verwendung bei der Abscheidung von Materialien auf einer Substratoberfläche zur Ausbildung eines integrierten Schaltungsaufbaus darauf, bei welchem Zerstäubungsmaterial von einem Zerstäubungstarget angrenzend an eine am Umfang geerdete Abschirmung zerstäubt wird und bei welchem die Zerstäubungstargetoberfläche mit einem planaren zentralen Abschnitt und einem sich verjüngenden äußeren Abschnitt versehen ist, wobei sich der äußere Rand des sich verjüngenden äußeren Abschnitts der Targetoberfläche von dem Substrat weg erstreckt, wodurch der planare zentrale Abschnitt und der äußere sich verjüngende Abschnitt der Targetoberfläche eine konvexe Oberfläche bilden, die dem Substrat zugewandt ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich der äußere sich verjüngende Abschnitt der Targetoberfläche unter einem Winkel von wenigstens 35º bezogen auf den übrigen planaren zentralen Abschnitt der Targetoberfläche verjüngt, um eine Wiederabscheidung von zerstäubtem Material auf Abschnitten des Targets angrenzend an die Abschirmung zu verhindern.