DE3885706T2 - Magnetron-Bedampfungssystem zum Ätzen oder Niederschlagen. - Google Patents

Magnetron-Bedampfungssystem zum Ätzen oder Niederschlagen.

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Description

    Fachgebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Fachgebiet der Magnetron-Bedampfungssysteme mit hoher Plasmadichte zum Ätzen oder Niederschlagen unter Verwendung einer Hohlkathodenverbesserung für die Bedampfung. Im spezielleren Sinn betrifft die vorliegende Erfindung eine für die Bedampfung verwendete Vorrichtung, welche die Effizienz und Geschwindigkeit des Systems bei gleichzeitiger Erweiterung seiner Anwendungsgebiete erhöht.
    • Hintergrund der Erfindung
  • Liftoff-Niederschlagsverfahren kommen in der Halbleiterindustrie häufig zum Einsatz. Liftoff-Verfahren konnten bis vor kurzem jedoch nur in Verbindung mit Niederschlagsverfahren auf Verdampfungsbasis eingesetzt werden.
  • Der Ausdruck "Liftoff" bezieht sich auf den Verfahrensschritt in der Herstellung von Halbleiterbauelementen, bei dem eine Fotoresistlack-Maske zusammen mit jeglichem darauf abgeschiedenen Oberflächenmaterial in der Regel unter Einsatz eines Lösungsmittelverfahrens entfernt wird. Während des Herstellungsvorgangs deckt das abgeschiedene Material bekanntlich nicht nur den Bereich auf einem Substrat ab, auf dem der Niederschlag erwünscht ist, sondern es bedeckt auch die Maske, die zusammen mit dem unerwünschten Material entfernt werden muß, bevor der nächste Schritt in dem Niederschlags- oder Herstellungsverfahren durchgeführt werden kann. Da die Maske mit dem Niederschlagsmaterial, z.B. verschiedenen Schichten aus halbleitendem Metall, Isolatoren usw. bedeckt ist, kann das Lösungsmittel die Maske nur an den Kanten der Maskenstruktur erreichen, an denen die Maske theoretisch nicht von dem Niederschlagsmaterial bedeckt wird. Damit dieser Schritt erfolgreich durchgeführt werden kann, ist es notwendig, daß die Kanten der Maske entweder vertikal verlaufen oder die nicht maskierten Bereiche leicht überlappen, um sicherzustellen, daß eine nicht beschichtete Kante der Maske verfügbar ist, an der das Lösungsmittel wirksam werden kann. Demzufolge ist es äußerst wünschenswert und auch notwendig, nur solche Prozesse in den Niederschlagsverfahren einzusetzen, bei welchen nur die planaren Oberflächen, und nicht die Maskenkanten, beschichtet werden.
  • Aus diesem Grund war, wie bereits erwähnt, das Liftoff- Verfahren bis vor kurzem nur in Verbindung mit Niederschlagsverfahren auf Verdampfungsbasis möglich. Beim Niederschlagsverfahren auf Verdampfungsbasis erfolgt eine Annäherung an eine Punktquelle, die in einer Umgebung mit niedrigem Druck (< 0,132 Pa) arbeitet, was einen Niederschlag in "Sichtlinie" zur Folge hat. Die Ursache dafür ist, daß die abgeschiedenen Filme tendentiell nur die planaren Oberflächen der Substratmaskenbaugruppe beschichten und die Kanten dabei unbeschichtet bleiben. Vereinfacht ausgedrückt handelt es sich hierbei um ein charakteristisches Merkmal des Verdampfungsverfahren.
  • Bekanntlich weisen verschiedene Arten von Bedampfungsverfahren wesentlich höhere Niederschlagsraten auf, wodurch theoretisch die Prozeßzeiten und folglich die Herstellungskosten beträchtlich reduziert würden. Bei den bisherigen Versuchen des Einsatzes von Bedampfungsverfahren wurden jedoch sehr schlechte Ergebnisse beim Entfernen der Maske (Liftoff) erzielt.
  • Mit bekannten Bedampfungsverfahren wie z.B. Magnetronbedampfung wurden aufgrund der äußerst hohen Drücke, die für eine Materialzerstäubung erforderlich sind, äußerst dichte Wolken oder Nebel des abzuscheidenden Materials in dem Reaktionsbereich gebildet. Dieser Nebel bewirkte, daß sowohl die Seiten als auch die planaren Oberflächen beschichtet wurden, was zu den oben erwähnten Schwierigkeiten beim Entfernen der Maske führte. Mit der Entwicklung einer verbesserten Magnetron-Bedampfungsvorrichtung mit Hohlkathoden konnten die Liftoff-Verfahren jedoch vor kurzem auf den Zerstäubungsbereich ausgedehnt werden. In drei der weiter unten genannten Veröffentlichungen [1, 2, 3], werden verbesserte Herstellungsverfahren unter Einsatz von Hohlkathoden beschrieben.
  • In dem verbesserten Hohlkathoden-Magnetronbedampfungssystem kommt eine klein dimensionierte Hohlkathoden-Elektronenquelle zum Einsatz, die energiegeladene Elektronen in ein Magnetronplasma injiziert. Das resultierende Plasma kann mit erheblich niedrigeren Drücken als konventionelle Magnetron- Bauelemente arbeiten. Beim Einsatz einer kleinen Magnetronquelle wurden für Liftoff-Verfahren geeignete Niederschläge bei einem Abstand zwischen Target und Werkstück von 20 cm oder mehr erzielt. Die diesen Verfahren inhärente Beschränkung besteht in der Forderung nach ausreichend kleinen Magnetronquellen. Beispielsweise wurden für Liftoff-Verfahren geeignete Niederschläge mit einem Magnetron aufgebracht, dessen Durchmesser 7,6 cm bei einem Werkstückabstand von 22,9 cm betrug. Die Niederschlagsrate des Systems ist aufgrund der hohen Leistungsdichte an der Kathode auf etwa 0,5 bis 0,8 nm pro Sekunde beschränkt. Aufgrund dieser Einschränkung erwies sich diese Technologie als nur bedingt im Herstellungsmaßstab implementierbar.
  • Ein zusätzliches Problem, selbst bei dem oben beschriebenen verbesserten Hohlkathodenmagnetron, ist auf die zufällige Flugbahn des auf dem Werkstück abzuscheidenden Materials beim Verlassen der Magnetronoberfläche auf dem Weg zu dem Werkstück zurückzuführen, wodurch die Auftreffwinkel der zahlreichen Partikel beim Auftreffen auf einem Werkstück allein dem Zufall unterworfen sind. Mit anderen Worten, zahlreiche Partikel treffen auf die Probenoberfläche in spitzen Winkeln auf. Dadurch können sie sich an den Seiten oder sogar unterhalb von überhängenden Teilen der Masken ablagern und die weiter oben erwähnten Schwierigkeiten beim Entfernen der Maske hervorrufen.
  • Somit besteht eindeutig Bedarf an Verbesserungen, auch in bezug auf das verbesserte Hohlkathoden-Magnetronbedampfungsverfahren, um es auch für Herstellungsprozesse im industriellen Maßstab tauglich zu machen.
    • Referenzliteratur
  • [1] US-Patent Nr. 4.588.490 mit Datum vom 13. Mai 1986 von Cuomo et al mit dem Titel "Hollow Cathode Enhanced Magnetron Sputtering Device".
  • [2] Ein Artikel mit dem Titel "Enhancement Plasma Processes", IBM Technical Publication RC10976, Februar 1985, von J. Cuomo et al, verfügbar in der Bibliothek des IBM Forschungszentrums T.J. Watson in Yorktown Heights, New York 10598.
  • [3] Ein Artikel mit dem Titel "Hollow Cathode Enhanced Magnetron", Journal Vacuum Science Techniques (1986), von J. Cuomo et al, Vol. A-4, S. 393-396.
  • [4] Ein von L.B. Holderman und N. Morell verfaßter Artikel mit dem Titel "Erosion Profile of an R.F. Planar Magnetron Sputtering Target with Aperture Shield", erschienen in "The Journal of Vacuum Science and Technology", Vol. A-4, S. 137 (1986).
    • Beschreibung des Stands der Technik
  • Im folgenden wird auf weitere Schriften zusätzlich zu den bereits im obigen Abschnitt des Teils "Hintergrund der Erfindung" genannten Quellen verwiesen, die das Ergebnis umfassender, im US-Patentamt durchgeführter Recherchen zur Ermittlung des Stands der Technik darstellen. Wie aus den folgenden Ausführungen ersichtlich sein wird, bilden diese Schriften nur den allgemeinen Hintergrund für die vorliegende Erfindung, da in keiner dem Stand der Technik entsprechenden Schrift ein Hinweis auf einen Partikelkollimationsfilter gefunden wurde, der in Verbindung mit einer verbesserten Hohlkathoden-Bedampfungsvorrichtung eingesetzt wird.
  • Das am 04. April 1972 für Klasse F erteilte US-Patent 3.654.110 wird als Hintergrund für den Stand der Technik angeführt. In diesem Patent wird lediglich eine Kathodenanordnung offenbart, die in einer Bedampfungsvorrichtung mit einer Reihe darin befindlicher rechtwinkliger Öffnungen eingesetzt wird. Zu beachten ist jedoch, daß mit dieser Kathode keinesfalls ein parallel gerichteter Partikelstrahl erzeugt wird, da die Öffnungen viel zu kurz sind und deren Querschnitt zu groß ist.
  • Der im März 1986 erschienene IBM Forschungsbericht Nr. RC- 11759 mit dem Titel "Lift-off Deposition Techniques Using Sputtering" von J. Cuomo et al, der in der Bibliothek des T.J. Watson Forschungszentrums in Yorktown Heights, New York, 10598, verfügbar ist, beschreibt in allgemeiner Form ein für Liftoff-Verfahren geeignetes Niederschlagsverfahren für Dünnfilme, bei dem ein Ionenstrahlbedampfungsniederschlag entsteht und ein verbessertes Magnetron-Bedampfungsniederschlagssystem mit Hohlkathoden zum Einsatz kommt. In diesem Artikel ist kein Hinweis auf einen Kollimationsfilter vorhanden.
    • Zusammenfassung und Aufgaben der Erfindung
  • Vor dem oben genannten Hintergrund besteht eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte Hohlkathoden-Magnetronbedampfungsvorrichtung bereitzustellen, die den Einsatz von Großflächenmagnetrons gestattet.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer solchen verbesserten Magnetron-Bedampfungsvorrichtung, die sich durch erheblich verbesserte Liftoff-Merkmale auszeichnet.
  • Die Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden allgemein durch eine verbesserte Hohlkathoden-Magnetronbedampfungsvorrichtung erfüllt, die eine Hohlkathoden-Elektronenquelle in Verbindung mit einem Magnetron-Diodenbauelement enthält, wobei diese Hohlkathode so angeordnet ist, daß Elektronen in das Magnetrondiodenplasma injiziert werden, wodurch die Elektronen Magnetfeldlinien schneiden, die auf der Vorderseite der Magnetronkathodenoberfläche verlaufen. Das zu beschichtende Werkstück ist in einer bestimmten Entfernung zu der Magnetronkathodenoberfläche angeordnet. Eine Partikelkollimationsvorrichtung ist in der Kammer untergebracht, die sich zwischen dem Magnetron und dem zu beschichtenden Werkstück befindet. Diese Kollimationsvorrichtung besteht vorzugsweise aus einer Reihe dichtest gepackter, verlängerter, röhrenartiger Bauteile, wobei die Achse dieser Bauteile im wesentlichen rechtwinklig zu der zu beschichtenden Oberfläche und der Magnetronkathodenoberfläche ausgerichtet ist. Das Verhältnis zwischen Länge und Durchmesser der röhrenartigen Bauteile ist dergestalt, daß Partikel mit einem Winkel von mehr als zehn Grad von der Lotrechten zur Oberfläche des Werkstücks diese Bauteile nicht passieren können.
  • Aufgabe der Partikelkollimationsvorrichtung ist es, sicherzustellen, daß alle die Vorrichtung passierenden Beschichtungspartikel parallel gerichtet werden und dieser gebündelte Partikelstrom so auf die zu beschichtende Oberfläche auftrifft, daß nur sehr wenige bis gar keine Partikel die Seiten der Maske erreichen und sich dort absetzen.
  • Durch den Einsatz des verbesserten Systems der vorliegenden Erfindung werden erheblich verbesserte Ergebnisse bei den Liftoff-Verfahren erzielt, da so gut wie kein Material vorhanden ist, welches das Abziehen der Masken beeinträchtigt, wenn solche Masken in Verbindung mit der verbesserten Hohlkathoden-Magnetronbedampfungsvorrichtung mit ihren deutlich verbesserten Niederschlagsraten, niedrigen Drücken usw. verwendet werden. Darüber hinaus gestattet die offenbarte Anordnung den Einsatz von Magnetrons auf erheblich größeren Flächen.
  • Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen und Patentansprüchen ersichtlich.
    • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Fig. 1 zeigt eine schematische Querschnittansicht einer verbesserten Hohlkathoden-Magnetronbedampfungsvorrichtung, in der der Partikelkollimationsfilter der vorliegenden Erfindung integriert ist.
  • Fig. 2 zeigt eine Draufsicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des Partikelkollimationsfilters gemäß der vorliegenden Erfindung.
    • Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
  • Die vorliegende Erfindung basiert auf dem Einsatz eines verbesserten Hohlkathoden-Magnetronbedampfungssystems in der weiter oben beschriebenen Form. Eine Querschnittansicht des verbesserten Bedampfungssystems der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt. Die Vorrichtung besteht aus einem konventionellen Magnetron 1. Das Magnetron-Target 10 ist auf einer Magnetbaugruppe 12 angeordnet, die einen zentralen Pol 13 einer bestimmten magnetischen Polarität und einen äußeren Pol 14 mit entgegengesetzter Polarität umfaßt. Wie aus der Figur ersichtlich ist, sind die beiden Pole durch Magnetfeldlinien 15 verbunden. Die Stärke des Magnetfelds richtet sich nach der Dichte dieser virtuellen Feldlinien 15. Das Magnetron-Target 10 wird von der Magnetron-Versorgungseinrichtung 16 von bis zu mehreren hundert Volt negativ vormagnetisiert. Für den HF-Betrieb würde die Gleichstromversorgungseinrichtung 16 durch eine HF-Versorgungseinrichtung und ein adäguates HF-Versorgungsnetz ersetzt werden. Eine HF- Versorgungseinrichtung würde verwendet werden, wenn die Niederschlagsquelle ein Isolator, z.B. Quarz, wäre. Die Prozeß kammer 17 übernimmt in dem offenbarten Ausführungsbeispiel die Funktionen der Anode, obgleich auch eine separate, näher an dem Target 10 befindliche Anode verwendet werden könnte. Die Prozeßkammer 17 fungiert auch als Vakuumbehälter.
  • Ein kritischer Aspekt des vorliegenden, verbesserten Hohlkathoden-Magnetrons ist die Kopplung zwischen dem Hohlkathodenplasma und dem Magnetronplasma. Die Kopplung dieser beiden Komponenten ist im entscheidenden Maße von der relativen Positionierung der Hohlkathode oder mehrerer Hohlkathoden in Relation zur Magnetronkathode abhängig. Ein Beispiel für eine geeignete Position der Hohlkathode ist in Fig. 1 für das offenbarte planare Magnetron dargestellt. In diesem Fall sind die Hohlkathode 20 und der Isolator 21 unter dem Magnetron- Target 10 in der Nähe des äußeren Rands montiert und ragen horizontal in das Zentrum des Magnetrons hinein. Die radiale Position der Hohlkathode 20 muß so gewählt werden, daß die sich kreuzenden Magnetfeldlinien die Kathodenstirnfläche passieren und das Polzentrum 13 schneiden. Wie aus der Figur erkennbar ist, bestimmt die vertikale Anordnung der Kathode an dieser radialen Position die Stärke des Magnetfeldes an der Kathode und die Kopplungseffizienz der Kathode mit dem Magnetronplasma. Die Kopplungseffizienz und die der Positionierung zugrundeliegenden Kriterien wurden in einer Reihe der zuvor genannten Abhandlungen diskutiert und brauchen an dieser Stelle nicht weiter behandelt zu werden, da sie keinen kritischen Aspekt der vorliegenden Erfindung darstellen.
  • Die Ionen aus den kombinierten Plasmen des Magnetrons und der Hohlkathode bombardieren die Kathodenoberfläche 10, an der ein Ausgangswerkstoff 30 für den Niederschlag befestigt ist.
  • Die Ionenbombardierung bewirkt eine Zerstäubung dieses Werkstoffs, wodurch wiederum ein willkürlicher Fluß 32 des Werkstoffs 30 von der Kathode mit beliebigen Winkeln entsteht, wie durch die Pfeile in der Figur dargestellt wird. Zu beachten ist jedoch, daß der Fluß überwiegend von der Kathode weggerichtet wird. Durch den Einsatz der Hohlkathode kann der Druck in dieser Vorrichtung so weit reduziert werden, daß die zerstäubten Atome von dem Werkstoff 30 sehr lange Pfadlängen in Relation zu dem Maßstab der Vorrichtung aufweisen. Dies bedeutet, daß die zerstäubten Atome gerade Strecken ohne größere Kollisionen mit anderen Atomen zurücklegen, bis sie auf eine Oberfläche auftreffen.
  • Im Mittelpunkt der vorliegenden Erfindung steht der Partikelkollimationsfilter 34 zum Parallelrichten, der eine Anordnung mit dichtest gepackten Kollimatierröhren 36 umfaßt. Wie aus der Draufsicht in Fig. 2 hervorgeht, sind diese Röhren 36 dichtest gepackt angeordnet und weisen ein geeignetes Verhältnis zwischen Länge und Durchmesser auf, so daß der Winkel von einem Punkt an einem Ende der Röhre zu einem anderen Punkt auf der entgegengesetzten Seite des gegenüberliegenden Endes der Röhre wenige Grade nicht überschreitet. Typischerweise sollte dieser Winkel für Liftoff-Niederschläge nicht mehr als etwa zehn Grad betragen.
  • Dieser Winkel wird durch die gestrichelte Linie 35 und den Winkel 0 in der Figur veranschaulicht. Die Linie 35 stellt somit den maximalen Winkel dar, den ein Partikel haben kann, ohne auf das Filterelement 34 aufzutreffen.
  • Die Röhren können einen beliebigen Querschnitt haben, doch sie sollten so dicht wie möglich gepackt sein. Somit könnte die Struktur aus einer Reihe sich kreuzender Platten gebildet werden, die in der Struktur quadratische oder rechteckige Öffnungen aufweisen.
  • Die Funktion der Röhrenanordnung 34 besteht darin, einen parallelgerichteten Fluß des zerstäubten Werkstoffs zu erzeuwie aus der Bezugszahl 38 in der Figur ersichtlich ist. Der zerstäubte Werkstoff trifft anschließend auf die auf der Substratplattform 42 angeordneten Proben 40 auf bzw. setzt sich auf diesen ab. Obgleich die Plattform so dargestellt ist, als sei sie auf den Trägern 44 befestigt, müßten wahrscheinlich Bewegungsmöglichkeiten für die Plattform vorgesehen werden, um absolut gleichmäßige Beschichtungsfilme und/oder Niederschläge auf einer großen Anzahl von Werkstücken zu erhalten.
  • Für das Liftoff-Niederschlagsverfahren ist es erforderlich, daß der sich niederschlagende Fluß 38 auf die Probenoberfläche möglichst senkrecht auftrifft. Ansonsten werden die Seitenwände der Liftoff-Struktur (Maske) beschichtet, wodurch das Entfernen der Maske wie zuvor erläutert erschwert wird. Die vorliegende Erfindung erfüllt diese Forderung, da der Materialfluß durch den Partikelkollimationsfilter 34 parallelgerichtet wird und weil der Druck innerhalb der Reaktionskammer aufgrund der Verbesserung des Plasmas durch die Hohlkathode sehr niedrig ist. Bei einem konventionellen Magnetron ohne Hohlkathodenverbesserung wäre die Gasstreuung aufgrund des hohen Drucks, der für den erfolgreichen Einsatz des konventionellen Verfahrens erforderlich ist, viel zu hoch.
  • Die vorliegende Erfindung löst das Problem der Übertragung von Liftoff-Aufdampfverfahren auf größere Maßstäbe. Gemäß dem Stand der Technik ausgelegte, verbesserte Hohlkathoden-Magnetrons waren auf die geringe Magnetrongröße angewiesen, um einen senkrechten Materialfluß in einer großen Entfernung mit geringer Streuung aufgrund des niedrigen Drucks zu erhalten. Die geringe Magnetrongröße und der große Abstand reduzierte das Netto-Niederschlagsvermögen dieser Vorrichtungen. Für die vorliegende Erfindung gelten keine dieser Beschränkungen. Es gibt keinen Grund, weshalb die Kathode in Fig. 1 nicht eine der jeweiligen Einsatzumgebung angepaßte Größe aufweisen sollte. Systeme mit einer Länge von mehreren Fuß sind bereits im Handel verfügbar. Die einzigen Forderungen sind der Öffnungswinkel der zuvor beschriebenen Röhrenanordnung 34 und ein ausreichend niedriger Kammerdruck, um eine signifikante Zerstäubung entsprechend dem Maßstab des Abstands zwischen der Kathode 10 und der Probe 40 zu vermeiden. Es wurde festgestellt, daß Drücke im Bereich von 0,0264 Pa bis 0,0924 Pa beispielsweise Werkstückabstände zwischen 12,7 cm und 20,3 cm zulassen.
  • Die in dem offenbarten Ausführungsbeispiel beschriebene Geometrie hat noch weitere attraktive Vorteile gegenüber gemäß dem Stand der Technik ausgelegte Vorrichtungen. Beispielsweise kann die Röhrenanordnung 34 auch als Erdungsabschirmung für die Magnetronkathode 10 fungieren. Damit werden alle energiegeladenen Elektronen von der Anordnung 34 aufgefangen und nicht auf den Proben abgelagert. Dies kann ein maßgeblicher Aspekt bei Niederschlägen auf empfindlichen Polymerstrukturen sein, die dem starken Fluß der energiegeladenen Elektronen nicht standhalten. In ähnlicher Weise werden die empfindlichen Strukturen von Siliziumbauelementen abgeschirmt, da auch sie durch die Bombardierung mit energiegeladenen Partikeln beschädigt werden können.
  • Neben ihrer Funktion als Erdungsabschirmung kann die Anordnung 34 auch als Anode für das Magnetron oder für die Hohlkathodenquelle dienen. Im zuletzt genannten Fall kann die Hohlkathode dann elektrisch geerdet werden und benötigt für den Betrieb keine Spannungsquelle (selbstverständlich muß aber die Anode mit Strom versorgt werden).
  • Bei einer weiteren Nutzungsmöglichkeit könnte die Anordnung 34 Kühlfunktionen übernehmen. Wenn die Anordnung auf eine beliebige Weise wassergekühlt wird, könnte ein beträchtlicher Teil der Strahlungswärme von der Kathodenoberfläche effektiv von potentiell empfindlichen Probenstrukturen ferngehalten werden. Dies könnte durch eine einfache Vorrichtung wie z.B. eine Kühlschlange verwirklicht werden, die um die Außenfläche der Anordnung 34 herum angeordnet werden könnte.
  • Eine weitere Nutzungsmöglichkeit der Anordnung betrifft den Bereich des reaktiven Niederschlags. In diesem Fall würde die Anordnung als Konduktanzblock für reaktive, auf die Probenoberfläche aufgebrachte Stoffe fungieren und eine Kontamination der Target-Oberfläche verhindern. Dadurch werden die Verunreinigungen an der Kathode reduziert, die in der Regel zu geringeren Zerstäubungsgeschwindigkeiten führen. Eine solche reaktive Gasquelle 50 ist in Fig. 1 dargestellt, die in die Prozeßkammer 17 in der Nähe des Werkstücks eintritt.
  • Ein weiteres Merkmal, das durch die vorliegende Geometrie begründet ist, ist die potentielle Verbesserung der Erosionsrate auf der Kathodenoberfläche aufgrund des Vorhandenseins der Kollimationsstruktur. In einer vor kurzem veröffentlichten Abhandlung [4] wurde die Erhöhung der Erosionsrate des Magnetron-Targets aufgrund des Vorhandenseins von Abschirmungen geringer Größe über der Kante der Kathode beschrieben. Die Wirkung dieser Abschirmungen bestand in der lokalen Erhöhung der Plasmadichte und ist offensichtlich auf den Einfangeffekt der Hohlkathodenart zurückzuführen. In der vorliegenden Erfindung kann dieser Effekt in hohem Maße auf der gesamten Oberfläche der Kathode genutzt werden und somit ein dichteres Plasma, eine höhere Ätzungsgeschwindigkeit der Kathode und eine höhere Niederschlagsrate auf der Probe hervorbringen.
  • Abschließend ist festzuhalten, daß das hierin offenbarte, verbesserte Hohlkathoden-Magnetronbedampfungssystem mit dem einzigartigen Partikelkollimationsfilter eine wesentlich schnellere und deutlich kostengünstigere Herstellung von Halbleiterbauelementen ermöglicht.

Claims (9)

1. Magnetron-Bedampfungssystem, das folgendes umfaßt: eine Hohlkathoden-Elektronenquelle (20) in Kombination mit einer Magnetronkathode (1), die eine Magnetron-Kathodenoberfläche (10) innerhalb einer Prozeßkammer (17) aufweist; wobei die Hohlkathode (20) so angeordnet ist, daß sie Elektronen in das Magnetfeld (15) der Magnetronkathode (1) injiziert, die an die Magnetronkathodenoberfläche (10) angrenzt, an der eine Niederschlagsquelle (30) befestigt ist, entsprechende Mittel zur Bildung und Aufrechterhaltung eines Plasmas innerhalb der Hohlkathode (20) und mit der Magnetronkathode (1) in Verbindung stehend, wobei das System weiterhin eine Substratplattform (42) zur Aufnahme eines zu beschichtenden, in der Kammer (17) befindlichen und in einem bestimmten Abstand zur Magnetronkathodenoberfläche (10) angeordneten Werkstücks (40) enthält; dadurch gekennzeichnet, daß eine Partikelkollimationsfilterbaugruppe (34) zwischen der Magnetronkathodenoberfläche (10) und der Substratplattform (42), jedoch außerhalb des Plasmas angeordnet ist, wodurch verhindert wird, daß Niederschlagspartikel (38) das Werkstück (40) erreichen, die sich nicht in einer im wesentlichen lotrechten Richtung zu dem Werkstück hin bewegen.
2. Das in Anspruch 1 beschriebene System, bei dem die Partikelkollimationsfilterbaugruppe (34) aus einer Mehrzahl dichtest gepackter, verlängerter Röhren (36) besteht, wobei die Achse aller Röhren lotrecht sowohl zur Magnetronkathodenoberfläche (10) als auch zu dem zu beschichtenden Werkstück (40) angeordnet ist.
3. Das System gemäß Anspruch 2, bei dem jede einzelne Röhre (36) ein solches Verhältnis zwischen Länge und Durchmesser aufweist, daß jedes Partikel bei dem Versuch, die Röhre (36) zu passieren, daran gehindert wird, wenn es die Röhre in einer Richtung von mehr als zehn Grad zur Achse dieser Röhre passiert, ohne auf die Filterbaugruppe (34) aufzutreffen.
4. Das System gemäß Anspruch 2, bei dein jede einzelne Röhre (36) ein solches Verhältnis zwischen Länge und Durchmesser aufweist, daß jedes Partikel bei dem Versuch, die Röhre (36) zu passieren, daran gehindert wird, wenn es diese in einer Richtung von mehr als zwei Grad zur Achse dieser Röhre durchquert, ohne auf die Filterbaugruppe (34) aufzutreffen.
5. Das System gemäß Anspruch 2, 3 oder 4, bei dem die Partikelkollimationsfilterbaugruppe (34) aus einer Mehrzahl von dichtest gepackten zylindrischen Röhren (36) besteht.
6. Das System gemäß Anspruch 2, 3 oder 4, bei dem jede dieser Röhren (36) im Querschnitt rechtwinklig und aus einer Reihe sich schneidender, planarer und ein Röhrenraster bildender Bauteile zusammengesetzt ist.
7. Das System gemäß den Ansprüchen 2 bis 6, bei dem Kühlmittel für die Partikelkollimationsfilterbaugruppe (34) bereitgestellt werden, um wenigstens einen Teil der Baugruppe auf einer vorbestimmten Temperatur zu halten.
8. Das System gemäß den Ansprüchen 1 bis 7 einschließlich elektrischer Vormagnetisierungsmittel (16), die zwischen dem Partikelkollimationsfilter (34) und der Magnetronquelle (10, 30) angeordnet sind, um einen gewünschten Potentialgradienten zwischen dem Magnetron und dem zu beschichtenden Werkstück (40) aufrechtzuerhalten, sowie um unerwünschte energiegeladene Elektronen aus der Niederschlagszone zu entfernen.
9. Das System gemäß den Ansprüchen 1 bis 8, einschließlich Mittel (50) zur Zuführung eines reaktiven Gases in die Prozeßkammer (17), die an das Werkstück (40) angrenzt.
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