DE4336357A1

DE4336357A1 - Dünnfilm-Ablagerungsgerät

Info

Publication number: DE4336357A1
Application number: DE4336357A
Authority: DE
Inventors: Hisashi Tsukazaki; Goro Okamoto; Yuki Ito; Kenichiro Yamanishi; Hiroki Ito; Masahiro Hanai; Hiroyuki Ishii
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-10-26
Filing date: 1993-10-25
Publication date: 1994-04-28
Anticipated expiration: 2013-10-26
Also published as: DE4336357C2; JPH06192824A; JP3169151B2; US5525158A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Dünnfilm- Ablagerungsgerät zum Gebrauch bei Halbleiter- Herstellungsverfahren oder ähnlichem und insbesondere auf die Verbesserung des Bedeckungsgrads einer Bodenfläche und einer Seitenfläche einer feinen Einkerbung oder eines Lochs, falls ein dünner Film, wie beispielsweise ein Diffusionsbarrierenfilm, auf einem Substrat abgelagert wird, das die feine Einkerbung oder das Loch (im folgenden als Kontaktloch bezeichnet) mit einem höheren Seitenverhältnis aufweist.

Bei Halbleitervorrichtungen, wie beispielsweise hochintegrierten Schaltungen, besteht die Tendenz, daß ein aufgedampfter Film aufgrund hochintegrierter Bauelemente eine feinere Struktur hat. Insbesondere wurde in steigendem Maße ein Kontaktloch oder ein Durchgangsloch von großer Abmessung, das heißt mit einem Verhältnis (Seitenverhältnis AR) der Lochtiefe zum Durchmesser von 1 oder mehr, verwendet.

Fig. 6 ist eine Schnittansicht, die einen Aufbau eines Dünnfilm-Ablagerungsgeräts, das ein herkömmliches Sputter- Verfahren verwendet und beispielsweise in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 4-64 222 offenbart ist, zeigt. In Fig. 6 bezeichnet ein Bezugszeichen 1 eine Vakuumkammer, und 2 bezeichnet eine Pumpöffnung, die von einem Bodenabschnitt der Vakuumkammer 1 ausgeht und die an eine (nicht gezeigte) Hochvakuumpumpe angeschlossen ist. Ferner bezeichnet ein Bezugszeichen 3 ein Aufdampfmaterial, das beispielsweise aus hochreinem Titan (Ti) hergestellt ist, wenn ein Diffusionsbarrierenfilm abgelagert wird, oder aus hochreinem Aluminium (Al) oder einer Legierung, die im wesentlichen Aluminium enthält, hergestellt ist, wenn ein Verbindungsfilm abgelagert wird. Das Aufdampfmaterial 3 wird von einem Halter 5 gehalten, der in der Vakuumkammer 1 durch ein isolierendes Tragelement 4 angebracht ist. Ein Bezugszeichen 6 bezeichnet ein Substrat, das an einem Substrathalter 8, der einen Heizer 7 enthält, angebracht ist, und das Aufdampfmaterial 3, das mit dem Substrat 6 zusammen verwendet wird, sollte größere Abmessungen als das Substrat 6 haben. Beispielsweise wird, falls das Substrat 6 einen Durchmesser von 200 mm hat, das Aufdampfmaterial 3 mit einem Durchmesser in einem Bereich von ungefähr 250 bis 300 mm verwendet.

Ein Bezugszeichen 9 bezeichnet eine an den Halter 5 angeschlossene Sputter-Stromversorgung, und 10 bezeichnet eine Glimmentladung, die zwischen dem Aufdampfmaterial 3 und dem Substrat 6 gebildet wird, und die Entladung wird durch ein hochreines Argongas (Ar) aufrechterhalten, das durch ein Gaseinlaßventil 11 zugeführt wird. Falls Titannitrid (TiN) als der Diffusionsbarrierenfilm abgelagert wird, wird ein Mischgas aus dem hochreinen Argongas und hochreinem Stickstoff zugeführt. Ein Bezugszeichen 12 bezeichnet ein Schutzschild, um eine Entstehungsposition der Glimmentladung 10 zu begrenzen und eine abnorme Entladung auf die Vakuumkammer 1 oder ähnliches zu verhindern.

Im folgenden soll eine Beschreibung des Dünnfilm- Ablagerungsverfahrens gegeben werden, das das herkömmliche Gerät verwendet, das wie im vorhergehenden dargelegt gebaut ist. Das Substrat 6, auf dem der Dünnfilm abgelagert wird, wird auf dem Substrathalter 8 angebracht, und die Vakuumkammer 1 wird unter Verwendung der Hochvakuumpumpe bis zu einem Druckpegel von 10^-4 Pa evakuiert. Anschließend wird das hochreine Argongas durch Einstellen des Gaseinlaßventils 11 zugeführt, bis der Druck in der Vakuumkammer 1 gleich 0,1 Pa wird. Dann wird zum Erzeugen der Glimmentladung zwischen dem Aufdampfmaterial 3 und dem Substrat 6 die Sputter-Stromversorgung 9 eingeschaltet. Folglich sputtert ein Argonion in einem Entladungsraum das Aufdampfmaterial 3, was dazu führt, daß Teilchen 3a aus dem Aufdampfmaterial 3 ausgestoßen werden. So werden diese Teilchen 3a des Aufdampfmaterials 3 auf dem Substrat 6 abgelagert, um den Dünnfilm zu bilden. Bei einem solchen Sputter-Verfahren beträgt der Abstand zwischen dem Aufdampfmaterial 3 und dem Substrat 6 ungefähr 10 cm, der Druck zur Zeit der Dünnfilm-Ablagerung beträgt ungefähr 0,6 Pa, und die mittlere freie Weglänge (λ) der Teilchen 3a des Aufdampfmaterials beträgt ungefähr 1 cm. Deshalb ergibt sich die Knudsenzahl K_n (=λ/H), die von dem Verhältnis der mittleren freien Weglänge (λ) der Verbindungsmaterial- Teilchen 3a zu dem Abstand (H) zwischen dem Aufdampfmaterial 3 und dem Substrat 6 abhängt, zu 0,1. Die Aufdampfmaterial-Teilchen 3a, die von dem Aufdampfmaterial 3 ausgestoßen werden, können das Substrat 6 erreichen, während sie mittels eines Entladungsgases oder eines Restgases gestreut werden.

Im folgenden soll gemäß Fig. 7(A) bis 7(D) eine Beschreibung eines Verfahrens zum Ablagern eines mehrschichtigen Verbindungsfilms unter Verwendung des im vorangehenden dargelegten Sputter-Verfahrens auf dem Kontaktloch gegeben werden. In Fig. 7(A) bezeichnen ein Bezugszeichen 6 ein Substrat aus Silizium oder ähnlichem, 12 eine Diffusionsschicht, 13 einen isolierenden Film, der beispielsweise unter Verwendung eines CVD-Verfahrens aus Siliziumdioxid (SiO₂) hergestellt ist und eine Dicke von 1 µm hat, und in dem isolierenden Film 13 ist ein Kontaktloch 13a vorhanden, das einen Durchmesser von ungefähr 0,6 µm, eine Tiefe von 1 µm und ein Seitenverhältnis von 1,7 hat. Bei dem ersten Schritt wird gemäß Fig. 7(B) das hochreine Titan zum Ablagern eines Diffusionsbarrierenfilms 14 aus Titannitrid entsprechend einem reaktiven Sputter-Verfahren, bei dem das Aufdampfmaterial 3 unter Verwendung eines Entladungsgases gesputtert wird, bei dem das Argon und der Stickstoff in einem Verhältnis von 1 : 1 gemischt sind, als das Aufdampfmaterial 3 verwendet. Als nächstes wird bei dem zweiten Schritt gemäß Fig. 7(C) eine Aluminium-Silizium- Kupfer-Legierung als das Aufdampfmaterial 3 verwendet, und das als das Entladungsgas dienende Argon wird in die Vakuumkammer 1 eingelassen, und die Substrattemperatur wird auf Raumtemperatur gehalten, um das Aufdampfmaterial 3 zu sputtern, so daß ein erster Verbindungsfilm 15 gebildet wird. Ferner wird in dem dritten Schritt gemäß Fig. 7(D) das aus einer Aluminium-Legierung hergestellte Aufdampfmaterial 3 gesputtert, während das Substrat schnell auf die Substrattemperatur von 500°C erwärmt wird, was einen zweiten Verbindungsfilm 16 ergibt, der durch Verstopfen des Kontaktloches 13a mit dem Verbindungsmaterial gebildet wird.

Bei dem im vorangehenden beschriebenen Sputter-Verfahren stoßen die Teilchen des Aufdampfmaterials mit dem Entladungsgas zusammen, was zu einer geringen Bündelung der Teilchen führt. Ferner ist bekannt, daß für den Winkel, unter dem die Aufdampfmaterial-Teilchen auf dem Substrat auftreffen, eine Verteilung gemäß dem Kosinus-Gesetz gilt. Das heißt, bei dem Sputter-Verfahren trifft viel von dem Verbindungsmaterial diagonal auf dem Substrat auf, und wenig von dem Verbindungsmaterial kann einen Bodenabschnitt des Kontaktloches erreichen. Ferner ist es schwierig, den Diffusionsbarrierenfilm oder den Verbindungsfilm mit gutem Bedeckungsgrad in einem Kontaktloch, das ein Seitenverhältnis von 2 oder mehr hat, abzulagern. Falls ein Aufdampferverfahren wie bei dem beispielsweise in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2-271 634 veröffentlichten Verbindungsfilm-Ablagerungsgerät verwendet wird, wird allgemein angenommen, daß das Aufdampfverfahren eine gute Bündelung der Teilchen des Verbindungsmaterials zeigt. Jedoch ist es gemäß der vorangehenden Beschreibung aufgrund eines Schatteneffekts auch schwierig, den Diffusionsbarrierenfilm oder den Verbindungsfilm auf einer Bodenfläche des Kontaktloches mit gutem Bedeckungsgrad abzulagern.

Demzufolge wird ein weiteres Verfahren untersucht, bei dem das Substrat erwärmt wird, um die Fluidität des Verbindungsmaterials zu erhöhen und das Material in das Kontaktloch zu gießen. Wenn zum Beispiel die Aluminium- Legierung als das Verbindungsmaterial verwendet wird, wird das Verbindungsmaterial gesputtert, während das Substrat auf eine Temperatur im Bereich von 400 bis 500°C erwärmt wird, und das Verbindungsmaterial wird in das Kontaktloch gegossen, um den Bedeckungsgrad zu verbessern.

Das herkömmliche Dünnfilm-Ablagerungsgerät ist gemäß der vorangehenden Beschreibung aufgebaut, und der Dünnfilm wird gemäß der vorangehenden Beschreibung abgelagert. Deshalb ist es nur bei dem Aufdampfmaterial mit einem relativ niedrigen Schmelzpunkt möglich, das Verfahren zur Verbesserung des Bedeckungsgrades des Verbindungsfilms oder des Diffusionsbarrierenfilms anzuwenden, indem das Substrat während oder nach dem Aufdampfen erwärmt wird. Folglich sind folgende Probleme vorhanden:

Das Verfahren kann nicht für die Ablagerung eines Diffusionsbarrierenfilms angewendet werden, bei dem ein schwer schmelzendes Material, wie beispielsweise Titannitrid, das eine erhöhte Diffusionsbarrierenwirksamkeit aufweist, verwendet wird, da eine Erwärmungstemperatur bei dem ein Siliziumsubstrat verwendenden LSI-Herstellungsverfahren begrenzt ist. Ferner ist es schwierig, den Diffusionsbarrieren-Dünnfilm mit einem guten Bedeckungsgrad in dem Kontaktloch abzulagern, da das Kontaktloch ein größeres Seitenverhältnis hat, wenn eine integrierte Schaltung entwickelt wird, die eine feinere Struktur und eine höher integrierte Struktur hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dünnfilm- Ablagerungsgerät zu schaffen, das einen dünnen Film mit gutem Bedeckungsgrad, wie beispielsweise einen Diffusionsbarrierenfilm, auf einer Bodenfläche oder einer Seitenfläche einer in einem Substrat vorhandenen feinen Einkerbung oder einem in dem Substrat vorhandenen Loch mit einem größeren Seitenverhältnis ablagern kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem Dünnfilm- Ablagerungsgerät gemäß einem der Patentansprüche gelöst.

Gemäß dem vorangehenden wird bei dem erfindungsgemäßen Dünnfilm-Ablagerungsgerät die Kleinflächen- und Punktquelle oder die ringförmige Quelle an einer Position angeordnet, die ein Bestrahlen der feinen Einkerbung oder des Lochs mit den Aufdampfmaterial-Teilchen erlaubt. Ferner wird das Gas, dessen relative Molekülmasse kleiner als die Masse des Aufdampfmaterial-Teilchens ist, in das Vakuum eingelassen, und die Bestrahlungsrichtung des Aufdampfmaterial-Teilchens wird durch Zusammenstoß mit einem Gasmolekül leicht verändert. Dadurch ist es möglich, den Dünnfilm mit gutem Bedeckungsgrad auf der Bodenfläche und der Seitenfläche der feinen Einkerbung oder des Lochs in dem Substrat abzulagern.

Die Aufgabe und die neuen Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung genauer ersichtlich, wenn diese in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung gelesen wird. Es wird jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die Zeichnungen nur der Veranschaulichung dienen und nicht als Begrenzung der Erfindung gedacht sind.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht, die einen wesentlichen Teil eines einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechenden Dünnfilm-Ablagerungsgerätes zeigt;

Fig. 2 ist eine Schnittansicht, die einen wesentlichen Teil eines einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechenden Dünnfilm-Ablagerungsgerätes zeigt;

Fig. 3(A) und 3(B) sind Diagramme, die eine Anordnung eines jeden Teils des erfindungsgemäßen Dünnfilm- Ablagerungsgeräts und ein Kontaktloch zeigen;

Fig. 4(A) bis 4(C) sind typische Diagramme, die Filmdickenprofile eines Dünnfilms auf einer Bodenfläche des Kontaktloches zeigen, der mittels des erfindungsgemäßen Dünnfilm-Ablagerungsgeräts abgelagert ist;

Fig. 5 ist ein Diagramm, das die Abhängigkeit des Filmdickenprofils des Dünnfilms auf der Bodenfläche des Kontaktloches, der mittels des erfindungsgemäßen Dünnfilm- Ablagerungsgeräts abgelagert ist, von der Entfernung vom Mittelpunkt des Substrats zeigt;

Fig. 6 ist eine Schnittansicht, die einen wesentlichen Teil eines Dünnfilm-Ablagerungsgerätes zeigt, das ein herkömmliches Sputter-Verfahren verwendet;

Fig. 7(A) bis 7(D) sind typische Diagramme, die ein Verfahren zum Ablagern eines mehrschichtigen Verbindungsfilms in einem Kontaktloch mittels des Dünnfilm- Ablagerungsgeräts nach Fig. 6 zeigen;

Fig. 8 ist eine Schnittansicht, die einen wesentlichen Teil eines einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechenden Dünnfilm-Ablagerungsgerätes zeigt;

Fig. 9 ist eine Schnittansicht, die einen wesentlichen Teil eines einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechenden Dünnfilm-Ablagerungsgerätes zeigt;

Fig. 10 ist eine Schnittansicht, die einen wesentlichen Teil eines einem zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechenden Dünnfilm-Ablagerungsgerätes zeigt;

Fig. 11(A) und 11(B) sind Diagramme, die einen Vergleich zwischen einem Zustand eines mittels des Dünnfilm- Ablagerungsgerätes des zehnten Ausführungsbeispiels auf einer Bodenfläche eines Kontaktlochs abgelagerten Dünnfilms und dem Zustand eines mit dem herkömmlichen Sputter- Verfahren auf der Bodenfläche des Kontaktloches abgelagerten Dünnfilms zeigen;

Fig. 12(A) und 12(B) sind typische Diagramme, die jeweils Filmdickenprofile von mittels der Dünnfilm- Ablagerungsgeräte des zehnten Ausführungsbeispiels und des elften Ausführungsbeispiels der Erfindung auf der Bodenfläche des Kontaktloches abgelagerten Dünnfilmen zeigen;

Fig. 13 ist eine Schnittansicht, die einen wesentlichen Teil eines Dünnfilm-Ablagerungsgerätes zeigt, das ein dem sechzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechendes Sputter-Verfahren verwendet, und

Fig. 14 ist eine Schnittansicht, die einen wesentlichen Teil eines Dünnfilm-Ablagerungsgerätes zeigt, das ein dem zwanzigsten Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechendes Ionenstrahl-Sputter-Verfahren verwendet.

Im folgenden sollen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ausführlich beschrieben werden.

Zuerst soll das Prinzip eines Verfahrens zum Ablagern eines Dünnfilms auf einer Bodenfläche eines Kontaktlochs unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Dünnfilm- Ablagerungsgerätes beschrieben werden.

Bei dem Verfahren zum Ablagern des Dünnfilms auf der Bodenfläche des Kontaktloches unter Verwendung des Dünnfilm-Ablagerungsgerätes der Erfindung wird eine Kleinflächen- und Punktquelle oder eine ringförmige Quelle verwendet. Ferner erfolgt das Aufdampfen unter Bedingungen, bei denen die Knudsenzahl K_n (= λ/H), die durch das Verhältnis der mittleren freien Weglänge (λ) der Aufdampfmaterial-Teilchen zu dem Abstand (H) zwischen der Aufdampfquelle und einem Substrat gegeben ist, gleich 0,1 oder mehr wird.

Es wurden Berechnungen zur Untersuchung von Filmdickenprofilen von auf der Bodenfläche des Kontaktlochs abgelagerten Dünnfilmen durchgeführt, wobei verschiedene Positionen und Beziehungen zwischen der Aufdampfquelle und dem Substrat eingenommen wurden. Als Ergebnis wurden Bedingungen gefunden, die einen guten Bedeckungsgrad gewährleisten können. Gemäß Fig. 3(A) bezeichnen r den Abstand des Kontaktlochs vom Mittelpunkt des Substrats, H den Abstand zwischen der Aufdampfquelle und dem Substrat, L einen exzentrischen Abstand der Aufdampfquelle von einer Mittelachse des Substrats, und x ist als radiale Richtung der Bodenfläche des Kontaktloches definiert, während y als Umfangsrichtung definiert ist. Gemäß Fig. 3(B) sind h die Tiefe, d_u der Durchmesser eines oberen Abschnitts des Kontaktlochs und d_b der Durchmesser des unteren Abschnitts der Kontaktlochs. In diesem Fall ist das Seitenverhältnis AR definiert durch h/d_u. Zusätzlich ist ein Fall, bei dem ein Film während einer Drehung des Substrats abgelagert wird, in dem die Kleinflächen- und Punktquelle an einer exzentrisch um den Abstand L versetzten Position angeordnet ist, zu einem Fall, bei dem der Film ohne Drehung des Substrats unter Verwendung der ringförmigen Quelle mit einem Radius L abgelagert wird, geometrisch äquivalent. Falls die ringförmige Quelle mit dem Radius L verwendet wird, beschreibt der Mittelpunkt des oberen Abschnitts des Kontaktlochs einen kreisförmigen geometrischen Ort auf der Bodenfläche des Kontaktlochs, und der kreisförmige geometrische Ort kann durch folgenden Ausdruck (1) ausgedrückt werden

(x-2×AR×r/H)²+y²=(2×AR×r/H)² . . . (1).

So kann das Filmdickenprofil auf der Bodenfläche des Kontaktlochs durch Überlagern von durch den oberen Abschnitt des Kontaktlochs hindurchgehenden kreisförmigen Aufdampffilmflächen mit dem geometrischen Ort als Mittelpunkt berechnet werden. Die x-Koordinate des Mittelpunkts des von dem geometrischen Ort gebildeten Kreises ist 2×AR×r/H und ist zum Abstand r des Kontaktloches vom Mittelpunkt des Substrats proportional, und der Radius des auf dem geometrischen Ort gebildeten Kreises ist 2×AR×L/H. Das Filmdickenprofil ändert sich mit der x-Koordinate und dem Radius. Im folgenden wird gemäß Fig. 4 die Änderung des Filmdickenprofils besonders beschrieben. Fig. 4 zeigt eine Verteilung der Filmdicke auf dem Bodenabschnitt des Kontaktlochs in einem mittleren Abschnitt des Substrats (r = 0). In Fig. 4 stellt die Abszisse den Abstand vom Mittelpunkt des Bodenabschnitts des Kontaktlochs mit dem Radius des oberen Abschnitts als Einheit dar, und die Koordinate stellt den Abstand mit einer Filmdicke eines flachen Abschnitts des Substrats als Einheit dar.

Falls eine Beziehung zwischen dem Abstand H zwischen der Aufdampfquelle und dem Substrat, dem exzentrischen Abstand L von der Mittelachse des Substrats zur Aufdampfquelle und dem Seitenverhältnis AR in einem Bereich liegt, der durch folgenden Ausdruck (2) ausgedrückt werden kann

L H/(2×AR) . . . (2)

ergibt sich eine vulkankegelförmige Verteilung des Filmdickenprofils, bei der der mittlere Abschnitt die gleiche Filmdicke wie der flache Abschnitt des Substrats hat und Ränder an beiden Seiten gemäß Fig. 4(A) vorhanden sind. Falls der abgelagerte Dünnfilm ein Diffusionsbarrieren-Dünnfilm ist, ändert sich das Seitenverhältnis des Kontaktlochs nur wenig, selbst wenn der Dünnfilm abgeschieden wird, da die Filmdicke kleiner als die Höhe h des Kontaktlochs ist, d. h., das Filmdickenprofil auf der Bodenfläche des Kontaktlochs hängt ausschließlich von der Position und der Beziehung zwischen dem Substrat und der Aufdampfquelle und dem Seitenverhältnis des Kontaktlochs ab. Fig. 5 zeigt die Abhängigkeit des Filmdickenprofils von dem Abstand r von dem Mittelpunkt des Substrats. Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, ändert sich, obwohl sich der Abstand zwischen dem Mittelpunkt des Filmdickenprofils und dem Mittelpunkt des Kontaktlochs proportional zu r ändert, die Form des Profils nicht.

Wenn hingegen die Beziehung zwischen dem Abstand H zwischen der Aufdampfquelle und dem Substrat, dem exzentrischen Abstand L der Aufdampfquelle von der Mittelachse des Substrats und dem Seitenverhältnis AR in einem Bereich liegt, der durch den folgenden Ausdruck (3) ausgedrückt werden kann

L=H/(2×AR) . . . (3)

ergibt sich eine im wesentlichen flache und kuppenförmige Verteilung des Filmdickenprofils gemäß Fig. 4(B).

Falls ferner die Beziehung zwischen dem Abstand H zwischen der Aufdampfquelle und dem Substrat, dem exzentrischen Abstand L der Aufdampfquelle von der Mittelachse des Substrats und dem Seitenverhältnis AR in einem Bereich liegt, der durch folgenden Ausdruck (4) ausgedrückt werden kann

LH/(2×AR) . . . (4)

zeigt das Filmdickenprofil eine kraterförmige Verteilung, bei der gemäß Fig. 4(C) in einem mittleren Abschnitt kein Film aufgedampft ist.

Die Erfindung gründet sich auf die im vorangehenden beschriebene Untersuchung zur Spezifizierung einer Bedingung, unter der der Film auf der Bodenfläche des Kontaktlochs mit einer Filmdicke von 10% oder mehr des flachen Substratabschnitts und mit einem flacheren Filmdickenprofil abgelagert werden kann. Im folgenden wird jedes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

1. Ausführungsbeispiel

Fig. 6 ist eine Schnittansicht, die einen wesentlichen Teil eines dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechenden Dünnfilm-Ablagerungsgerätes zeigt. In Fig. 1 bezeichnet ein Bezugszeichen 21 eine Vakuumkammer, die über eine Pumpöffnung 22 an eine (nicht gezeigte) Hochvakuumanlage angeschlossen ist, 23 bezeichnet einen umschlossenen Tiegel, in dessen oberem Abschnitt eine Düse 23a ausgebildet ist, und der Tiegel 23 ist mit Titan (Ti) als Aufdampfmaterial 24 gefüllt. Ein Bezugszeichen 25 bezeichnet einen Heizdraht zum Erwärmen des Tiegels 23, und ein Wärmestrahlungsschild 26 ist außerhalb des Heizdrahts 25 angeordnet. Ferner befinden sich oberhalb des Tiegels 23 eine Ionisationsglühwendel 28 zum Aussenden eines Thermoelektrons 27 zur Ionisation und eine Elektronen- Extraktionselektrode 30 zum Extrahieren des Thermoelektrons 27 aus der Ionisationsglühwendel 28, um einen Strahl 29 des Aufdampfmaterials 24 mit dem Thermoelektron 27 zu bestrahlen. Der Aufdampfmaterial-Strahl 29 enthält ein Cluster 31, in dem eine Vielzahl von Atomen des Aufdampfmaterials 24 lose verbunden sind. Ein Wärmestrahlungsschild 32 zum Reduzieren der abgestrahlten Wärme ist außerhalb der Ionisationsglühwendel 28 angebracht. Ferner bezeichnet ein Bezugszeichen 33 eine Beschleunigungselektrode zum Beschleunigen des ionisierten Clusterion und zum Bewirken von Zusammenstößen mit einem Substrat 34, 35 ist ein Ventil zum Einstellen der Einlaßmenge eines Heliumgases 36, das in die Vakuumkammer 21 eingelassen wird, und 37 bezeichnet einen auf dem Substrat 34 gebildeten Titan-Dünnfilm. Diese Bestandteile, die durch die Bezugszeichen 23 bis 26, 28, 30, 32 und 33 oder ähnliche bezeichnet sind, bilden eine Clusterionen- Strahlquelle 40, die als die Kleinflächen- und Punktquelle dient. Ein Siliziumwaver mit einem Durchmesser im Bereich von 150 bis 200 mm wird als das Substrat 34 verwendet, und die Clusterionen-Strahlquelle 40 befindet sich unmittelbar auf einer Mittelachse des Substrats 34.

Ein horizontaler Schnitt eines Kontaktlochs kann eher oval oder elliptisch als völlig kreisförmig ausgebildet sein. Ferner kann das Kontaktloch einen ausgeprägt kegelförmigen oberen Abschnitt oder ähnliches haben. Deshalb wird ein Seitenverhältnis vorzugsweise unter Verwendung der Abmessungen geeigneter Abschnitte entsprechend den Formen des Kontaktlochs berechnet. Ein Kegelwinkel R einer Seitenfläche des Kontaktlochs kann durch den folgenden Ausdruck (5) erhalten werden

R=arctan {(d_u-d_b)/h} . . . (5).

Ferner wird der Abstand zwischen der Aufdampfquelle und dem Substrat 34 innerhalb eines Bereichs festgelegt, der durch den folgenden Ausdruck (6) ausgedrückt wird

R/Htan (R) . . . (6)

so daß ein Dünnfilm selbst auf der Bodenfläche eines Kontaktlochs abgelagert werden kann, das sich am äußersten Rand des Substrats 34 befindet.

Im folgenden soll das Betreiben des Gerätes beschrieben werden.

Zuerst wird, nachdem die Vakuumkammer 21 auf einen Druckpegel von 10^-4 Pa (ungefähr 10^-5 Torr) evakuiert worden ist, das Ventil 35 so eingestellt, daß das Heliumgas 36 bis zu einem Druckbereich von 10^-2 bis 10^-1 Pa in die Vakuumkammer 21 eingelassen wird. Als nächstes wird zum Erwärmen des Tiegels 23 mittels Strahlungswärme und Thermoelektron der Heizdraht 25 erregt und erwärmt, so daß das Aufdampfmaterial 24 verdampft wird. Falls der Tiegel 23 erwärmt wird, wird der Dampfdruck des Aufdampfmaterials 24 1 bis 10³ Pa (10^-2 bis einige zehn Torr) erreicht, wird der Dampfstrahl 29 des Aufdampfmaterials aus der Düse 23a ausgestoßen. Zu dieser Zeit wird in dem Dampfstrahl 29 des Aufdampfmaterials durch adiabatische Expansion, die durch eine Differenz zwischen dem Druck in dem Tiegel 23 und einem äußeren Druck verursacht wird, eine klumpenförmige Atomgruppe, d. h. ein Cluster 38, in dem viele Atome lose verbunden sind, gebildet. Die Ionisationsglühwendel 28 bestrahlt den Dampfstrahl 29 des Aufdampfmaterials mit dem Thermoelektron 27. Dadurch wird ein Atom in dem Cluster 38 ionisiert, so daß ein Clusterion 31 gebildet wird. Das Clusterion 31 wird durch ein zwischen der Beschleunigungselektrode 33 und der Elektronen- Extraktionselektrode 30 erzeugtes elektrisches Feld geeignet beschleunigt. Dann stößt das Clusterion 31 zusammen mit einem nichtionisierten neutralen Cluster 38 mit einem an einer (nicht gezeigten) Substrat- Haltevorrichtung angebrachten Substrat 34 zusammen, was zur Bildung des als Unterlage eines Diffusionsbarrierenfilms dienenden Titan-Dünnfilms 37 führt.

Falls der Clusterionenstrahl 40 der Kleinflächen- und Punktquelle verwendet wird, die an der im vorangehenden beschriebenen Position angeordnet ist, wird das Heliumgas 36 eingelassen, um den Dünnfilm bei einem Druck in einem Bereich von 10^-2 bis 10^-1 Pa abzulagern, woraus sich eine mittlere freie Weglänge der Teilchen des Aufdampfmaterials in einem Bereich von ungefähr 3,5 bis 35 cm und eine Knudsenzahl in einem Bereich von ungefähr 0,1 bis 1 ergeben. Folglich stoßen die Teilchen des Aufdampfmaterials, wie beispielsweise das Cluster 38, in dem Dampfstrahl 29 des von der Clusterionen-Strahlquelle 40 emitierten Aufdampfmaterials mit dem Helium-Gasatom 36 im Mittel 1- bis 10mal zusammen und können danach das Substrat 34 erreichen (die durchschnittliche Zahl der Zusammenstöße der Teilchen des Aufdampfmaterials entspricht im wesentlichen dem Inversen der Knudsenzahl). Die Masse der Teilchen des Aufdampfmaterials, wie beispielsweise des Clusters 38, beträgt das zehnfache oder mehr der Masse der Helium-Gasatome, und ein Streuwinkel der Teilchen des Aufdampfmaterials beträgt für einen Zusammenstoß ungefähr 5° oder weniger, ist also klein. Deshalb kann das Teilchen des Aufdampfmaterials auf die Bodenfläche oder die Seitenfläche des Kontaktlochs auftreffen, welche von der Clusterionen-Strahlquelle 40 aus nicht zu sehen sind.

Ferner kann der Einfallswinkel verkleinert werden, so daß der Titan-Dünnfilm 37 auf der Bodenfläche und der Seitenfläche des Kontaktlochs mit gutem Bedeckungsgrad ohne Verzögerung der Ablagerungsrate abgelagert werden kann.

2. Ausführungsbeispiel

Das erste Ausführungsbeispiel wurde unter Bezugnahme auf den Fall beschrieben, daß Titan als das Aufdampfmaterial 24 verwendet wird und das Heliumgas 36 als das Gas, das in die Vakuumkammer 21 eingelassen wird, verwendet wird. Jedoch können beispielsweise Gold oder Wolfram als das Aufdampfmaterial 24 verwendet werden, und ein Neongas kann anstelle des Heliumgases 36 in die Vakuumkammer 21 eingelassen werden, um einen Gold- oder Wolfram-Dünnfilm zu bilden. In diesem Fall kann die gleiche Wirkung erwartet werden, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, da die Masse des Ausgangsmaterials ungefähr das Zehnfache der Atommasse des Neongases beträgt. Falls andererseits das Heliumgas für Gold oder Wolfram verwendet wird, liegt das Massenverhältnis ungefähr bei 50. Dementsprechend ist es möglich, den Dünnfilm mit größerem Bedeckungsgrad abzulagern, da der Streuwinkel beim Zusammenstoß gegenüber dem Fall, in dem Neongas verwendet wird, reduziert werden kann.

Gemäß der vorangehenden Beschreibung bestätigen Computersimulationen, daß der Dünnfilm mit gutem Bedeckungsgrad abgeschieden werden kann, falls das Verhältnis der Masse des Aufdampfmaterial-Teilchens zur Masse eines Gasmoleküls innerhalb eines Bereichs von ungefähr 10 bis 50 liegt.

3. Ausführungsbeispiel

Fig. 2 ist eine Schnittansicht, die einen wesentlichen Teil eines dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechenden Dünnfilm-Ablagerungsgerätes zeigt. In Fig. 2 werden für die Bestandteile, die mit denen des dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 entsprechenden Dünnfilm- Ablagerungsgeräts identisch sind, die gleichen Bezugszeichen verwendet, und auf deren Beschreibung wird verzichtet. In Fig. 2 bezeichnet ein Bezugszeichen 39 ein Ventil zum Einstellen einer Einlaßmenge eines Stickstoffgases 41, das in eine Vakuumkammer 21 eingelassen wird, und 42 bezeichnet einen auf einem Substrat 34 abgelagerten Titannitrid-Diffusionsbarrieren-Dünnfilm.

Im folgenden soll das Betreiben des Geräts beschrieben werden.

Zuerst wird, nachdem ein Ventil 35 zum Abpumpen eines in der Vakuumkammer 21 befindlichen Heliumgases 36 geschlossen wurde, das Ventil 39 eingestellt, um das Stickstoffgas 41 in die Vakuumkammer 21 bis zu einem Druckbereich von 10^-3 bis 10^-2 Pa einzulassen. Als nächstes wird das Ventil 35 eingestellt, um das Heliumgas 36 in dem Maße einzulassen, daß die Knudsenzahl in einem Bereich von 0,1 bis 1 liegt. Danach wird wie in dem Fall der Ablagerung des Titan- Dünnfilms 37 bei dem ersten Ausführungsbeispiel ein Tiegel 23 erwärmt, um einen Dampfstrahl 29 des Aufdampfmaterials aus einer Düse 23a auszustoßen, so daß sich ein Cluster 38 bildet. Das Cluster 38 wird zur Bildung eines Clusterions 38 teilweise ionisiert, und das Clusterion 31 wird mittels eines elektrischen Feldes geeignet beschleunigt, so daß es mit dem Substrat 34 zusammenstößt. Zu dieser Zeit wird der Dampfstrahl 29 des Aufdampfmaterials auf dem Substrat 34 mit Stickstoff kombiniert und bildet einen Titannitrid film, d. h. den Diffusionsbarrieren-Dünnfilm 42.

Da gemäß der vorangehenden Beschreibung bei dem dritten Ausführungsbeispiel Stickstoffgas 41 als reaktionsfähiges Gas in die Vakuumkammer 21 eingelassen wird, spielt ein Stickstoff-Gasmolekül dieselbe Rolle wie das Heliumatom im Falle der Ablagerung des Titan-Dünnfilms bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Deshalb stoßen die Teilchen des Aufdampfmaterials, wie beispielsweise das Cluster 38, die von einer Clusterionen-Strahlquelle 40 emitiert werden, mit diesem Stickstoff-Gasmolekül und danach mit dem Substrat 34 zusammen. Jedoch ist der zum Nitrieren erforderliche Druck des Stickstoffgases 41 niedriger als der Druck des Heliumgases 36 beim ersten Ausführungsbeispiel war, und die Knudsenzahl ist unter diesen Bedingungen größer als 1. Die Teilchen des Aufdampfmaterials stoßen bei hohen Raten eher mit dem Substrat 34 als den Stickstoff-Gasmolekülen zusammen. Daher wird zur Erhöhung des Drucks das Heliumgas 36 eingelassen, um die Knudsenzahl so zu verkleinern, daß sie in einem Bereich von 0,1 bis 1 liegt. Gemäß der vorangehenden Beschreibung ist es möglich, den Diffusionsbarrieren-Dünnfilm 42 aus Titannitrid auf der Bodenfläche und der Seitenfläche des Kontaktlochs mit gutem Bedeckungsgrad abzulagern, indem zusätzlich zu dem reaktionsfähigen Stickstoffgas 41 das Heliumgas 36 mit einer geringen relativen Molekülmasse eingelassen wird. In diesem Fall wird zum Verkleinern der Knudsenzahl, so daß sie in einem Bereich von 0,1 bis 1 liegt, das Heliumgas 36 eingelassen, um den Gasdruck zu erhöhen, anstatt die Einlaßmenge des Stickstoffgases 41 zu erhöhen. Das hat den Grund, daß das Stickstoff-Gasmolekül siebenmal so schwer als das Helium-Gasatom ist und sich deshalb der Streuwinkel des Aufdampfteilchens für einen Zusammenstoß erhöht, was zu einer Vergrößerung der Menge der Teilchen führt, die nicht in das Kontaktloch gelangen können.

4. Ausführungsbeispiel

Fig. 8 ist eine Schnittansicht, die einen wesentlichen Teil eines dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechenden Dünnfilm-Ablagerungsgerätes zeigt. In Fig. 8 werden für Bestandteile, die mit denen der dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 entsprechenden Dünnfilm-Ablagerungsgeräte identisch sind, die gleichen Bezugszeichen verwendet, und es wird auf eine Beschreibung derselben verzichtet. In Fig. 8 bezeichnet ein Bezugszeichen 44 eine mit einem Ventil 35 verbundene Düse, um ein Heliumgas 36 an eine Position unmittelbar unterhalb eines Substrates 34 zu bringen, 45 bezeichnet einen Bereich, in dem der Druck mittels des durch die Düse 44 zugeführten Heliumgases 36 auf einen Druckbereich von 10^-1 bis 1 Pa erhöht wird, und U bezeichnet eine Breite des Bereichs in einer Richtung senkrecht zu dem Substrat 34. Ferner bezeichnet ein Bezugszeichen 46 eine Substrat- Haltevorrichtung, mit der das Substrat 34 so gehalten wird, daß eine Drehung innerhalb der Ebene ermöglicht wird, und 47 bezeichnet eine Drehwelle, die zum Tragen der Substrat- Haltevorrichtung 46 und zum Drehen der Substrat- Haltevorrichtung 46 mittels eines außerhalb der Vakuumkammer 21 erzeugten Drehmoments dient.

Gemäß dem im vorangehenden beschriebenen vierten Ausführungsbeispiel wird das Ventil 35 so eingestellt, daß das Heliumgas 36 durch die Düse 44 zu der Position unmittelbar unterhalb des Substrats 34 eingelassen wird, um den Bereich 45 zu bilden, in dem sich der Gasdruck erhöht. Für die Knudsenzahl K_n (λ/U) ergibt sich, daß sie von der mittleren freien Weglänge λ der Teilchen des Aufdampfmaterials in dem Bereich 45 und der vertikalen Breite U des Bereiches 45 abhängt, und sie wird so eingestellt, daß sie in einem Bereich von 0,1 bis 1 liegt. Folglich stoßen die Teilchen des Aufdampfmaterials mit den Helium-Gasatomen 36 in dem Bereich 45 und anschließend mit dem Substrat 34 zusammen. Demzufolge ist es möglich, den Dünnfilm auf einer Bodenfläche und einer Seitenfläche des Kontaktlochs mit gutem Bedeckungsgrad abzulagern.

Bei dem im vorangehenden beschriebenen vierten Ausführungsbeispiel bewegt sich, falls die Düse 44 gemäß Fig. 8 angeordnet ist, das von der Düse 44 ausgestoßene Heliumgas 36 gemäß Fig. 8 zur linken Seite. Deshalb werden die Teilchen des Aufdampfmaterials nur auf der linken Seite nach dem Zusammenstoß gestreut, und auf der rechten Seite des (nicht gezeigten) Kontaktlochs wird kein Film abgelagert. Daher ist es, falls die Substrat- Haltevorrichtung 46 von außerhalb der Vakuumkammer 21 über die Drehwelle 47 gedreht wird, möglich, den Film auf allen Flächen des Kontaktlochs gleichmäßig abzulagern.

5. Ausführungsbeispiel

Bei dem im vorangehenden beschriebenen vierten Ausführungsbeispiel wird ein Dünnfilm auf allen Flächen in einem Kontaktloch gleichmäßig abgelagert, in dem eine ein Substrat 34 haltende Substrat-Haltevorrichtung 46 gedreht wird, jedoch kann zum Erzielen der gleichen Wirkung wie bei dem vorgenannten vierten Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von Düsen 44 zum Einlassen eines Heliumgases 36 um das Substrat herum angeordnet sein.

6. Ausführungsbeispiel

Bei den vorgenannten Ausführungsbeispielen wird eine vorbestimmte Menge an Heliumgas 36 in eine Vakuumkammer 21 eingelassen, so daß die Knudsenzahl gleich einem gegebenen Wert in einem Bereich von 0,1 bis 1 wird. Jedoch kann die Zufuhr des Heliumgases 36 während der Ablagerung im Laufe der Zeit folgendermaßen variiert werden:

Das Ventil 35 wird für einen Zeitraum zu Beginn der Ablagerung gedrosselt, um die Zufuhr des Heliumgases 36 zu reduzieren, und das Ventil 35 wird zu einem späteren Zeitraum der Ablagerung geöffnet, um die Zufuhr des Heliumgases 36 zu erhöhen. Dadurch ist es möglich, den Film auf einer Bodenfläche und einer Seitenfläche eines Kontaktlochs mit verbessertem Bedeckungsgrad abzulagern.

D.h., der Druck des Heliumgases 36 wird reduziert, um die Knudsenzahl gleich 1 zu setzen und dadurch Bedingungen zu schaffen, bei denen die Teilchen des Aufdampfmaterials wenig Zusammenstöße erleiden. Die Ablagerung wird bei diesen Bedingungen vorgenommen, um die Teilchen des Aufdampfmaterials, die senkrecht mit einem Substrat 34 zusammenstoßen, während des Zeitraums zu Beginn der Ablagerung ausreichend auf einem Bodenabschnitt des Kontaktlochs abzulagern. Danach wird der Druck erhöht, um die Knudsenzahl gleich 0,1 zu setzen, und die Ablagerung wird bei Bedingungen vorgenommen, bei denen die Teilchen des Aufdampfmaterials häufig Zusammenstöße erleiden. Dadurch können die Teilchen des Aufdampfmaterials, die diagonal auf das Substrat 34 auftreffen, während des späteren Zeitraums der Ablagerung auf der Seitenfläche des Kontaktlochs abgelagert werden.

7. Ausführungsbeispiel

Die vorgenannten Ausführungsbeispiele wurden in Bezug auf einen Fall beschrieben, in dem Heliumgas 36 als das inaktive Gas, das in ein Vakuum 21 eingelassen wird, verwendet wird. Es ist jedoch zu beachten, daß die Erfindung sich nicht auf das Heliumgas beschränkt und jedes andere Gas verwendet werden kann, dessen relative Molekülmasse kleiner als die Masse eines Teilchens des Aufdampfmaterials in einem Aufdampfmaterial-Strahl 29 ist, und das für die Reaktion auf einem Substrat 34 unerheblich ist. Ferner verkleinert sich, wenn die relative Molekülmasse des Gases kleiner wird, der Streuwinkel der Teilchen des Aufdampfmaterials bei einem Zusammenstoß noch weiter, was zu noch vorteilhafteren Bedingungen für die Ablagerung eines gleichmäßigen Films in dem Kontaktloch führt.

8. Ausführungsbeispiel

Fig. 9 ist eine Schnittansicht, die einen wesentlichen Teil eines dem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechenden Dünnfilm-Ablagerungsgeräts zeigt. In Fig. 9 werden für Bestandteile, die mit denen des dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 entsprechenden Dünnfilm- Ablagerungsgerätes identisch sind, die gleichen Bezugszeichen verwendet, und auf eine Beschreibung derselben wird verzichtet. In Fig. 9 bezeichnet ein Bezugszeichen 48 eine Substrat-Haltevorrichtung, die zum Halten und Erwärmen eines Substrats 34 dient und eine Drehung innerhalb der Ebene erlaubt, und die Substrat- Haltevorrichtung 48 enthält einen Heizer 49. Ferner bezeichnet ein Bezugszeichen 50 eine Drehwelle, die zum Tragen der Substrat-Haltevorrichtung 48 und zum Drehen der Substrat-Haltevorrichtung mittels eines von außerhalb einer Vakuumkammer 21 angewendeten Drehmoments dient.

Eine Clusterionen-Strahlquelle 40 befindet sich an einer um einen Abstand L gegenüber einer Dreh- und Mittelachse des Substrates 34 exzentrisch versetzten Position. Der exzentrische Abstand L liegt in einem Bereich von -20 bis +20% eines durch den vorgenannten Ausdruck (3) bestimmten Wertes, d. h. der exzentrische Abstand L liegt in einem Bereich, der durch den folgenden Ausdruck (7) ausgedrückt wird

0.8×H/(2×AR)L1.2×(2×AR) . . . (7).

Bei dem dem achten Ausführungsbeispiel entsprechenden, gemäß der Vorbeschreibung aufgebauten Dünnfilm- Ablagerungsgerät kann beispielsweise ein Siliziumwaver mit einem Radius von 100 mm als das Substrat 34 verwendet werden. Der Siliziumwaver weist ein Kontaktloch mit dem maximalen Seitenverhältnis von 2,8 auf. Mit dem Siliziumwaver wurde das Aufdampfen auf die gleiche Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel vorgenommen, wobei H gleich 700 mm und L gleich 120 mm gesetzt wurden, so daß eine Aufdampfgeschwindigkeit bei 5 nm/min und eine Rotationsgeschwindigkeit des Substrats 34 bei 10 rpm (Umdrehungen pro Minute) lag. Dementsprechend war es möglich, einen Titan-Dünnfilm 37 auf einer Bodenfläche des Kontaktlochs auf allen Flächen des Substrats mit einem Bedeckungsgrad von 50% oder mehr abzulagern.

Der Abstand H zwischen der Clusterionen-Strahlquelle 40 und dem Substrat 34 wird vorzugsweise so eingestellt, daß ein gegebener Bedeckungsgrad in einem Kontaktloch am Ende des Substrats 34 entsprechend dem maximalen Radius R des Substrats 34 sichergestellt werden kann. Beispielsweise kann, um einen Bedeckungsgrad von 20% oder mehr in dem Kontaktloch am Ende des Substrats 34 mit dem Radius von 100 mm sicherzustellen, der Abstand H von der Clusterionen- Strahlquelle 40 zu dem Substrat 34 durch den folgenden Ausdruck (8) erhalten werden

(2×AR×R)/(1.6-d_b/d_u)H . . . (8)

wobei der Wert 1,6 im Nenner der linken Seite des vorstehenden Ausdrucks einer Position entspricht, an der ein kuppenförmiges Filmdickenprofil in der Bodenfläche des Kontaktlochs 20% erreicht.

9. Ausführungsbeispiel

Das vorstehende achte Ausführungsbeispiel wurde in Bezug auf einen Fall beschrieben, in dem nur eine Clusterionen- Strahlquelle 40 als Aufdampfquelle an einer um einen Abstand L gegenüber einer Dreh- und Mittelachse des Substrats 34 exzentrisch versetzten Position angeordnet ist. Jedoch kann zum Durchführen des Aufdampfens eine Vielzahl von Clusterionen-Strahlquellen auf einem gemeinsamen Kreis mit dem Abstand L als Radius angeordnet sein. Dadurch ist es möglich, die gleiche Wirkung wie beim achten Ausführungsbeispiel zu erzielen und aufgrund der Vielzahl von Aufdampfquellen die Aufdampfgeschwindigkeit zu erhöhen.

10. Ausführungsbeispiel

Fig. 10 ist eine Schnittansicht, die einen wesentlichen Teil eines dem zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechenden Dünnfilm-Ablagerungsgeräts zeigt. Gemäß Fig. 10 sind Clusterionen-Strahlquellen 40 als Kleinflächen- und Punktquellen wie bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen angeordnet und befinden sich jeweils in exzentrischen Abständen L₁, L₂ von einer Dreh- und Mittelachse eines Substrats 34. Die jeweiligen exzentrischen Abstände L₁, L₂ liegen in einem Bereich, der durch den folgenden Ausdruck (9) ausgedrückt wird:

R-H/(2×AR)L₁H/(2×AR)L₂H/(2×AR)+L₁ . . . (9).

Zwei Clusterionen-Strahlquellen 40, die gemäß der vorangehenden Beschreibung angeordnet sind, werden so betrieben, daß sie im wesentlichen die gleiche Strahlintensität besitzen. Falls ein Siliziumwaver mit einem Radius von 100 mm als das Substrat 34 verwendet wird und der Siliziumwaver ein Kontaktloch mit dem maximalen Seitenverhältnis von 2,8 aufweist, werden für H = 700 mm die Bedingungen für L₁ und L₂ durch den folgenden Ausdruck (10) ausgedrückt:

12.5L₁87.5L₂87.5+L₁ . . . (10).

Beispielsweise wurde das Aufdampfen bei den Bedingungen durchgeführt, daß L₁ gleich 80 mm und L₂ gleich 160 mm waren, so daß die Strahlintensität (Aufdampfgeschwindigkeit) der jeweiligen Clusterionen- Strahlquellen 40 bei 5 nm/min. und die Rotationsgeschwindigkeit des Substrats 34 bei 10 rpm lag. Dementsprechend war es möglich, einen Titannitrid-Dünnfilm auf einer Bodenfläche des Kontaktlochs auf allen Flächen des Substrats mit einem Bedeckungsgrad von 50% oder mehr abzulagern.

Fig. 11(A) und 11(B) sind Diagramme, die einen Vergleich des gemäß der vorangehenden Beschreibung bedampften Kontaktlochs des zehnten Ausführungsbeispiels mit einem Querschnitt eines mittels eines herkömmlichen Sputter- Verfahrens bedampften Kontaktlochs zeigt. Fig. 11(A) ist ein typisches Diagramm, das den Fall des zehnten Ausführungsbeispiels zeigt, und Fig. 11(B) ist ein typisches Diagramm, das den Fall des herkömmlichen Sputter- Verfahrens zeigt.

Wie auch aus den Zeichnungen ersichtlich ist, kann bei dem dem zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechenden Aufdampfen ein Bodenbedeckungsgrad (t_B/t) des Kontaktlochs von 50% erreicht werden, während bei dem dem herkömmlichen Sputter-Verfahren entsprechenden Aufdampfen nur ein Bodenbedeckungsgrad des Kontaktlochs von 3% erreicht wird.

D.h., bei dem vorstehenden zehnten Ausführungsbeispiel werden die Profile nach Fig. 4(A) und 4(C) kombiniert, um ein flacheres Filmdickenprofil zu schaffen. Der Ausdruck (1), d. h., der vorgenannte Ausdruck für den geometrischen Ort, zeigt, daß der Mittelpunkt des geometrischen Ortes an seiner ursprünglichen Position bleiben kann, selbst wenn L verändert wird, solange H nicht verändert wird. Unter Nutzung dieser Tatsache wird das Filmdickenprofil bei dem zehnten Ausführungsbeispiel erhalten, indem dem Fußabschnitt des vulkankegelförmigen Profils das kraterförmige Profil überlagert wird. Das Filmdickenprofil der Bodenfläche des Kontaktlochs wird gemäß Fig. 12 erhalten.

11. Ausführungsbeispiel

Das vorstehende zehnte Ausführungsbeispiel wurde in Bezug auf einen Fall beschrieben, in dem zwei Clusterionen- Strahlquellen 40 die gleiche Aufdampfgeschwindigkeit besitzen. Jedoch kann beispielsweise die Aufdampfgeschwindigkeit der in einem exzentrischen Abstand L₂ angeordneten Clusterionen-Strahlquelle das 1,5 bis 4fache der Aufdampfgeschwindigkeit der in einem exzentrischen Abstand L₁ angeordneten Clusterionen- Strahlquelle betragen. In diesem Fall ist es möglich, auf einer Bodenfläche eines Kontaktlochs ein gleichmäßigeres Filmdickenprofil gemäß Fig. 12(B) zu schaffen.

12. Ausführungsbeispiel

Alternativ dazu kann beispielsweise eine Clusterionen- Strahlquelle 40 in einem exzentrischen Abstand L₁ angeordnet sein, und zwei bis vier Clusterionen- Strahlquellen 40 können in einem exzentrischen Abstand L₂ angeordnet sein. Dadurch ist es möglich, dieselbe Wirkung wie bei dem vorstehenden elften Ausführungsbeispiel zu erzielen, selbst wenn die jeweiligen Clusterionen- Strahlquellen 40 die gleiche Aufdampfgeschwindigkeit besitzen.

13. Ausführungsbeispiel

Die vorstehenden Ausführungsbeispiele 10 bis 12 wurden in Bezug auf einen Fall beschrieben, in dem Clusterionen- Strahlquellen 40 an zwei Positionen angeordnet sind, die durch exzentrische Abstände L₁, L₂ definiert sind, welche den vorgenannten Ausdrücken (2) und (4) genügen. Es versteht sich jedoch von selbst, daß die Erfindung auf einen Fall anwendbar ist, in dem Clusterionen-Strahlquellen 40 an Positionen angeordnet sind, die durch drei oder mehr exzentrische Abstände definiert sind.

14. Ausführungsbeispiel

Die vorgenannten Ausführungsbeispiele wurden in Bezug auf einen Fall dargestellt, in dem eine Vielzahl von Aufdampfquellen so angeordnet ist, daß der Abstand H zwischen einem Substrat und der Aufdampfquelle jeweils der gleiche ist und jedes Filmdickenprofil einen gemeinsamen Mittelpunkt hat. Jedoch kann die Vielzahl von Aufdampfquellen mit verschiedenen Abständen zwischen den Aufdampfquellen und dem Substrat zum Ablagern verwendet werden, um einen vorbestimmten Bedeckungsgrad zu erreichen.

15. Ausführungsbeispiel

Die vorgenannten Ausführungsbeispiele wurden in Bezug auf einen Fall dargestellt, in dem eine Clusterionen- Strahlquelle als Aufdampfquelle verwendet wurde. Jedoch kann die Erfindung eine kleinflächige und punktförmige oder eine ringförmige Quelle, die Aufdampfmaterial erzeugt, und jedes Ablagerungsverfahren unter den physikalischen Ablagerungsverfahren verwenden, das erlaubt, daß die Ablagerung bei Bedingungen erfolgt, bei denen die Knudsenzahl K_n (=λ/H), die durch das Verhältnis der mittleren freien Weglänge (λ) eines Teilchens des Aufdampfmaterials zum Abstand (H) zwischen der Aufdampfquelle und einem Substrat gegeben ist, in einem Bereich von 0.1 bis 1 liegt. Beispielsweise kann anstelle der Clusterionen-Strahlquelle eine als Kleinflächen- und Punktquelle dienende Elektronenstrahl-Aufdampfquelle verwendet werden, und die Aufdampfquelle und das Substrat können an den im vorangehenden beschriebenen Positionen angeordnet sein, um während der Drehung des Substrats die Ablagerung durchzuführen. Alternativ dazu kann eine Vielzahl von Aufdampfquellen, die aus kleinen widerstands geheizten Schiffchen bestehen, auf einem konzentrischen Kreis mit einem Radius L angeordnet sein, um eine ringförmige Quelle zu bilden und das Ablagern ohne Drehung des Substrats vorzunehmen. In diesem Fall ist es, falls eine Vorrichtung zum automatischen Zuführen eines linearen Aufdampfmaterials vorhanden ist, möglich, den Durchsatz beim Ablagern zu steigern.

16. Ausführungsbeispiel

Fig. 13 ist eine Schnittansicht, die einen wesentlichen Teil eines dem sechzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechenden Dünnfilm-Ablagerungsgeräts zeigt, das ein Sputter-Verfahren verwendet. In Fig. 13 werden für Bestandteile, die mit denen des herkömmlichen Dünnfilm- Ablagerungsgeräts gemäß Fig. 6 identisch sind, die gleichen Bezugszeichen verwendet, und auf eine Beschreibung derselben wird verzichtet. In Fig. 13 bezeichnet ein Bezugszeichen 51 eine Triggerelektronen- Entladungselektrode, die vorhanden ist, um einen Entladungsstart bei niedriger Spannung zu erleichtern, und 52 bezeichnet einen Magneten, mit dem lokal ein Magnetfeld angelegt wird, um ein Quellenmaterial 300 ringförmig zu sputtern.

Bei dem gemäß der vorangehenden Beschreibung aufgebauten Dünnfilm-Ablagerungsgerät wird durch Justieren der Position des an der Rückseite des Quellenmaterials 300 angeordneten Magneten 52 ein ringförmiger Sputter-Bereich mit einem Radius L geschaffen. Die Beziehung zwischen dem Abstand H des Quellenmaterials 300 von einem Substrat 6 und dem Radius L des Sputter-Bereichs wird auf einen durch den Ausdruck (7) des vorangehenden achten Ausführungsbeispiels ausgedrückten Bereich festgelegt. Wenn beispielsweise ein Titannitrid-Dünnfilm abgelagert wurde, wurde ein Mischgas aus Argon und Stickstoff in eine Vakuumkammer 1 eingelassen, und das Quellenmaterial 300 wurde danach gesputtert. Folglich war es möglich, einen Titannitrid- Diffusionsbarrieren-Dünnfilm auf einer Bodenfläche und einer Seitenfläche eines Kontaktlochs mit gutem Bedeckungsgrad abzulagern.

17. Ausführungsbeispiel

Alternativ dazu können zwei ringförmige Sputter-Bereiche durch Variieren der Anordnung eines auf der Rückseite eines Quellenmaterials 300 vorhandenen Magneten geschaffen werden, wobei die Beziehung zwischen den jeweiligen Radien L₁ und L₂ der jeweiligen Sputter-Bereiche innerhalb eines durch den Ausdruck (9) des zehnten Ausführungsbeispiels ausgedrückten Bereichs liegt, um das Quellenmaterial 300 zu sputtern. In diesem Fall ist es möglich, einen Diffusionsbarrieren-Dünnfilm auf einer Bodenfläche und einer Seitenfläche eines Kontaktlochs mit gutem Bedeckungsgrad abzulagern.

18. Ausführungsbeispiel

Die jeweiligen Ausführungsbeispiele 16 und 17 wurden in Bezug auf ein scheibenförmiges Quellenmaterial 300 beschrieben. Die Erfindung kann jedoch auch ein Verfahren verwenden, bei dem eine Seitenfläche eines ringförmigen Materials oder eines zylindrischen Aufdampfmaterials gesputtert wird, um die Verfügbarkeit des Aufdampfmaterials zu verbessern und eine herausragende praktische Wirkung zu erzielen.

19. Ausführungsbeispiel

Ferner kann, falls die Erfindung beispielsweise auf ein Substrat 6 mit einem Durchmesser von 200 mm angewendet wird, ein Quellenmaterial mit einem kleinen Durchmesser von 20 mm oder weniger verwendet und gesputtert werden, um als einen Quellenmaterial-Teilchenstrahl erzeugende Quelle zu dienen. Die Erzeugungsquelle kann als Kleinflächen- und Punktquelle dienen, so daß die Erzeugungsquelle anstelle einer Clusterionen-Strahlquelle in der bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen dargestellten Konfiguration verwendet werden kann, um einen Dünnfilm auf einer Bodenfläche und einer Seitenfläche eines Kontaktlochs mit gutem Bedeckungsgrad abzulagern.

20. Ausführungsbeispiel

Fig. 14 ist eine Schnittansicht, die einen wesentlichen Teil eines dem zwanzigsten Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechenden Dünnfilm-Ablagerungsgerätes zeigt, das ein Sputter-Verfahren verwendet. In Fig. 14 werden für Bestandteile, die mit denen des Dünnfilm-Ablagerungsgerätes gemäß den vorangehenden Ausführungsbeispielen identisch sind, die gleichen Bezugszeichen verwendet, und auf die Beschreibung derselben wird verzichtet. In Fig. 14 bezeichnet ein Bezugszeichen 53 eine Ionenquelle, die einen Ionen erzeugenden Abschnitt 53a, eine Fokussierelektrode 53b und eine Ablenkelektrode 53c enthält, und die Ionenquelle 53 erzeugt einen Ionenstrahl 54, wie beispielsweise Argon, um ein Quellenmaterial 300 zu sputtern.

Falls ein Substrat 34 einen Durchmesser von 200 mm hat, kann ein Sputter-Bereich des Quellenmaterials 300, das mittels des von der Ionenquelle 53 ausgestoßenen Ionenstrahls 54 gesputtert wird, als Kleinflächen- und Punktquelle in einem begrenzten Bereich von 20 mm oder weniger dienen. Deshalb ist es, falls jeder Bestandteil an derselben Position wie bei den jeweiligen Ausführungsbeispielen 1 bis 8 angeordnet ist, möglich, einen Diffusionsbarrieren-Dünnfilm auf einer Bodenfläche und einer Seitenfläche eines Kontaktlochs mit gutem Bedeckungsgrad wie bei den jeweiligen Ausführungsbeispielen abzulagern.

21. Ausführungsbeispiel

Ferner kann, um dieselbe Wirkung wie bei dem zehnten Ausführungsbeispiel zu erzielen, ein von einer Ionenquelle 53 gemäß dem zwanzigsten Ausführungsbeispiel ausgestoßener Ionenstrahl 54 abgelenkt werden, so daß eine Vielzahl von Sputter-Bereichen auf einem Quellenmaterial 300 geschaffen wird.

22. Ausführungsbeispiel

Alternativ dazu kann, um dieselbe Wirkung wie bei der Verwendung einer ringförmigen Quelle zu erzielen, ein Aufdampfmaterial 300 ringförmig mit einem von einer Ionenquelle 53 gemäß dem zwanzigsten Ausführungsbeispiel ausgestoßenen Ionenstrahl 54 bestrahlt werden.

23. Ausführungsbeispiel

Wenn die jeweiligen Ausführungsbeispiele auch in Bezug auf einen Fall dargestellt wurden, in dem ein horizontaler Schnitt eines Kontaktlochs kreisförmig ist, ist zu beachten, daß die Erfindung in ähnlicher Weise auf ein anderes Kontaktloch anwendbar ist, dessen horizontaler Schnitt eine elliptische oder ovale Form aufweist. Im Falle des kreisförmigen Schnitts ergibt sich das maximale Seitenverhältnis bei Verwendung des minimalen Radius d und einer Tiefe h. Im Falle des elliptischen oder ovalen Schnittes kann anstelle der bei dem 15. Ausführungsbeispiel dargestellten ringförmigen Quelle eine Aufdampfquelle von elliptischer oder ovaler Form verwendet werden, da ein guter Bedeckungsgrad sichergestellt werden kann, wenn der geometrische Ort des Mittelpunkts des oberen Abschnitts des Kontaktlochs auf der Bodenfläche des Kontaktlochs elliptisch oder oval ist.

Alternativ dazu ist die Erfindung nicht nur auf das Kontaktloch, sondern auch auf andere Löcher anwendbar, wie beispielsweise ein Durchgangsloch, ein Elektrodenloch oder ein Verbindungsloch. Ferner ist die Erfindung auf eine feine Einkerbung (einen Graben) anwendbar. Im Falle des Grabens ergibt sich das maximale Seitenverhältnis bei Verwendung einer Grabenfibreite w und einer Tiefe h.

Gemäß der vorangehenden Beschreibung wird dem ersten Aspekt der Erfindung gemäß das Aufdampfen vorgenommen, indem das Substrat gedreht wird und dafür gesorgt wird, daß der Dampfstrahl des Aufdampfmaterials diagonal auf das Substrat auftrifft.

Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung wird das Aufdampfen vorgenommen, indem die Aufdampfquellen unmittelbar unterhalb des Substrats angeordnet werden und so eingestellt werden, daß der Winkel, unter dem der Dampfstrahl auf das Substrat auftrifft, nicht größer als der Kegelwinkel einer Seitenfläche der feinen Einkerbung oder des Lochs ist.

Gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung wird, falls das maximale Seitenverhältnis AR (h/du), gegeben durch das Verhältnis der Tiefe h der feinen Einkerbung oder des Lochs zu der Breite du der feinen Einkerbung oder dem Durchmesser du des Lochs, definiert ist, wird der exzentrische Abstand L₁ der Kleinflächen- und Punktquelle von der Mittelachse des Substrats ungefähr gleich H/(2×AR), wenn die Kleinflächen- und Punktquelle als Aufdampfquelle verwendet wird, oder der Radius L₂ der ringförmigen Quelle wird ungefähr gleich H/(2×AR) gesetzt, wenn die ringförmige Quelle als Aufdampfquelle verwendet wird, und das Aufdampfen wird im Falle der Kleinflächen- und Punktquelle vorgenommen, während das Substrat gedreht wird.

Gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung wird das Aufdampfen vorgenommen, indem, falls zwei Kleinflächen- und Punktquellen mit einem gemeinsamen Abstand H als Aufdampfquellen verwendet werden, das Substrat gedreht wird und die jeweiligen exzentrischen Abstände L_1a und L_1b der jeweiligen Kleinflächen- und Punktquellen von der Mittelachse des Substrats folgendermaßen eingestellt werden:

R-H/(2×AR)L_1aH/(2×AR)L_1bH/(2×AR)+L_1a

wobei R der Radius des Substrats ist.

Alternativ dazu wird das Aufdampfen vorgenommen in dem, falls zwei ringförmige Quellen mit dem gemeinsamen Abstand H vom Substrat als die Aufdampfquellen verwendet werden, die jeweiligen Radien L_2a und L_2b der jeweiligen ringförmigen Quelle folgendermaßen eingestellt werden:

R-H/(2×AR)L_2aH/(2×AR)L_2bH/(2×AR)+L_2a.

Gemäß dem fünften Aspekt der Erfindung wird das Aufdampfen vorgenommen, indem der Sputterbereich des Aufdampfmaterials mit einem Durchmesser, der im wesentlichen ein Zehntel oder weniger des Durchmessers des Substrats beträgt, versehen wird, das Aufdampfmaterial so angeordnet wird, daß der Sputterbereich unmittelbar unterhalb des Substrates liegt, und so eingestellt wird, daß der Winkel, unter dem das Teilchen des Aufdampfmaterials auf dem Substrat auftrifft, nicht größer als der Kegelwinkel einer Seitenfläche der feinen Einkerbung oder des Lochs ist.

Gemäß dem sechsten Aspekt der Erfindung wird, falls das maximale Seitenverhältnis als AR (h/du), gegeben durch das Verhältnis der Tiefe h der feinen Einkerbung oder des Lochs zu der Breite du der feinen Einkerbung oder dem Durchmesser du des Lochs, definiert ist, das Aufdampfen vorgenommen, indem das Aufdampfmaterial ringförmig gesputtert wird, und ein Radius L₃ des ringförmigen Sputter-Bereichs ungefähr gleich H/(2×AR) gesetzt wird.

Gemäß dem siebten Aspekt der Erfindung wird das Aufdampfen vorgenommen indem, falls die Sputter-Bereiche des Aufdampfmaterials sich an zwei Positionen mit einem gemeinsamen Abstand H vom Substrat befinden, jeweilige Radien L_1a und L_1b der jeweiligen Sputterbereiche des Aufdampfmaterials folgendermaßen eingestellt werden:

R-H/(2×AR)L_1aH/(2×AR)L_1bH/(2×AR)+L_1a

wobei R der Radius des Substrats ist.

Gemäß dem achten Aspekt der Erfindung wird das Aufdampfen vorgenommen, indem das reaktionsfähige Gas mit einer relativen Molekülmasse, die kleiner als die Masse des Teilchens des Aufdampfmaterials in dem Dampfstrahl des Aufdampfmaterials ist, in das Vakuum eingelassen wird.

Gemäß dem neunten Aspekt der Erfindung wird das Aufdampfen vorgenommen, indem das inaktive Gas mit einer relativen Molekülmasse, die kleiner als die Masse des Teilchens des Aufdampfmaterials in dem Dampfstrahl des Aufdampfmaterials ist, in das Vakuum eingelassen wird.

Gemäß dem zehnten Aspekt der Erfindung wird das Aufdampfen vorgenommen, indem das Mischgas aus dem reaktionsfähigen Gas und dem inaktiven Gas mit einer relativen Molekülmasse, die kleiner als die Masse des Teilchens des Aufdampfmaterials in dem Dampfstrahl des Aufdampfmaterials ist, in das Vakuum eingelassen wird.

Gemäß elften Aspekt der Erfindung, wird das Aufdampfen vorgenommen, indem die jeweiligen Gase, die beim achten Aspekt, beim neunten Aspekt und beim zehnten Aspekt genannt wurden, in dem Maße eingelassen werden, daß die Knudsenzahl K_n (λ/H), die durch das Verhältnis der mittleren freien Weglänge (λ) der Teilchen des Aufdampfmaterials in dem Dampfstrahl zu einer Entfernung (H) zwischen den Aufdampfquellen und dem Substrat gegeben ist, ungefähr in einem Bereich von 0,1 bis 1 liegt.

Gemäß dem zwölften Aspekt der Erfindung wird das Aufdampfen vorgenommen, indem ein Gas in das Vakuum eingelassen wird, und der Druck des Gases in der Nähe einer Oberfläche des Substrats so eingestellt wird, daß die Knudsenzahl K_n (λ/U), die durch das Verhältnis der mittleren freien Weglänge (λ) des Teilchens des Aufdampfmaterials in dem Dampfstrahl bei diesem Druck zu einer vertikalen Breite U eines Bereichs gegeben ist, dessen Druck durch Zufuhr des Gases erhöht wurde, ungefähr in einem Bereich von 0,1 bis 1 liegt.

Gemäß dem dreizehnten Aspekt der Erfindung wird das Aufdampfen vorgenommen, indem ein Gas in das Vakuum eingelassen wird, und der Druck des Gases für ein vorbestimmtes Zeitintervall so gehalten wird, daß die Knudsenzahl K_n (λ/H), die durch das Verhältnis der mittleren freien Weglänge (λ) des Teilchens des Aufdampfmaterials in dem Dampfstrahl zu dem Abstand H zwischen den Aufdampfquellen und dem Substrat gegeben ist, ungefähr gleich 1 wird, und der Druck des Gases nach Verstreichen des vorbestimmten Zeitintervalls so erhöht wird, daß die Knudsenzahl K_n ungefähr gleich 0,1 wird.

Demzufolge ist es möglich, ein Dünnfilm-Ablagerungsgerät zu schaffen, das einen Dünnfilm mit guten Bedeckungsgrad auf der Bodenfläche und der Seitenfläche der mit einem höheren Seitenverhältnis in dem Substrat vorhandenen feinen Einkerbung oder dem mit einem höheren Seitenverhältnis in dem Substrat vorhandenen Loch ablagern kann.

Während bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Verwendung spezifischer Begriffe beschrieben wurden, dient eine solche Beschreibung ausschließlich dem Zweck der Veranschaulichung, und es versteht sich von selbst, daß Veränderungen und Abwandlungen gemacht werden können, ohne vom Wesen oder Geltungsbereich der folgenden Patentansprüche abzuweichen.

Es wird ein Dünnfilm-Ablagerungsgerät zum Gebrauch für Halbleiter-Herstellungsverfahren oder ähnliches geschaffen, das insbesondere zum Ablagern eines Diffusionsbarrieren- Dünnfilms auf einem Substrat mit einem konkaven Abschnitt mit höheren Seitenverhältnis (im folgenden als Kontaktloch bezeichnet) dient. Bei dem Dünnfilm-Ablagerungsgerät wird eine Kleinflächen- und Punktquelle oder eine ringförmige Quelle verwendet, das Aufdampfen wird unter Bedingungen vorgenommen, bei denen die Knudsenzahl K_n (=λ/H), die durch das Verhältnis der mittleren freien Weglänge (λ) eines Teilchens des Aufdampfmaterials zu dem Abstand (H) zwischen der Aufdampfquelle und dem Substrat gegeben ist, gleich 0,1 oder größer wird, und eine Beziehung zwischen dem Substrat und der Aufdampfquelle wird entsprechend dem Seitenverhältnis des Kontaktlochs eingestellt, was zur Ablagerung des Dünnfilm mit gutem Bedeckungsgrad auf einer Bodenfläche des Kontaktlochs führt.

Claims

1. Dünnfilm-Ablagerungsgerät zum Ablagern eines dünnen Filmes durch Bestrahlen eines Substrates, das eine feine Einkerbung oder ein Loch aufweist, mit einem Dampfstrahl aus von Aufdampfquellen ausgestoßenem Aufdampfmaterial in Vakuum, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (34) gedreht wird und der Dampf strahl (29) diagonal auf das Substrat (34) auftrifft.

2. Dünnfilm-Ablagerungsgerät zum Ablagern eines dünnen Filmes durch Bestrahlen eines Substrates, das eine feine Einkerbung oder ein Loch aufweist, mit einem Dampfstrahl aus von Aufdampfquellen ausgestoßenem Aufdampfmaterial in Vakuum, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufdampfquellen (40; 300, 53, 54) unmittelbar unterhalb des Substrats (34) angeordnet sind und der Winkel, unter dem der Dampfstrahl (29) auf das Substrat (34) auftrifft, so eingestellt ist, daß er nicht größer als der Kegelwinkel einer Seitenfläche der feinen Einkerbung oder des Lochs ist.

3. Dünnfilm-Ablagerungsgerät zum Ablagern eines dünnen Filmes durch Bestrahlen eines Substrates, das eine feine Einkerbung oder ein Loch aufweist, mit einem Dampfstrahl aus von Aufdampfquellen ausgestoßenem Aufdampfmaterial in Vakuum, dadurch gekennzeichnet, daß, falls das maximale Seitenverhältnis als AR (h/du), gegeben durch das Verhältnis der Tiefe h der feinen Einkerbung oder des Lochs zu der Breite du der feinen Einkerbung oder dem Durchmesser du des Lochs, definiert ist, ein exzentrischer Abstand L₁ von einer Mittelachse des Substrats (34) zu einer Kleinflächen- und Punktquelle ungefähr gleich H/(2×AR) gesetzt ist, wenn die Kleinflächen- und Punktquelle als Aufdampfquelle (40; 300, 53, 54) verwendet wird, oder ein Radius L₂ einer ringförmigen Quelle ungefähr gleich H/(2×AR) gesetzt ist, wenn die ringförmige Quelle als Aufdampfquelle (40; 300, 53, 54) verwendet wird, und dadurch, daß das Substrat (34) im Falle der Kleinflächen- und Punktquelle gedreht wird.

4. Dünnfilm-Ablagerungsgerät zum Ablagern eines dünnen Filmes durch Bestrahlen eines Substrates, das eine feine Einkerbung oder ein Loch aufweist, mit einem Dampfstrahl aus von Aufdampfquellen ausgestoßenem Aufdampfmaterial in Vakuum, dadurch gekennzeichnet, daß, falls zwei Kleinflächen- und Punktquellen mit einem gemeinsamen Abstand H zu dem Substrat (34) als die Aufdampfquellen (40; 300, 53, 54) verwendet werden, das Substrat gedreht wird und jeweilige exzentrische Abstände L_1a und L_1b von einer Mittelachse des Substrats (34) zu den jeweiligen Kleinflächen- und Punktquellen folgender maßen eingestellt sind R-H/(2×AR)L_1aH/(2×AR)L_1bH/(2×AR)+L_1awobei R der Radius des Substrates (34) ist, oder falls zwei ringförmige Quellen mit gemeinsamem Abstand H zu dem Substrat (34) als die Aufdampfquellen (40; 300, 53, 54) verwendet werden, die jeweiligen Radien L_2a und L_2b der ringförmigen Quellen folgendermaßen eingestellt sindR-H/(2×AR)L_2aH/(2×AR)L_2bH/(2×AR)+L_2a.

5. Dünnfilm-Ablagerungsgerät zum Ablagern eines dünnen Filmes durch Erzeugen eines Plasmas zwischen einem Paar von Elektroden in Vakuum, um ein auf einer negativen Elektrode befindliches Aufdampfmaterial mittels Ionen in dem Plasma zu sputtern, so daß das Aufdampfmaterial auf einem auf einer gegenüberliegenden positiven Elektrode befindlichen Substrat, das eine feine Einkerbung oder ein Loch aufweist, abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sputterbereich des Aufdampfmaterials (300) einen Durchmesser hat, der ungefähr ein Zehntel oder weniger von dem Durchmesser des Substrats (6) beträgt, das Aufdampf material (300) so angeordnet ist, daß der Sputterbereich unmittelbar unterhalb des Substrats (6) liegt und der Winkel, unter dem ein Teilchen (3a) des Aufdampf materials (300) auf das Substrat (34) auftrifft, so eingestellt ist, daß er nicht größer als der Kegelwinkel einer Seitenfläche der feinen Einkerbung oder des Lochs ist.

6. Dünnfilm-Ablagerungsgerät zum Ablagern eines dünnen Filmes durch Erzeugen eines Plasmas zwischen einem Paar von Elektroden in Vakuum, um ein auf einer negativen Elektrode befindliches Aufdampfmaterial mittels Ionen in dem Plasma zu sputtern, so daß das Aufdampfmaterial auf einem auf einer gegenüberliegenden positiven Elektrode befindlichen Substrat, das eine feine Einkerbung oder ein Loch aufweist, abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, daß falls das maximale Seitenverhältnis als AR (h/du), gegeben durch das Verhältnis der Tiefe h der feinen Einkerbung oder des Lochs zu der Breite du der feinen Einkerbung oder dem Durchmesser du des Lochs, definiert ist, das Aufdampfmaterial (300) ringförmig gesputtert wird und ein Radius L₃ eines ringförmigen Sputterbereichs ungefähr gleich H/(2×AR) gesetzt ist.

7. Dünnfilm-Ablagerungsgerät zum Ablagern eines dünnen Filmes durch Erzeugen eines Plasmas zwischen einem Paar von Elektroden in Vakuum, um ein auf einer negativen Elektrode befindliches Aufdampfmaterial mittels Ionen in dem Plasma zu sputtern, so daß das Aufdampfmaterial auf einem auf einer gegenüberliegenden positiven Elektrode befindlichen Substrat, das eine feine Einkerbung oder ein Loch aufweist, abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, daß, falls Sputterbereiche des Aufdampfmaterials (300) an zwei Positionen mit einem gemeinsamen Abstand H zu dem Substrat (6) angeordnet sind, die jeweiligen Radien L_1a und L_1b der jeweiligen Sputterbereiche des Aufdampf materials (300) folgendermaßen eingestellt sind R-H/(2×AR)L_1aH/(2×AR)L_1bH/(2×AR)+L_1awobei R der Radius des Substrates (6) ist.

8. Dünnfilm-Ablagerungsgerät zum Ablagern eines dünnen Filmes durch Bestrahlen eines Substrates, das eine feine Einkerbung oder ein Loch aufweist, mit einem Dampfstrahl aus von Aufdampfquellen ausgestoßenem Aufdampfmaterial in Vakuum, dadurch gekennzeichnet, daß dem Vakuum ein reaktionsfähiges Gas (41) zugesetzt ist, dessen relative Molekülmasse kleiner als die Masse eines Teilchens (38; 3a) des Aufdampfmaterials (24; 300) in dem Dampfstrahl (29) ist.

9. Dünnfilm-Ablagerungsgerät zum Ablagern eines dünnen Filmes durch Bestrahlen eines Substrates, das eine feine Einkerbung oder ein Loch aufweist, mit einem Dampfstrahl aus von Aufdampfquellen ausgestoßenem Aufdampfmaterial in Vakuum, dadurch gekennzeichnet, daß dem Vakuum ein inaktives Gas (36) zugesetzt ist, dessen relative Molekülmasse kleiner als die Masse eines Teilchens (38; 3a) des Aufdampfmaterials (24; 300) in dem Dampfstrahl (29) ist.

10. Dünnfilm-Ablagerungsgerät zum Ablagern eines dünnen Filmes durch Bestrahlen eines Substrates, das eine feine Einkerbung oder ein Loch aufweist, mit einem Dampfstrahl aus von Aufdampfquellen ausgestoßenem Aufdampfmaterial in Vakuum, dadurch gekennzeichnet, daß dem Vakuum ein Mischgas aus einem reaktionsfähigen Gas (41) und einem inaktiven Gas (36) mit einer relativen Molekülmasse zugesetzt ist, die kleiner als die Masse eines Teilchens (38; 3a) des Aufdampfmaterials (24; 300) in dem Dampfstrahl (29) ist.

11. Dünnfilm-Ablagerungsgerät nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Gas solchermaßen zugesetzt ist, daß die Knudsen zahl K_n (λ/H), die durch das Verhältnis der mittleren freien Weglänge λ eines Teilchens (38; 3a) des Aufdampf materials (24; 300) in dem Dampfstrahl (29) zu der Ent fernung H zwischen den Aufdampfquellen (40; 300, 53, 54) und dem Substrat (34) gegeben ist, in einem Bereich von ungefähr 0,1 bis 1 liegt.

12. Dünnfilm-Ablagerungsgerät zum Ablagern eines dünnen Filmes durch Bestrahlen eines Substrates, das eine feine Einkerbung oder ein Loch aufweist, mit einem Dampfstrahl aus von Aufdampfquellen ausgestoßenem Aufdampfmaterial in Vakuum, dadurch gekennzeichnet, daß dem Vakuum ein Gas (36) zugesetzt ist, und der Druck des Gases (36) in der Nähe einer Oberfläche des Substrates so eingestellt ist, daß die Knudsenzahl K_n (λ/U), die durch das Verhältnis der mittleren freien Weglänge λ eines Teilchens (38) des Aufdampfmaterials (24) in dem Dampfstrahl (29) bei diesem Druck zu der vertikalen Breite U eines Bereichs (45) gegeben ist, dessen Druck durch Zufuhr des Gases (36) erhöht ist, in einem Bereich von ungefähr 0,1 bis 1 liegt.

13. Dünnfilm-Ablagerungsgerät zum Ablagern eines dünnen Filmes durch Bestrahlen eines Substrates, das eine feine Einkerbung oder ein Loch aufweist, mit einem Dampfstrahl aus von Aufdampfquellen ausgestoßenem Aufdampfmaterial in Vakuum, dadurch gekennzeichnet, daß dem Vakuum ein Gas (36) zugesetzt ist, und der Druck des Gases über ein vorbestimmtes Zeitintervall so gehalten wird, daß die Knudsenzahl K_n (λ/H), die durch das Verhältnis der mittleren freien Weglänge λ eines Teilchens (38) des Aufdampfmaterials (24) in dem Dampf strahl (29) zu der Entfernung H zwischen den Aufdampf quellen (40) und dem Substrat (34) gegeben ist, ungefähr bei 1 liegt, und der Druck des Gases (36) nach Verstreichen des vorbestimmten Zeitintervalls so erhöht wird, daß die Knudsenzahl K_n bei ungefähr 0,1 liegt.