DE19746425A1 - Heliconwellenerregung zum Erzeugen energiereicher Elektronen zur Herstellung von Halbleitern - Google Patents

Heliconwellenerregung zum Erzeugen energiereicher Elektronen zur Herstellung von Halbleitern

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DE19746425A1 DE19746425A DE19746425A DE19746425A1 DE 19746425 A1 DE19746425 A1 DE 19746425A1 DE 19746425 A DE19746425 A DE 19746425A DE 19746425 A DE19746425 A DE 19746425A DE 19746425 A1 DE19746425 A1 DE 19746425A1
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Albert R Ellingboe
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Description

Hintergrund der Erfindung 1. Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen bei der Steuerung und Anwendung von Heliconplasmaquellen. Inbe­ sondere bezieht sich diese Erfindung auf das Steuern der Erzeugung energiereicher Elektronen in Heliconplasmaquel­ len durch Verändern der magnetischen Feldstärke. Diese Steuerung der Erzeugung energiereicher Elektronen besitzt eine wichtige Anwendung beim Oxidätzen bei künftigen Ge­ nerationen der Halbleiterherstellung.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Heliconplasmaquellen werden typischerweise betrieben unter Verwendung eines Plasmagases, wie beispielsweise Argon, oder reaktionsfreudiger Verbindungen, die solche Elemente wie Fluor, Chlor oder Brom enthalten. Obwohl es viele Konstruktionen gibt, ist eine typische Helicon­ plasmaquelle in Fig. 1 gezeigt. Jedoch ist die Anwendung dieser Erfindung nicht auf diese bestimmte Konstruktion beschränkt. Eine Röhre 12, die aus Pyrex oder einem an­ deren isolierenden Material bestehen kann, hält das zu erregende Plasma und ist an einem Ende gekapselt bzw. mit einer Kappe verschlossen; die (Kappen-)Platte kann ein Leiter sein, wie es bei 16 gezeigt ist, oder sie kann ein Isolator, wie beispielsweise Pyrex, sein. Am anderen Ende der Röhre 12 ist eine Driftkammer 20 befestigt, die gestattet, daß sich die Heliconwelle 22 ausdehnt bzw. expandiert. Als Beispiel kann die Röhre 12 einen Innendurchmesser von 0,18 m und eine Länge von ungefähr 0,5 m besitzen. Eine Antenne 18 besitzt in diesem Beispiel eine Doppel-Sattelspule und ist auf dem Äußeren der Röhre 12 angeordnet. Das passende Netzwerk (nicht gezeigt) führt der Antenne HF-Leistung zu, beispielsweise mit einer Frequenz von 13,56 MHz und 2 kW. Eine koaxiale Elektromagnetwicklung 14 erzeugt ein magnetisches Feld im Bereich von 100-300 G. Plasmas werden erzeugt, wobei ungefähr 30 sccm Argon kontinuierlich durch das System strömen, was einen Neutraldruck von ungefähr 0,4 Pa ergibt. Es wurde beobachtet, daß sich Negativpotentiale von bis zu -200 V auf den Enden der Heliconquelle entwickeln können. Die Heliconwelle 22 wird erzeugt durch HF-Leistung (Radiofrequenzleistung) von der Antenne, die auf ein Plasma in einem magnetischen Feld mit geeigneter Stärke wirkt. Praktische Verwendungen für die Helicon­ plasmaquelle waren begrenzt durch die große Komplexität und das Fehlen wahrgenommener Vorteile gegenüber induktiv-gekoppelten Plasmaquellen.
In der Halbleiterindustrie ist das Oxidätzen derzeit der unbefriedigendste Prozeß für die nächste Generation des Ätzens mit Merkmalgrößen von weniger als 0,35 µm. Bezug­ nehmend auf Fig. 2 ist ein Halbleiter 30 vor dem Ätzen gezeigt. Das Siliciumsubstrat 32, das üblicherweise do­ tiert ist, besitzt eine Siliciumoxidschicht 34 und eine mit einem Muster versehene Photoresistschicht 36 für den Ätzvorgang. Der Halbleiter wird dann einem Ätzgas ausge­ setzt, das Fluor, Chlor oder Brom enthalten kann.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, kann der geätzte Halbleiter einige Fehler oder Defekte haben, nachdem der Ätzvorgang beendet ist. Verglichen mit dem Abschnitt 40, welcher ordnungsgemäß geätzt ist, d. h. daß das gesamte Silicium­ oxid 34 entfernt wurde, das nicht von Photoresist bedeckt war, ist im Abschnitt 42 noch Oxid vorhanden. Somit wird die (nicht gezeigte) Metallschicht, die in einem darauf­ folgenden Schritt zugefügt bzw. aufgebracht wird, nicht mit dem dotierten Siliciumsubstrat 32 in Kontakt sein.
Der Abschnitt 44 von Fig. 3 zeigt ein weiteres Problem. Das Siliciumsubstrat 32 wurde geätzt. Somit kann die dünne dotierte Schicht nahe der Oberfläche des Substrats 32 vollständig entfernt worden sein. Beim ordnungsgemäßen Ätzen steuern die Hersteller die Konzentration des Ätz­ gases sorgfältig, so daß die Siliciumoxidschicht mit einer viel schnelleren Rate oder Geschwindigkeit (etwa 10-mal schneller) als das Siliciumsubstrat weggeätzt wird. Dennoch kann immer noch etwas unerwünschtes Ätzen des Substrats erfolgen.
Ein weiteres in Fig. 3 gezeigtes Problem ist das Abtragen oder Erodieren der Wände der Siliciumoxidschicht, so daß ein Unterschneiden der Photoresistschicht auftritt, wie es im Abschnitt 46 gezeigt ist. Das Unterschneiden be­ grenzt die Genauigkeit und Nähe, mit der verschiedene Schaltungen und Teile darauf plaziert werden Können.
Wenn einer dieser Defekte auftritt, kann der fehlerhafte Halbleiterabschnitt nicht verwendet werden. Manchmal muß der gesamte Halbleiterchip weggeworfen werden. Dies kann sehr teuer sein.
Ferner ist das Ätzen von Oxidschichten in integrierten Schaltungen einer der notwendigen Schritte bei der Her­ stellung mehrschichtiger integrierter Schaltungen, und zwar wegen des Bedarfs der Bildung elektrischer Verbin­ dungen zwischen den Schichten. Oxidätzen wird auch als Kontakt/Via-Ätzen bezeichnet, weil sein Zweck darin liegt, elektrische Verbindungen zwischen mehreren Schich­ ten einer integrierten Schaltung zu gestatten. Die For­ schung hat gezeigt, daß das Ätzen von Silicium und Metall durchgeführt werden kann für Merkmalsgrößen im Bereich von 0,18-0,35 µm. Jedoch ist das Ätzen von Siliciumoxid weiterhin unbefriedigend wegen der schlechten Selektivi­ tät und der Schwierigkeit, tiefe Kontaktlöcher und Vias (bzw. Durchgänge) zu ätzen. Als zusammenfassende Schluß­ folgerung kann gesagt werden, daß mehrschichtige inte­ grierte Schaltungen, die bei Hochleistungsanwendungen, wie beispielsweise Computerchips, Standard sind, durch den Siliciumoxidätzschritt beschränkt sind wegen der Siliciumoxidätzprobleme, die bei Merkmalsgrößen von weniger als 0,35 µm bestehen.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Erzeugung energiereicher Elektronen in Heliconplasmaquellen zu steuern durch Steuern der Stärke der Magnetfelder und/oder der HF-Leistung.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, Oxidätzen in der Halbleiterindustrie durchzurühren, welches kleine Merkmalsgrößen im Bereich von 0,18-0,35 µm oder sogar weniger umfaßt. Ein stärker selektives Ätzen von Oxid gegenüber Silicium oder Metall kann durchgeführt werden, weil die energiereichen Elektronen eine Oxidober­ fläche negativ aufladen, was positive Ätzmittelionen auf eine höhere Energie und Effektivität beschleunigt, wenn diese auf das Siliciumoxid auftreffen. Dies wird selektiv die Ätzrate in Oxidbereichen erhöhen und die Ätzrate in Nicht-Oxidbereichen vermindern.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, Mehrschichthalbleiter herzustellen unter Verwendung des Siliciumoxidätzverfahrens dieser Erfindung. Ferner kann die Fähigkeit zur Durchführung mehrerer Prozesse mit dem gleichen Werkzeug die Produktivität erhöhen durch Vermin­ dern der Anzahl von Malen, die ein Wafer zwischen Werk­ zeugen transportiert oder weitergegeben werden muß. Somit kann die Heliconplasmaquelle dazu verwendet werden, eini­ ge der Herstellungsprobleme zu lösen, die die Halbleiter­ industrie derzeit hat. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine stärker kontrollierte und selekti­ ve Ätzung der Dünnfilm- bzw. Dünnschichteinrichtung durchzuführen. Durch Steuern der Erzeugung energiereicher Elektronen kann ein Hersteller das Ätzen von Isolatoren, wie beispielsweise Oxiden, auf Dünnschichteinrichtungen genau steuern. Diese Technik könnte in der Flachbild­ schirmtechnologie (flat panel display technology) nützlich sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Für ein besseres Verständnis der Erfindung und weiterer Merkmale davon wird auf die folgende genaue Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnun­ gen Bezug genommen, in denen:
Fig. 1 eine Heliconplasmaquelle gemäß dem Stand der Technik ist;
Fig. 2 eine Halbleitereinrichtung ist, die für das Ätz­ verfahren gemäß dem Stand der Technik vorbereitet ist;
Fig. 3 eine Halbleitereinrichtung nach dem Ätzen durch das herkömmliche Verfahren ist;
Fig. 4 ein Diagramm der Heliconplasmaquelle der vor­ liegenden Erfindung ist;
Fig. 5a ein Schaubild ist, das zeigt, wie ein Strom ener­ giereicher Elektronen durch Verändern der axialen Magnetfeldstärke gesteuert wird;
Fig. 5b ein halb-logarithmisches Schaubild ist, das zeigt, wie ein Strom energiereicher Elektronen durch Verändern der axialen Magnetfeldstärke gesteuert wird;
Fig. 5c ein Schaubild ist, das zeigt, wie ein Strom energiereicher Elektronen durch Verändern der an die Antenne gelieferten HF-Leistung gesteuert wird;
Fig. 6a ein Schaubild ist, das die HF-Magnetfeldstärke relativ zu der axialen Position innerhalb der Plasmaröhre zeigt, wenn die mit der Welle resonante Axialenergie der Elektronen 5 eV und das Magnetfeld 36 G ist;
Fig. 6b ein Schaubild ist, das die HF-Magnetfeldstärke relativ zu der axialen Position innerhalb der Plasmaröhre zeigt, wenn die mit der Welle resonante Axialenergie der Elektronen 18 eV und das Magnetfeld 81 G ist;
Fig. 6c ein Schaubild ist, das die HF-Magnetfeldstärke relativ zu der Axialposition innerhalb der Plasmaröhre zeigt, wenn die mit der Welle resonante Axialenergie der Elektronen 50 eV und das Magnetfeld 117 G ist;
Fig. 7 ein Diagramm einer Anordnung zur Herstellung von Halbleitern unter Verwendung einer Heliconplasma­ quelle ist;
Fig. 8a ein Graph ist, der die über die Zeit gemittelten Elektronenenergieverteilungsfunktionen für Heli­ conplasma zeigt;
Fig. 8b ein Graph ist, der die Querschnitte zum Betreiben spezieller chemischer Reaktionen zeigt;
Fig. 9 einen Halbleiter zeigt, der während des Ätzverfahrens der vorliegenden Erfindung energiereiche Elektronen ansammelt;
Fig. 10 einen Halbleiter mit verschiedenen Niveaus von geätzten Oxidschichten zeigt, und zwar während des Ätzverfahrens der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 11 eine Mehrschicht- bzw. Mehrniveau-Halbleiter­ einrichtung mit Verbindungen zwischen Schichten oder Niveaus ist, und zwar unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung.
Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Während diese Erfindung in gewisser Einzelheit hier beschrieben wird, und zwar mit speziellem Bezug auf ein gezeigtes Ausführungsbeispiel, sei bemerkt, daß eine Beschränkung auf dieses Ausführungsbeispiel nicht beab­ sichtigt ist. Im Gegenteil wird beabsichtigt, alle Mo­ difikationen, Alternativen und Äquivalente abzudecken, die in den Bereich der Erfindung fallen, wie er durch die Ansprüche definiert ist. Insbesondere ist die Erfindung anwendbar auf jegliche Situation, in der eine Steuerung der Erzeugung energiereicher Elektronen vorteilhaft ist. Ferner wird die Herstellung von Halbleitern während der Oxidätzphase verbessert durch Steuern der Anzahl und Geschwindigkeit energiereicher Elektronen. Die Erfindung könnte auch nützlich sein für das Ätzen irgendeines Isolators auf Dünnfilm- bzw. Dünnschichteinrichtungen.
Das erste bevorzugte Ausführungsbeispiel wird mit Bezug auf Fig. 4 beschrieben. Eine Heliconplasmaquelle 50 der vorliegenden Erfindung ist gezeigt. Viele der Komponenten sind die gleichen wie sie vorher beim Stand der Technik beschrieben wurden. Eine Antenne 18 ist um eine Pyrex­ röhre 12 mit einer Endplatte 16 gebildet. Die koaxiale Elektromagnetwicklung 14 ist um die Röhre 12 gewickelt, um Magnetfelder innerhalb der Röhre 12 zu bilden.
Der Stand der Technik hat einfach ein sich nicht-ändern­ des Magnetfeld an die Plasmakammer angelegt, um zu er­ reichen, daß eine Heliconwelle mit großer Amplitude aus der Röhre austritt. Tatsächlich hat der Stand der Technik üblicherweise ein Magnetfeld mit einer Größe im Bereich von 100-1000 G gebildet. Fig. 5a zeigt ein Schaubild, das zeigt, wie ein Strom energiereicher Elektronen durch Verändern der axialen Magnetfeldstärke gesteuert wird. Es ist klar, daß die Dichte des Stroms energiereicher Elektronen fast Null ist, wenn das Magnetfeld größer als 100 G ist. Bezugnehmend auf Fig. 5b zeigt die halb­ logarithmische Aufzeichnung Spitzen des Stroms energiereicher Elektronen über 100 G hinaus, aber diese Spitzen sind um einen Faktor von 5 oder mehr kleiner als die Spitzen unterhalb von 100 G. Wenn das Magnetfeld auf den Bereich von 50-90 G eingestellt ist, steigt die Stromdichte dramatisch an. Somit liegt ein Schlüssel zum Bilden und Steuern der Anzahl energiereicher Elektronen, die auf der Heliconwelle reiten, beim Steuern des an das Plasma angelegten Magnetfelds. In Fig. 4 ist eine Magnet­ feldsteuereinrichtung 52 an den koaxialen Elektromagnet­ wicklungen angebracht bzw. befestigt, um das Magnetfeld innerhalb der Plasmakammer zu steuern.
Energiereiche Elektronen mit Geschwindigkeiten, die einigen -zig eV entsprechen, wurden von Impulsen von Strahlung der sichtbaren Lichtlinie von Argon spektro­ skopisch beobachtet, und zwar bei der HF-Frequenz (13,56 MHz), die die Heliconplasmaquelle treibt. (Siehe "Electron Beam Pulses Produced by Helicon-Wave Excitation" von A. R. Ellingboe et al, Physics of Plasmas 2, 1807 (1995), was durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.) Wie in Fig. 5a gezeigt ist, steigt das energie­ reiche Elektron auf eine Spitze von 7 mA/cm2 bei 35 G, auf eine größere Spitze von 18 mA/cm2 bei einem axialen Magnetfeld unter der Antenne von 90 G, und nimmt dann abrupt ab auf 1 mA/cm2 bei 100 G.
Die Fig. 6a-6c zeigen Graphen der HF-Magnetfeldstärke relativ zu der Axialposition unter der Antenne und innerhalb der Röhre. Die Phasengeschwindigkeit ist gleich dem Produkt der Frequenz und der gemessenen axialen Wel­ lenlänge. In Fig. 6a entspricht die berechnete Phasenge­ schwindigkeit einer axialen Energie der Elektronen von 5 eV bei einem Magnetfeld von 36 G. In der Fig. 6b ent­ spricht die berechnete Phasengeschwindigkeit einer axia­ len Energie der Elektronen von 18 eV bei einem Magnetfeld von 81 G. In Fig. 6c entspricht die berechnete Phasenge­ schwindigkeit einer axialen Energie der Elektronen von 50 eV bei einem Magnetfeld von 117 G. Diese Graphen zei­ gen quantensprungartige Änderungen der axialen Wellen­ länge, während sich das DC- oder Gleichstrommagnetfeld ändert. Diese axialen Abtast- bzw. Überstreichungs­ ergebnisse, die mit einer 18-Kanal-Magnetsonde durch­ geführt wurden, zeigen, daß die Anzahl axialer Modi sich über diesen Bereich von Magnetfeldern änderte, bei denen die Elektronenenergieanalysevorrichtung schnelle Ände­ rungen des Stroms energiereicher Elektronen beobachtete, d. h. die axiale Wellenlänge zeigte Quantensprünge.
Für eine typische Elektronentemperatur von 2-4 eV ver­ hindern Kollisionen wahrscheinlich das Erwärmen eines signifikanten Schwanz es oder Ausläufers der Vertei­ lungsfunktion bei 5 eV, wo die EEDF (Electron Energy Distribution Function = Elektronenenergie-Verteilungs­ funktion) nur auf ungefähr 5% des Spitzenwertes gefallen ist. Bei 18 eV ist die EEDF auf ungefähr 0,1% des Spit­ zenwertes gefallen, so daß ein Herausziehen eines Schwan­ zes oder Ausläufers vernünftigerweise erwartet werden kann, und Messungen mit einer Elektronenenergie-Analyse­ vorrichtung zeigen einen Schwanz von ungefähr dieser Energie. Bei 50 eV ist es unwahrscheinlich, daß irgend­ welche Elektronen ausreichend nahe bei dieser Energie vorhanden sind, um von der Welle eingefangen zu werden.
Die exakten Werte des Magnetfelds, das in den Fig. 5a-5b und 6a-6c gezeigt ist, hängen von der Größe der (in Fig. 4 gezeigten) Quellenröhre 12 und der Plasmadichte ab. Diese können ungefähr in Beziehung gesetzt werden durch die folgende Gleichung:
ω/k = 2 × 1019(B0/(a n0)) (1)
wobei ω die Winkelfrequenz (2πf) ist; k die Wellenzahl (2π/λ) ist; B0 das Axialmagnetfeld in Gauss ist; a der Plasmaradius ist, d. h. der Radius des Zylinders 12 in Fig. 4; und n0 die Elektronendichte in cm-3 ist. Für eine gegebene Geometrie kann die Erzeugung energiereicher Elektronen optimiert werden, und zwar entweder durch Messen des Elektronenstroms direkt mit einer Elektronen­ energie-Analysevorrichtung und durch Maximieren des Stroms oder durch Messen des axialen HF-Magnetfelds und durch Einstellen des Magnetfelds, bis das Produkt aus axialer Wellenlänge mal der HF-Frequenz gleich einer Phasengeschwindigkeit von ungefähr 2 bis 3 × 108 cm/s ist.
Wenn das Magnetfeld richtig eingestellt ist für eine optimale Erzeugung energiereicher Elektronen, kann der Strom energiereicher Elektronen auch abgestellt werden durch Vermindern der HF-Leistung durch Verwendung einer Antennensteuervorrichtung (Antennen-Controller) 58, wie es in Fig. 4 gezeigt ist. In Fig. 5c zeigt ein Graph, daß wenn das Magnetfeld konstant gehalten wird und die HF-Lei­ stung eingestellt oder angepaßt wird, der warme Elek­ tronenstrom Je oberhalb des zweiten Dichtesprungs signi­ fikant wird. Die Heliconplasmaquelle arbeitet in drei Modi (siehe Fig. 5c): E kapazitiver Modus; H induktiver Modus und W Helikonwellenmodus. (Siehe "Capacitive, Inductive and Helicon-Wave Modes of Operation of a Helicon Plasma Source" von A. R. Ellingboe et al, Physics of Plasma, Band 3, Nr. 7 (Juli 1996), S. 2797-2804, das hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird.) Obwohl die Elektronendichte n0 in diesem dritten Modus einen allmählichen Anstieg der Stromdichte energiereicher Elektronen aufrechterhält, weist der warme Elektronen­ strom Je bei einer nur geringen Änderung der HF-Leistung einen signifikanten Anstieg auf. Dies sieht zusätzliche Mittel der Steuerung vor. Es zeigt auch, daß die HF-Lei­ stung ausreichend hoch sein muß, um das optimale Magnetfeld für die Erzeugung energiereicher Elektronen zu bestimmen.
Als zusammenfassende Schlußfolgerung können Helicon­ plasmaquellen energiereiche Elektronen in ausreichender Menge erzeugen, die für viele Zwecke verwendet werden können, wie beispielsweise zum Ätzen von Oxiden und zum Steuern der Plasmachemie. Durch Verändern des Magnetfelds von 80-100 G, in dem hier gezeigten Beispiel, kann man den von der Heliconwelle getragenen Strom energiereicher Elektronen steuern. Wenn das Magnetfeld beispielsweise bei 80 G ist, werden energiereiche Elektronen auf der Heliconwelle 54 vorhanden sein, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Wenn das Magnetfeld auf 100 G verändert wird, sind kaum energiereiche Elektronen auf der Heliconwelle 56 vorhanden. Die benötigte Stärke des Magnetfelds zur Durchführung dieser Funktion kann unterschiedlich sein, wenn andere Arten von Plasmas verwendet werden oder wenn die Abmessungen der Quellenröhre verändert werden. Jedoch kann die Erzeugung energiereicher Elektronen durch Verwendung einer Magnetfeldsteuervorrichtung 52 sehr schnell und leicht ein- und ausgeschaltet werden, wie in Fig. 4 gezeigt ist.
Das zweite bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegen­ den Erfindung nützt die Fähigkeit des Halbleiter- oder Dünnschichteinrichtungs-Herstellers die von der Helicon­ plasmaquelle erzeugten energiereichen Elektronen zu steuern. Somit kann die Erzeugung energiereicher Elektronen ein- und ausgeschaltet werden, um zwischen Isolatorätzen mit hochdichtem Plasma, beispielsweise Ätzen von Oxid, mit energiereichen Elektronen und einfachem Metall- oder Siliciumätzen ohne energiereiche Elektronen zu wechseln.
Bezugnehmend auf Fig. 7 ist der Halbleiter 88 oder ir­ gendeine zu ätzende Dünnfilmeinrichtung in einer Anordnung 70 angeordnet. Die Heliconplasmaquelle 72 in dieser An­ ordnung 70 besitzt beispielsweise die gleichen Bauteile wie oben beschrieben, d. h. eine Antenne 74, ein passen­ des Netzwerk 76, um die HF-Leistung von 2 kW bei einer Frequenz von 1,56 MHz zu liefern, koaxiale Elektromag­ netwicklungen 78, um die Magnetfelder zu erzeugen, und eine Magnetfeldsteuervorrichtung 80. Die Anordnung 70 weist auch koaxiale Elektromagnetwicklungen um den Kammerteil 82 auf, um die Wellenlänge und die Phasen­ geschwindigkeit der aus der Heliconplasmaquelle 72 austretenden Heliconwellen weiter zu steuern. Der Halbleiterwafer 88 ist auf einem Tisch 86 angeordnet. Der Tisch kann wahlweise eine HF-Vorspannung besitzen, die von einem passenden Netzwerk 90 geliefert wird und bezüg­ lich Leistung und Phase getrennt von der Antennen-HF-Spei­ sung eingestellt werden kann.
Beim Stand der Technik würde ätzendes Plasmagas in die Kammer 82 injiziert werden, um das freiliegende Silicium­ oxid auf dem Halbleiter 88 zu entfernen. Ein neueres Molekulardynamikmodell des Ätzens hat gezeigt, daß Ionen die Oberfläche des Siliciumoxids mit ausreichender Ener­ gie bombardieren, um schlenkernde oder baumelnde Bindun­ gen zu erzeugen, aber sie entfernen die Atome nicht di­ rekt von der Oberfläche. (Siehe "Chemical and Physical Sputtering of Fluorinated Silicon" von M. E. Barone und D. B. Graves, J. Appl. Phys. 77(3), Seiten 1263-1273.) Die Atome werden entfernt durch Reaktionen mit Fluorgas, das flüchtige Produkte erzeugt. Somit benötigen die Ionen eine Schwellenenergie, um die baumelnden oder schlenkern­ den Bindungen in diesem Modell zu erzeugen. Andere haben herausgefunden, daß das Ätzen auf Grund einer Kombination von Ionen erfolgt, die eine Oberfläche bombardieren und schlenkernde oder baumelnde Bindungen erzeugen, die nachfolgend mit neutralen Atomen (typischerweise F, Cl oder Br) reagieren, was ein flüchtiges Produkt ergibt, das die Atome von der Oberfläche entfernt.
Um den auftreffenden Elektronenstrom gleich dem Ionen­ strom zu halten (wie es bei einem stetigen Betrieb sein muß, wenn die Potentiale sich auf den Oberflächen nicht mehr verändern, wird eine Ladungsspannung auf den Oxidoberflächen erzeugt, die alle außer den energiereich­ sten Elektronen abstößt. Dies ergibt Spannungspotentiale in der Größenordnung von 25-40 V. Dieses Potential wird zu demjenigen hinzugefügt, das auf Grund gesondert ange­ legter HF-Vorspannung an den Wafer plus demjenigen auf Grund eines DC- oder Gleichstrom-Scheidenpotentials vor­ handen ist. Die energiereichen Elektronen werden vorzugs­ weise Isolieroberflächen selbst-vorspannen, indem sie sie auf eine erhöhte negative Spannung aufladen. Dieses erhöh­ te Potential wird Niedrigenergie-Elektronen mit erhöhter Energie abstoßen, bis der auftreffende Elektronenstrom vermindert ist, so daß er gleich dem lokalen Ionenstrom ist. Leitende und halbleitende Oberflächen können ver­ bunden werden, so daß sich überschüssige negative La­ dungen nicht lokal aufbauen. Somit wird unausgeglichener Strom entweder aus Ionen oder aus Elektronen abgeleitet, um eine von energiereichen Elektronen erzeugte Vorspan­ nung zu verhindern. Eine hohe Selektivität wird möglich, wenn der Bereich von Ionenenergien, die auf den Halblei­ ter oder das Metall auftreffen, unterhalb der Schwelle zum Ätzen dieser Oberflächen ist, wohingegen die Ionen­ energie, die auf das Oxid auftrifft, auf Grund der Selbstvorspannung des Oxids zumeist oder vollständig oberhalb der Schwelle zum Ätzen des Oxids ist.
Ätzraten wurden auf Siliciumoxid und Silicium in einer ECR-Entladung gemessen, wobei die Ätzrate für Silicium­ oxid proportional zu der Fluorionenenergiedichte JiEi war, falls ausreichend atomares Fluor vorhanden war. Ji ist die Ionenstromdichte und Ei ist die Ionenenergie an der Waferoberfläche. Die durchschnittliche Ionenenergie variierte zwischen 40 und 130 eV. Die maximale Ätzrate erreichte 340 nm/min bei 400 mW/cm2. Siliciumätzraten waren ähnlich zu Siliciumoxid bei niedrigen Ionenenergie­ dichten, aber bei ungefähr 120 nm/min und 150 mW/cm2 gesättigt. (Siehe "Etching Rate Characterization of SiO2 and Si Using Energy Flux and Atomic Fluorine Density in a CF4/O2/Ar Electron Cyclotron Resonance Plasma", J. Ding et al., J. Vac. Sci Technol., A 11, Seite 1283 (1993).) Dies ergibt einen Anstieg der Selektivität um einen Faktor von zwei bei Verwendung energiereicher Elektronen von einer Heliconplasmaquelle.
Ein typischer Hersteller wird ein Gas, wie beispielsweise Kohlenstofffluorid als ein Plasmagas in die Kammer mit einer ausreichenden Konzentration zum Ätzen des Oxids einführen. Die folgenden zwei Gleichungen repräsentieren chemische Reaktionen, die auftreten:
CHF3 + e- ⇒ CHF2 + F (2)
CHF3 + e- ⇒ CF2 + HF (3).
Fig. 8a ist ein Graph, der die zeitgemittelten Elek­ tronenenergie-Verteilungsfunktionen (EEDF = electron energy distribution functions) für Heliconplasma zeigt. Die Kurve 100 wird erzeugt ohne Bildung heißer Elektronen und die Kurve 102 wird erzeugt mit Bildung heißer Elektronen. Die Fig. 8b ist ein Graph, der die Quer­ schnitte zum Betreiben der chemischen Reaktionen zeigt, welche in den obigen Gleichungen (2) und (3) gezeigt sind. Die chemischen Reaktionen in Gleichung (3) werden nicht auftreten, bis eine Minimalschwelle am Punkt 108 überschritten wird. Wenn beispielsweise die Kurve 104 mit chemischen Reaktionen in der Gleichung (2) assoziiert ist und die Kurve 106 mit chemischen Reaktionen in der Gleichung (3) assoziiert ist, dann würden die von der zweiten Reaktion erzeugten Produkte durch Erhöhen der Dichte heißer Elektronen erhöht bzw. angehoben, d. h. von der Kurve 100 zu der Kurve 102 in Fig. 8a. Somit ist die Spitze der Kurve 102 in Fig. 8a jenseits des Schwellen­ punkts 108 in Fig. 8b. In ähnlicher Weise würde ein Vermindern der Erzeugung heißer Elektronen Produkte von der chemischen Reaktion in der obigen Gleichung (2) favorisieren.
Wenn die Reaktionen entsprechend der Gleichung (2) auf­ treten, kann das freie Fluoratom mit den Siliciumoxid­ molekülen gemäß der folgenden chemischen Reaktion reagieren:
4F + SiO2 ⇒ SiF4 + O2 (4).
Somit wird das Siliciumoxid von dem Halbleiter weggeätzt und das gebildete Gas kann aus der Kammer herausgezogen werden. Wenn die chemische Reaktion in Gleichung (3) auf­ tritt, werden CF2-Radikale erzeugt: Es wird angenommen, daß diese Radikale verantwortlich sind für Polymerablage­ rung, die die Seitenwände schützt (was ein Unterschneiden des Photoresist verhindert) und die darunterliegende Siliciumschicht schützt. Auf diese Weise kann man die Gasphase und die Ionenchemie modifizieren durch Steuern der Erzeugung heißer Elektronen.
Ätzraten wurden auch gemessen auf einem Polysilicium mit einem Niedrigenergie-Ionenstrahl, der eine Schwelle von 25 eV zum Ätzen des Polysiliciums mit Chlorionen in einem Chlorgas bei 10-4 Torr zeigte. Diese Ergebnisse sind eher ergänzend als widersprüchlich zu denen von einer ECR-Ent­ ladung aus zwei Gründen: (a) verschiedene Ätzmittel­ gase wurden verwendet, nämlich Fluor bzw. Chlor; und (b) die Ätzionenenergie des ECR-Plasmas begann oberhalb der Schwellenenergie, die bei der Ionenstrahlmessung beobachtet wurde. Mit einer Energieschwelle könnte Oxidätzen selektiv um eine Größenordnung verbessert werden.
Bezugnehmend auf Fig 9 ist der Halbleiter fertig zum Ätzen. Die Heliconwelle 110 lagert energiereiche Elek­ tronen 112 auf der Oberfläche des Siliciumoxids 34 ab. Somit besitzt das Oxid eine negative Ladung. Das (nicht gezeigte) Ätzgas wird dann an den Halbleiter angelegt bzw. angewandt. Die negativen Potentiale werden die positiven Ätzmittelionen auf eine höhere Energie und Effektivität beschleunigen, wenn sie auf das Oxid auftreffen. Ionen werden durch die negativ vorgespannten Oberflächen mit höherer Energie beschleunigt und werden diese bombardieren. Da bekannt ist, daß die Ätzrate mit der Ionenenergie ansteigt, und daß es in einigen Fällen eine Schwellenenergie gibt, unterhalb von der die Ätzrate vernachlässigbar ist, können selbstvorgespannte Oberflä­ chen mit einer selektiv höheren Rate geätzt werden als nicht-selbstvorgespannte Oberflächen.
In Fig. 10 wurde das Oxid in einem Abschnitt vollständig von dem Substrat entfernt. Die energiereichen Elektronen,, die durch die Heliconwelle 110 kontinuierlich geliefert werden, werden abgezogen, so daß das Oberflächenpotential weniger negativ ist als die Ladung auf den verbleibenden Oxidschichten. Die Ätzrate wird daher für Nicht-Oxidbe­ reiche selektiv vermindert. Somit wird die Erosion des Nicht-Oxidbereiche vermieden.
Ein drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorlie­ genden Erfindung wird mit Bezug auf Fig. 11 beschrieben. Derzeit bilden Hersteller Halbleiter, welche mehrere Schichten oder Lagen bzw. Niveaus von Elementen aufwei­ sen. Verbindungen zwischen diesen Niveaus werden übli­ cherweise durch Mehrniveauverbindungen auf dem Halbleiter hergestellt. Um die Elemente auf den verschiedenen Niveaus intern zu verbinden, muß der Hersteller in der Lage sein, Kanäle herzustellen, die 0,18 µm oder sogar weniger groß sind. Derzeit können Ätzkanäle mit einem Durchmesser von 0,18 µm in Silicium und Metall herge­ stellt werden. Jedoch können Ätzkanäle in Siliciumoxid nur bis zu einem Durchmesser von 0,35 µm gebildet werden. Somit kann die vorliegende Erfindung dazu verwendet wer­ den, Kanäle in Siliciumoxid herzustellen, die im Bereich von 0,18-0,35 µm liegen. Jedoch könnte dieses Verfahren der Verwendung von Heliconplasmaquellen noch engere Kanä­ le mit Durchmessern von weniger als 0,18 µm erzeugen.
Die Hersteller könnten den in Fig. 11 gezeigten Halblei­ ter 120 in die in Fig. 7 gezeigte Kammer legen. Viele der Schritte könnten in der gleichen Kammer durchgeführt werden durch einfaches Anpassen des Magnetfelds oder der HF-Leistung der Heliconplasmaquelle, so daß energiereiche Elektronen an die freiliegenden Oberflächen des Halblei­ ters während dessen Herstellung geliefert werden.
Wenn beispielsweise eine Verbindung mit dem unteren Niveau der nächste Herstellungsschritt ist, dann wird eine mit einem Muster versehene Photoresistschicht 124 auf einer Siliciumoxidschicht 126 gebildet. Zwei Metallschichten 128 und 130 sind schon unterhalb der Oxidschicht 126 aufgebracht bzw. abgelagert. Der nächste Schritt ist das Ätzen des Oxids in dem Gebiet 132, das von dem Photoresist 124 freigegeben ist, bis die Metallschicht 128 freiliegt. Das Magnetfeld um die Heliconplasmaquelle kann verändert werden, so daß energiereiche Elektronen erzeugt werden. Das Plasmagas beginnt dann, das freiliegende Siliciumoxid zu ätzen, um einen engen Graben oder Durchgang bzw. Via zu bilden. Energiereiche Elektronen würden den Boden bzw. den unteren Teil des Oxids in dem Durchgang aufladen, so daß die Energie der auf das Oxid auftreffenden Ionen ansteigt. Daher wird die Ätzrate für das Oxid ansteigen. Wenn ein Kontakt mit dem Metall 128 hergestellt wird, kann die überschüssige negative Ladung von der Oberfläche abgeleitet werden, was die Ionenaufprallenergie vermindert. Daher wird die Ätzrate des Metalls 128 abnehmen. Wenn der Hersteller wünscht, das Ätzen durch das Metall fortzusetzen, kann das Magnetfeld um die Heliconplasmaquelle herum verändert werden, so daß die energiereichen Elektronen nicht mehr erzeugt werden. Ein geeignetes Ätzplasma kann vorgesehen werden, um die Metallschicht zu ätzen, wie es durch den-Stand der Technik gelehrt wird.
Bei fortschreitendem Ätzen kann die Erzeugung energie­ reicher Elektronen durch das Heliconplasma ein- oder ausgeschaltet werden durch Verändern des axialen Magnet­ felds oder der HF-Leistung, so daß der Hersteller schnell zwischen einem Oxidätzzustand mit energiereichen Elek­ tronen in einen Ätzzustand für andere Materialien ohne energiereiche Elektronen umschalten kann. Die Fähigkeit, ein einziges Werkzeug für mehrere Anwendungen zu verwen­ den, könnte die Produktivität erhöhen, indem die Not­ wendigkeit und die benötigte Zeit zum Transportieren bzw. Übertragen eines Wafers zwischen mehreren Werkzeugen re­ duziert wird. Beispielsweise kann das Erregen in einem Sauerstoffplasma nach dem Oxidätzen Polymerablagerungen von dem Kontakt und den Seitenwänden entfernen. Jedoch wären hohe Ionenenergien bei diesem Schritt nachteilhaft; daher würde die Erzeugung energiereicher Elektronen abge­ schaltet werden.
Ein weiterer bestimmter Vorteil dieses Prozesses besteht darin, daß energiereiche Elektronen in einer geraden Linie zu der Oxidoberfläche projiziert werden. Somit sammelt sich die Ladung auf den Seitenwänden des Oxids nicht so hoch an wie die Ladung am Boden oder unteren Teil des Oxids. Dies ist sehr vorteilhaft bei Mehr­ schichthalbleitern, weil die energiereichen Elektronen zu den Böden der Gräben und Durchgänge (Vias mit weniger Ablenkung als Niedrigenergie-Elektronen) durchdringen. Am Boden dieser Gräben und Durchgänge (Vias) werden die energiereichen Elektronen den Ionenstrom neutralisieren und die volle Ätzrate selbst bei Einrichtungen einer zukünftigen Generation beibehalten, bei denen die Tiefe die Breite bei weitem übersteigt. Somit wird die Ätzrate beim Durchbruch durch eine Oxidschicht zu dem Siliciumsubstrat oder der Metallschicht bei Mehrschicht­ halbleitern vermindert.
Obwohl die Erfindung mit einem gewissen Grad an Besonder­ heit beschrieben und gezeigt wurde, ist beabsichtigt, daß die bevorzugten Ausführungsbeispiele nur ver­ anschaulichend sind. Es ist verständlich, daß die Offenbarung nur anhand von Beispielen gemacht wurde. Zahlreiche Veränderungen bei der Kombination und der Anordnung von Teilen, Schritten und Merkmalen können von einem Fachmann durchgeführt werden, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen, wie sie im weiteren beansprucht wird.
Zusammenfassend sieht die Erfindung also folgendes vor:
Eine Heliconplasmaquelle wird gesteuert durch Verändern des axialen Magnetfeldes oder der HF-Leistung, welche die Bildung der Heliconwelle steuern. Ein Strom energie­ reicher Elektronen wird auf der Welle getragen, wenn das Magnetfeld 90 G ist; aber es ist ein minimaler Strom energiereicher Elektronen vorhanden, wenn in einer be­ stimmten Plasmaquelle das Magnetfeld 100 G ist. Eine ähnliche Leistung kann erwartet werden von anderen Heliconquellen durch richtiges Anpassen des Magnetfeldes und der Leistung an die bestimmte Geometrie. Diese Steuerung des Ein- und Ausschaltens der Erzeugung energiereicher Elektronen kann beim Herstellungsprozeß von Halbleitern und Dünnschichteinrichtungen verwendet werden. Durch Aufbringen energiereicher Elektronen auf die Isolatorschicht, wie beispielsweise Siliciumoxid, werden Ätzionen von der Isolierschicht angezogen und bombardieren die Isolierschicht mit höherer Energie als andere Bereiche, die die energiereichen Elektronen nicht angesammelt haben. Somit werden Silicium- und Metall­ schichten, die die Ströme energiereicher Elektronen neutralisieren können, mit einer langsameren Rate oder überhaupt nicht geätzt. Dieses Verfahren ist besonders vorteilhaft bei der Herstellung von Mehrschichthalb­ leitern, weil Gräben oder Durchgänge gebildet werden können, die im Bereich von 0,18-0,35 µm oder darunter liegen.
Schließlich kann die vorliegende Erfindung auch wie folgt zusammengefaßt werden:
Eine Heliconplasmaquelle bildet eine Heliconquelle mit energiereichen Elektronen. Die Erzeugung der energie­ reichen Elektronen wird gesteuert durch Verändern des Magnetfeldes innerhalb der Heliconplasmaquelle. Die Steuerung des Ein- und Ausschaltens der Erzeugung energiereicher Elektronen kann bei dem Herstellungsprozeß von Halbleitern und Dünnschichteinrichtungen verwendet werden durch Aufladen von Isolatorschichten mit energie­ reichen Elektronen und Anlegen bzw. Aufbringen von Ätz­ ionen auf die geladene Oberfläche. Die Isolatorschichten werden schneller geätzt als Metallschichten.

Claims (37)

1. Verfahren zum Ätzen eines Isolators, welcher auf einer Nicht-Isolatorsoberfläche gebildet ist, und zwar durch Verwendung eines Ionenplasmas, das eine freigelegte geladene Oberfläche des Isolators ätzt, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch Er­ zeugen energiereicher Elektronen, die die freigeleg­ te Oberfläche des Isolators aufladen.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Schritt des Erzeugens der energiereichen Elektronen mittels einer Heliconplasmaquelle durchgeführt wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei die Helicon­ plasmaquelle folgendes aufweist:
eine Plasmaröhre mit einem ersten gekapselten Ende;
eine Antenne, die das Äußere der Plasmaröhre umgibt und von einer HF-Leistungsquelle mit Leistung ver­ sorgt wird, wobei die Antenne eine Heliconwelle innerhalb des Plasmas bildet, welche von einem zweiten Ende der Plasmaröhre ausgesandt bzw. emittiert wird; und
axiale Elektromagnetwicklungen, die Magnetfelder innerhalb des Plasmas erzeugen;
wobei die Heliconplasmaquelle gekennzeichnet ist durch:
Mittel zum Steuern der Bildung der Heliconquelle und zum Steuern eines Stroms energiereicher Elektronen, wobei die energiereichen Elektronen von der Helicon­ welle getragen werden.
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei die Mittel die Magnetfelder derart einstellen, daß der Strom energiereicher Elektronen vergrößert und verkleinert werden kann.
5. Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei die Mittel die an die Antenne gelieferte HF-Leistung derart einstellen, daß der Strom energiereicher Elektronen vergrößert und verkleinert werden kann.
6. Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei die Mittel die Magnetfelder und die an die Antenne gelieferte HF-Lei­ stung derart einstellen, daß der Strom energie­ reicher Elektronen vergrößert und verkleinert werden kann.
7. Verfahren gemäß Punkt 1, wobei der Nicht-Isolator entweder ein Substrat oder ein Metall oder ein Halbleitermaterial oder ein Siliciumwafer ist.
8. Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei die Nicht-Isolator­ schicht, auf der der Isolator aufgebracht bzw. abge­ schieden ist, derart verbunden ist, daß sich über­ schüssige negative Ladungen nicht ansammeln, die freigelegte Isolatorschicht aber geladen bleibt.
9. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Isolator Oxid oder Siliciumoxid ist.
10. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die freigelegte Oberfläche durch Bilden einer Musterschicht gebildet wird, die aus entweder aus ausgehärtetem Photoresist oder einem Metall oder Chrom oder Silicium besteht.
11. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Breite eines zwischen zwei benachbarten Isolatorschichten gebildeten und nach dem Ätzen verbleibenden Kanals weniger als 0,35 µm ist.
12. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Ionenplasma mindestens Fluor, Chlor oder Brom umfaßt.
13. Dünnfilm- oder Dünnschichteinrichtung, die teilweise durch Verwendung energiereicher Elektronen herge­ stellt wird, wobei die Dünnschichteinrichtung während der Herstellung ein Ätzverfahren einer Isolierschicht erfordert, wobei das Ätzverfahren die folgenden Schritte aufweist:
Erzeugen energiereicher Elektronen, die eine frei­ gelegte Oberfläche des Isolators aufladen; und
Bilden eines Ionenplasmas, das die freigelegte, geladene Oberfläche des Isolators ätzt.
14. Dünnfilmeinrichtung gemäß Anspruch 13, wobei der Schritt des Erzeugens der energiereichen Elektronen durch eine Heliconplasmaquelle vorgesehen wird, welche eine Heliconwelle aussendet bzw. emittiert.
15. Dünnfilmeinrichtung gemäß Anspruch 14, wobei ein Strom energiereicher Elektronen, welcher von der Heliconwelle getragen wird, durch Einstellen von Magnetfeldern innerhalb der Heliconplasmaquelle vergrößert und verkleinert wird.
16. Dünnfilmeinrichtung gemäß Anspruch 14, wobei ein Strom energiereicher Elektronen, welcher von der Heliconwelle getragen wird, durch Einstellen einer HF-Leistung, welche an eine Antenne der Helicon­ plasmaquelle geliefert wird, vergrößert und verkleinert wird.
17. Dünnfilmeinrichtung gemäß Anspruch 14, wobei ein Strom energiereicher Elektronen, der von der Heliconwelle getragen wird, durch Einstellen von Magnetfeldern innerhalb der Heliconplasmaquelle und durch Einstellen einer an die Antenne der Heliconplasmaquelle gelieferten HF-Leistung vergrößert und verkleinert wird.
18. Dünnfilmeinrichtung gemäß Anspruch 13, wobei der Isolator entweder Oxid oder Siliciumoxid ist.
19. Dünnfilmeinrichtung gemäß Anspruch 13, wobei der Isolator vor dem Ätzen auf einer Schicht aus Nicht- Isolatormaterial aufgebracht bzw. abgelagert ist.
20. Dünnfilmeinrichtung gemäß Anspruch 19, wobei das Nicht-Isolatormaterial entweder ein Substrat oder ein Metall oder ein Halbleitermaterial oder ein Silicium­ wafer ist.
21. Dünnfilmeinrichtung gemäß Anspruch 13, wobei vor dem Ätzen eine Musterschicht auf einer Oberfläche des Isolators gebildet wird, wobei die Musterschicht entweder ausgehärtetes Photoresist, ein Metall, Chrom oder Silicium aufweist.
22. Dünnfilmeinrichtung gemäß Anspruch 13, wobei die Dünnfilmeinrichtung entweder ein Halbleiter oder einen Flachbildschirm (flat-panel display) oder eine Treiberschaltung einer Plasma-Anzeige ist.
23. Heliconplasmaquelle, welche folgendes aufweist:
eine Plasmaröhre mit einem ersten, gekapselten Ende;
eine Antenne, die das Äußere der Plasmaröhre umgibt und von einer HF-Leistungsquelle mit Leistung versorgt wird, wobei die Antenne eine Heliconwelle innerhalb des Plasmas bildet, welche von einem zweiten Ende der Plasmaröhre ausgesandt bzw. emittiert wird; und
axiale Elektromagnetwicklungen, die Magnetfelder innerhalb des Plasmas erzeugen;
wobei die Heliconplasmaquelle gekennzeichnet ist durch:
Mittel zum Steuern der Bildung der Heliconwelle und zum Steuern eines Stroms energiereicher Elektronen,
wobei die, energiereichen Elektronen von der Helicon­ welle getragen werden.
24. Heliconplasmaquelle gemäß Anspruch 23, wobei die Mittel die Magnetfelder derart einstellen, daß die Bildung des Stroms energiereicher Elektronen verstärkt oder vermindert werden kann.
25. Heliconplasmaquelle gemäß Anspruch 23, wobei die Mittel die an die Antenne gelieferte HF-Leistung derart einstellen, daß die Bildung des Stroms energiereicher Elektronen verstärkt und vermindert werden kann.
26. Heliconplasmaquelle gemäß Anspruch 23, wobei die Mittel sowohl die Magnetfelder als auch die an die Antenne gelieferte HF-Leistung derart einstellen, daß die Bildung des Stroms energiereicher Elektronen verstärkt und vermindert werden kann.
27. Ein Verfahren zum Verstärken und Vermindern von Strömen energiereicher Elektronen, die von einer Heliconwelle getragen werden.
28. Verfahren gemäß Anspruch 27, wobei die Heliconwelle durch eine Heliconplasmaquelle gebildet wird und der Strom energiereicher Elektronen verstärkt und ver­ mindert wird, durch Einstellen von Magnetfeldern in der Heliconplasmaquelle.
29. Verfahren gemäß Anspruch 27, wobei die Heliconwelle durch eine Heliconplasmaquelle gebildet wird, und die Ströme energiereicher Elektronen verstärkt und ver­ mindert werden durch Einstellen einer HF-Leistung, die an eine Antenne der Heliconplasmaquelle geliefert wird.
30. Vorrichtung zur Herstellung einer Dünnfilmeinrich­ tung, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist:
eine Kammer;
Mittel zum Erzeugen einer Heliconwelle in der Kammer, wobei die Heliconwelle zu der Dünnfilmeinrichtung hin projiziert wird;
Steuermittel zum Verstärken und Vermindern eines Stroms energiereicher Elektronen, die von der Heliconwelle getragen werden;
eine Plattform zum Halten der Dünnschichteinrichtung; Mittel zum Steuern einer Konzentration des Ätzplasmas in der Kammer.
31. Vorrichtung gemäß Anspruch 30, wobei die Heliconwelle durch eine Heliconplasmaquelle gebildet wird und die Ströme energiereicher Elektronen verstärkt und ver­ mindert werden durch Einstellen von Magnetfeldern in der Heliconplasmaquelle.
32. Vorrichtung gemäß Anspruch 30, wobei die Heliconwelle durch eine Heliconplasmaquelle gebildet wird und die Ströme energiereicher Elektronen verstärkt und ver­ mindert werden durch Einstellen einer HF-Leistung, die an eine Antenne der Heliconplasmaquelle geliefert wird.
33. Vorrichtung gemäß Anspruch 30, wobei mehrere Ätz­ schritte in der Kammer durchgeführt werden können, ohne die Dünnfilmeinrichtung zu bewegen, und zwar durch Verstärken und Vermindern des Stroms energie­ reicher Elektronen und der Konzentration des Ätzplasmas.
34. Vorrichtung gemäß Anspruch 30, wobei die energie­ reichen Elektronen in den Strömen energiereicher Elektronen zu einem Boden eines Kanals vordringen, welcher während des Ätzens der Dünnschichteinrichtung gebildet wurde.
35. Verfahren zum Modifizieren einer Gasphase und einer Ionenchemie unter Verwendung energiereicher Elektronen, so daß ein auf eine Oberfläche auftreffender Fluß (flux) chemischer Spezies und Ionen modifiziert wird.
36. Verfahren gemäß Anspruch 35, wobei die Modifikation der Oberfläche entweder ein Ablagerungs- bzw. Abscheidungsprozeß oder ein Ätzprozeß ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19918790A1 (de) * 1999-04-26 2000-11-02 Aurion Anlagentechnik Gmbh Hochfrequenz-Anpassung mit Helikon-Wellen

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5653811A (en) 1995-07-19 1997-08-05 Chan; Chung System for the plasma treatment of large area substrates
US5928461A (en) * 1997-05-15 1999-07-27 Kaufman; David A. RF plasma source for cleaning spacecraft surfaces
US6274459B1 (en) 1998-02-17 2001-08-14 Silicon Genesis Corporation Method for non mass selected ion implant profile control
US6213050B1 (en) 1998-12-01 2001-04-10 Silicon Genesis Corporation Enhanced plasma mode and computer system for plasma immersion ion implantation
US6237526B1 (en) * 1999-03-26 2001-05-29 Tokyo Electron Limited Process apparatus and method for improving plasma distribution and performance in an inductively coupled plasma
US6239553B1 (en) * 1999-04-22 2001-05-29 Applied Materials, Inc. RF plasma source for material processing
US6458723B1 (en) 1999-06-24 2002-10-01 Silicon Genesis Corporation High temperature implant apparatus
US6673199B1 (en) 2001-03-07 2004-01-06 Applied Materials, Inc. Shaping a plasma with a magnetic field to control etch rate uniformity
US20020139477A1 (en) 2001-03-30 2002-10-03 Lam Research Corporation Plasma processing method and apparatus with control of plasma excitation power
US7033514B2 (en) * 2001-08-27 2006-04-25 Micron Technology, Inc. Method and apparatus for micromachining using a magnetic field and plasma etching
KR100433006B1 (ko) * 2001-10-08 2004-05-28 주식회사 플라즈마트 다기능 플라즈마 발생장치
TW529199B (en) * 2001-11-28 2003-04-21 Merck Patent Gmbh Phosphorus-borates with low melting points
US20070051388A1 (en) * 2005-09-06 2007-03-08 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for using high frequency chokes in a substrate deposition apparatus
US20090197015A1 (en) * 2007-12-25 2009-08-06 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for controlling plasma uniformity
US8142607B2 (en) * 2008-08-28 2012-03-27 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. High density helicon plasma source for wide ribbon ion beam generation
KR101287898B1 (ko) * 2009-08-25 2013-07-19 캐논 아네르바 가부시키가이샤 플라즈마 처리 장치 및 디바이스의 제조 방법
CN103002649B (zh) * 2011-09-13 2016-09-14 中微半导体设备(上海)有限公司 一种电感耦合式的等离子体处理装置及其基片处理方法
JP2014112644A (ja) * 2012-11-06 2014-06-19 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
KR101526507B1 (ko) * 2013-11-15 2015-06-09 피에스케이 주식회사 기판 처리 장치 및 방법

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5122251A (en) * 1989-06-13 1992-06-16 Plasma & Materials Technologies, Inc. High density plasma deposition and etching apparatus
US4990229A (en) * 1989-06-13 1991-02-05 Plasma & Materials Technologies, Inc. High density plasma deposition and etching apparatus
US4976843A (en) * 1990-02-02 1990-12-11 Micrion Corporation Particle beam shielding
KR960012334B1 (ko) * 1992-03-31 1996-09-18 가부시끼가이샤 히다찌세이사꾸쇼 하전빔과 반응성가스를 사용해서 시료를 처리하는 방법 및 장치
JPH06224154A (ja) * 1993-01-25 1994-08-12 Mitsubishi Electric Corp プラズマ処理装置
JP3365067B2 (ja) * 1994-02-10 2003-01-08 ソニー株式会社 プラズマ装置およびこれを用いたプラズマ処理方法
US5585541A (en) * 1994-02-14 1996-12-17 Zeneca Limited Inbred corn line designated ZS1513

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19918790A1 (de) * 1999-04-26 2000-11-02 Aurion Anlagentechnik Gmbh Hochfrequenz-Anpassung mit Helikon-Wellen

Also Published As

Publication number Publication date
US5824602A (en) 1998-10-20
NL1007294C2 (nl) 2001-11-13
FR2756098A1 (fr) 1998-05-22
JPH10189551A (ja) 1998-07-21
NL1007294A1 (nl) 1998-04-22
KR19980032978A (ko) 1998-07-25

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