DE3023591A1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung eines aetzvorganges - Google Patents

Description

Dipl.-Phys. 0. E. Weber Patentanwalt

zugelassener Vertreter beim Europäischen Patentamt

Representative before the European Patent Office

•if.

D-8000 München 71 Hofbrunnstraße 47

Telefon:
Telegramm

Telex:

(089)7915050

monopolweber

münchen

05-21 2877

TEGAL CORPORATION

11 Commerce Boulevard

Novato, California 94-94-7

USA M 1288

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Ätzvorganges

030064/0789

• S-

Die Erfindung betrifft allgemein die Prozeß-Steuerung und bezieht sich insbesondere auf die Überwachung und Steuerung einer Plasmareaktion, die vorzugsweise bei einer Ätzreaktion angewandt wird.

Den allgemein bekannten Verfahren zur Durchführung einer Plasma-Ätzung ist der Nachteil eigen, daß leicht eine Überätzung und folglich eine Unterschneidung der geätzten Schichten auftreten kenn. Weiterhin ist bei den allgemein bekannten Verfahren auch nicht gewährleistet, daß die Ätzung ausreichend gleichmäßig erfolgt. Diejenigen Bereiche eines Werkstückes, bei denen die Ätzung verhältnismäßig rasch abläuft, sind der Gefahr am meisten ausgesetzt, daß sie unterschnitten werden, bevor die Ätzreaktion beendet wird. Dies hängt damit zusammen, daß der Ätzvorgang auch in denjenigen Bereichen zum Abschluß gebracht werden muß, in denen der Ätzvorgang nur verhältnismäßig langsam abläuft. Die bekannten Methoden haben sich nicht als ausreichend und befriedigend erwiesen, um den ÄtzVorgang in der gewünschten Weise zu überwachen, zu steuern und zu beenden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung, Steuerung und Beendigung eines Ätzvorgangs der eingangs näher erläuterten Art zu schaffen, so daß eine besonders gleichförmige Ätzung durchgeführt werden kann und dabei zugleich das Unterschneiden weitgehend vermieden wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen insbesondere die im Patentbegehren niedergelegten Merkmale.

030084/0769

Gemäß einer besonders, bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemaßen Verfahrens ist vorgesehen, daß ein Parameter überwacht wird, der sich in Abhängigkeit von dem Portgang der Reaktion verändert, und daß die der Reaktion zugeführte Durchschnittsenergie in Reaktion auf eine vorgegebene Änderung des Parameters vermindert wird.

Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders geeignete Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß ein Fühler vorgesehen ist, um die Reaktion zu überwachen, daß weiterhin eine Einrichtung vorhanden ist, welche auf den Fühler anspricht, um die Hochfrequenzenergie von einem kontinuierlichen Betrieb auf einen modulierten Betrieb umzuschalten, wenn eine Veränderung in der Plasmareaktion ermittelt wird.

Gemäß der Erfindung ist der wesentliche Vorteil erreichbar, daß die Gleichförmigkeit bei der Ätzung unter Anwendung eines Plasmas gegenüber herkömmlichen Verfahren wesentlich verbessert wird.

Weiterhin S3t sich gemäß der Erfindung auch der Endpunkt für die Ätzung bei einer Plasmareaktion wesentlich exakter bestimmen, so daß eine Überätzung vermieden wird.

Weiterhin wird gemäß der Erfindung auch der Vorteil erreicht, daß ein Ätzvorgang auch dann optimal gesteuert werden kann, wenn unterschiedliche Schichten bearbeitet werden sollen.

030064/0 769

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Teil eines Halbleiterplättchens, welches geätzt werden soll,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Plasma-Reaktoreinrichtung zur Anwendung der Erfindung,

Fig. 3 eine graphische Darstellung des Ausgangssignals eines Fotodetektors während eines Plasma-Ätzvorganges,

Fig. 4- eine graphische Darstellung des Unterschneidens als eine Funktion der Uberätzzeit und

Fig. 5 eine graphische Darstellung des Ausgangssignals eines Fotodetektors während eines Ätzvorganges, der gemäß der Erfindung gesteuert ist.

Zur Veranschaulichung einer Anwendungsmöglichkeit der Erfindung zeigt die Fig. 1 einen Schnitt durch einen Teil eines HalbleiterplättchensiO. über einem Halbleitersubstrat 11 ist eine Schicht aus Siliciumdioxid 12 angeordnet, und es ist darüber weiterhin eine Schicht aus polykristallinen! Silicium 14 vorhanden. Bei der Behandlung des Halbleiterplättchens zur Herstellung von Transistoren, integrierten Schaltungen oder dergleichen ist es erforderlich, ein entsprechendes Muster auf der polykristallinen Siliciumschicht auszubilden. Dies geschieht dadurch, daß eine Fotowiderstandsmaske 16 über dem polykristallinen Silicium angebracht wird. Die Fotowiderstandsmaske 16 ist durch Fotolithographie in einem entsprechenden Muster ausgebildet, welches in dem darunter angeordneten polykristal-

030064/Ό769

■ !■

linen Silicium nachgebildet werden soll. Die Fotowiderstandseinrichtung ist eine Ätzmaske und verhindert die Atzung außerhalb derjenigen Bereiche 18, die durch entsprechende öffnungen in der Fotowiderstandseinrichtung freigelegt sind.

Gemäß der Erfindung kann die polykristalline Siliciumschicht 14 in einem Plasma-Reaktor 20 gemäß der Fig. 2 geätzt werden. Der Plasma-Reaktor 20 veranschaulicht einen Reaktortyp, der zur Anwendung der Erfindung besonders gepirnet ist, während ,jedoch die Erfindung in gleicher Weise auch mit verschiedenen anderen Plasma-Reaktoren ausgeführt werden kann. Das Plättchen 10 wird auf einen Plättchenhalter und eine Bodenelektrode 22 gebracht. Die Bodenelektrode wird dann angehoben, so daß sie in eine Kontaktposition mit einem Isolator 24 Gerät, um den Reaktor zu schließen und das Plättchen 10 in einem Reaktionsraum einzuschließen. Reaktionsgase werden in den Reaktor durch einen Einlaß 26 eingelassen und verteilen sich im Reaktiocsraum gleichmäßig, und zwar über die Verteilereinrichtung 28, die einen integralen Bestandteil der Deckenelektrode 30 bildet. Durch eine (nicht dargestellte) Vakuumpumpe wird in dem Reaktionsraum ein vermindeter Druck erzeugt, indem durch den Auslaß 32 Gas abgesaugt wird. Ein schematisch dargestellter Hochfrequenzgenerator 33 mit einem entsprechenden Netzwerk und einer Generatorsteuereinrichtung 35 ist an die Elektroden 22 und 30 angeschlossen und erzeugt ein Hochfrequenzfeld im Reaktionsraum. Dieses Hochfrequenzfeld erzeugt ein Plasma des Reaktionsgases in dem Reaktionsraum. Zum Ätzen von polykristallinem Silicium kann das Reaktionsgas beispielsweise ein Gemisch aus Stickstoff, Sauerstoff und Kohlenstofftetrafluorid sein. Das durch diese Gase erzeugte Plasma ätzt auf chemischem Weg das freigelegte polykristalline Silicium. Der Fortgang der Ätzreaktion

030064/0769

wird durch einen Detektor oder Fühler 3^- überwacht. Der Fühler 24 kann ein optischer Fühler sein, beispielsweise eine verhältnismäßig breitbandige Fotozelle oder eine Fotovervielfacherröhre mit einem optischen Filter. Als Fühler könnte auch ein Massenspektrometer oder eine ähnliche Einrichtung verwendet werden. Für die Ausführung der Erfindung eignet sich besonders gut eine Kadmiumsulfid-Fotozelle mit einer maximalen spektralen Empfindlichkeit bei etwa 520 Nanometer. Wenn die Fotozelle mit einem Verstärker ve^rib'inden wird, 'iefert sie eine Ausgangsspannung, die der Intensität der optischen Strahlung des Plasmas proportional ist. Diese optische Strahlung wird während des Ätzvorganges gefördert oder verstärkt und ist somit ein Maß für den Fortgang des Ätzverfahrens. Die optische Strahlung ist im wesentlichen der Menge des abgetragenen Materials proportional.

Die Fig. 3 zeigt ein typisches Ausgangssignal des Fotofühlers als Funktion der Zeit während der Plasmaätzung des Plättchens 10. Bevor die Ätzung beginnt, ist der Pegel der Ausgangsspannung auf einem verhältnismäßig geringen Pegel 36, der einem Hintergrundsignal entspricht. Wenn das Plasma im Zeitpunkt 33 gezündet wird, steigt der Pegel des Ausgangssignals rasch an, wenn die Atzung des polykristallinen Siliciums beginnt. Bei fortschreitender Ätzung bleibt der Pegel des Ausgangssignals auf einer mit 40 bezeichneten Höhe. Die Kurve beginnt bei 42 abzufallen, wenn das polykristalline Silicium in einigen Erreichen des Plättchens aufgebraucht ist, was gewöhnlich entlang den Rändern der Fall ist. V/enn mehr polykristallines Silicium geätzt ist, fällt die Ausgangsspannung bis auf eine mit 44 bezeichnete Höhe ab, welche anzeigt, daß sämtliches polykristallines Silicium abgetragen ist. Das Ausgangssignal bleibt dann wieder auf diesem Pegel

030064/0769

•/ΙΟ·

konstant, wenn das Siliciumdioxid unter den geätzten polykristallinen Silicium ebenfalls geätzt wird. Wenn der Vorgang weitergeführ-t wird, steigt die optische Emission und somit auch die Aungangsspannung bei 46 wieder an, wenn das Oxid durchgeätzt ist und das darunter angeordnete Siliciumplättchen freigelegt wird. Die Kurve steigt bis auf einen mit 43 bezeichneten Pegel an, wenn das Siliciumplättchen geätzt wird.

Es sind in der Vergangenheit bereits Versuche unternommen worden, die Kurve nach der Fig. 5 dazu zu verwenden, eine Entpunkt-Abtastung herbeizuführen und auf diese Weise eine automatische Bestimmung durchzuführen, wann die Reaktion beendet werden sollte. Dabei haben sich jedoch Schwierigkeiten ergeben, obwohl die dargestellte Kurve typisch ist, weil der Ätzvorgang in seinem Verlauf von Fall zu Fall nicht reproduzierbar ist. Während der Punkt 44 diejenige Zeit darstellen mag, bei der während des Ätzvorganges das gesamte polykristalline Silicium aufgebraucht ist, würde eine Beendigung des Vorganges zu diesem Zeitpunkt jedoch dazu führen, daß diejenigen Bereiche des Plättchens in unerwünschter Weise und viel zu stark unterschnitten würden, an denen der Ätzvorgang besonders schnell vorangegangen ist und deshalb das polykristalline Silicium zuerst abgetragen wurde. Eine Beendigung der Reaktion zu irgendeiner Zeit zwischen den Punkten 42 und ^4 würde zu einer starken Streuung der Ergebnisse führen, da die Neigung oder das Steigungsmaß der Kurve von ^2 bis 44 von Lauf zu Lauf starken Veränderung unterworfen ist. Außerdem ist es für viele Anwendungszwecke nicht ausreichend, daß der ÄtzVorgang nur über eine bestimmte Zeit durchgeführt wird, nachdem der anfängliche Abfall in der Kurve 42 aufgetreten ist.

030064/0769

Während eine derartige Vorgehensweise in bestimmten Fällen ausreichend sein könnte, führt die veränderliche Zeit, die benötigt wird, um die Ätzung vollständig durchzuführen, wenn sie exakt eingehalten werden soll, zu erheblichen Problemen hinsichtlich der Reproduzierbarkeit, des unerwünschten Unterschneidens und der Gefahr, daß in einigen Fällen eine unzureichende Ätzung durchgeführt wird. Die Fig. 3 veranschaulicht auch die Tatsache, daß dieselben Ätzmittel mehr als ein Material angreifen, ix vorliegenden Fall Silicium und Siliciumdioxid. En ist daher erwünsch;:, die Bedingungen zur Du chführuiig ds s Vorgänger z\i o?':iz.^r>-lisieren, um die unterschiedliche Atzung "wischen verschiedenen Schichten möglichst wirksam zu restalten. Dabei sollte auch die Beendigung des Ätzvorganges bei verschiedenen Unterschichten möglichst präzisiert werden, und es sollte dabei die durch eine Ätzung hervorgerufene Beschädigung dieser Schicht möglichst gering gehalten werden.

Die Erfindung bedient sich der Erkenntnis, daß eine wesentlich stärkere Unterschneidung bei höheren Energiepegeln auftritt. Die Fig. 4 veranschaulicht das Maß der Unterschneidung, die sich als Funktion der Uberätzzeit für zwei verschiedene Energiepegel P1 und P2 ergibt. P1 veranschaulicht eine Energie, die im Durchschnitt um den Faktor 7,5 größer ist als die Energie bei P2. Unterschneiden ist das Maß an Ätzung, die unter der Ätzmaske stattfindet. Mit anderen Worten, Unterschneidung ist ein Maß dafür, wie stark die Breite der geätzten Öffnung die Breite der öffnung in der Ätzmaske überschreitet.

Eine gewisse Ungleichförmigkeit im Ausmaß der Ätzung ergibt sich über die Fläche des Plättchens. Beispielsweise ist es typisch, daß die Ätzung etwa radial nach innen verläuft. Bei einem Plättchen, welches mit dem höheren

030064/0769

■/Ά-

Energiepegel Ρ1 geätzt wird, können daher empfindliche Unterschneidungen insbesondere entlang den Rändern des Plättchens auftreten. Diese Wirkung tritt ein, weil die Atzung fortgesetzt wird, bis alle Bereiche des Plättchens geätzt sind. Wenn die Kitte des Plättchens geätzt wird, werden die bereits freigelegten Teile entlang dem Rand des Pll'ttchens unterschnitten. Sin Plättchen, w lches mit einen geringeren Energiepegel P2 geätzt wird, etfih t oir.f geringere Unterschneidung, da das Steigungsmaß der Kurve der UnterEchn^f:idons eine Funktion der Uberätzzeit ist. Die gesamte Ätzzeit für das zweite Plättchen ist jedoch unerträglich lange, weil die Ätzgeschwindigkeit stark von der insgesamt verwendeten Energie abhängt. Bei dem tieferen Energiepegel P2 verläuft die Ätzung verhältnismäßig langsam, und es ist eine lange Ätzzeit erforderlich, um selbst die ersten Bereiche des Plättchens freizulegen.

Gemäß der Erfindung wird eine Methode geschaffen, durch welche der größere Teil der anfänglichen Ätzung verhältnismäßig rasch bei einem hohen Energiepegel durchgeführt wird und die endgültige Ätzun.j gesteuert abläuft, und zwar mit einem Minimum von Unterschneidung, bei einem verminderten Energiepegel. Der geringere Energiepegel wird dadurch eingestellt, daß das verwendete Hochfrequenzsignal moduliert wird, vorzugsweise dadurch, daß der Hochfrequenzgenerator von einem kontinuierlichen Betrieb in einen pulsierenden Betrieb umgeschaltet wird. Die Durchschnittsenergie wird durch Umschalten in einen Pulsbetrieb vermindert, so daß der Spitzenenergiepegel nicht verringert· wird. Der Pulsmodus liefert eine Ätzung, die in wesentlich stärkerem Maß reproduzierbar ist. Durch eine Verminderung

030064/07G9

der Spitzenenergiepegel wird die Hochfrequenzabstimmung verändert und kann eine erneute Abstimmung der Schaltung erfordern.

Eine Verminderung des Spitzenenergiepegels kann auch zu einem Mangel an Reproduzierbarkeit führen, weil die Ionisation des Reaktionsgases eine Funktion des Spitzenenergiepegels ist und die Ionisation sich mit dem Spitzenenergiepegel vermindert. Dieses Problem ist insbesondere bei der Verwendung von Gasgemischen besonders gravierend.

B- i der nachfolgenden Beschreibung einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes sind die angegebenen Zahlen nur repräsentative Vierte und können keineswegs zur Begrenzung des Schutzumfangs herangezogen werden. Das Werkstück, welches bearbeitet werden soll, ist ein Siliciumplättchen mit etwa 75 mni Durchmesser, ähnlich wie das Plättchen 10 nach der Fig. 1. Oberhalb der Oberseite des Siliciumsubstrats ist eine Schicht aus Siliciumdioxid angeordnet, die wiederum durch eine Schicht aus polykristallinem Silicium abgedeckt ist, welche eine Dicke von etwa 500 Manometern aufweist. Zum Ätzen eines Musters in dieser polykristallinen Siliciumschicht wird eine Fotowiderstandsschicht auf das polykristalline Silicium aufgebracht, und es wird durch Fotolithographie ein Muster erzeugt. Das Plättchen wird in eine Reaktionskammer eines Plasmareaktors gebracht, wie er in der Fig. 2 dargestellt ist. Die Kammer wird auf einen Druck von etwa 0,2 Torr (26,ο Pa) evakuiert, das Plättchen wird auf etwa 75 ⁰C aufgeheizt, und es wird ein Reaktionsgas aus einer Mischung von Sauerstoff, Kohlenstoff tetrafluorid und Stickstoff in die Kammer eingeführt.

Die Fig. 5 zeigt das Ausgangssignal des Fotozellenfühlers 34-, während die Reaktion überwacht wird. Das Ausgan^ssignal

030064/0769

des Fühlers wird elektronisch einer Generatorsteuereinrichtung Yj zugeführt. Zu der Zeit TI wird eine Hochfrequenzenergie in die Kammer eingeführt, dabei wird ein Hochfrequenzfeld im Reaktionsraum aufgebaut, und der Re-ikt ion ε raum wird ait Plasmn-Reaktionsprodukten angereichert, welche durch das Hochfrequenzfeld erzeugt werden. Es wird kontinuierlich eine Hochfrequenzleistung von etwa 7i> Watt verwendet. Die Erzeugung des Plasmas zu Beginn des Ät/.vorgantc-js bewirkt eine Ausgangsspannung des Fotozellenfühlers, die rasch ansteigt, während des Zeitiricervalis von ΪΊ - Γ2 wird die Verstärkung des Fotozellenverstärkers automatisch auf das Maß der Lichtemicsion ν -η der Reaktion eingestellt, ua die Ätzkurve auf eine willkürlich gewählte Ausgangsspannung von 0,9 Volt zu normalisieren. Dieser normalisierte Wert wird gewählt, um eine Anpassung an den gewählten Fotofühler herbeizuführen, und sie dient auch dazu,einen gleichförmigen Pegel als Ausgangspunkt zu erzeugen.

Γη dem Zeitintervall von T2 - T3 erfolgt eine maximale Ätzung des freigelegten polykristallinen Siliciums, und das Ausgangssignal des Fühlers bleibt etwa konstant auf dem gewählten Wert von 0,9 Volt. Zur Zeit T3 beginnt die Spannung abzufallen, wodurch angezeigt wird, daß das polykristalline Silicium an den Randbereichen des Plättchens im wesentlichen aufgebraucht ist. Wenn die Ausgangsspannung von dem Fühler zu der Zeit T^ um etwa 0,1 Volt abfällt, schaltet die Steuereinrichtung 55 automatisch den Generator 33 von einem kontinuierlichen Betrieb in einen Impulsbetrieb um. Es wird ein verhältnismäßig kleines Tastverhältnis gewählt, so daß die Gesamtenergie, welche dem Reaktionsraum zugeführt wird, um einen Faktor 7 bis β geringer ist. Dadurch wird die Ätzgeschwindigkeit von der Kurve Pi auf die Kurve P2 nach

030084/0769

. /15.

der Fig. 4 geändert. Der Auslösepunkt T4, bei w- lchem die Energie von einer kontinuierlichen Zuführung in einen Impulsbetrieb umgeschaltet wird, kann unter- Berücksichtigung der Erfordernisse willkürlich gewählt werden, und er kann irgendein Spannungspegel unter dem zuvor ausgewählten normalisierten Ausgangsspannungspegel verwendet werden. In ähnlicher Weise läßt sich dar Tastverhältnis für den Impulsbetrieb verändern, um eine den Erfordernissen entsprechende durchschnittliche Energie für die Reaktion zu liefern. Die Ätzung des polykristillien Siliciums l^:i3t sich mit dem verminderten Pegel fortsetzen, bis das Küster vollständig über das gesamte Plättchen geätzt ist. Bei der Beendigung der Reaktion zur Zeit T5 ist das Plättchen gleichförmig geätzt, wobei nur eine Unterschneidung an allen Stellen der Plättchenoberfläche aufgetreten ist, die noch zu akzeptieren ist.

Die oben beschriebene Beendigung der Ätzung kann herbeigeführt werden, indem eines von verschiedenen Ereignissen dazu herangezogen wird, eine entsprechende Umschaltung automatisch vorzunehmen. Zu diesen Ereignissen gehört beispielsweise das Verstmchen einer bestimmten Zoitspanne, nachdem der Generator in einen Impulsbetrieb umgeschaltet wurde. Es kann auch der Abfall im Ausgangssignal des Fühlers auf einen bestimmten vorgegebenen Pegel als ein solches Ereignis ausgewertet werden, da ein entsprechender Pegel für die vollständige Ätzung repräsentativ sein kann. Dieser Maßnahme entspricht die Abtastung des Pegels ¹W in der Fig. 3 oder die Abtastung des Steigungsmasses im Ausgangssignal des Fühlers. Das Steigungsmaß des Ausgangssignals wird mit einem vorgegebenen Steigungsmaß verglichen, wie es beispielsweise für die Zeit T6 veranschaulicht ist. Wenn eines der oben erwähnten Ereignisse eintritt, schal-

03006 4/0769

tet die Steuereinrichtung den Generator ab und beendet die Reaktion. In einer alternativen Ausführungsform kann der Vorgang dadurch gesteuert werden, daß auf den Impulsbetrieb umgeschaltet wird, wenn ein vorgegebenes Steigungsmaß ermittelt wird. Der Vorgang kann dann um eine vorgegebene Zeitspanne nach dem Umschalten der Energieversorgung beendet werden.

Eine Anpaßeinrichtung zwischen dem Fühler und der Steuereinrichtung besteht aus einer herkömmlichen elektronischen Schaltung, die an sich bekannt ist. Das Umschalten von einem kontinuierlichen Betrieb auf einen Impulsbetrieb kann beispielsweise zu der jeweils gewünschten Zeit dadurch erfolgen, daß eine Komparatorschaltung verwendet wird und das Ausgangssignal des Fühlers mit einer vorgegebenen Bezugsspannung verglichen wird. In ähnlicher Weise wird der Generator von einem kontinuierlichen Betrieb in einen Impulsbetrieb umgeschaltet, der ein entsprechendes Tastverhältnis aufweist, wobei die Umschaltung·durch eine herkömmliche Einrichtung durchgeführt werden kann. Auch der Vergleich der Steigungsmaße kann durch herkömmliche Schaltungseinrichtungen durchgeführt werden.

Ein Plättchen, welches gemäß der Erfindung geätzt wurde, ist in doppelter Hinsicht vorteilhafter und einem Plättchen überlegen, welches mit einer hohen Energie geätzt wurde. Ein gemäß der Erfindung geätztes Plättchen zeigt eine wesentlich geringere Unterschneidung, insbesondere entlang den Bändern, und zwar im Vergleich zu einem herkömmlichen Plättchen. Weiterhin ist bei dem gemäß der Erfindung geätzten Plättchen das Oxid in der Unterschicht wesentlich weniger angegriffen. Das Selektivitätsverhältnis, d.h. das Verhältnis der Ätzgeschwindigkeit oder der Ätzrate des

030064/0769

• 0-

polykristallinen Siliciums zu der Ätzgeschwindigkeit oder der Ätzrate des Siliciumdioxids ergibt sich bei einem gemäß der Erfindung geätzten Plättchen mit einem Wert von 12:1, im Unterschied zu einem nach herkömmlichen Verfahren geätzten Plättchen, bei welchem der entsprechaade Wert etwa 6,6:1 beträgt.

Gemäß der Erfindung werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Ätzreaktion gsschaffen, welche gemäß der obigen Beschreibung su einer erheblichen Bereicherung der Technik führen. Außer den oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung liegen auch weitere Abwandlungen und entsprechende Ausführungsformen im Rahmen der Erfindung. Es wurde oben beispielsweise der gesteuerte Ätzvorgang für ein mit einem entsprechenden Muster versehenes polykristallines Silicium auf einem Halbleiterplättchen erläutert. Das Verfahren und die Vorrichtung sind jedoch auch in gleicher Weise anwendbar auf die Ätzuig anderer Schichten, die in der Halbleiterindustrie überlicherweise verwendet werden. Weiterhin ist die Erfindung auch anwendbar auf das Ätzen anderer Werkstücke, bei denen eine Präzisionsätzung erforderlich ist. Das Ätzen von anderen Materialien als polykristallinem Silicium erfordert natürlich andere fieaktionsstoffe, andere Drücke, andere Energiepegel usw. Außerdem ist die für die Anwendung der Hochfrequenzenergie gewählte Modulation nicht unbedingt in Form einer fiechteckwelle anzuwenden, solange die Spitzenenergie annähernd gleich bleibt und die Durchschnittsenergie vermindert ist. Deshalb sind auch alle oben angedeuteten Alternativen, Abwandlungen und Variationen im Rahmen der Erfindung unter Schutz zu stellen.

Claims (12)

1. Patentansprüche

   Verfahren zur Steuerung einer Plasma-Reaktion, bei welchem eine Hochfrequenzenergie zur Durchführung der Reaktion verwendet wird, dadurch gekennzeichnee t, daß ein Parameter überwacht wird, der sich in Abhängigkeit von dem Fortgang der Reaktion verändert, und daß die der Reaktion zugeführte Durchschnittsenergie in Reaktion auf eine vorgegebene Änderung des Parameters vermindert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzenenergie im wesentlichen konstant gehalten wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Parameter die Ausgangsspannung eines optischen Fühlers verwendet wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß als optischer Fühler eine fotoleitende Zelle verwendet wird.
5. 5- Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichn e t,daß die Verminderung der Durchschnittsenergie in Reaktion auf einen vorgegebenen Abfall in der Ausgan sspannung des optischen Fühlers herbeigeführt wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Verminderung der Durchschnittsenergie in Reaktion auf das Auftreten eines vorgegebnen Steigungsmasses in dem Ausgangssignal· des optischen Fühlers herbeigeführt wird.

   030084/0769

   ORlGiNALJNSPECTED
7. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verminderung der Durchschnittsenergie durch Umschalten der Hochfrequenzenergie von einen kontinuierlichen Betrieb auf einen Impulsbetrieb herbeigeführt wird.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion über eine vorgegebene Zeit fortgesetzt wird, nachdem die Durchschnittsenergie vermindert wurde, und daß die Reaktion nach der vorgegebenen Zeit beendet wird.
9. 9- Verfahren zur Steuerung der Ätzreaktion einer ersten Schicht eines Materials, weiche's über einer zweiten Schicht angeordnet ist, die eine Ätzgeschwindigkeit aufweist, welche sich von derjenigen der ersten Schicht wesentlich unterscheidet, indem diejenige Energie in selektiver Weise gesteuert wird, welche der Reaktion zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Emission überwacht wird, welche von der Ätzreaktion ausgeht, wobei diese Emission in Reaktion auf die Ätzung der ersten Schicht erfolgt, daß eine Veränderung in der Emission ermittelt wird, daß diese Veränderung als Kriterium dafür ausgewertet wird, daß die erste Schicht an einer ersten Stelle durchgeätzt ist, so daß ein Teil der zweiten Schicht freigelegt ist, daß die Durchschnittsenergie der der Reaktion zugeführten Energie in Abhängigkeit von der Veränderung vermindert wird und daß die Reaktion mit dem verminderten Durchschnittspegel der Energie zum Abschluß gebracht wird.
10. 10. Vorrichtung zur Steuerung einer Plasmareaktion, bei welcher eine Materialschicht in einem Plasma aus Reaktionsstoffen geätzt wird, und zwar durch Zuführung von Hochfrequenzenergie zu den Reaktionsstoffen, dadurch g e -

    0084/0789

    kennzeichnet, daß ein Fühler (3⁷O vorgesehen ist, um die Reaktion zu überwachen, daß weiterhin eine Einrichtung (35) vorhanden ist, welche auf den Fühler anspricht, um die Hochfrequenzenergie (33) von einen kontinuierlichen Betrieb auf einen modulierten Betrieb umzuschalten, wenn eine Veränderung in der Plasmareaktion ermittelt wird.
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler (3⁷O eine Kadmiumsulfid-Fotozelle ist.
12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochfrequenzenergie von einem kontinuierlichen Modus in einen pulsierenden Modus umschaltbar ist.

    13· Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung in der Plasmareaktion als eine Verminderung der Ausgangsspannung des Fühlers auf einen vorgegebenen geringeren Wert abtastbar ist.

    030064/0 769