DE3140237C2 - Vorrichtung zum Plasmaätzen einer Probe - Google Patents

Vorrichtung zum Plasmaätzen einer Probe

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Abstract

Es wird eine Einrichtung zum Plasmaätzen einer Probe, z.B. eines Halbleitersubstrats, beschrieben. Die Probe befindet sich auf einem Probentisch, welcher als Elektrode ausgebildet ist und einer Gegenelektrode innerhalb einer Kammer gegenüberliegt. Es wird jeweils eine Heizeinrichtung in der Kammer, in der Gegenelektrode und in dem Probentisch vorgesehen. Diese dient zur Desorption der an den Oberflächen dieser Bauteile adsorbierten Reaktionsprodukte.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Plasmaätzen einer Probe, insbesondere eines Halbleitersubstrates mit einem als eine Elektrode ausgebildeten Probentisch und einer Gegenelektrode, die beide in einer Kammer vorgesehen sind, wobei der Probentisch mit einer Heizeinrichtung versehen ist.
Solche Vorrichtungen sind bereits bekannt (DE-OS 26 17 483); dort werdes u. a. auch Aluminium und Aluminiumlegierungen geätzt.
Bei einer anderen bekannten Plasmaätzvorrichtung ist — wie in F i g. 1 dargestellt — in einer Kammer 1 eine obere Elektrode 2 vorgesehen, der eine untere Elektrode 3 gegenüberliegt. Die untere Elektrode 3 ist als Probentisch ausgebildet, der mit einer Wasserkühlleitung 4 versehen ist. Die Kammer 1 wird auf einen Druck von etwa 10—' bis 10-5Torr evakuiert. Anschließend wird ein Ätzgas, z. B. CF4 + O2 durch einen Einlaß 5 eingespeist, wobei ein vorbestimmter Druck aufrechterhalten wird. Sodann wird von einer Stromquelle 6 elektrische Hochfrequenzenergie zwischen den Elektroden 2 und 3 eingespeist. Dabei wird ein Gasplagma gebildet. Mit diesem Gasplasma wird die Oberfläche einer Probe 7, beispielsweise eines Halbleitersubstrates, das auf der unteren Elektrode 3 angeordnet ist, geätzt. Bei der herkömmlichen Plasmaätzvorrichtung haften die beim Ätzen gebildeten Reaktionsprodukte an der Innenwand der Kammer 1. Wenn der Ätzvorgang unter diesen Bedingungen wiederholt wird, so kommt es aufgrund des anhaftenden Reaktionsproduktes zu einer Verschlechterung des Vakuums und somit zu einer Beeinträchtigung der Reproduzierbarkeit des Ätzergebnisses. Weiterhin tritt eine nachteilige Verfleckung der Probe 7 durch das Reaktionsprodukt auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Plasmaätzen der eingangs genannten Art so auszubilden, daß deren Kammer bei wiederholtem Gebrauch während langer Zeit in einem vorbestimmten Zustand gehalten werden kann. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in der Kammerwand und in der Gegenelektrode weitere Heizeinrichtungen vorgesehen sind.
Dadurch können vorteilhafterweise vor dem eigentlichen Ätzvorgang die Elektroden sowie die Kammerwand aufgeheizt werden, wodurch daran anhaftende Reaktionsprodukte gelöst und durch Evakuieren von der Kammer abgeführt werden können. Anschließend erfolgt der eigentliche Ätzvorgang der Probe in der in dieser Weise von Reaktionsprodukten gereinigten Kammer.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf den Stand der Technik ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert; es zeigt
F i g. 1 eine Schnittdarstellung einer herkömmlichen Plasma-Ätzvorrichtung; und
Fig.2 eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform der anmeldungsgemäßen Plasma-Ätzvorrichtung.
Soweit in F i g. 2 die gleichen Bezugszeichen verwendet werden, bezeichnen sich auch die gleichen oder entsprechende Bauteile der Fig. 1. Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 2 ist jeweils eine Beheizungseinrichtung 8 in der Kammer 1 angeordnet sowie in der oberen Elektrode 2 und in der als Probentisch dienenden, unteren Elektrode 3.
Im folgenden soll die Arbeitsweise näher erläutert werden. Die Kammer 1, die obere Elektrode 2 und die untere Elektrode 3, welche als Probentisch dient, werden durch die Heizeinrichtungen für die Probe 7 erhitzt, und die Kammer 1 wird evakuiert. Hierdurch wird das an diesen Bauteilen adsorbierte Reaktionsprodukt desorbiert und eliminiert. Hierdurch erzielt man einen Reinigungseffekt. Wenn man nun die Elektroden 2 und 3 mit einer elektrischen Hochfrequenzenergie beaufschlagt, und zwar unter Einspeisung von Sauerstoffgas in die Kammer 1, so kommt es zur Bildung eines Plasmas und der Reinigungseffekt wird noch weiter verbessert. Nach Durchführung des Reinigungsvorgangs wird die Beheizung unterbrochen und die untere Elektrode 3 wird mit Hilfe des Wasserkühlrohrs 4 auf eine vorbestimmte Temperatur abgekühlt. Sodann wird die Probe 7, die z. B. in einer Vakuum-Vorkammer angeordnet war, auf den unteren Elektrodentisch 3 geschoben und
der Ätzvorgang wird in herkömmlicher Weise unter üblichen Bedingungen durchgeführt Hierdurch werden die Nachteile der herkömmlichen Einrichtung überwunden.
Es ist bei dieser Ausführungsform nicht notwendig,
den Ätz- und Reinigungsvorgang zu wiederholen. Es ist möglich, die Reinigung nach der Abscheidung des Reaktionsproduktes durchzuführen, und zwar jeweils in dem Maße, welches für die Eliminierung des Reaktionsproduktes erforderlich ist.
Als Heizmechanismus kann ein in die jeweiligen Bauteile eingebettetes Heizelement dienen oder aber auch ein hohler Mantel, in dem ein Heizmaterial eingeführt wird, z. B. heißes Äthylenglykol. Die Temperatur beträgt bei der Beheizung vorzugsweise bis zu 150° C. Die elektrische Hochfrequenz zwischen den Elektroden hat einen herkömmlichen Wert, z.B. 13,56MHz oder 400 kHz. Beim Abkühlen liegt die Temperatur vorzugsweise im Bereich von 10 bis 35° C. Die eingespeiste elektrische Leitung liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 1,0 Watt/cm2.
Wie bereits erläutert, werden die Kammer, die oberen Elektrode und die untere Elektrode, welche als Probentisch dient, mit Heizeinrichtungen ausgerüstet, und zwar zur Durchführung einer Reinigung im Wege der Eliminierung des Reaktionsprodukts, welches an diesen Bauteilen anhaftet. Diese Reinigung wird vor der nachfolgenden Ätzung durchgeführt. Auf diese Weise kann die Reproduzierbarkeit der Ätzung der Probe wesentlich
verbessert werden. Darüberhinaus werden beim Ätzen eines Halbleitersubstrats Verfleckungen desselben durch das Reaktionsprodukt wirksam verhindert Der Aufbau der beschriebenen Einrichtung ist einfach und auch das Plasmaätzen der Probe gestaltet sich einfach.
Die Heizeinrichtung wird vorzugsweise in allen Wandungen der Kammer eingebettet sowie in den Oberflächenplatten der oberen Elektrode und in der Oberfläche der unteren Elektrode. Das Wasserkühlrohr wird vorzugsweise üoer der Heizeinrichtung in der unteren Elektrode, weiche als Probentisch dient, angeordnet Die Heizeinrichtung kann ein elektrischer Widerstand sein, welcher elektrisch beheizt wird. Die Wand selbst kann als elektrischer Widerstand dienen. Vorzugsweise handelt es sich bei der Wand jedoch um eine korrosionsfeste Platte. Die Temperatur bei der Beheizung der Heizeinrichtung wird vorzugsweise je nach der Temperatur der Plasmaätzung, welche durch die elektrische Hochfrequenzleistung bewirkt wird, ausgewählt. Die Beheizungseinrichtung sollte mindestens in denjenigen Teilen eingebettet sein, an denen die Abscheidung des Reaktionsproduktes verhindert werden soll, und zwar speziell im Bereich des Einlasses und des Auslasses für das Plasmagas und im Probentisch.
25
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
30
35
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60

Claims (3)

  1. Patentansprüche:
    L Vorrichtung zum Plasmaätzen einer Probe, insbesondere eines Halbleitersubstrates mit einem als eine Elektrode ausgebildeten Probentisch und einer Gegenelektrode, die beide in einer Kammer vorgesehen sind, wobei der Probentisch mit einer Heizeinrichtung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kammerwand (1) und in der Gegenelektrode (2) weitere Heizeinrichtungen (8) vorgesehen sind.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Probentisch (3) vorgesehene Heizeinrichtung unterhalb einer Kühleinrichtung (4) angeordnet ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Kammerwand (1) vorgesehene Heizeinrichtung ein elektrischer Widerstand ist, der in die Kammerwand (1) in der Nähe des Auslasses und des Einlasses (5) für ein Plasmagas eingebettet ist
DE3140237A 1980-10-09 1981-10-09 Vorrichtung zum Plasmaätzen einer Probe Expired DE3140237C2 (de)

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