DE3750115T2

DE3750115T2 - Plasmabearbeitungsgerät.

Info

Publication number: DE3750115T2
Application number: DE3750115T
Authority: DE
Inventors: Toru Otsubo; Takahiko Takeuchi; Yasuhiro Yamaguchi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-10-20
Filing date: 1987-10-20
Publication date: 1995-01-19
Anticipated expiration: 2007-10-21
Also published as: EP0264913B1; US4776918A; DE3750115D1; EP0264913A3; EP0264913A2

Description

Die Erfindung betrifft eine Plasmaverarbeitungsvorrichtung zum Verarbeiten eines Substrats gemäß dem Patentanspruch 1. Diese Vorrichtung ist zum Durchführen von CVD-Verfahren, zum Ätzen, Sputtern, Veraschen, usw. geeignet; und zwar mit einer hohen Geschwindigkeit.
Vorrichtungen, welche Niedertemperaturplasma verwenden, können grob in zwei Kategorien eingeteilt werden. In der einen Kategorie wird eine Hochfrequenzspannung bei ungefähr 10 kHz bis 30 MHz auf eine von zwei parallelen Plattenelektroden in einem Vakuum aufgebracht, zum Erzeugen des Plasmas (vgl. "HANDOTAI KENKYU", Nr. 18, S. 121-137, 145-169). Die andere Kategorie führt Mikrowellen bei 2,45 GHz in eine Vakuumkammer ein, um das Plasma zu erzeugen. Üblicherweise werden die Vorrichtungen gemäß der ersteren Kategorie überwiegend verwendet.
Andererseits hat die Miniaturisierung der Halbleitervorrichtungen zur Folge, daß das Ionenbombardement, welches während der Plasmabearbeitung erzeugt wird, die Vorrichtungsleistung nachteilig beeinflußt. Weiterhin ist es notwendig, daß die Verarbeitungsgeschwindigkeit zum Erhöhen der Verarbeitungsleistung ebenfalls erhöht wird.
Zum Erhöhen der Verarbeitungsgeschwindigkeit ist es nicht ausreichend, nur die Dichte des Plasmas oder die Radikalkonzentration des Plasmas zu erhöhen, d. h. die Konzentration der aktiven Partikel unmittelbar vor der Ionisation. Insbesondere spielt die Energie der Ionen eine wichtige Rolle beim Trockenätzen unter Verwendung des Plasmas und bei dem Plasma-CVD-Verfahren. In dem Fall des Trockenätzens, wenn die Ionenenergie zu hoch ist, erfolgt ein Abschneiden des darunterliegenden Films oder eine negative Beeinflussung der Kristallstruktur; wodurch wiederum die Vorrichtungsleistung verschlechtert wird. Andererseits, wenn die Ionenenergie zu niedrig ist, wird das auf der Ätzfläche ausgebildete Polymer nicht ausreichend entfernt, wodurch die Ätzgeschwindigkeit vermindert wird; oder es wird in umgekehrter Weise ein Passivierungsfilm auf dem Polymer nicht ausgebildet, wobei jedoch die Seite der Schablone geätzt wird, wodurch die Dimensionierungsgenauigkeit der Schablone vermindert wird.
Bei dem Plasma-CVD-Verfahren beeinflußt die Stärke der Ionenenergie die Qualität des gebildeten Films derart, daß eine niedrige Ionenenergie zu einer groben Filmzusammensetzung führt, während eine hohe Energiedichte zu einer dichten Filmzusammensetzung führt.
Dadurch ist es für die zukünftige Plasmaverarbeitung unabdingbar, das Plasma zu verdichten und ebenso die Ionenenergie sauber zu steuern. Beispiele einer derartigen Plasmaverarbeitung sind die Systeme zum Erzeugen des Plasmas unter Verwendung von Mikrowellen, wie in den Druckschriften JP-A-56-13480 (US-A-4 492 620) und JP-A-56-96841 beschrieben.
Die EP-A-103 461 zeigt eine Vorrichtung zum Aufbringen von Plasma mit einer Plasmaerzeugungskammer, welche wie ein Resonator funktioniert. In der Plasmaerzeugungskammer wird Gas zum Erzeugen eines Plasmas eingebracht. Diese Vorrichtung enthält ferner eine Probenkammer und ein Ziel aus Sputtermaterial, welches zwischen einem Plasmaabziehfenster und einem Substrat angeordnet ist. Ferner beschreibt die EP-A-103 461 eine Wellenführung zum Übertragen von Mikrowellen von einer Mikrowellenerzeugungsquelle. Da die Plasmaerzeugungskammer als Resonator funktioniert, ändert sich die Wellenlänge der Mikrowelle in dem Resonator, wenn darin Plasma erzeugt wird und folglich ist der Resonanzzustand der Mikrowelle nicht stabil, wenn Plasma in dem Resonator erzeugt wird.
Die EP-A-183 561 beschreibt eine Mikrowellenvorrichtung zum Erzeugen von Plasma mit einem Mikrowellenübertragungsfenster, welches senkrecht zu einem elektrischen Feld von progressiven Mikrowellen angeordnet ist, welche durch eine Wellenführung übertragen werden. Das Mikrowellenübertragungsfenster ist mit Öffnungen versehen, zum effektiven Verhindern des Brechens des Fensters, ohne die Plasmafläche zu verkleinern, wenn das Fenster aus einem weichen Material, wie Aluminium, dem Umgebungsdruck ausgesetzt wird. Die EP-A-183 561 betrifft eine grundlegende Plasmaätzvorrichtung ohne das Vorsehen von verstärkten Mikrowellen und Mitteln zum Homogenisieren des Plasmas, zum Erreichen einer qualitativ hochwertigen Waferverarbeitung.
Wenn Plasma unter Verwendung von Mikrowellen erzeugt werden soll, kann nur das Emittieren von Mikrowellen, welche durch ein Magnetron erzeugt werden, in eine hochevakuierte Plasmaerzeugungskammer, Plasma nicht zufriedenstellend erzeugen. Dies resultiert daraus, daß die Feldstärke der erzeugten Mikrowellen nicht hoch genug ist, daß die Elektronen mit einer ausreichenden Energie zugeführt werden. Daher, zum ausreichenden Erzeugen von Plasma unter Verwendung von Mikrowellen, wurden zwei Techniken vorgeschlagen: die eine betrifft das Zuführen der Elektronen mit Energie einer Zyklotronresonanzbedingung, welche bei der Zyklotronfrequenz auftritt. Die Zyklotronfrequenz entspricht der orbitalen Bewegungsfrequenz, bei der sich Elektronen in der zu einem magnetischen Feld senkrechten Ebene bewegen, wobei die Frequenz der Mikrowellen zueinander gleich eingestellt wird. Die andere Technik betrifft das Zuführen der Elektronen mit einer Energie entsprechend einer elektrischen Feldstärke, welche durch das Emittieren der Mikrowellen in einen Hohlraumresonator erhöht wird, zum Erhöhen der Amplitude der Mikrowellen. Die vorangehende Technik, welche im allgemeinen als ECR (Electron Cyclotron Resonance)-Technik bezeichnet wird, ist in den obigen Druckschriften JP-A-56-13480 und US-A-4 492 620 beschrieben. Die letztere ist in der obigen Druckschrift JP-A-56-96841 gezeigt.
Bei diesen Techniken wird das die Elektronen enthaltende Plasma, erzeugt durch die Mikrowellen, direkt mit Energie von den Mikrowellen derart versorgt, daß sich die Spannung über den zwischen dem Plasma und dem Substrat ausgebildeten Mantel nicht verändert. Durch ein geeignetes Steuern der Spannung über den Mantel mit der auf die Elektrode aufgebrachten hochfrequenten Spannung, auf der ein Substrat angeordnet ist, ist es möglich, das Plasma mit einer höheren Dichte zu erzeugen und die Ionenenergie in geeigneter Weise für eine Hochgeschwindigkeitsverarbeitung zu steuern.
In der Plasmaverarbeitung spielt die Ionenenergie wiederum eine wichtige Rolle. Im Stand der Technik zu der ECR- Technik, beschrieben in der obigen Druckschrift JP-A- 56-13480, fließt der Hochfrequenzstrom in Richtung der die Elektrode umgebenden Prozeßkammer, wenn eine Hochfrequenzspannung auf die Elektrode, auf der das Substrat angeordnet ist, angelegt wird, da die Erdungselektrode nicht gegenüberliegend zu der obigen Elektrode angeordnet ist. Dadurch ist der Effekt der Ionenenergie auf das Substrat an deren Umfang größer und ist im Zentrum kleiner. Dadurch kann das gesamte Substrat nicht mit gleichmäßigen Bedingungen bearbeitet werden.
In der einen Hohlraumresonator verwendenden Technik gemäß dem Stand der Technik, wie in der obigen Druckschrift JP-A-56-96841 beschrieben, wird das Plasma in dem Hohlraumresonator derart erzeugt, daß sich die Wellenlänge der Mikrowellen während der Erzeugung des Plasmas verändert, aufgrund der Plasmadichte. Dadurch wird die Resonanzbedingung nicht erfüllt und demgemäß wird das erzeugte Plasma instabil. Insbesondere wird die elektrische Feldstärke der Mikrowellen größer, da die Resonanzbedingung, bevor das Plasma erzeugt wird, nicht erfüllt ist, wodurch das Plasma nicht sicher erzeugt werden kann. Wenn jedoch die Dichte des derart erzeugten Plasmas größer wird, ändert sich die Wellenlänge der Mikrowelle. Dadurch kann die Resonanzbedingung nicht erfüllt werden, wodurch die elektrische Feldstärke absinkt. Die Elektronen werden dann mit einer niedrigen Energie zugeführt und dadurch wird die Plasmadichte abgesenkt. Wenn die Plasmadichte einmal vermindert ist, wird die Resonanzbedingung wieder erfüllt und die Plasmadichte wird größer. Aufgrund dieses derartigen Phänomens ist es schwierig ein stabilisiertes Plasma unter Verwendung des Hohlraumresonators zu erzeugen.
Darüber hinaus können Reflexionen der Mikrowellen, oder ähnliches, auftreten, so daß das gebildete Plasma noch unstabiler wird; und zwar wenn die Elektrode zum Aufbringen einer Hochfrequenzspannung in dem Hohlraumresonator zum Steuern der Energie der Ionen angeordnet ist, die auf das Substrat aus dem Plasma auftreffen.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Plasmabearbeitungsvorrichtung zum Bearbeiten eines Substrats zu realisieren, die ein stabiles und hochdichtes Plasma erzeugt und eine gleichmäßige Energie der Ionen vorsehen kann, welche über das gesamte Substrat auf dasselbe auftreffen.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche zeigen vorteilhafte Ausführungsformen und weitere Entwicklungen der Erfindung.
Zum Erzielen dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung eine Plasmaerzeugungsvorrichtung vorgesehen, mit einer Mikrowellenerzeugungsquelle, einer Wellenführung zur Zufuhr der Mikrowellen von der Mikrowellenerzeugungsquelle, einem unter Atmosphärendruck angeordneten Hohlraumresonator, der mit dem Ende der Wellenführung verbunden ist, zum Inresonanztretenlassen der Mikrowellen, einer Plasmaerzeugungskammer und einer Wand mit zumindest einem Schlitz, der zum relativ gleichmäßigen Emittieren der in Resonanz gebrachten Mikrowellen in die Plasmaerzeugungskammer vorgesehen ist. Ein wesentliches Merkmal dieser Erfindung ist es, daß die Wellenführung mit dem Hohlraumresonator verbunden ist und daß die Mikrowellen in die Plasmaerzeugungskammer über den zumindest einen Schlitz zugeführt werden, der in dem Hohlraumresonator vorgesehen ist. In einem solchen Aufbau werden die Mikrowellen durch die Wand in dem Resonator, und ähnliches, in Resonanz gebracht, wenn sich die Mikrowellen in den Hohlraumresonator bewegen, und ebenso strömt der dem erzeugten elektromagnetischen Feld entsprechende Strom in der innenliegenden Oberfläche. Wenn der Schlitz an der Grenze zwischen dem Hohlraumresonator und der Plasmaerzeugungskammer derart angeordnet ist, daß er den Strom schneidet, werden Ladungen an beiden Enden des entsprechenden Schlitzes akkumuliert. Da sich der Betrag der akkumulierten Ladungen entlang der Fortbewegung der Mikrowellen ändert, ändert sich ebenso das elektrische Feld an beiden Enden des Schlitzes. Dadurch werden die Mikrowellen gleichmäßig aus dem Hohlraumresonator in die Plasmaerzeugungskammer emittiert. Auf diese Weise werden die Mikrowellen mit einer vergrößerten Amplitude durch die Resonanz in dem Hohlraumresonator in die Plasmaerzeugungskammer durch den Schlitz emittiert, wenn die Wellenführung mit dem Hohlraumresonator verbunden ist. Die Fläche des zumindest einen Schlitzes beträgt ungefähr 1/3 oder 1/10 der Querschnittsfläche des Resonators. Dadurch kann ein hochdichtes Plasma erzeugt werden, sogar wenn die Plasmaerzeugungskammer nicht in einem Hohlraumresonatoraufbau angeordnet ist, anders als im Stand der Technik.
Der erfindungsgemäße Elektrodenaufbau weist daher keine Beschränkung bezüglich des Hohlraumresonators auf. Darüber hinaus verbleibt der Resonanzzustand in dem Hohlraumresonator unverändert, da das Plasma nicht in demselben erzeugt wird, wodurch ein stabilisiertes Plasma erzeugt werden kann. Ferner kann ein mit der Erde verbundener Hohlraumresonator als eine Elektrode verwendet werden, welche zu der Elektrode, auf der das Substrat angeordnet ist, gegenüberliegend und parallel ist, wie in dem System mit den parallelen Plattenelektroden, so daß die Wirkung der Ionenenergie über das gesamte Substrat gleichmäßig wird.
Erfindungswesentlich ist weiterhin, daß eine Schlitzplatte (Wand) einstückig mit dem Hohlraumresonator vorgesehen ist, mit mehreren schlitzartigen Öffnungen, welche sich in Richtung zur Plasmaerzeugungskammer erstrecken, wobei sich Gasströmungskanäle von einer Gaszufuhrquelle zu der Plasmaerzeugungskammer erstrecken. In einem derartigen Aufbau sind die Gasströmungskanäle derart mit den schlitzartigen Öffnungen der Schlitzplatte ausgeformt, daß sie in Richtung auf die Plasmaerzeugungskammer öffnen, so daß Gas duschartig in die Plasmaerzeugungskammer zugeführt werden kann, ohne den Kanal zum Zuführen der Mikrowellen zu behindern. Dadurch kann ein hochdichtes Plasma gleichmäßig über das gesamte Substrat erzeugt werden.
Darüber hinaus ist die Erfindung ebenso dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz durch eine Plattiertechnik gebildet ist, daß eine Hochfrequenz-Leistungsversorgung zwischen die leitfähige Schlitzplatte mit Schlitzen und die Elektrode, auf der das Substrat angeordnet ist, angeordnet ist und daß die Anwendung der Hochfrequenzspannung zwischen die Schlitzplatte und die Elektrode geschaltet ist.
Beispiele der Erfindung werden im folgenden detailliert unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine räumliche Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform,
Fig. 2 eine Draufsicht eines Beispiels einer mit Schlitzen versehenen Wand, welche in der Ausführungsform der Fig. 1 verwendet wird,
Fig. 3 eine Draufsicht eines Alternativbeispiels der Wand der Fig. 2,
Fig. 4 eine Draufsicht eines anderen Alternativbeispiels der Wand der Fig. 2,
Fig. 5 eine räumliche Ansicht einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform,
Fig. 6 eine Querschnittsansicht einer Anordnung, bei der die Erfindung für eine Veraschungsvorrichtung verwendet wird,
Fig. 7 eine Querschnittsansicht der Anordnung, bei der die Erfindung für eine Sputtervorrichtung verwendet wird,
Fig. 8 eine Draufsicht eines Resonators, der die Sputtervorrichtung der Fig. 7 verwendet,
Fig. 9 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform, bei der die Erfindung für eine Ätzvorrichtung oder eine CVD-Vorrichtung verwendet wird,
Fig. 10 eine elektrische Feldverteilung im Resonanzzustand im E&sub0;&sub1;-Modus,
Fig. 11 eine räumliche Ansicht der Plasmaerzeugungsvorrichtung gemäß einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform,
Fig. 12 eine Draufsicht einer Schlitzplatte (Wand) mit der Ausführungsform der Fig. 11,
Fig. 13 eine Querschnittsansicht entlang der Linie XIII-XIII in Fig. 12,
Fig. 14-16 Querschnittsansichten von verschiedenen Beispielen eines Schlitzes zum Ausblasen von Gas,
Fig. 17 eine Querschnittsansicht der Plasmaerzeugungsvorrichtung der Fig. 11, in der der durch eine Plattiertechnik gebildete Schlitz an der Seite des Hohlraumresonators vorgesehen ist,
Fig. 18 eine Querschnittsansicht des durch Vakuum abgedichteten Abschnitts des Schlitzes, welcher durch die Plattiertechnik gebildet ist und an der Plasmaerzeugungskammer vorgesehen ist,
Fig. 19 eine Querschnittsansicht des Schlitzes in Fig. 14, welcher durch die Plattiertechnik gebildet ist,
Fig. 20 eine Draufsicht der keramischen Platte der Fig. 19,
Fig. 21 eine Querschnittsansicht der keramischen Platte der Fig. 19,
Fig. 22 eine Querschnittsansicht der Plasmaerzeugungskammer gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform und
Fig. 23 eine Querschnittsansicht einer Änderung der Plasmaerzeugungsvorrichtung der Fig. 22.
Unter Bezug auf die Fig. 1 ist eine Ausführungsform der Erfindung erklärt. In der Fig. 1 ist ein kreisförmiger Hohlraumresonator 1 im E&sub0;&sub1;-Modus dargestellt, zu dem Mikrowellen von einem Magnetron 3 über eine Wellenführung 2 zugeführt werden. Die Wellenführung 2 ist exzentrisch an eine Seite des ringförmigen Hohlraumresonators 1 derart angebracht, daß eine gewünschte Verbindung in dem E&sub0;&sub1;-Modus vorgesehen ist. An der anderen Seite des ringförmigen Hohlraumresonators 1 ist eine keramische Platte 4 und eine Wand mit zumindest einem Schlitz (Schlitzplatte 5) in dieser Reihenfolge angebracht. Die Schlitzplatte 5 ist mit einer Plasmaerzeugungskammer 6 verbunden. Die Plasmaerzeugungskammer 6 ist von dem ringförmigen Hohlraumresonator 1 durch eine Platte aus einem Mikrowellenübertragungsmaterial, wie Keramik oder Quarz, getrennt. Im Inneren des kreisförmigen Hohlraumresonators, in dem Atmosphärendruck vorliegt, werden Mikrowellen an der Innenwand derart reflektiert, daß sie in Resonanz kommen. Daher werden die durch die Wellenführung 2 zugeführten Mikrowellen in dem kreisförmigen Hohlraumresonator 1 derart in Resonanz gebracht, daß deren Amplitude vergrößert wird, wodurch sich deren Energie erhöht.
Der ebene Aufbau der Schlitzplatte 5 ist durch die Bezugsziffer 5c in der Fig. 2 dargestellt. Wie gezeigt, enthält das Schlitzteil 5c ringförmige Schlitzöffnungen (auf die einfach als Schlitze Bezug genommen wird) senkrecht zu dem elektrischen Feld in dem E&sub0;&sub1;-Modus.
Die Resonanz im E&sub0;&sub1;-Modus tritt in der elektrischen Feldverteilung, wie in der Fig. 10 gezeigt, auf. Dann fließt der Oberflächenstrom, dargestellt durch die unterbrochenen Linien, an der inneren Oberfläche des Hohlraumresonators 1. Der Oberflächenstrom an der unteren Seite des Hohlraumresonators 1 fließt von dessen Zentrum in Richtung seines Umfangs, wie in der Fig. 2 mit unterbrochenen Linien dargestellt. Die Schlitzplatte 5 ist an der dieser unteren Oberfläche entsprechenden Position angeordnet, wodurch die Schlitze 5c senkrecht zu dem Oberflächenstrom vorgesehen sind. Die Ladungen aufgrund des Oberflächenstroms werden an beiden Enden dieser Schlitze 5 derart akkumuliert, daß das elektrische Feld in dem Schlitzteil 5 erzeugt wird. Dieses elektrische Feld ändert sich mit der Frequenz von 2,45 GHz derart, daß die Mikrowellen von den Schlitzen 5c emittiert werden. Die Länge der Schlitze 5c ist auf 60 mm eingestellt, was der halben Wellenlänge der Mikrowellen (2,45 GHz) oder mehr entspricht, um die Mikrowellen zufriedenstellend zu emittieren. Die Breite der Schlitze 5c beträgt vorzugsweise 5 mm bis 15 mm, obwohl sie sich gemäß der Art des Prozeßgases ändert. Darüber hinaus sind viele Schlitze 5c derart vorgesehen, daß sie ungefähr 1/3 bis 1/10 der Gesamtfläche der Schlitzplatte 5 einnehmen, so daß die Mikrowellen gleichmäßig über den gesamten Umfang eines Substrats emittiert werden können.
In der Plasmaerzeugungskammer 6 ist eine Elektrode 7 vorgesehen, auf der das zu bearbeitende Substrat angeordnet ist, weiterhin sind ein Gaszufuhrrohr 9 und ein Gasabführrohr 10 vorgesehen. Die Elektrode ist an die Plasmaerzeugungskammer 6 durch einen Isolator 8 befestigt und ist mit einer Hochfrequenzleistungsquelle 11 verbunden. (Die Plasmaerzeugungskammer 6, die Schlitzplatte 5 und der Hohlraumresonator 1, usw., sind geerdet) . Das Gaszufuhrrohr 9 kann eine vorbestimmte Menge von Plasmabearbeitungsgas von einer Plasmaquelle (nicht gezeigt) zuführen. Das Gaszufuhrrohr 10, welches mit einer Vakuumerzeugungspumpe verbunden ist, kann den Druck in der Plasmaerzeugungskammer im Bereich von 1,3·10² bis 1,3·10&supmin;¹ Pa einstellen.
Im Betrieb wird das Magnetron 3 zum ins Oszillierenbringen der Mikrowellen betrieben, welche dem kreisförmigen Hohlraumresonator 1 über die Wellenführung 2 zugeführt werden. Die Energie der Mikrowellen, deren Amplitude in dem Hohlraumresonator 1 vergrößert wird, werden in die Plasmaerzeugungskammer 6 über die Schlitze 5c emittiert. Da die in die Plasmaerzeugungskammer 6 emittierte Amplitude der Mikrowellen in dem Hohlraumresonator 1 vergrößert wurde, wird sogar dann in der Plasmaerzeugungskammer 6 Plasma erzeugt, wenn die Plasmaerzeugungskammer 6 keinen Hohlraumresonatoraufbau aufweist.
Im folgenden wird der Fall beschrieben, in dem die Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung für einen Ätzvorgang verwendet wird. Zunächst wird Ätzgas von dem Gaszufuhrrohr 9 in die Plasmaerzeugungskammer 6 zugeführt. Mit der auf einen vorbestimmten Druck über das Gasabführrohr 10 evakuierten Plasmaerzeugungskammer 6 wird das Plasma aufgrund der Mikrowellen zwischen der Schlitzplatte 5 und der Elektrode 7 erzeugt. (Da die Mikrowellen direkt auf die Elektronen in dem Plasma wirken, beträgt die Potentialdifferenz zwischen dem Plasma und der Elektrode 7 20 bis 30 V.) Mit dem zu verarbeitenden und auf der Elektrode 7 angeordneten Wafer (Substrat 12) wird zur Elektrode 7 von der Hochfrequenzleistungszufuhr 11 eine Hochfrequenzspannung aufgebracht. Da die Elektrode 7 und die Schlitzplatte 5 geerdet und parallel zueinander angeordnet sind, fließt ein Hochfrequenzstrom gleichmäßig zwischen der geerdeten Elektrode 7 und der geerdeten Schlitzplatte 5. Dadurch tritt zwischen der Elektrode 7 und dem Plasma ein gleichmäßiges elektrisches Feld auf. Mit der aufgebrachten Hochfrequenzspannung können dadurch die Ionen des Ätzgases derart gesteuert werden, daß sie auf den Wafer mit einer gleichmäßigen Energie über die gesamte Waferoberfläche auftreffen. Die Ionen des Ätzgases und/oder die im Plasma angeregten Radikale des Ätzgases wirken auf den Film zum Bearbeiten des Wafers. Dadurch wird ein Ätzen erzielt. Da die Energie der einwirkenden Ionen während dem Ätzen gleichmäßig ist, kann ein gleichmäßiges Ätzen über die gesamte Waferoberfläche durchgeführt werden.
Im folgenden wird eine Erklärung für den Fall gegeben, in dem die Vorrichtung gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform für ein Plasma-CVD-Verfahren angewendet wird. SiH&sub4; und ein Gasgemisch aus N&sub2; und N&sub2;O werden aus dem Gaszufuhrrohr 9 zugeführt. N&sub2;O und SiH&sub4; werden zum Erzeugen von SiO durch das erzeugte Plasma zersetzt, das SiO wird auf dem Wafer als ein Film ausgeformt. Die Filmqualität wird durch das Auftreffen der Ionen aus dem Plasma gesteuert. Da die Auftreffenergie der Ionen vergleichmäßigt wird, kann der Film gleichmäßig auf der gesamten Waferoberfläche ausgeformt werden.
Obwohl der Resonanzmodus des kreisförmigen Hohlraumresonators 1 in dieser Ausführungsform im E&sub0;&sub1;-Modus war, kann jeder andere passende Modus verwendet werden. Die Emissionseffizienz ist jedoch höher, wenn die Schlitze zu der Richtung des in der Oberfläche des Hohlraumresonators fließenden Stroms angeordnet sind. Daher weist die Schlitzplatte vorzugsweise den in der Fig. 3 gezeigten Aufbau auf, im Fall des H&sub0;&sub1;-Modus und den Aufbau wie in der Fig. 4 dargestellt, im Fall des H&sub1;&sub1;-Modus. (Vgl. "Microwave Technique" von H. Abe, Tokio Univ. S. 71-74, 105-108, 143-145)
Wie oben beschrieben kann gemäß dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform die Wirkung der für die Plasmabearbeitung unabdingbaren Ionenenergie vergleichmäßigt werden und ebenso kann ein stabilisiertes Plasma erzeugt werden.
In der Ausführungsform der Fig. 1 werden die Mikrowellen nur in die Plasmaerzeugungskammer emittiert. Daher werden die Mikrowellen reflektiert und die Plasmadichte kann nicht weiter verbessert werden, wenn die Dichte des erzeugten Plasmas 10¹¹cm&supmin;³ überschreitet. Daher wird durch die Wicklungen 13 und 14, wie in der Fig. 5 dargestellt, ein magnetisches Feld 15 erzeugt, welches parallel zu der Emittierrichtung der Mikrowellen ist, wenn die Plasmadichte größer als 10¹¹cm&supmin;³ ist.
In dieser Ausführungsform ist der Zustand der Elektronenzyklotronresonanz nicht erforderlich, da die Amplitude der Mikrowellen in dem Hohlraumresonator 1 erhöht wird, es kann jedoch die magnetische Feldstärke gemäß der erforderlichen Plasmadichte ausgewählt werden. Darüber hinaus kann eine hochgradige stabilisierte Plasmaausbringung in dem evakuierten Bereich erzeugt werden, da die Amplitude der Mikrowellen im Vergleich zu Resonanzsystemen des Standes der Technik vergrößert ist.
Eine Ausführungsform, in der die Erfindung für ein Veraschungsverfahren verwendet wird, wird unter Bezug auf die Fig. 6 erklärt. Es werden nur die zur Ausführungsform der Fig. 1 unterschiedlichen Gegenstände erklärt, da die mit den gleichen Bezugsziffern bezeichneten Teile in den Fig. 1 und 6, die gleichen Funktionen durchführen.
Im Inneren der Plasmaerzeugungs- (Bearbeitungs-)Kammer 6 ist eine Gitterplatte 20 angeordnet und ein Wafer (Substrat 12) ist auf einem Tisch 7 plaziert, der ebenso in der Plasmaerzeugungskammer 6 vorgesehen ist.
Durch das Gaszufuhrrohr 9 wird Sauerstoffgas zugeführt. Das Magnetron 3 wird zur Zufuhr von Mikrowellen betätigt, wodurch Plasma zwischen der Schlitzplatte 5 und der Gitterplatte 20 erzeugt wird.
Da die Gitterplatte 20 derart dimensioniert ist, daß sie keine Mikrowellen überträgt, wird das Plasma zwischen der Gitterplatte 20 und der Schlitzplatte 5 gehalten. Das Sauerstoffgas, welches aufgrund des Plasmas in einem Radikalzustand ist, wird durch die Gitterplatte 20 auf den Wafer geführt. Der die Sauerstoffradikale verwendende Ätzprozeß bringt den Resistfilm auf den Wafer auf.
In den oben erwähnten Ausführungsformen wird eine Kombination eines kreisförmigen Hohlraumresonators und einer Schlitzplatte angewendet, die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Eine andere Ausführungsform, in der die Erfindung in einer Sputtervorrichtung verwendet wird, wird unter Bezug auf die Fig. 7 erklärt. Eine Bearbeitungskammer (Plasmaerzeugungskammer 33) ist aus Keramik oder Quarz hergestellt und zum Steuern des Drucks in einem Bereich zwischen 1,3·10&supmin;² bis 1,3 Pa geeignet, und zwar durch ein Gaszufuhrrohr und ein Gasabführrohr.
Ein Ziel 34 und ein Wafertisch 36 sind in der Verarbeitungskammer angeordnet. Das Ziel 34 ist mit einer Hochfrequenzleistungsquelle 35 verbunden und der Wafertisch 36 ist geerdet. Eine Abschirmkammer 40 und ein viereckiger, ringförmiger Resonator 31 sind an der Außenseite der Prozeßkammer angeordnet.
Der viereckige, ringförmige Resonator 31 ist durch das Bilden einer ringförmigen, viereckigen Wellenführung mit einer Streckenlänge des Rings von einer ganzen Zahl mal der Hälfte der Wellenlänge in der Wellenführung vorgesehen. Die ringförmige Wellenführung weist eine Abschlußwand auf, so daß die Phase der resonierenden Mikrowellen nicht verschoben wird.
Der ebene Aufbau des ringförmigen Resonators 31 ist in der Fig. 8 dargestellt. Dem Resonator 31 werden Mikrowellen von einem Magnetron 32 über eine Wellenführung 30 zugeführt. Die Abschirmkammer 40 (Fig. 7) weist außen Wicklungen 37 und 38 zum Erzeugen eines einen Scheitelpunkt aufweisenden magnetischen Felds 42 auf, welches in den Druckschriften US-A-76 905 und EP-A-85110155 genauer beschrieben ist. Die Abschirmkammer 40 ist aus einem rostfreien Stahl hergestellt, der nach außen keine Mikrowellen überträgt, jedoch nach innen das Magnetfeld.
Der ringförmige Resonator 31 ist im Inneren mit einem Schlitzmittel 43 versehen, in dem über den gesamten Umfang ein Schlitz 43a gebildet ist. Wenn Mikrowellen in den ringförmigen Resonator eingeführt werden, wird die Amplitude der Mikrowellen in dem Resonator erhöht und die Mikrowellen mit der erhöhten Amplitude werden in die Prozeßkammer über die Schlitze 43a emittiert.
Wenn der Druck in der Prozeßkammer, in die Argongas eingeführt wurde, bei 1,3·10&supmin;¹ Pa gehalten wird, wird das in dem einen Scheitelpunkt aufweisenden Magnetfeld 42 auftretende Plasma zwischen dem Ziel 34 und dem Wafertisch 36 erzeugt. Mit der auf das Ziel 40 von der Hochfrequenzleistungsquelle 35 aufgebrachten Hochfrequenzspannung werden dann Argonionen auf das Ziel gerichtet, wodurch das Zielmaterial zum Bilden eines Films auf dem Wafer (Substrat 39) gesputtert wird. In dieser Ausführungsform erlauben, ebenso wie in der Ausführungsform der Fig. 5, die Mikrowellen mit einer erhöhten Amplitude das Erzeugen eines stabilisierten Plasmas unter einer hochgradigen Vakuumbedingung, wodurch die Filmqualität verbessert wird.
Das System, welches eine Kombination des ringförmigen Resonators mit dem Schlitz verwendet, kann auch zum Ätzen und für ein Plasma-CVD-Verfahren, sowie zum Sputtern, verwendet werden.
Unter Bezug auf die Fig. 9 wird eine Ausführungsform beschrieben, in der diese Kombination zum Ätzen verwendet wird. Da der grundlegende Aufbau derselben der gleiche ist, wie der der Sputtervorrichtung der Fig. 7, werden nur Unterschiede dazu erklärt.
Die untere Elektrode 46 und die obere Elektrode 45 sind in der Prozeßkammer (Plasmaerzeugungskammer 33) angeordnet. Auf die an die Prozeßkammer über den Isolator 41 befestigte untere Elektrode 46 kann eine Hochfrequenzspannung von einer Hochfrequenzleistungsquelle 47 aufgebracht werden. Die obere Elektrode 45 ist geerdet.
Im Betrieb wird Ätzgas in die Prozeßkammer eingebracht und der Druck in derselben wird bei 1,3 Pa gehalten. In diesem Zustand werden Mikrowellen in den ringförmigen Resonator 31 eingebracht. Dann wird die Amplitude der Mikrowellen verstärkt und dieselben werden in die Prozeßkammer über den Schlitz 43a emittiert. Dadurch wird das Plasma aufgrund der Mikrowellen zwischen der oberen Elektrode 45 und der unteren Elektrode 46 in der Prozeßkammer erzeugt.
In diesem Zustand fließt ein Hochfrequenzstrom gleichmäßig zwischen den parallelen Plattenelektroden, wenn die Hochfrequenzspannung auf die obere Elektrode 46 aufgebracht wird; ebenso werden die Ionen des Ätzgases, welche auf den Wafer aufgebracht werden, durch die gleichmäßige Potentialdifferenz über den Mantel beschleunigt, wodurch eine gleichmäßige Ätzbearbeitungseigenschaft über die gesamte Waferoberfläche erzeugt wird. Wie in den Fig. 7 bis 9 gezeigt, besteht die Prozeßkammer vollständig aus Keramik oder Quarz. Es ist jedoch nicht notwendig, daß dies so ist. Die Prozeßkammer kann auch derart aufgebaut sein, daß die Elektroden 34 und 36 oder 45 und 46 von der Abschirmkammer 40 isoliert sind und ein Teil 33a (Trennteil), über das Mikrowellen zugeführt werden, die Prozeßkammer von dem ringförmigen Resonator 31 isoliert.
Wie oben beschrieben, kann gemäß dieser Ausführungsform zum Erzeugen von Plasma durch Mikrowellen in der Plasmaerzeugungskammer eine andere Elektrode gegenüberliegend zu der einen Elektrode angeordnet sein, auf der der Wafer angeordnet ist. Dies ermöglicht eine gleichmäßige Plasmabearbeitung des Wafers. Darüber hinaus besteht für die Elektroden und die Plasmaerzeugungskammer keine Beschränkung bezüglich des Aufbaus, da die Plasmaerzeugungskammer keinen Hohlraumresonatoraufbau aufweisen muß. Ferner kann gemäß dieser Erfindung ein stabilisiertes Plasma unter Verwendung von Mikrowellen erzeugt werden.
Gemäß dieser Erfindung besteht für die Plasmaerzeugungsvorrichtung keine Beschränkung bezüglich deren Aufbau in bezug zu dem Hohlraumresonator. Der geerdete Hohlraumresonator kann dann als eine gegenüberliegende Elektrode parallel zu der Elektrode verwendet werden, auf der ein zu bearbeitendes Objekt angeordnet ist. Dadurch kann die Wirkung der Ionen und/oder der durch die Energie erzeugten Radikale gleichmäßig auf das Objekt aufgebracht werden, da die Energie der Mikrowellen durch den an der gegenüberliegenden Elektrode angebrachten Schlitz geleitet wird.
Ferner kann die Plasmabearbeitung mit einer optimalen Ionenenergie und in einem Hochgeschwindigkeitsprozeß durchgeführt werden, wobei Miniaturmuster auf einem Halbleiterwafer mit einer hohen Genauigkeit und mit einer hohen Geschwindigkeit erzeugt werden können, wobei weniger Defekte auftreten. Weiterhin kann ein gleichmäßiger Film in diesem Hochgeschwindigkeitsprozeß gebildet werden.
Unter Bezug auf die Fig. 11 bis 16 wird eine andere Ausführungsform der Erfindung erklärt. In diesen Zeichnungen ist der Aufbau und die Funktion der Komponenten 1 bis 4, 6 bis 8, 10 und 11 der bzw. die gleiche, eine Schlitzplatte 5' und ein Gaszufuhrrohr 9' sind jedoch unterschiedlich zu den entsprechenden Komponenten in der Fig. 1. Insbesondere, wie in den Fig. 12 und 13 dargestellt, ist die Schlitzplatte, neben den mehreren Schlitzen 5c, mit einer durchgehenden konzentrischen Nut 5d und einer Vielzahl von Poren 5e versehen, welche ausgehend von der Nut 5d in die Plasmaerzeugungskammer 6 öffnen. Dadurch werden Gasströmungskanäle, welche das Gaszufuhrrohr 9' mit der Plasmaerzeugungskammer 6 verbinden, zwischen der Schlitzplatte 5' und der Keramikplatte 4 durch die Nut 5d und die Poren 5e gebildet, wenn die Schlitzplatte 51 und die Keramikplatte 4 mit einem direkten Kontakt zueinander angeordnet sind; gezeigt in den Fig. 11, 12 und 13. Diese Gasströmungskanäle dienen zum düsenartigen Ausgeben von Gas aus dem Gaszufuhrrohr 9' auf eine duschartige Weise in Richtung zu dem Substrat, welches auf der Elektrode 7 in der Plasmaerzeugungskammer 6 angeordnet ist.
Das Gasabführrohr 10, welches mit einer Vakuumerzeugungspumpe verbunden ist (nicht gezeigt), kann den Druck in der Plasmaerzeugungskammer 6 zu 1,3.10² bis 1,310&supmin;¹ Pa steuern.
Im folgenden wird der Fall erklärt, in dem diese Ausführungsform der Erfindung für ein Ätzen und ein Plasma-CVD- Verfahren verwendet wird.
Zunächst wird das Magnetron 3 zum Oszillieren der Mikrowellen betätigt, welche in den Hohlraumresonator 1 über die Wellenführung 2 eingebracht werden. Die Amplitude der Mikrowellen wird in dem Hohlraumresonator 1 erhöht und die Mikrowellen werden in die Plasmaerzeugungskammer 3 über die Schlitze 5c emittiert. Da die Amplitude der Mikrowellen in dem Hohlraumresonator 1 erhöht wurde, wird Plasma erzeugt und in der Plasmaerzeugungskammer 6 gehalten, sogar wenn die Kammer keinen Hohlraumresonatoraufbau aufweist.
In diesem Zustand wird ein Ätzen wie folgt durchgeführt. Zunächst wird Ätzgas von dem Gaszufuhrrohr 9' in die Plasmaerzeugungskammer 6 zugeführt. Wenn die Plasmaerzeugungskammer auf einen vorbestimmten Druck über das Gasabführrohr 10 evakuiert wurde, wir% das Plasma aufgrund der Mikrowellen zwischen der Schlitzplatte 5' und der Elektrode 7 erzeugt. (Da die Mikrowellen direkt auf die Elektronen in dem Plasma wirken, liegt die Potentialdifferenz zwischen dem Plasma und der Elektrode 7 im Bereich von 20 bis 30 V.)
Danach wird eine Hochfrequenzspannung auf die Elektrode 7 von einer Hochfrequenzleistungsquelle 11 aufgebracht, wobei der zu bearbeitende Wafer auf der Elektrode 7 angeordnet ist. Da die Elektrode 7 und die Schlitzplatte 5' geerdet und parallel zueinander angeordnet sind, fließt ein Hochfrequenzstrom gleichmäßig zwischen der Elektrode 7 und der Schlitzplatte 5', welche geerdet sind. Dadurch wird das zwischen der Elektrode 7 und dem Plasma auftretende elektrische Feld gleichmäßig. Folglich werden die Ionen des Ätzgases mit der aufgebrachten Hochfrequenzspannung derart gesteuert, daß sie auf den Wafer mit einer gleichmäßigen Energie über die gesamte Waferoberfläche einwirken. Die Ionen des Ätzgases und/oder die angeregten Radikale des Ätzgases wirken auf den auf den Wafer (Substrat 12) aufzubringenden Film. Auf diese Weise wird das Ätzen durchgeführt. Da die Energie der während dem Ätzen aufgebrachten Ionen und ebenso die Gasströmung gleichmäßig sind, kann das Ätzen gleichmäßig über den gesamten Wafer durchgeführt werden.
Das Plasma-CVD-Verfahren wird wie folgt durchgeführt. SiH&sub4; und das Gasgemisch aus N&sub2; und N&sub2;O werden aus dem Gaszufuhrrohr 9' zugeführt. N&sub2;O und SiH&sub4; werden durch das erzeugte Plasma zur Bildung von SiO zerlegt, das sich auf dem Wafer als ein Film bildet. Die Filmqualität wird durch das Einwirken der Ionen aus dem Plasma gesteuert. Da die Einwirkbzw. Auftreffenergie der Ionen vergleichmäßigt wird, kann der Film gleichmäßig auf der gesamten Waferoberfläche ausgeformt werden. Die Schlitze in der Schlitzplatte 51 können wie in den Fig. 2, 3 und 4 gemäß den Resonanzmoden von E&sub0;&sub1;, H&sub0;&sub1; und H&sub1;&sub1; ausgebildet sein.
Alternative Beispiele der Gasströmungskanäle in der Ausführungsform der Fig. 11 bis 13 werden unter Bezug auf die Fig. 14 bis 16 erklärt.
In den in den Fig. 14 und 15 gezeigten Beispielen ist eine Schlitzplatte 5'' zwischen der Keramikplatte 4' und einer Gasdüsenplatte 5f angeordnet. Die Gasdüsenplatte 5f ist aus Aluminiumkeramik, Quarz, usw. hergestellt, wobei diese Materialien Mikrowellen übertragen können. In der Fig. 14 ist eine Nut 5d' und Poren 5e' dargestellt, welche Gasströmungskanäle bilden, die in der Gasdüsenplatte 5f ausgebildet sind, während die Nuten 5d' und die Poren 5e¹ einzeln in der Schlitzplatte 5'' und der Gasdüsenplatte 5f in der Fig. 15 dargestellt sind.
In der Fig. 16, in der zur Vereinfachung der Emission von Mikrowellen die Gasdüsenplatte 5f nicht verwendet ist, ist die Schlitzplatte 5''' mit konisch zulaufenden Schlitzen 5c'' versehen.
Die Keramikplatte 4' muß nicht aus Keramik gebildet sein, sondern kann auch aus jedem Material hergestellt werden, welches Mikrowellen übertragen kann.
Gemäß dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform zum Erzeugen von Plasma unter Verwendung von Mikrowellen in der Plasmaerzeugungskammer, kann eine andere Elektrode gegenüber der einen Elektrode angeordnet sein, auf der der Wafer angeordnet ist, und das Gas kann gleichmäßig auf den Wafer gerichtet werden, und zwar in Form eines Schauers. Dies ermöglicht das gleichmäßige Bearbeiten des Wafers. Darüber hinaus weisen die Elektroden und die Plasmaerzeugungskammer keine Beschränkung bezüglich ihrer Struktur auf, da die Plasmaerzeugungskammer keinen Hohlraumresonatoraufbau aufweisen muß.
Ferner, da die Energie der in Resonanz gebrachten Mikrowellen durch die Schlitze 5c' und 5c'' übertragen werden können und das Gas gleichmäßig auf den Wafer gerichtet werden kann, kann die Wirkung der Ionen und/oder der durch die Energie der Mikrowellen erzeugten Radikale gleichmäßig auf das zu bearbeitende Objekt aufgegeben werden.
Darüber hinaus, da die Wirkung der Ionen und/oder der Radikale vergleichmäßigt werden kann, kann die Plasmabearbeitung mit einer optimalen Ionenenergie und mit einer hohen Geschwindigkeit erfolgen. Weiterhin können Miniaturmuster auf einem Halbleiterwafer mit einer hohen Genauigkeit ausgebildet werden. Dies kann mit einer hohen Geschwindigkeit und mit einer niedrigen Fehlerrate erfolgen, wobei ein gleichmäßiger Film bei einer hohen Geschwindigkeit ausgeformt werden kann.
Einige oben erwähnte Änderungen oder Modifikationen dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform werden im folgenden erklärt.
Wie in der Fig. 17 gezeigt, können die Schlitze 5c durch ein Plattieren der Keramikplatte 4 mit einem Goldüberzug 5'''' erzeugt werden. Der Goldüberzug 5'''' kann bezüglich der Keramikplatte (Trennteil 5) an der Seite des Hohlraumresonators 1 angeordnet sein. In diesem Fall kommt es zu keiner Verschmutzung des zugeführten Gases aufgrund des Überzugmaterials, da der Überzug 5'''' nicht der Gasatmosphäre ausgesetzt ist.
Die Keramikplatte in der Plasmabearbeitungsvorrichtung der Fig. 11 kann vakuumabgedichtet sein, wie in der Fig. 18 dargestellt. Insbesondere ist ein 0-Ring 13 zwischen der Keramikplatte und der Plasmaerzeugungskammer 6 angeordnet, um die Keramikplatte vakuumdicht abzuschließen. Die Keramikplatte ist mit Schlitzen versehen, welche durch den Goldüberzug 5'''' gebildet sind, und die durch den 0-Ring abgedichtete Oberfläche der Keramikplatte ist ebenso mit Gold plattiert. Dadurch ist der 0-Ring durch den Goldüberzug 5'''' umgeben, welcher ein Leiter ist, wobei die Mikrowellen nicht durch den 0-Ring dringen können, das gleiche gilt für die Plasmaerzeugungskammer 6. Dadurch wird der 0- Ring 13 nicht in unvorteilhafter Weise durch die Mikrowellen erhitzt.
Die in der Fig. 14 dargestellten Schlitze können durch einen Goldüberzug 5'''' (oder einen äquivalenten Leiter) auf der Keramikplatte 4', wie in den Fig. 19 bis 21 dargestellt, ausgebildet sein. Insbesondere kann aus der Fig. 20 entnommen werden, daß die untere Keramikplatte 5''''' mit den durchgehenden Gasströmungsnuten 5d' versehen ist, welche von den kreisförmigen Gasdüsenporen 5e' gefolgt sind, die einen Durchmesser von ungefähr 1 mm aufweisen. Das zu der Keramikplatte 5'''' 1 zugeführte Gas wird in die Plasmaerzeugungskammer 6 durch die Nuten 5d' und die Poren 5e' zugeführt.
Wie aus der Fig. 21 ersichtlich ist, weist die obere Keramikplatte (Trennteil 4) auf der oberen Oberfläche ein durch ein Goldplattieren gebildetes Schlitzmuster auf (die Schlitze 5c''' sind nicht plattiert) . Wie in der Fig. 21 dargestellt, bedeckt das Schlitzmuster die Gasströmungsnuten 5d' der Schlitzplatte 51, so daß die Mikrowellen nicht in die Nut 5d' eintreten. Dadurch wird in den Nuten 5d' kein Plasma erzeugt und das zugeführte Gas wird dort nicht in unvorteilhafter Weise aufgespalten.
Obwohl die Schlitze gemäß obiger Modifikation durch Plattieren der Keramikplatte mit einem Leiter gebildet sind, können diese Schlitze durch das Anwenden des Leiters auf die Keramikplatte geformt werden oder durch das Bonden einer Leitfolie an dieselbe.
Ferner kann jedes andere leitfähige Material verwendet werden, obwohl als Leiter Gold verwendet wurde. In dem Fall, in dem die Schlitze auf der Seite der Plasmaerzeugungskammer, bezüglich der Keramikplatte, gebildet wurden, kann die Schlitzplatte vorzugsweise aus einem edlen Metall, wie Gold, Silber, Platin, usw. gebildet sein.
Eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform wird unter Bezug auf die Fig. 22 erklärt. In der Fig. 22 werden Mikrowellen von dem Magnetron 3 zu dem Hohlraumresonator 1 im E&sub0;&sub1;-Resonanzmodus über die Wellenführung 2 zugeführt. Die Wellenführung 2 ist mit einem Sperrfilterflansch 51 und einem Isolator 52 versehen, der in die Wellenführung eingesetzt ist. Die Wellenführung ist exzentrisch an der einen Seite des Hohlraumresonators 1 angebracht, so daß eine gewünschte Kopplung im E&sub0;&sub1;-Modus erzeugt wird. An der anderen Seite ist an den Hohlraumresonator 1 die Keramikplatte und die Schlitzplatte 5 mit den Schlitzen 5c in dieser Ordnung angebracht. Die Schlitzplatte 5 ist an der unteren Seite mit der Plasmaerzeugungskammer 6 durch einen Isolator 53 verbunden. Die Keramikplatte dient zum Vakuumabdichten der Plasmaerzeugungskammer 6, so daß der Hohlraumresonator gefüllt werden kann und die Hochfrequenzleistungsquelle 11 mit dem Hohlraumresonator 1 verbunden werden kann. Ferner kann eine Leckage der Mikrowellen aus der Wellenführung verhindert werden.
Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform wird unter Bezug auf die Fig. 23 erklärt. Wie in der Fig. 23 gezeigt, ist eine Schlitzplatte 55 mit gegenüberliegend zu dem Substrat 12 angeordneten Schlitzen 5c versehen. Die Schlitzplatte 55 ist umfangsseitig mit einem innenliegenden Konvexabschnitt 57 und einem außenliegenden Konvexabschnitt 59 versehen, welche voneinander durch einen Abstand 58 getrennt sind. Der innenliegende Konvexabschnitt 57 weist einen schmalen Spalt 56 zwischen seinem oberen Ende und dem Hohlraumresonator 1 auf. Der schmale Spalt 56 und der damit einstückige Abstand 58 bilden einen Sperrfilterflansch 51.
Ein ringförmiger Isolator 60 ist zwischen dem oberen Ende des äußeren Konvexabschnitts 59 und dem Hohlraumresonator 1 eingesetzt, so daß der Hohlraumresonator 1 gefüllt werden kann und die Hochfrequenzleistungsquelle 11 mit dem Hohlraumresonator 1 verbunden werden kann. Ferner kann eine Leckage von Mikrowellen aus der Wellenführung verhindert werden. Die Hochfrequenzleistungsquelle 11 bringt eine Hochfrequenzspannung auf die Elektrode 7 auf, auf der ein Substrat und die Schlitzplatte 55 angeordnet sind.
Die Anordnung gemäß dieser Ausführungsform kann ein Reinigen der Schlitzplatte 55 und der Elektrode 7 zusätzlich zur Plasmabearbeitung durchführen. Insbesondere wird das Prozeßgas CF&sub4; ausgehend von dem Gaszufuhrrohr 9 in die Plasmaerzeugungskammer 6 eingeführt. Wenn eine Hochfrequenzspannung von der Hochfrequenzleistungsquelle 11 durch den Schalter 61 auf die Schlitzplatte 55 aufgebracht wird, wird die Ionenenergie aus dem Plasma erhöht, wodurch ein Reinigen der Schlitzplatte 55 mit einer hohen Geschwindigkeit erfolgen kann. In gleicher Weise kann die Elektrode plasmagereinigt werden, wenn die Hochfrequenzspannung auf die Elektrode 7 angewendet wird. Wie durch die Strichlinien angedeutet ist, kann die hochfrequente Leistungszufuhr einzeln für die Schlitzplatte 55 und die Elektrode vorgesehen werden.

Claims

1. Plasmabearbeitungsvorrichtung zum Bearbeiten eines

Substrats (12, 39) mit:

einer Mikrowellenerzeugungsquelle (3, 32), einer Wellenführung (2, 30) zur Zufuhr der Mikrowellen von der Mikrowellenerzeugungsquelle (3, 32), einem Hohlraumresonator (1, 31), zum Inresonanztretenlassen der von der Wellenführung (2, 30) Zugeführten Mikrowellen, zum Erhöhen deren Amplitude, mit einer Wand (5, 5', 5'', 5''', 5'''', 55, 43), die zumindest einen Schlitz (5c, 5c', 5c'', 43a) enthält, der in einer im wesentlichen senkrecht zur Flußrichtung eines Oberflächenstroms an der Wand (5, 5', 5'', 5''', 5'''', 55, 43) angeordnet ist,

einem Trennelement (4, 4', 33a), das an der Wand (5, 5', 5'', 5''', 5'''', 55, 43) vorgesehen ist und Mikrowellen übertragen kann, und

einer Plasmaerzeugungskammer (6, 33), die von dem Hohlraumresonator (1, 31) durch das Trennelement (4, 4', 33a) getrennt ist, in dem Plasma mit zugeführtem Prozeßgas durch die Mikrowellen erzeugt wird, die durch den zumindest einen Schlitz (5c, 5c', 5c'', 43a) und das Trennelement (4, 4', 33a) zugeführt werden, zum Bearbeiten des Substrats (12, 39) durch das in der Plasmaerzeugungskammer (6, 33) vorhandene Plasma.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraumresonator (1) in Form eines Zylinders (1) ausgebildet ist und die Wand (5, 5', 5'', 5''', 5'''', 55) in Form einer Schlitzplatte an der unteren Oberfläche derart vorgesehen ist, das sie eine Wand der Plasmaerzeugungskammer (6) bildet.

3. Vorrichtung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß die Plasmaerzeugungskammer (6) mit Mitteln (13, 14) versehen ist, zum Erzeugen eines Magnetfelds zum Erhöhen der Plasmadichte.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Plasmaerzeugungskammer (6) mit einer Gitterplatte (20) versehen ist, die dem Substrat (12) zum Abschirmen der Ionen im Plasma gegenüber angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Elektroden (34, 36; 45, 46) gegenüberliegend zueinander an der oberen und unteren Seite der Plasmaerzeugungskammer (33) angeordnet sind, wobei der Hohlraumresonator ein ringförmiger Resonator (31) ist, der um die Plasmaerzeugungskammer (33) vorgesehen ist und wobei der Schlitz (43a) an der inneren Umfangswand (43) des Resonators (31) angebracht ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennelement (4, 4', 33a) aus einem Keramik- oder Quarzsubstrat hergestellt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (5', 5''') mit Gaszufuhrlöchern (5d, 5e, 5d'', 5e'') versehen ist, zur Zufuhr des Prozeßgases, und wobei die Gaszufuhrlöcher (5d, 5e, 5d'', 5e'') mit Gaszufuhrmitteln (9') verbunden sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (5'''') durch Plattieren auf dem Trennelement (4, 4') gebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (5'''') an der Seite des Hohlraumresonators (1) gebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrode (7), auf der das Substrat (12) angeordnet ist, in der Plasmaerzeugungskammer (6) vorgesehen ist und eine Hochfrequenzenergieeinheit (11) zwischen der Wand (5, 5', 5'', 5''', 5'''', 55) und der Elektrode (7) verbunden ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schalter (61) zum Schalten der Hochfrequenzenergieeinheit (11) vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Mittel (37, 38) zum Bilden eines Cusp-Magnetfelds an den Elektroden (34, 36, 45, 46).

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gasstromelement (5f) vorgesehen ist, das Mikrowellen übertragen kann und an der Seite der Plasmaerzeugungskammer (6) angeordnet ist, bezüglich der Wand (5'') und dem Trennelement (4'), und das mit Gaszufuhrlöchern (5d', 5e') versehen ist, die mit Gaszufuhrmitteln (9') zur Zufuhr des Prozeßgases verbunden sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (12) durch das Plasma ohne ein zusätzliches Magnetfeld in der Plasmaerzeugungskammer (6, 33,) bearbeitet wird.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Plasmaerzeugungskammer (6, 33) eine Ätzbearbeitungskammer ist.