DE4107753C2 - Verfahren zum Betrieb einer Plasmabearbeitungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Plasmabearbeitungseinrichtung ge­ mäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Solche Mikrowellenplasmabearbeitungseinrich­ tungen werden bei der Herstellung von Halbleitereinrichtungen zum Trockenätzen oder zum Ausbilden eines dünnen Filmes mittels CVD (Chemical Vapor Deposition; Chemisches Be­ dampfen) unter Verwendung eines Mikrowellenplasmas eingesetzt.

Mikrowellen-Plasmabearbeitungseinrichtungen zum Bearbeiten von Substratoberflächen durch die Anwendung eines ECR (Electron Cyclotron Resonance; Elektronischen Zyklotron Re­ sonanz)-Plasmas haben viel Aufmerksamkeit auf dem Gebiet der Herstellung von Halbleitereinrichtungen erfahren. Eine der wichtigsten Eigenschaften der ECR-Plasmabearbeitung liegt darin, daß die Elektronen durch den Resonanzeffekt zwischen dem Magnetfeld und den Mikrowellen beschleunigt werden, so daß durch die kinetische Energie der beschleunigten Elek­ tronen ein Gas ionisiert wird. Dadurch wird ein Plasma ho­ her Dichte erzeugt. Jede der durch die Mikrowellen angereg­ ten Elektronen führt eine Drehbewegung um eine magnetische Feldlinie durch. In diesem Fall ist die Bedingung bzw. der Zustand, in dem die Zentrifugalkraft und die Lorenzkraft im Gleichgewicht sind, als der ECR-Zustand bzw. die ECR-Bedin­ gung definiert.

Diese Bedingung wird ausgedrückt durch die Beziehung

ω/B = q/m

wobei die Zentrifugalkraft und die Lorenzkraft durch mr· ω2 und -qr·ω B ausgedrückt werden, und mit
ω: die Kreisfrequenz der Mikrowelle,
B: die Magnetflußdichte, und
q/m: die spezifische Ladung der Elektronen

bezeichnet werden.

Im allgemeinen beträgt die Mikrowellenfrequenz 2,45 GHz, was industriell akzeptiert ist. In diesem Fall beträgt die Resonanz-Magnetflußdichte 8,75·10^-2 Tesla.

In Fig. 1 ist ein Schnitt zum Erläutern des Aufbaus einer herkömmlichen ECR-Plasmaeinrichtung dargestellt. Über einen nicht dargestellten Mikrowellengenerator erzeugte Mikrowel­ len gelangen über einen Wellen- bzw. Hohlleiter 1 in eine Plasmaerzeugungskammer 3. Ein Gas, wie N₂, O₂, Ar oder der­ gleichen, zum Erzeugen eines Plasmas gelangt über ein Gas­ zufuhrrohr 4 in die Plasmaerzeugungskammer 3. Zwischen dem Wellenleiter 1 und der Plasmaerzeugungskammer 3 ist ein, beispielsweise durch ein Quarz gebildetes, Vakuumfenster 2 angeordnet, um unter atmosphärischem Druck den Wellenleiter 1 und die Plasmaerzeugungskammer 3, die durch eine nicht dargestellte Evakuierungseinrichtung evakuiert ist, vonein­ ander zu trennen. An dem unteren Ende der Plasmaerzeugungs­ kammer 3 ist eine Metallplatte 7 mit einer großen Öffnung 7A angeordnet. Durch diese Platte 7 und die Plasmaerzeu­ gungskammer 3 wird ein halb-offener Mikrowellenresonator gebildet. Ein Erregermagnet bzw. ein Erregungssolenoid 6 umgibt die Außenfläche des Resonators derart, daß ein Ma­ gnetfeld, mit dem die ECR-Bedingung erfüllt werden kann, erzeugt wird. Dadurch wird in der Resonanzkammer ein Plasma erzeugt. Das derart erzeugte Plasma wird entlang den magne­ tischen Feldlinien in eine Verarbeitungskammer 9 gezwungen und gegen eine Substratauflage 10 gerichtet. Es wird bei­ spielsweise Monosilangas (SiH₄) in die Verarbeitungskammer 9 über eine Gaszufuhreinrichtung mit einem Ventil 12A und einem Zufuhrrohr 12 eingeführt, so daß das eingeführte Gas durch das Plasma aktiviert wird. Die aktivierten Spezimen reagieren dann mit einem Substrat 11 als zu bearbeitendem Gut, wobei ein dünner Film auf Oberfläche des Sub­ strats ausgebildet wird. Wenn über das Gaszufuhrrohr 4 an­ stelle von N₂ oder dergleichen ein Ätzgas zugeführt wird, dann kann die Einrichtung eingesetzt werden, um die Ober­ fläche eines Substrats zu ätzen.

Bevor die Probleme angesprochen werden, die sich beim Auf­ bau und dem Betrieb einer ECR-Plasmaätzeinrichtung oder der CVD-Einrichtung des oben beschriebenen Typs ergeben, wird beschrieben, wie ein Plasma erzeugt wird. Im Falle dem ECR- Plasmaätzeinrichtung oder der CVD-Einrichtung muß ein die ECR-Bedingung bzw. den ECR-Zustand erfüllender Magnetfeld­ bereich in der Plasmaerzeugungskammer errichtet werden, da­ mit ein wirksames Atzen oder ein wirksames Wachsen eines dünnen Films durch ein Vergrößern der Plasmadichte ermög­ licht wird. Da jedoch die Länge des Erregungsolenoids in axialer Richtung begrenzt ist, ist es nicht möglich, daß dieser Magnetfeldbereich über den gesamten Raum der Plas­ maerzeugungskammer ausgedehnt wird, wie es der Fall wäre, wenn die Länge des Solenoids in axialer Richtung unbegrenzt wäre. Der oben genannte Magnetfeldbereich ist nur innerhalb eines begrenzten Raumes existent und es werden die Form und die Lage des Bereichs in axialer Richtung der Plasmaerzeu­ gungskammer bestimmt durch die Außen- und Innendurchmesser, die Höhe, die Anzahl der Wicklungen des Solenoids und an­ dere Konstruktionsfaktoren und durch die Stromstärke des durch das Erregungsolenoid fließenden Stromes. Es ist wei­ terhin das Erzeugen des Plasmas abhängig von dem äußeren Produkt der Stärke des elektrischen Feldes und der Magnet­ flußdichte (E×B), so daß die Lage des Magnetfeldbereiches (der im folgenden als Resonanzmagnetfeldbereich bezeichnet wird) relativ zu der elektrischen Feldstärkestärkenvertei­ lung der Mikrowellen ein sehr wichtiger Faktor ist. Durch diesen werden die Geschwindigkeit, in der eine Substratflä­ che bearbeitet wird, wie auch die Qualität der Bearbeitung, beispielsweise die Wachstumsrate eines dünnen Films auf der Oberfläche eines Substrats, und die Filmeigenschaften, wie die Dickenverteilung des Filmwachstums und die Dichte des Films, bestimmt. Die elektrische Feldstärkenverteilung der Mikrowelle innerhalb der Plasmaerzeugungskammer ist abhän­ gig von der Form und Größe der Plasmaerzeugungskammer und dem Anpassungszustand zwischen der Mikrowelle und der Last. Als ein Beispiel für eine elektrische Feldstärkenverteilung der Mikrowelle ist in Fig. 2 eine schematische Ansicht ei­ ner elektrischen Feldstärkenverteilung einer Mikrowelle dargestellt für den Fall, daß die Plasmaerzeugungskammer als Resonator zum Erzeugen eines Resonanzmodes bzw. Reso­ nanzart TE₁₁₃ ausgebildet ist. In diesem Fall existieren in der Plasmaerzeugungskammer 3 drei Spitzen bzw. Maxima einer stehenden Mikrowelle. Die elektrische Feldstärke in axialer Richtung der Plasmaerzeugungskammer ist gleich der Ampli­ tude der stehenden Welle und nimmt in der radialen Richtung der Kammer ab. Es wird deshalb gedacht, daß wenn der Raum, in dem der Resonanzmagnetfeldbereich gebildet wird, durch eine Variation der Stromstärke des durch das Solenoid strö­ menden Stromes gesteigert wird, die Wirksamkeit des Erzeu­ gens des ECR-Plasmas, wie auch die Verteilung der Plasma­ dichte innerhalb der Plasmaerzeugungskammer gesteuert wer­ den kann. Ausgehend von dieser technischen Idee ist der Solenoidstrom gesteuert worden, um eine optimale Größe zu bestimmen, so daß die Gesamteigen­ schaften hinsichtlich der Qualität eines dünnen Films, die Wachstumsrate des Films, die Dickenverteilung des gewachsenen Films, ein Optimum an­ nehmen. Es besteht jedoch das Problem, daß optimale Gesamteigenschaften allein durch die Steuerung des Solenoidstroms nicht erreicht werden können.

In J. Vac. Sci. Technol. A7 (3), May/Jun. 1989, Seiten 914 bis 917 ist eine Plasmabearbei­ tungseinrichtung beschrieben, die entsprechend dem gattungsgemäßen Verfahren arbeitet. Damit eine hohe und gleichmäßige Plasmastromdichte erzielt werden, wird vorgeschlagen, am offenen Ende der Plasmaerzeugungskammer eine Metallplatte mit möglichst großer Durchtrittsöffnung für das Plasma anzuordnen und mit starken Magnetfeldern zu arbeiten.

Aus der US-PS 4,778,561 ist eine ECR-Plasmaquelle bekannt, die ein erstes Erregungssole­ noid aufweist, das ein für die ECR-Bedingung ausreichend starkes Magnetfeld erzeugt. Um die Plasmaerzeugungskammer herum ist eine zweite Magnetfeldquelle angeordnet, die die Gleichmäßigkeit des Plasmas unterstützt, wobei die Magnetfeldstärke, die Längsposition, ra­ diale Position und Polorientierung Konstruktionsvariable zur Einstellung der zweiten Magnetfeldquelle sind.

Aus der JP 63-77120 A2 (Abstract) ist ein Plasmagenerator mit zwei Erregungssolenoiden bekannt, von denen eines axial hin- und herbeweglich ist, um die Bearbeitung eines Spezi­ mens zu vergleichmäßigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Gat­ tung derart weiterzubilden, daß damit verbesserte Gesamteigenschaften der Oberflächenbear­ beitung eines Spezimens erzielt werden, wie Homogenität eines dünnen Films, Wachstumsra­ te, Dickenverteilung usw.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.

Erfindungsgemäß wird somit die Stromstärke des durch das Erregungssolenoids fließenden Stroms derart eingestellt, daß die Dichte des erzeugten Plasmas mit Zunahme der Stromstär­ ke abnimmt. Weiter wird die axiale Lage des Erregungssolenoids relativ zur Plasmaerzeu­ gungskammer entsprechend einem Optimum der Gesamteigenschaften der angestrebten Ober­ flächenbearbeitung eingestellt.

Entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 2 wird das erfindungsgemäße Verfahren vor­ teilhafterweise derart weitergebildet, daß das Spezimen mehrfach bearbeitet wird, wobei zwischen den Bearbeitungen die Stromstärke in dem Bereich gemäß Anspruch 1 variiert wird und die Lage des Erregungssolenoids axial verändert wird.

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Einrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren werden mit weiteren Einzel­ heiten anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt zum Erläutern des Auf­ baus einer herkömmlichen ECR-Plasmabearbeitungsein­ richtung,

Fig. 2 einen Schnitt, in dem zum Erläutern der stehenden Wellenform die elektrische Feldstärke in einem Re­ sonator dargestellt ist, in dem die Resonanzart TE₁₁₃ der Mikrowelle ausgebildet werden kann,

Fig. 3 ein Diagramm zum Erläutern von Resonanzmagnetfeld­ bereichen in einer Plasmaerzeugungskammer,

Fig. 4 und Fig. 5 Diagramme für die Verteilung der Plasma­ dichte in radialer Richtung der Plasmaerzeugungs­ kammer, wenn die Resonanzmagnetfeldbereiche in den Bereichen A und B nach Fig. 3 ausgebildet sind;

Fig. 6A und Fig. 6B Diagramme für die Verteilung der Plas­ madichte bzw. der Dicke eines gewachsenen Films in radialer Richtung

Fig. 7 ein Diagramm zum Erläutern der Abhängigkeit der Plasmadichte von dem Strom des Erregungsolenoids und

Fig. 8 eine schematische Schnittansicht eines Ausführungs­ beispiels für eine erfindungsgemäße Plasmabearbei­ tungseinrichtung.

Von den Erfindern wurden umfangreiche Experimente und de­ taillierte Analysen hinsichtlich der Verteilung der Magnet­ flußdichte durchgeführt, die in einer Plasmaerzeugungskam­ mer erzeugt wird, wenn ein Erregungsolenoid von einem Strom durchflossen wird. Die berechneten Ergebnisse sind in Fig. 3 dargestellt; die schraffierten Bereiche zeigen die Reso­ nanzmagnetfeldbereiche, in denen der Fehler hinsichtlich des Magnetflusses in bezug auf eine Magnetflußdichte von 8,75·10^-2 Tesla, die mit einer Mikrowelle von 2,45 GHz in Resonanz steht, innerhalb von ±1% liegt. Dieser Resonanzmagnetfeld­ bereich verändert sich abhängig von der Stromstärke des durch das Solenoid fließenden Stromes. Wenn Strom derart durch das Solenoid fließt, daß die ECR-Bedin­ gung in der Umgebung der Mitte des Solenoids in Längsrich­ tung erfüllt ist, wie dies durch den Bereich A dargestellt ist, dann ist der Resonanzmagnetfeldbereich dick in axialer Richtung des Solenoids in der Umgebung der Achse, aber die Dicke nimmt schnell in radialer Richtung ab, so daß das Plasma dazu tendiert sich in der Umgebung bzw. Nachbar­ schaft der Solenoidachse zu konzentrieren. Wenn anderer­ seits Strom so durch das Solenoid fließt, daß der Resonanz­ magnetfeldbereich in der Umgebung der Enden, des Solenoids ausgebildet wird, wie das durch den Bereich B dargestellt ist, dann wird die Dicke des Resonanzmagnetfeldbereiches dünn in der Umgebung der Achse des Solenoids; dabei ist die Dicke jedoch im wesentlichen gleichförmig in radialer Rich­ tung. Der Bereich C stellt einen Resonanzmagnetfeldbereich dar, der sich ergibt, wenn Strom derart durch das Solenoid fließt, daß der Resonanzmagnetfeldbereich zwischen dem Ende und dem Raum in der Umgebung der Achsmitte des Solenoids ausgebildet wird. Bei dieser Spezifikation ist die Art der Plasmaerzeugung durch das Magnetfeld, welches durch den Be­ reich A definiert ist als Mode bzw. Art I definiert, und die Art der Plasmaerzeugung durch das durch den Bereich B definierte Magnetfeld wird als Mode II bezeichnet. Wenn ein Plasma durch den Mode I erzeugt wird, dann ist die Wirksam­ keit der Plasmaerzeugung hoch, so daß ein Plasma mit rela­ tiv hoher Dichte erhalten werden kann. Im Falle des Modes II ist die Wirksamkeit der Plasmaerzeugung geringer als dies bei dem Mode I der Fall ist; es wird jedoch die Ver­ teilung der Plasmadichte in radialer Richtung gleichförmig In den Fig. 4 und 5 ist die Verteilung der Dichte des Plasmas, welches durch die Arten bzw. Moden I und II er­ zeugt worden ist, in radialer Richtung der Plasmaerzeu­ gungskammer für den Fall, daß der Druck des N₂ einen Wert von 0,133 Pa hat, die Strömungsgeschwindigkeit 30 sccm (standard state cubic centimeter(s) per minute; Kubikzenti­ meter im Standardzustand pro Minute) beträgt und die Lei­ stung der Mikrowelle 400 Watt beträgt, dargestellt. In dem Mode I tritt eine Abweichung von etwa 30% hinsichtlich der Plasmadichte in radialer Richtung auf; für den Mode II liegt die Abweichung jedoch innerhalb etwa 10%. In den Fig. 4 und 5 ist die Plasmadichte als Relativwert aufge­ tragen, wobei die Dichte an der Achse als Einheitswert zu­ grundegelegt ist; der Absolutwert für den Mode I ist jedoch größer als derjenige für den Mode 2.

Es wird zum Beispiel ein auf der Oberfläche des Substrats ausgebildeter bzw. angewachsener Film dichter, wenn die Dichte des Plasmas größer wird und wenn die Plasmadichte abnimmt, wird der Film gröber bzw. rauher. Die Verteilung der Filmdichte ist weiterhin der Plasmadichteverteilung im wesentlichen ähnlich. In den Fig. 6A und 6B ist die Plasmadichte bzw. die Filmdicke in radialer Richtung darge­ stellt, wenn, zum Beispiel, ein Plasma aus Stickstoff über­ einstimmend mit dem Mode I erzeugt wird und ein Si₃N₄-Film über der Oberfläche des Substrates durch das Einführen von Silan (SiH₄) in die Bearbeitungskammer ausgebildet wird. Wie aus den Fig. 6A und 6B ersichtlich, sind die Vertei­ lung der Plasmadichte und die Verteilung der Filmwachstums­ rate, d. h. die Verteilung der Dicke des gewachsenen Films in einem im wesentlichen übereinstimmenden Verhältnis. Dar­ aus folgt, daß es dann, wenn es erwünscht ist, daß die Qua­ lität des Films und die Wachstumsrate des Films verbessert wird, vorteilhaft ist, daß der Film anhand des Modes I aus­ gebildet wird. Wenn es erwünscht ist, daß die Verteilung der Filmdicke verbessert wird, dann ist es vorteilhaft, daß der Film mit dem Mode II gebildet wird. Im Falle des Film­ wachstums reicht es aus, daß die Einrichtung so betrieben wird, daß sich die gewünschte Filmdicke ergibt und es kann die Verteilung der Dichte des gewachsenen Films im wesent­ lichen erhalten werden.

In Fig. 7 ist ein Beispiel für die Abhängigkeit der Dichte des in der Plasmaerzeugungskammer erzeugten Plasmas von dem Solenoidstrom angegeben. In diesem Fall ist die Plasma­ dichte im wesentlichen gleichförmig bis der Solenoidstrom auf 146A ansteigt. Der Bereich dieser Stromstärke des Stro­ mes entspricht dem Mode I der Plasmaerzeugung, in dem Plasma durch das Resonanzmagnetfeld erzeugt wird, das in der Umgebung der Mitte des Erregungsolenoids in axialer Richtung entsteht. Wenn der Solenoidstrom vergrößert wird, dann fällt die Plasmadichte plötzlich ab. Die Abnahme die­ ser Plasmadichte hält an, bis der Solenoidstrom auf 154A ansteigt und wenn der Solenoidstrom oberhalb 154A ist, dann wird die Plasmadichte im wesentlichen wieder konstant. Der Bereich der Stromstärke des Solenoidstroms, in dem die Plasmadichte im wesentlichen mit einem relativ niedrigen Niveau aufrechterhalten werden kann, entspricht dem Mode II der Plasmaerzeugung. In diesem Mode bzw. bei dieser Art der Plasmaerzeugung wird Plasma durch das in der Umgebung des Endes des Erregungssolenoids erzeugte Resonanzmagnetfeld erzeugt. Die Plasmadichte in dem Resonanzmagnetfeldbereich des Modes I unterscheidet sich von derjenigen des Modes II durch eine Stelle. Es existiert ein Übergangsbereich in dem sich die Plasmadichte abhängig von der Magnitude bzw. Stromstärke des Solenoidstromes verändert. Die Stromstärken des Solenoidstroms an der Grenze zwischen dem Übergangsbe­ reich und dem Mode I und zwischen dem Übergangsbereich und dem Mode II verändern sich abhängig von der Form und der Größe der Plasmaerzeugungskammer und des Erregungssoleno­ ids; dabei existieren die drei in Fig. 7 dargestellten Be­ reich unabhängig von der jeweiligen Abmessung der Einrich­ tung.

Bei dem herkömmlichen Verfahren zum Betrieb einer Plasmabe­ arbeitungseinrichtung wird der Resonanzmagnetfeldbereich so angeordnet, daß er sich in einer bevorzugten Position in dem Übergangsbereich befindet, indem die Stromstärke des Solenoidstromes gesteuert wird; dabei wird ein dünner Film ausgebildet. Die Wirksamkeit der Plasmaerzeugung wird je­ doch wesentlich durch die Position bzw. Lage des Resonanz­ magnetfeldbereichs in bezug auf die elektrische Feldstär­ kenverteilung der Mikrowelle, oder in bezug auf die Lage der spezifischen elektrischen Feldstärke beeinflußt. Wenn die Lage des Erregungsolenoids in bezug auf die Plasmaer­ zeugungskammer stationär gehalten wird, dann ist es selbst dann, wenn die Lage des Resonanzmagnetfeldbereichs, die als die bevorzugte Lage in dem Übergangsbereich angesehen wird, eingehalten wird wünschenswert, daß eine Bewegung in eine optimale Lage erfolgt; es ist dabei nicht möglich, den Resonanzmagnetfeldbereich in dem Übergangsbereich zu ver­ schieben. Im Gegensatz dazu ist die erfindungsgemäße Plas­ mabearbeitungseinrichtung so ausgelegt und aufgebaut, daß die Lage des Erregungsolenoids gegenüber der Plasmaerzeu­ gungskammer verändert werden kann, so daß die Stromstärke des Solenoidstroms an einem dem Übergangsbereich entspre­ chenden Wert bestimmt wird und weiter das Solenoid in axi­ aler Richtung der Plasmaerzeugungskammer so bewegt wird, daß die Gesamteigenschaften zum Bearbeiten der Oberfläche eines Substrates auf ein höheres Niveau gebracht werden können.

In Fig. 8 ist ein Ausführungsbeispiel für eine bei dem erfindungs­ gemäße Verfahren verwendete Plasmabearbeitungseinrichtung dargestellt. Es werden die gleichen Bezugszeichen verwendet, die bereits in bezug auf Fig. 1 verwendet worden sind. Die Plasmaerzeugungskam­ mer 3 und die Bearbeitungskammer 9 sind über eine Auslaß­ öffnung 9A der Bearbeitungskammer 9 über das nicht darge­ stellte Evakuierungssystem evakuiert, so daß sich ein hohes Vakuum ergibt. Über das Gaszufuhrrohr 4 wird als nächstes ein vorbestimmtes Gas, wie beispielsweise Ar in die Plas­ maerzeugungskammer 3 derart eingeführt, daß der Druck darin auf einem vorbestimmten Niveau (zum Beispiels 0,133 bis 1,33 Pa) aufrechterhalten werden kann. Als nächstes gelangen Mikrowellen über den Wellenleiter 1 und das Vakuumfenster 2 von einem Mikrowellengenerator 13 mit einem Mikrowellen­ oszillator, einen Isolator und einer Anpassungseinrichtung usw. in die Plasmaerzeugungskammer 3. Das Erregungssolenoid 14 wird mit einem Strom beaufschlagt, so daß ein Ma­ gnetfeld, welches die ECR-Bedingung erfüllt, in der Plas­ maerzeugungskammer 3, die einen Resonator bildet, gebildet wird. Dadurch entsteht das Plasma.

Das die Plasmaerzeugungskammer 3 koaxial umgebende Erre­ gungssolenoid 14 ist über einen Antrieb 15, wie einen Motor und eine Antriebskraft-Übertragungseinrichtung 16, wie bei­ spielsweise eine Kette, in vertikaler Richtung bewegbar. Ein Führungsglied zum Führen des Solenoids 14 kann um das Erregungssolenoid angeordnet sein. Anstelle einer Kette kann die Antriebskraft-Übertragungseinrichtung 16 auch ein Zahnrad, eine Schraube oder ähnliche geeignete Mittel auf­ weisen. Das Führungsglied und der Antriebskraft-Übertra­ gungseinrichtung bestehen aus einem nichtmagnetischem Mate­ rial, wie beispielsweise einem nichtrostenden Stahl. Der innerhalb des Solenoids 14 durch den Stromfluß erzeugte Re­ sonanzmagnetfeldbereich kann hinsichtlich seiner Lage über einen weiten Bereich in axialer Richtung der Plasmaerzeu­ gungskammer 3 verändert werden. Die Veränderung erfolgt über die beschriebene Einrichtung für eine vertikale Lage­ veränderung; die Länge des Solenoids in axialer Richtung kann somit im Vergleich zu herkömmlichen Erregungssolenoi­ den verkürzt werden und es kann dabei der Hauptkörper der Einrichtung, der das Solenoid umfaßt, kompakt ausgebildet werden.

Bei einem Bearbeiten der Oberfläche des Substrates 11 wird das Erregungssolenoid 14 in einer vorbestimmten Lage ange­ ordnet. Die Lage kann beispielsweise so bestimmt sein, daß die Mittenlage des Solenoids 14 in axialer Richtung im we­ sentlichen mit dem oberen Ende der Plasmaerzeugungskammer 3 übereinstimmt. Daran anschließend wird das Solenoid von ei­ nem elektrischen Strom so durchflossen, daß ein der ECR-Be­ dingung genügendes Magnetfeld ausgebildet wird. In diesem Fall kann, während die Elektronendichte mittels einer her­ kömmlichen Methode, beispielsweise unter Einsatz eines Meßfühlers ermittelt wird, der Strom hinsichtlich seiner Magnitude variiert werden, und die Stromstärke wird hin­ sichtlich ihres Niveaus bestimmt bzw. festgelegt. Dieses Stromniveau liegt innerhalb eines Bereichs. Während die Stärke des Stroms vergrößert wird nimmt die Plasmadichte, wie aus Fig. 7 ersichtlich, plötzlich ab. Diese Stärke des Stroms liegt zwischen der Stromstärke, durch die der Resonanzmagnetfeldbereich vorgegeben ist, in dem das-Plasma nach dem Mode I erzeugt wird und der Resonanzmagnitude des Stromes, durch die der Magnetfeldbereich bestimmt wird, in dem Plasma nach dem Mode 11 erzeugt wird. Mit anderen Wor­ ten ist die Stromstärke derart, daß der oben beschriebene Übergangsbereich definiert bzw. festgelegt wird. Als näch­ stes wird das Erregungsolenoid in vertikaler Richtung in eine Stellung bewegt und in dieser gehalten, in der durch die Stromstärke des durch das Solenoid fließenden Stromes 14 optimale Gesamteigenschaften hinsichtlich der Qualität des dünnen Films, der Verteilung der Dicke des gewachsenen Films, der Wachstumsrate des Films usw. während der Bear­ beitung aufrechterhalten werden können. Weiterhin kann die Stromstärke des Stromes innerhalb des oben genannten Über­ gangsbereichs variiert werden und es kann der oben be­ schriebene Bearbeitungsschritt einige Male wiederholt wer­ den, so daß eine Oberflächenbearbeitung durchgeführt werden kann, mit der Gesamteigenschaften eines höheren Niveaus er­ reichbar sind. Es ist hier weiter festzustellen, daß der Aufbau des Resonanzmagnetfeldbereichs in einer gewünschten Lage durch Einstellen des Solenoidstromes stabiler durchge­ führt werden kann, indem der Außendurchmesser und die Dicke des Solenoids vergrößert werden, um den Übergangsbereich in axialer Richtung zu erweitern. Wie oben beschrieben, werden erfindungsgemäß die Gesamteigenschaften, wie die Wachstums­ rate des dünnen Films, die Qualität des dünnen Films, die Dickeverteilung eines dünnen Films usw. verbessert und auf ein höheres Niveau gebracht. Weiterhin ist es auch bei ei­ ner Ätzbearbeitung möglich, daß die Oberflächenbearbeitung mit auf ein höheres Niveau gebrachten Gesamteigenschaften durchgeführt werden kann.

Die Erfindung ist detailliert in bezug auf bevorzugte Aus­ führungsbeispiele beschrieben. Es ist für einen Fachmann ersichtlich, daß Veränderungen und Modifikationen durchge­ führt werden können, ohne daß dabei der Schutzumfang der Erfindung verlassen wird.

Claims (2)

1. Verfahren zum Betrieb einer Plasmabearbeitungseinrichtung mit
einer Plasmaerzeugungskammer (3), in die ein Gas zum Erzeugen eines Plasmas über einen Resonanzeffekt zwischen einer Mikrowelle und einem Magnetfeld eingeführt wird,
einer Bearbeitungskammer (9), die mit der Plasmaerzeugungskammer (3) in Verbin­ dung steht und ein zu bearbeitendes Spezimen (11) enthält, und
einem Erregungssolenoid (14), das die Plasmaerzeugungskammer (3) koaxial umge­ bend angeordnet ist und das relativ zur Plasmaerzeugungskammer (3) axial bewegbar ist,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Erzeugen eines Plasmas durch Festlegen der Stromstärke des durch das Erregungsso­ lenoid (14) fließenden elektrischen Stromes in einem Bereich, in dem die Dichte des erzeug­ ten Plasmas mit einer Zunahme der Stromstärke abnimmt,
Verändern der axialen Lage des Erregungssolenoids (14) relativ zur Plasmaerzeu­ gungskammer (3) derart, daß optimale Gesamteigenschaften einer Oberflächenbearbeitung des Spezimens erreicht werden, und
Bearbeiten des in der Bearbeitungskammer (9) angeordneten Spezimens (11).

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Schritte:
Variieren der Stromstärke des durch das Erregungssolenoid (14) fließenden Stroms in­ nerhalb des Bereiches,
Verändern der Lage des Erregungssolenoids (14) in dessen axialer Richtung und
Wiederholen der Bearbeitung des Spezimens (11).