DE4127701A1 - Detection of end point in etching process for superconducting films - by using film deposited on transparent substrate and measuring light absorbed by film remaining - Google Patents

Detection of end point in etching process for superconducting films - by using film deposited on transparent substrate and measuring light absorbed by film remaining

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Abstract

Thin film, especially of a high temp. superconductor, deposited on a substrate with a transmission which is higher than that of the deposited film, is structured by dry etching. During the process the change in film thickness is measured optically. Pref. the transmission, or esp. the first deriv. of the transmission over time, is measured as a function of time during the etching. Etching is carried on as long as the ratio (T(tn)-T(tn-1))/delta(t) in fixed time intervals delta(t) increases. Especially etching is carried out until the condition: T(tn) is not less than (beta)xT(tn-1) in which beta is not greater than exp(alphaf.x.delta(t)) and tn-tn-1+delta(t). Alphaf= deposited film absorption factor and x = the etch-rate. Also claimed are several arrangements of measurement systems. USE/ADVANTAGE - Gives an accurate determn. of film thickness, avoiding problems of detection that other methods have which detect reaction prods. directly or by or fluorescence and allows the etching to be used on small samples. The end point of the etching process is indicated as a sharp change in the property being measured.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer strukturierten Dünnschicht, insbesondere aus einem Hoch­ temperatursupraleiter, die auf einem Substrat angeordnet ist, dessen Transmission größer ist als die Transmission der Dünn­ schicht. Die Strukturierung erfolgt durch Trockenätzen, bei dem die Dicke der geätzten Dünnschicht optisch gemessen wird.The invention relates to a method for manufacturing a structured thin layer, especially from a high temperature superconductor, which is arranged on a substrate, whose transmission is greater than the transmission of the thin layer. The structuring is done by dry etching, at which the thickness of the etched thin layer is optically measured.

Schichten, deren Dicke im allgemeinen 10 µm nicht wesentlich überschreitet, sogenannte Dünnschichten, beispielsweise Alu­ minium auf Saphir, können bekanntlich dadurch hergestellt werden, daß sie auf eine vorbereitete Oberfläche des Substrats aufgedampft oder aufgesputtert werden oder daß man sie auf dem Substrat aufwachsen läßt. Sollen Schichten mit einer vorbe­ stimmten Dicke hergestellt werden, so muß der Vorgang unter­ brochen werden, sobald diese Schichtdicke erreicht ist. Eine optische Dickenmessung ist beispielsweise während der Auf­ dampfung dadurch möglich, daß die Schicht in einem Stromkreis angeordnet ist und ihr Widerstand mit zunehmender Dicke ab­ nimmt. Ferner kann zur Dickenmessung die Änderung der opti­ schen Dichte als Funktion der Filmdicke herangezogen werden. Es können beispielsweise zwei lichtempfindliche Elemente vor­ gesehen sein, von denen eines die transmittierte Strahlung und die andere die Strahlung der Strahlungsquelle direkt erfaßt. Die Differenz bildet ein Maß der Dicke der Schicht und das Wachstum der Schicht kann unterbrochen werden, wenn eine vor­ bestimmte Dicke erreicht ist (SCP and Solid State Technology, Dez. 1967, Seiten 39 bis 44).Layers whose thickness is generally not 10 µm exceeds so-called thin layers, for example aluminum minium on sapphire, are known to be able to manufacture them that they are on a prepared surface of the substrate be evaporated or sputtered on or that you can put them on the Growing substrate. Should layers with one over agreed thickness are produced, the process must be under be broken as soon as this layer thickness is reached. A Optical thickness measurement is for example during the opening damping possible because the layer in a circuit is arranged and their resistance decreases with increasing thickness takes. Furthermore, the change in the opti density as a function of film thickness. For example, there may be two photosensitive elements be seen, one of which is the transmitted radiation and the other directly detects the radiation from the radiation source. The difference is a measure of the thickness of the layer and that Growth of the layer can be interrupted if there is one certain thickness is reached (SCP and Solid State Technology, Dec. 1967, pages 39 to 44).

Zum Herstellen einer strukturierten Dünnschicht mit einer ty­ pischen Strukturbreite bis herunter zu etwa 10 µm können be­ kanntlich Naßätzverfahren eingesetzt werden. Bedingt durch den isotropen Ätzangriff solcher Naßätzverfahren treten Unter­ ätzungen der Prozeßmaske auf, die zu einem Verlust an Maßhal­ tigkeit führen. Weitere Probleme beim Naßätzen ergeben sich dadurch, daß diese Dünnfilme beispielsweise eine verhältnis­ mäßig hohe Konzentration an Defekten, wie beispielsweise Korn­ grenzen und Ausscheidungen, aufweisen können. Durch das Ein­ dringen der Ätzflüssigkeit entlang solcher Pfade erhöhter Dif­ fusivität kann es zu weiteren Unterätzungen der Prozeßmaske kommen. Die Folge sind unscharfe oder wellige Ränder oder auch das Durchätzen dünner Brücken.To create a structured thin layer with a ty structure width down to about 10 µm can be  known wet etching processes can be used. Due to the Isotropic etching attack of such wet etching processes occur etching of the process mask, which leads to a loss of measurement conduct. There are further problems with wet etching in that these thin films have a ratio, for example moderately high concentration of defects, such as grain borders and excretions. By the one penetrate the etching liquid along such paths of increased dif fusiveness can lead to further undercutting of the process mask come. The result is blurred or wavy edges or too etching through thin bridges.

Zum Strukturieren von Schichten mit wesentlich geringerer Strukturbreite, beispielsweise weniger als 2 µm, insbesondere von Hochtemperatursupraleitern, werden deshalb Trockenätzver­ fahren eingesetzt. Dünnfilme aus einem Hochtemperatursupra­ leiter, beispielsweise YBa2Cu3O7- δ, der im allgemeinen als YBCO bezeichnet wird, oder auch Bi2Sr2Ca1Cu2O8+ δ sowie Bi2Sr2Ca2Cu3O10+ δ, werden auf einem Substrat angeordnet, das beispielsweise aus SrTiO3 bestehen kann, und mit einer Ätz­ maske abgedeckt, die beispielsweise aus Aluminiumoxid Al2O3 bestehen kann. Die freie Oberfläche wird mit einem Photoresist versehen, der in bekannter Weise entsprechend der herzustel­ lenden Strukturierung belichtet wird. Das belichtete Material mit den darunter befindlichen Teilen der Maske wird entfernt und die Dünnschicht durch reaktives Ionenätzen RIE (reactive ion etching) mit einem Reaktivgas, beispielsweise HCl oder Cl2, strukturiert (EP-PS 03 24 996).Dry etching processes are therefore used to structure layers with a significantly smaller structure width, for example less than 2 μm, in particular high-temperature superconductors. Thin films made of a high-temperature super conductor, for example YBa 2 Cu 3 O 7- δ , which is generally referred to as YBCO, or also Bi 2 Sr 2 Ca 1 Cu 2 O 8+ δ and Bi 2 Sr 2 Ca 2 Cu 3 O 10+ δ , are arranged on a substrate, which can consist, for example, of SrTiO 3 , and covered with an etching mask, which can consist, for example, of aluminum oxide Al 2 O 3 . The free surface is provided with a photoresist which is exposed in a known manner in accordance with the structuring to be produced. The exposed material with the parts of the mask underneath is removed and the thin layer is structured by reactive ion etching RIE (reactive ion etching) with a reactive gas, for example HCl or Cl 2 (EP-PS 03 24 996).

Aufgrund der geringen Flüchtigkeit der bekannten Halogenver­ bindungen in den Konstituenten der Hochtemperatursupraleiter, beispielsweise des YBCO, muß der Abtrag bei den verwendeten Trockenätzverfahren zum wesentlichen Teil durch eine physika­ lische Komponente, beispielsweise Ionenbeschuß (Ionenstrahl­ ätzen, Sputterätzen), bestimmt sein. Andererseits bewirkt gerade dieser physikalische Anteil eine geringe Selektivität. So ist beispielsweise für senkrechten Ioneneinfall und eine Ionenenergie von 700 eV das Verhältnis der Ätzraten von Photo­ lack zu YBaCuO und LaAlO3 1,5/1,0/0,95. Das Material der Dünn­ schicht muß aber auf dem Substrat in den nicht benötigten Bereichen vollständig entfernt werden, da es sonst die Funk­ tionsbereiche kurzschließt. Andererseits ist häufig ein tiefes Hineinätzen in das Material, auf dem die Dünnschicht aufge­ bracht ist, ebenfalls nicht erwünscht.Because of the low volatility of the known halogen compounds in the constituents of the high-temperature superconductors, for example the YBCO, the removal in the dry etching processes used must be determined in part by a physical component, for example ion bombardment (ion beam etching, sputter etching). On the other hand, it is precisely this physical component that causes low selectivity. For example, for perpendicular ion incidence and an ion energy of 700 eV, the ratio of the etching rates of photo lacquer to YBaCuO and LaAlO 3 is 1.5 / 1.0 / 0.95. The material of the thin layer must be completely removed on the substrate in the areas not required, otherwise it will short-circuit the functional areas. On the other hand, deep etching into the material on which the thin layer is applied is also often not desired.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, den Zeitpunkt der vollständigen Entfernung der Dünnschicht auf dem transpa­ renten Substrat genau zu bestimmen. Dieser Zeitpunkt kann als Ende des Ätzvorganges benutzt werden, da dann alles nicht be­ nötigte Material entfernt ist.The object of the invention is now the point in time the complete removal of the thin layer on the transpa to precisely determine annuity substrate. This time can be as Be used at the end of the etching process, because then everything will not be necessary material is removed.

Bei der Anwendung des Trockenätzens auf Halbleiter wird be­ kanntlich mit einer starken chemischen Komponente geätzt. Da­ durch entstehen leicht flüchtige Verbindungen der zu entfer­ nenden Materialien. Die Konzentration dieser Verbindung im Plasma ist so groß, daß sie entweder direkt durch spektro­ skopische Methoden, beispielsweise plasmainduzierte Emissions­ spektroskopie, laserinduzierte Fluoreszenzspektroskopie und Absorptionsspektroskopie sowie Massenspektrometrie, oder im abgepumpten Gas, oder durch ihre Wirkung auf andere Plasma­ eigenschaften, beispielsweise optogalvanische Spektroskopie, Messung des Totaldrucks oder der Selbstvorspannung (dc-self­ bias) der Elektroden gegen Masse und der Plasmaimpedanz nach­ gewiesen werden können. Wird das Ätzende, d. h. die vollstän­ dige Entfernung eines Materials, erreicht, so ändert sich plötzlich die Zusammensetzung des Plasmas, und diese Änderung wird in einer Änderung der aus den genannten Meßmethoden re­ sultierenden Meßgrößen wahrgenommen. Diese Methode ist jedoch für die Herstellung von Hochtemperatursupraleitern nicht an­ wendbar, weil keine Prozesse bekannt sind, die flüchtige Pro­ dukte erzeugen. Statt dessen wirkt eine chemische Komponente höchstens auf die Erhöhung der Sputterrate durch Erniedrigen der Bindungsenergie. Die Ätzraten liegen deshalb um eine bis zwei Größenordnungen unter denen von Halbleiterverbindungen. Entsprechend geringer ist auch die Konzentration von abge­ sputterten Teilchen im Plasma. Ferner werden zum Herstellen von Hochtemperatursupraleitern im allgemeinen Proben mit einem Durchmesser bearbeitet, der 1 Zoll nicht wesentlich über­ schreitet. Wenn man, wie auch in der Halbleitertechnik bevor­ zugt, nur ein Substrat auf einmal prozessiert, ist die Konzen­ tration aufgrund der geringen Fläche ebenfalls gering.When using dry etching on semiconductors, be known to be etched with a strong chemical component. There this creates easily volatile connections to the materials. The concentration of this compound in the Plasma is so large that it can be passed directly through spectro scopic methods, for example plasma-induced emissions spectroscopy, laser induced fluorescence spectroscopy and Absorption spectroscopy and mass spectrometry, or in pumped gas, or by its action on other plasma properties, for example optogalvanic spectroscopy, Measurement of total pressure or self-preload (dc-self bias) of the electrodes against ground and the plasma impedance can be pointed. If the caustic end, i.e. H. the complete removal of a material, changes suddenly the composition of the plasma, and this change will re in a change of the measurement methods mentioned resulting measured variables perceived. However, this method is not for the production of high temperature superconductors reversible because no processes are known, the volatile pro  produce products. Instead, a chemical component works at most on increasing the sputter rate by lowering it the binding energy. The etching rates are therefore one to two orders of magnitude below that of semiconductor compounds. The concentration of abge is correspondingly lower sputtered particles in the plasma. Furthermore, to manufacture of high temperature superconductors in general samples with one Machined diameter that is not significantly over 1 inch steps. If, as in semiconductor technology, before trains, only one substrate processed at a time, is the Konzen tration also low due to the small area.

Die Lösung der genannten Aufgabe besteht in einer Messung der Änderung der Transmission der Dünnschicht während der Ätzung. Es wird somit die geringe Transmission im sichtbaren Teil des Spektrums im Vergleich zur hohen Transmission der Substrat­ materialien ausgenutzt. Ein besonders einfaches Verfahren be­ steht darin, daß die Transmission der zu entfernenden Teile der Dünnschicht und die Transmission des Substrats als Funk­ tion der Zeit gemessen wird und insbesondere die erste Ablei­ tung der Transmission nach der Zeit ermittelt wird. Es kann dann geätzt werden, solange der Differenzenquotient in vorbe­ stimmten Meßintervallen zunimmt.The solution to the stated problem consists in measuring the Change in the transmission of the thin film during the etching. The low transmission in the visible part of the Spectrum compared to the high transmission of the substrate materials used. A particularly simple procedure be is that the transmission of the parts to be removed the thin film and the transmission of the substrate as radio tion of time is measured and especially the first lead tion of the transmission is determined over time. It can then be etched as long as the difference quotient is over agreed measuring intervals increases.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in deren Fig. 1 und 2 das Verfahren jeweils anhand eines Diagramms veranschaulicht ist. In Fig. 3 ist eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens dargestellt und in den Fig. 4 und 5 ist jeweils eine Anordnung zur Struktu­ rierung durch Plasmaätzen veranschaulicht. In den Fig. 6 und 7 ist jeweils eine Ausführungsform eines Reaktors für das Ionenstrahlätzen und in den Fig. 8 und 9 jeweils ein Reak­ tor für photonenunterstütztes Ätzen dargestellt. Fig. 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung zur Durchführung des Verfahrens mit einer mehrfachen Durchstrahlung der Dünn­ schicht.To further explain the invention, reference is made to the drawing, in which FIGS. 1 and 2 each illustrate the method with the aid of a diagram. In Fig. 3, an arrangement for performing the method is shown and in Figs. 4 and 5, an arrangement for structuring by plasma etching is illustrated. In Figs. 6 and 7 an embodiment is shown of a reactor 9 each for the ion beam etching, and in FIGS. 8 and a reac tor for photon-assisted etching, respectively. Fig. 10 shows an embodiment of an arrangement for performing the method with multiple irradiation of the thin layer.

Im Diagramm der Fig. 1 ist die Transmission T = I(d)/Io des Dünnfilms in relativem Maßstab über der Filmdicke d in nm auf­ getragen. Die Transmission T stellt die Lichtintensität nach der Durchstrahlung einer Dünnschicht mit der Dicke d dar, be­ zogen auf die in die Dünnschicht eindringende Intensität Io. Die dargestellten Werte gelten für eine Dünnschicht eines Hochtemperatursupraleiters aus YBGO.In the diagram in FIG. 1, the transmission T = I (d) / I o of the thin film is plotted on a relative scale over the film thickness d in nm. The transmission T represents the light intensity after the irradiation of a thin layer with the thickness d, based on the intensity I o penetrating into the thin layer. The values shown apply to a thin layer of a high-temperature superconductor made from YBGO.

Man erhält beim Ionenstrahlätzen eine etwa konstante Ätzrate dx/dt von etwa 10 bis 20 nm/min. Das Verfahren gemäß der Er­ findung benutzt die geringe Transmission der abzutragenden Dünnschicht im sichtbaren Bereich der Strahlung, während das Substrat eine verhältnismäßig hohe Transmission aufweist. Die Meßwerte im Diagramm der Fig. 1 entsprechen dem Abschwä­ chungsfaktor e- α ·d im dünnen Film mit der auf der Projektion angegebenen Dicke d. Die Werte sind gemessen bei der Wellen­ länge des roten HeNe-Lasers von 633 nm. Ein Fit ergibt eine mittlere Eindringtiefe der Laserstrahlung mit der angegebenen Wellenlänge αf -1≈100 nm. Es hat zur Folge, daß auch Dünn­ filme von etwa 200 nm Dicke noch schwarz aussehen. Diese Dünn­ filme werden auf einem Substrat mit verhältnismäßig hoher Transparenz angeordnet, so daß auch Substrate mit einer Dicke d von beispielsweise 0,5 bis 1 mm noch durchsichtig sind.An approximately constant etching rate dx / dt of approximately 10 to 20 nm / min is obtained with ion beam etching. The method according to the invention uses the low transmission of the thin layer to be removed in the visible region of the radiation, while the substrate has a relatively high transmission. The measured values in the diagram in FIG. 1 correspond to the attenuation factor e - α · d in the thin film with the thickness d indicated on the projection. The values are measured at the wavelength of the red HeNe laser of 633 nm. A fit results in an average penetration depth of the laser radiation with the specified wavelength α f -1 ≈100 nm. As a result, thin films of approximately 200 nm are also obtained Thick still look black. These thin films are arranged on a substrate with a relatively high transparency, so that substrates with a thickness d of, for example, 0.5 to 1 mm are still transparent.

Aus dem Diagramm der Fig. 2, in dem die Transmission T über der Ätzzeit t in Minuten aufgetragen ist, läßt sich entnehmen, daß die Transmission der Dünnschicht vom Beginn t0 des Ätzvor­ ganges zunimmt bis zum Zeitpunkt t1, in dem die gesamte Dünn­ schicht entfernt ist und nur noch das Substrat durchstrahlt wird. Zu diesem Zeitpunkt tritt eine Unstetigkeit in der er­ sten Ableitung der Transmission T nach der Zeit t auf, die das Ende des Ätzvorganges anzeigt und bedingt ist durch die unter­ schiedlichen Absorptionskoeffizienten αf und αs von Film und Substrat sowie durch das plötzliche Ausbleiben der Reflexion an der Filmoberfläche. Das Verfahren gemäß der Erfindung mißt während des Ätzvorganges in-situ die Transmission T in einem Teil der zu entfernenden Dünnschicht. Solange in der Dünn­ schicht geätzt wird, nimmt die Transmission T exponentiell mit der Zeit t zu. Sobald das Substrat angeätzt wird, erwartet man nur noch ein sehr langsames Steigen der Transmission. Wenn der Verlauf der Transmission T über der Zeit t verfolgt wird, kann das Ende des Ätzvorganges exakt erfaßt werden als der Punkt, an dem sich zur Zeit t1 die erste Ableitung der Transmission T nach der Zeit t unstetig ändert.From the diagram of FIG. 2, in which the transmission T is plotted over the etching time t in minutes, it can be seen that the transmission of the thin layer increases from the beginning t 0 of the etching process until the time t 1 , in which the entire thin layer is removed and only the substrate is irradiated. At this time, there is a discontinuity in the first derivative of the transmission T after the time t, which indicates the end of the etching process and is due to the different absorption coefficients α f and α s of film and substrate and the sudden absence of reflection on the film surface. The method according to the invention measures the transmission T in part of the thin layer to be removed during the etching process in situ. As long as etching takes place in the thin layer, the transmission T increases exponentially with time t. As soon as the substrate is etched, only a very slow increase in transmission is expected. If the course of the transmission T is tracked over the time t, the end of the etching process can be detected exactly as the point at which the first derivative of the transmission T changes continuously after the time t at the time t 1 .

Mit Hilfe eines Rechners kann der Endpunkt des Ätzvorganges zur Zeit t1 genau erfaßt werden. Es kann in kurzen Meß-Inter­ vallen Δt der Differenzenquotient (T(tn)-T(tn-1))/Δt berech­ net werden. Solange im Film geätzt wird, nimmt der Differen­ zenquotient zu. Sobald eine Abnahme beobachtet wird, ist die Dünnschicht entfernt und der Ätzprozeß wird beendet. Ferner kann die Zunahme der Transmission selbst abgefragt werden.With the help of a computer, the end point of the etching process at time t 1 can be recorded precisely. It can be calculated in short measurement intervals Δt the difference quotient (T (t n ) -T (t n-1 )) / Δt. As long as the film is etched, the difference in the zen quotient increases. As soon as a decrease is observed, the thin layer is removed and the etching process is ended. The increase in transmission itself can also be queried.

Beim Ätzen des Dünnfilms sollte sie im Intervall Δt um den Faktor eα ·r· Δ t zunehmen, wobei r die Ätzrate ist. Man kann nun nachprüfen, obWhen etching the thin film, it should increase in the interval Δt by the factor e α · r · Δ t , where r is the etching rate. You can now check whether

T (tn) β · T (tn-1)T (t n ) βT (t n-1 )

ist, wobei β ≲ eα ·r· Δ t und tn = tn-1 + Δt gewählt wird. Ist das Kriterium für T (tn) nicht erfüllt, so ist das Ätzende erreicht.where β ≲ e α · r · Δ t and t n = t n-1 + Δt is chosen. If the criterion for T (t n ) is not met, the etching end has been reached.

In der Ausführungsform einer Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Fig. 3 ist eine zu strukturierende Dünn­ schicht 2 auf einem Substrat 4 angeordnet und auf seiner obe­ ren Flachseite mit einer Prozeßmaske 6 versehen. Das Substrat 4 mit der Dünnschicht 2 ist auf einem Probenhalter 8 befe­ stigt, der mit einem lichtdurchlässigen Bereich versehen ist, der eine Öffnung 9 sein kann. Der Lichtstrahl 12 einer Strah­ lungsquelle 10 wird mit in der Figur nicht näher dargestellten Mitteln zur Strahlungsführung durch die Öffnungen der Prozeß­ maske 6 der Dünnschicht 2 zugeführt. Das transmittierte Licht wird über eine nicht näher dargestellte Optik 13 auf einen Detektor 20 konzentriert. Die dargestellten Bauteile mit der zu strukturierenden Dünnschicht 2 sind in einem Reaktor 22 angeordnet.In the embodiment of an arrangement for carrying out the method according to FIG. 3, a thin layer 2 to be structured is arranged on a substrate 4 and provided with a process mask 6 on its flat flat side. The substrate 4 with the thin layer 2 is BEFE Stigt on a sample holder 8 , which is provided with a translucent area, which may be an opening 9 . The light beam 12 of a radiation source 10 is supplied with means not shown in the figure for guiding radiation through the openings of the process mask 6 of the thin film 2 . The transmitted light is concentrated on a detector 20 via optics 13 ( not shown in more detail). The components shown with the thin layer 2 to be structured are arranged in a reactor 22 .

Der als Strahlungsempfänger für die elektromagnetische Strah­ lung der Strahlungsquelle 10 vorgesehene Detektor 20 dient zum quantitativen Nachweis der empfangenen Strahlung und zur Um­ setzung in ein entsprechendes elektrisches Signal. Als Detek­ tor kann beispielsweise eine Vidikon, vorzugsweise ein Photo­ multiplier oder auch eine Photodiode, insbesondere ein Photo­ diodenarray, vorgesehen sein. Das vom Detektor 20 gelieferte elektrische Signal kann von einem Schreiber oder Multimeter mit Rechnerschnittstelle oder auch von einem Rechner mit AD-Wandlerkarte oder DMM-Karte erfaßt und weiterverarbeitet werden.The provided as a radiation receiver for the electromagnetic radiation development of the radiation source 10 detector 20 is used for quantitative detection of the received radiation and for implementation in a corresponding electrical signal. As a detector, for example, a vidicon, preferably a photo multiplier, or a photodiode, in particular a photo diode array, can be provided. The electrical signal supplied by the detector 20 can be detected and processed by a recorder or multimeter with a computer interface or also by a computer with an AD converter card or DMM card.

Als Lichtquelle 10 kann beispielsweise eine Lampe, vorzugs­ weise eine Lumineszenzdiode oder Infrarotdiode und insbeson­ dere ein Laser, vorgesehen sein. Geeignet sind beispiels­ weise HeNe-Laser, Ar⁺-Laser sowie Dioden-Laser oder auch UV- Laser. Dem Lichtstrahl 12 können in der Figur nicht darge­ stellte Mittel zur Strahlungsführung, beispielsweise wenig­ stens eine Linsenoptik oder auch ein Spiegel, zugeordnet sein; vorzugsweise kann zur Strahlungsführung eine Lichtleitfaser vorgesehen sein. Die Optik 13 kann die gleichen Mittel zur Strahlungsführung enthalten.As the light source 10 , for example, a lamp, preferably a luminescent diode or infrared diode and in particular a laser, can be provided. HeNe lasers, Ar⁺ lasers and diode lasers or UV lasers are suitable, for example. The light beam 12 can not be shown in the figure, means for guiding radiation, for example at least a lens optic or a mirror, can be assigned; An optical fiber can preferably be provided for guiding the radiation. The optics 13 can contain the same means for guiding the radiation.

Beim Trockenätzen des Dünnfilms 2 wird gemäß der Erfindung während des Ätzvorgangs die Transparenz des zu entfernenden Materials zum Zwecke der Endpunkterkennung gemessen und zwar nahezu unabhängig von der Ausführungsform des Ätzreaktors und den verschiedenen Möglichkeiten des Trockenätzens. Eine elektromagnetische Strahlung wird ausgesandt und durchdringt diese Dünnschicht teilweise und die aus der Öffnung 9 austre­ tende transmittierte Strahlung wird vom Detektor 20 nachgewie­ sen.In the dry etching of the thin film 2 , according to the invention, the transparency of the material to be removed is measured during the etching process for the purpose of end point detection, and in fact almost independently of the embodiment of the etching reactor and the various possibilities of dry etching. An electromagnetic radiation is emitted and partially penetrates this thin layer and the transmitted radiation emerging from the opening 9 is detected by the detector 20 .

Abweichend von der Darstellung gemäß Fig. 3 kann die Strah­ lungsquelle 10 auch unterhalb der Öffnung 9 des Probenhalters 8 angeordnet sein und die transmittierte Strahlung einem De­ tektor 20 zugeführt werden, der oberhalb der Dünnschicht 2 angeordnet ist.Differing from the representation according to FIG. 3, the radiation source 10 Strah can also below the opening 9 of the sample holder 8 can be positioned and the transmitted radiation a De Tektor are fed to 20, which is disposed above the thin film 2.

In der Ausführungsform eines Reaktors 22 als sogenannter Parallelplattenreaktor gemäß Fig. 4 wird die Dünnschicht 2 durch Plasmaätzen abgetragen, bei dem als Strahlungsquelle das Eigenleuchten eines Prozeßplasmas 24 vorgesehen ist, in dem Ionen erzeugt werden, welche durch die nicht näher bezeichne­ ten Öffnungen der Prozeßmaske 6 in Kontakt treten mit den abzutragenden Teilen der Dünnschicht 2. Das Prozeßplasma 24 bildet oberhalb der Dünnschicht 2 eine Randschicht mit einem Potentialgefälle, in welcher die Ionen beschleunigt werden und mit hoher Geschwindigkeit auf die freien Oberflächenbereiche der Dünnschicht 2 auftreffen. Das Prozeßplasma 24 wird gebil­ det zwischen dem Probenhalter 8, der als Elektrode dient, und einer weiteren Elektrode 26, die im Reaktor 22 oberhalb der Dünnschicht 2 parallel zum Probenhalter 8 angeordnet ist. Der Reaktor 22 ist mit einem Gaseinlaß 27 für ein Arbeitsgas 30, beispielsweise ein Reaktivgas oder ein Edelgas, oder auch eine Gasmischung, versehen, das in der Figur lediglich als Pfeil angedeutet ist. An einem Gasauslaß 28 kann das Reaktionsgas austreten. Die transmittierte Strahlung wird über Mittel zur Strahlungsführung, vorzugsweise eine Lichtleitfaser, dem Detektor 20 zugeführt.In the embodiment of a reactor 22 as a so-called parallel plate reactor according to FIG. 4, the thin layer 2 is removed by plasma etching, in which the autogenous light of a process plasma 24 is provided as the radiation source, in which ions are generated which are produced by the openings of the process mask 6 , which are not described in more detail come into contact with the parts of the thin layer 2 to be removed. The process plasma 24 forms an edge layer above the thin layer 2 with a potential gradient in which the ions are accelerated and impinge on the free surface areas of the thin layer 2 at high speed. The process plasma 24 is formed between the sample holder 8 , which serves as an electrode, and a further electrode 26 , which is arranged in the reactor 22 above the thin layer 2 parallel to the sample holder 8 . The reactor 22 is provided with a gas inlet 27 for a working gas 30 , for example a reactive gas or a noble gas, or a gas mixture, which is only indicated as an arrow in the figure. The reaction gas can escape at a gas outlet 28 . The transmitted radiation is fed to the detector 20 via means for guiding the radiation, preferably an optical fiber.

In der dargestellten Ausführungsform mit einer als Anode ge­ schalteten Elektrode 26, die an Masse liegt, und einem als Kathode geschalteten Probenhalter 8, der mit einem Generator 34 verbunden ist, kann die Dünnschicht 2 sowohl durch Sputter­ ätzen beispielsweise mit Argon als Arbeitsgas als auch durch reaktives Ionenätzen RIE (reactive ion etching) mit einem Re­ aktivgas bearbeitet werden. Der Generator 34 kann sowohl mit Niederfrequenz als auch mit Mittelfrequenz oder mit Hochfre­ quenz, beispielsweise mit 13,56 MHz, betrieben werden. Als Arbeitsgas zum reaktiven Ionenätzen kann beispielsweise HCl- Gas oder Cl2-Gas verwendet werden.In the embodiment shown with an electrode 26 connected as an anode, which is connected to ground, and a sample holder 8 connected as a cathode, which is connected to a generator 34 , the thin layer 2 can be etched by sputtering, for example with argon as the working gas, and also by reactive ion etching RIE (reactive ion etching) can be processed with a reactive gas. The generator 34 can be operated with both low frequency and medium frequency or with high frequency, for example at 13.56 MHz. For example, HCl gas or Cl 2 gas can be used as the working gas for reactive ion etching.

In einer anderen Ausführungsform dieses Reaktors 22 mit einem an der Elektrode 26 angeschlossenen Generator kann der Reaktor 22 auch zum Plasmaätzen (plasma etching) verwendet werden.In another embodiment of this reactor 22 with a generator connected to the electrode 26 , the reactor 22 can also be used for plasma etching.

In der Ausführungsform des Reaktors 22 für Triodenätzen wird an die obere Elektrode 26 ein weiterer, in der Figur nicht dargestellter Generator angeschlossen. Für ein MERIE-Ätzen (magnetically enhanced RIE) wird zusätzlich zur Anordnung nach Fig. 4 das Prozeßplasma 24 von einem in der Figur nicht dar­ gestellten Magnetfeld durchsetzt.In the embodiment of the reactor 22 for triode etching, a further generator, not shown in the figure, is connected to the upper electrode 26 . For a MERIE etching (magnetically enhanced RIE), in addition to the arrangement according to FIG. 4, the process plasma 24 is penetrated by a magnetic field which is not shown in the figure.

Eine weitere Ausführungsform des Reaktors 22 gemäß Fig. 5 un­ terscheidet sich von der Fig. 4 lediglich dadurch, daß noch eine besondere externe Lichtquelle 16 vorgesehen ist, die auch ein Laser, beispielsweise ein HeNe-Laser sein kann. Der Licht­ strahl 18 tritt durch ein Fenster 36 in den Reaktor 22 ein und gelangt durch einen lichtdurchlässigen Bereich 38 in der Elektrode 26 und durch das Prozeßplasma 24 zur Dünnschicht 2.A further embodiment of the reactor 22 according to FIG. 5 un differs from FIG. 4 only in that a special external light source 16 is also provided, which can also be a laser, for example a HeNe laser. The light beam 18 enters the reactor 22 through a window 36 and passes through a translucent area 38 in the electrode 26 and through the process plasma 24 to the thin layer 2 .

In der Ausführungsform einer Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Fig. 6, die zum Ionenstrahlätzen verwendet werden kann, ist der Reaktor 22 mit einer äußeren Ionenquelle versehen, die in einem Gasraum 44, dem ein Arbeitsgas 30, z. B. ein Edelgas, zugeführt wird, ein Quellenplasma 46 bildet, das in Sichtkontakt zur Dünnschicht 2 steht. Zum Zünden des Plas­ mas in der Ionenquelle kann beispielsweise eine Glühemissions­ kathode 42 vorgesehen sein, der eine Gleichspannungsquelle 48 zugeordnet ist und die als Kathode über eine weitere Gleich­ spannungsquelle 49 gegen die Anode 43 geschaltet ist. Die im Plasma erzeugten Ionen werden durch das Extraktionsgitter 40 als Ionenstrahl 50 in den Reaktorraum geführt und dort durch eine in der Figur nicht dargestellte Spannungsquelle 52 in Richtung auf die Oberfläche der Dünnschicht 2 beschleunigt.In the embodiment of an arrangement for carrying out the method according to FIG. 6, which can be used for ion beam etching, the reactor 22 is provided with an external ion source, which is located in a gas space 44 to which a working gas 30 , e.g. B. an inert gas is supplied, forms a source plasma 46 which is in visual contact with the thin film 2 . To ignite the plasma in the ion source, for example, a glow emission cathode 42 can be provided, which is assigned a DC voltage source 48 and which is connected as a cathode via a further DC voltage source 49 against the anode 43 . The ions generated in the plasma are guided through the extraction grid 40 as an ion beam 50 into the reactor space and there accelerated in the direction of the surface of the thin layer 2 by a voltage source 52 ( not shown in the figure ) .

Zum reaktiven Ionenstrahlätzen RIBE (reactive ion beam etching) wird dem Ionenquellenraum zusätzlich ein Reaktivgas zugeführt. In der besonderen Ausführungsform des chemisch unterstützten Ionenstrahlätzens CAIBE (chemically assisted ion beam etching) ist die Zuführung eines Reaktivgases 32 als "Gasdusche" vorgesehen. Diese Gaszuführung ist so gestaltet, daß die Oberfläche der Dünnschicht 2 von dem Reaktivgas 32 beströmt wird. In dieser Ausführungsform kann die Gasdusche als Molekularstrahlquelle wirken.For reactive ion beam etching RIBE (reactive ion beam etching), a reactive gas is additionally supplied to the ion source room. In the special embodiment of the chemically assisted ion beam etching CAIBE (chemically assisted ion beam etching), the supply of a reactive gas 32 is provided as a "gas shower". This gas supply is designed so that the surface of the thin layer 2 is flowed through by the reactive gas 32 . In this embodiment, the gas shower can act as a molecular beam source.

Während in der Ausführungsform des Reaktors 22 gemäß Fig. 6 das Eigenleuchten des Quellenplasmas zur Mischung der Trans­ mission der Dünnschicht 2 verwendet wird, ist in der Ausfüh­ rungsform des Reaktors 22 gemäß Fig. 7 zusätzlich noch die Lichtquelle 16, vorzugsweise ein HeNe-Laser, vorgesehen, deren Lichtstrahl 18 durch das Fenster 36 in den Reaktor 22 ein­ tritt, das Quellenplasma 46 durchsetzt und durch das Extrak­ tionsgitter 40 zur Dünnschicht 2 gelangt. In dieser Ausfüh­ rungsform dienen sowohl das Eigenleuchten des Quellenplasmas 46 als auch der Lichtstrahl 18 der Lichtquelle 16 zur Messung der Transmission der Dünnschicht 2.While in the embodiment of the reactor 22 according to FIG. 6 the self-illumination of the source plasma is used to mix the transmission of the thin layer 2 , in the embodiment of the reactor 22 according to FIG. 7 the light source 16 is also preferably a HeNe laser, provided the light beam 18 enters through the window 36 in the reactor 22 , passes through the source plasma 46 and passes through the extraction grid 40 to the thin layer 2 . In this embodiment, both the inherent lighting of the source plasma 46 and the light beam 18 of the light source 16 serve to measure the transmission of the thin film 2 .

In einer Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Fig. 8 für laserchemisches Ätzen LCE (laser chemical etching) mit dem Reaktivgas 32 wird dem Reaktor 22 durch das Fenster 36 ein Bearbeitungslaserstrahl 54 zugeführt, dessen Ausdehnung wenigstens annähernd so groß ist wie die zu bearbeitende Ober­ fläche der Dünnschicht 2. Dieser Bearbeitungslaserstrahl 54 kann beispielsweise von einem in der Figur nicht dargestellten Excimerlaser geliefert werden, dem eine Aufweitungsoptik zuge­ ordnet ist. Dieser Bearbeitungslaserstrahl 54 regt das Reak­ tivgas 32 an, crackt die Moleküle und bildet damit Radikale, die zu den freien Oberflächenteilen der Dünnschicht 2 wandern und die Oberfläche abtragen.In an arrangement for carrying out the method according to FIG. 8 for laser chemical etching LCE (laser chemical etching) with the reactive gas 32 , the reactor 22 is supplied with a processing laser beam 54 through the window 36 , the extent of which is at least approximately as large as the surface to be processed the thin layer 2 . This processing laser beam 54 can be supplied, for example, by an excimer laser, not shown in the figure, to which an expansion lens is assigned. This processing laser beam 54 excites the reactive gas 32 , cracks the molecules and thus forms radicals that migrate to the free surface parts of the thin layer 2 and remove the surface.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform dieser An­ ordnung kann zusätzlich noch die Lichtquelle 16, insbesondere ein HeNe-Laser, vorgesehen sein, dessen fokussierter Laser­ strahl über die freien Oberflächenteile der Dünnschicht 2 geführt wird und dessen transmittierte Strahlung vom Detektor 20 aufgenommen wird. In diesem Fall ist es möglich, daß der Bearbeitungslaserstrahl gebündelt ist und in einer schreiben­ den Bewegung über die Dünnschicht 2 geführt wird.In a particularly advantageous embodiment of this arrangement, the light source 16 , in particular a HeNe laser, can also be provided, the focused laser beam of which is guided over the free surface parts of the thin layer 2 and whose transmitted radiation is recorded by the detector 20 . In this case, it is possible for the processing laser beam to be bundled and to be moved over the thin layer 2 in a writing movement.

Ebenfalls für laserchemisches Ätzen LCE geeignet ist eine Aus­ führungsform des Reaktors 22 gemäß Fig. 9. In dieser Ausfüh­ rungsform erhält der Reaktionsraum ebenfalls ein Reaktivgas 32, jedoch erfolgt die Zuführung des breit gefächerten Bear­ beitungslaserstrahls 64 durch ein Fenster 36, das in einer nicht näher bezeichneten Seitenwand des Reaktors 22 angeordnet ist. Die Strahlrichtung des Bearbeitungslasers 54 verläuft somit wenigstens annähernd parallel zu den Flachseiten der zu bearbeitenden Dünnschicht 2. Als Lichtquelle für die Transpa­ renzmessung durch den Detektor 20 dient die laserinduzierte oder reaktionsinduzierte Fluoreszenzstrahlung bzw. Streustrah­ lung 56, die auch in Richtung auf die Oberfläche der Dünn­ schicht 2 ausgesandt wird. Durch den Bearbeitungslaser 54 wird das Reaktivgas 32 dissoziiert; es werden somit Moleküle dieses Gases zerschlagen und Radikale gebildet, welche die Oberfläche der Dünnschicht 2 angreifen und abtragen. Diese Ausführungs­ form der Anordnung zur Durchführung des Verfahrens ist vor­ zugsweise geeignet für strukturierte Dünnschichten aus Metall, insbesondere aus Aluminium, die auf einem transparenten Sub­ strat angeordnet sind, das vorzugsweise aus Saphir bestehen kann.Also suitable for laser-chemical etching LCE is an embodiment of the reactor 22 according to FIG. 9. In this embodiment, the reaction space also receives a reactive gas 32 , but the wide-ranging machining laser beam 64 is supplied through a window 36 , which is not shown in any more detail designated side wall of the reactor 22 is arranged. The beam direction of the processing laser 54 thus runs at least approximately parallel to the flat sides of the thin layer 2 to be processed. The laser-induced or reaction-induced fluorescent radiation or scattered radiation 56 serves as the light source for the transparency measurement by the detector 20 and is also emitted in the direction of the surface of the thin layer 2 . The reactive gas 32 is dissociated by the processing laser 54 ; molecules of this gas are thus broken up and radicals are formed which attack and remove the surface of the thin layer 2 . This embodiment form of the arrangement for performing the method is preferably suitable for structured thin layers of metal, in particular aluminum, which are arranged on a transparent substrate, which can preferably consist of sapphire.

Abweichend von der dargestellten Ausführungsform der Anordnung zum Herstellen einer strukturierten Dünnschicht 2 gemäß den Fig. 8 und 9 kann anstelle des aufgefächerten Bearbeitungs­ laserstrahles 54 auch eine nicht kohärente UV-Strahlung vorge­ sehen sein, die ausreicht, das Reaktivgas 32 zu dissoziieren. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Anordnung zur Durchführung des Verfahrens kann der Probenhalter 8 mit mehreren Öffnungen versehen sein, von denen die transmittierte Strahlung jeweils über eine Optik zu einem Detektor geführt wird. Diese Detektoren, beispielsweise Dioden, können vor­ zugsweise ein Diodenarray bilden. Auf diese Weise ist es mög­ lich, die Ätzhomogenität ortsaufgelöst an mehreren Stellen der Dünnschicht 2 zu messen.Deviating from the illustrated embodiment of the arrangement for producing a structured thin layer 2 according to FIGS. 8 and 9, instead of the fanned-out processing laser beam 54 , non-coherent UV radiation can also be seen which is sufficient to dissociate the reactive gas 32 . In a particularly advantageous embodiment of the arrangement for carrying out the method, the sample holder 8 can be provided with a plurality of openings, from each of which the transmitted radiation is guided to a detector via an optical system. These detectors, for example diodes, can preferably form a diode array before. In this way, it is possible to measure the etching homogeneity in a spatially resolved manner at several locations of the thin layer 2 .

In der Ausführungsform des Reaktors 22 gemäß Fig. 10 sind so­ wohl die Strahlungsquelle 10 als auch der Detektor 20 ober­ halb der Dünnschicht 2 außerhalb des Reaktors 22 angeordnet. In dieser Ausführungsform tritt der Lichtstrahl 12 der Strah­ lungsquelle 10 durch das Fenster 36 in den Reaktionsraum ein, durchsetzt die Dünnschicht 2 und das Substrat 4 und wird von der Oberfläche des Probenhalters 8 reflektiert, die zu diesem Zweck vorzugsweise poliert sein oder gegebenenfalls auch mit einer besonderen Reflexionsschicht versehen sein kann. Der Lichtstrahl 12 tritt nach mehrfacher Reflexion an der Ober­ fläche des Probenhalters 8 und an einem im Reaktionsraum oder außerhalb desselben angeordneten Spiegel 58 durch das Fenster 36 wieder aus und gelangt zum Detektor 20, der nach Umsetzung der Strahlung in ein entsprechendes elektrisches Signal das Ende des Ätzvorganges anzeigt. Da der Lichtstrahl 12 die Dünn­ schicht 2 mehrfach durchläuft, wird ein erhöhtes Signal-zu- Rausch-Verhältnis erreicht. In the embodiment of the reactor 22 according to FIG. 10, the radiation source 10 and the detector 20 are arranged above the thin layer 2 outside the reactor 22 . In this embodiment, the light beam 12 of the radiation source 10 enters the reaction space through the window 36, passes through the thin layer 2 and the substrate 4 and is reflected by the surface of the sample holder 8 , which for this purpose is preferably polished or optionally also with a special reflection layer can be provided. The light beam 12 emerges after multiple reflections on the upper surface of the sample holder 8 and on a mirror 58 arranged in the reaction chamber or outside the same through the window 36 and arrives at the detector 20 which , after conversion of the radiation into a corresponding electrical signal, ends the Etching indicates. Since the light beam 12 passes through the thin layer 2 several times, an increased signal-to-noise ratio is achieved.

Die thermische Belastung der Dünnschicht 2 während des Ätz­ vorganges muß möglichst niedrig gehalten werden. In einer be­ sonderen Ausführungsform der Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung kann deshalb das Substrat 4 auf dem Substrathalter 8 mit einem in den Figuren nicht darge­ stellten Kleber befestigt werden, der im Bereich der Wellen­ länge, bei der die Messung der Transparenz der Dünnschicht 2 durchgeführt wird, eine hohe Transparenz aufweist. Mit diesem Kleber erhält man einen guten Wärmeübergang und somit einen geringen Wärmewiderstand zwischen dem Substrat 4 und dem Sub­ strathalter 8, für den im allgemeinen eine besondere, in den Figuren nicht dargestellte Kühlung vorgesehen ist.The thermal load on the thin film 2 during the etching process must be kept as low as possible. In a special embodiment of the arrangement for carrying out the method according to the invention, the substrate 4 can therefore be fastened to the substrate holder 8 with an adhesive (not shown in the figures) which is in the range of the waves at which the measurement of the transparency of the thin layer 2 is carried out, has a high transparency. With this adhesive you get a good heat transfer and thus a low thermal resistance between the substrate 4 and the sub strathalter 8 , for which a special cooling, not shown in the figures, is generally provided.

In einer weiteren Ausführungsform der Anordnung zur Durchfüh­ rung des Verfahrens gemäß der Erfindung kann eine modulierte Strahlungsquelle 10 vorgesehen sein, beispielsweise ein modu­ lierter Laserstrahl, um die Transparenz der Dünnschicht 2 zu messen. Damit läßt sich die Höhe des aktiven Signals am Detek­ tor 20 genauer ermitteln. Der Nachweis kann außerdem in einem Lock-in-Verstärker erfolgen.In a further embodiment of the arrangement for carrying out the method according to the invention, a modulated radiation source 10 can be provided, for example a modulated laser beam, in order to measure the transparency of the thin layer 2 . This enables the level of the active signal at the detector 20 to be determined more precisely. Detection can also be done in a lock-in amplifier.

Claims (19)

1. Verfahren zum Herstellen einer strukturierten Dünnschicht, insbesondere aus einem Hochtemperatursupraleiter, die auf einem Substrat angeordnet ist, dessen Transmission größer ist als die Transmission der Dünnschicht, durch Trockenätzen, bei dem die Dicke der geätzten Dünnschicht optisch gemessen wird, gekennzeichnet durch die Messung der Änderung der Transmission der Dünnschicht (2) während der Ätzung.1. A method for producing a structured thin layer, in particular from a high-temperature superconductor, which is arranged on a substrate whose transmission is greater than the transmission of the thin layer, by dry etching, in which the thickness of the etched thin layer is optically measured, characterized by the measurement of Change in the transmission of the thin film ( 2 ) during the etching. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Transmission zu entfernender Teile der Dünnschicht (2) und die Transmission des Substrats (4) als Funktion der Zeit gemessen wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the transmission of parts of the thin layer ( 2 ) to be removed and the transmission of the substrate ( 4 ) is measured as a function of time. 3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Ermittlung der ersten Ableitung der Transmission nach der Zeit.3. The method according to claim 2, characterized by determining the first derivative of the transmission after the time. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß geätzt wird, solange der Differenzquo­ tient (T(tn)-T(tn-1))/Δt in vorbestimmten Meßintervallen Δt zunimmt.4. The method according to claim 3, characterized in that etching is carried out as long as the difference quotient (T (t n ) -T (t n-1 )) / Δt increases in predetermined measuring intervals Δt. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zunahme der Transmission in Ab­ hängigkeit von der Zeit (t) ermittelt und geätzt wird, solange T (tn) β · T (tn-1)ist; mit β ≲ und tn = tn-1 + Δt.5. The method according to claim 1, characterized in that the increase in transmission as a function of time (t) is determined and etched as long as T (t n ) β · T (t n-1 ); with β ≲ and t n = t n-1 + Δt. 6. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Substrat (4), das mit der Dünnschicht (2) versehen ist, in einem Reaktor (22) auf einem Probenhalter (8) angeordnet ist, der unter dem Substrat (4) mit einer Öffnung (9) versehen ist, und daß unter der Öffnung (9) eine Strahlungsquelle (10) oder ein Detektor (20) und über dem Substrat (4) ein Detektor (20) bzw. eine Strahlungsquelle (10) vorgesehen ist.6. Arrangement for performing the method according to one of claims 1 to 5, characterized in that a substrate ( 4 ), which is provided with the thin layer ( 2 ), is arranged in a reactor ( 22 ) on a sample holder ( 8 ) , which is provided under the substrate ( 4 ) with an opening ( 9 ), and that under the opening ( 9 ) a radiation source ( 10 ) or a detector ( 20 ) and over the substrate ( 4 ) a detector ( 20 ) or a radiation source ( 10 ) is provided. 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Dünnschicht (2) mit einer Prozeß­ maske (6) versehen ist.7. Arrangement according to claim 6, characterized in that the thin layer ( 2 ) with a process mask ( 6 ) is provided. 8. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Optik (13) zur Konzentration der Strahlung auf dem Detektor (20) vorgesehen ist.8. Arrangement according to claim 6, characterized in that an optical system ( 13 ) for concentrating the radiation on the detector ( 20 ) is provided. 9. Anordnung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Lichtleitfasern (14).9. Arrangement according to claim 8, characterized by optical fibers ( 14 ). 10. Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Probenhalter (8) mit meh­ reren Öffnungen versehen ist, denen jeweils eine Optik zur Konzentration der Strahlung auf jeweils einem Empfänger eines Detektorarrays zugeordnet ist.10. The arrangement according to claim 8 or 9, characterized in that the sample holder ( 8 ) is provided with a plurality of openings, each of which is assigned an optical system for concentrating the radiation on a respective receiver of a detector array. 11. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Reaktor (22) in der Ausführung als Parallelplattenreaktor vorgesehen ist und daß als Strahlungs­ quelle das Eigenleuchten des Prozeßplasmas (24) vorgesehen ist (Fig. 4).11. The arrangement according to claim 6, characterized in that a reactor ( 22 ) is provided in the design as a parallel plate reactor and that the radiation of the process plasma ( 24 ) is provided ( Fig. 4). 12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als zusätzliche Lichtquelle ein Laser (18) vorgesehen ist (Fig. 5).12. The arrangement according to claim 11, characterized in that a laser ( 18 ) is provided as an additional light source ( Fig. 5). 13. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß für den Reaktor (22) eine äußere Ionenquelle vorgesehen ist, die in einem Gasraum (44) angeordnet ist, der mit einem Arbeitsgas (30) ein Quellen­ plasma (46) bildet, und daß der Gasraum (44) vom Reaktorraum durch ein Extraktionsgitter (40) getrennt ist, aus dem ein Ionenstrahl (50) austritt, der durch eine Spannungsquelle (52) zwischen Glühemissionskathode (42) und Probenhalter (8) auf die Dünnschicht (2) beschleunigt wird (Fig. 6).13. The arrangement according to claim 6, characterized in that an external ion source is provided for the reactor ( 22 ), which is arranged in a gas space ( 44 ) which forms a source plasma ( 46 ) with a working gas ( 30 ), and that the gas space ( 44 ) is separated from the reactor space by an extraction grid ( 40 ) from which an ion beam ( 50 ) emerges, which is accelerated by a voltage source ( 52 ) between the glow emission cathode ( 42 ) and sample holder ( 8 ) onto the thin layer ( 2 ) will ( Fig. 6). 14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Gasraum (44) ein Edelgas (30) und der Reaktionsraum ein Reaktivgas (32) enthält (Fig. 7).14. Arrangement according to claim 13, characterized in that the gas space ( 44 ) contains a noble gas ( 30 ) and the reaction space contains a reactive gas ( 32 ) ( Fig. 7). 15. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Reaktionsraum ein Reaktivgas (32) enthält, das von einem aufgeweiteten Bearbeitungslaserstrahl (54) durchsetzt ist.15. The arrangement according to claim 6, characterized in that the reaction chamber contains a reactive gas ( 32 ) which is penetrated by an expanded processing laser beam ( 54 ). 16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine zusätzliche Lichtquelle (16) vorgesehen ist (Fig. 8).16. The arrangement according to claim 15, characterized in that an additional light source ( 16 ) is provided ( Fig. 8). 17. Anordnung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch einen gebündelten Bearbeitungslaserstrahl.17. The arrangement according to claim 16, characterized by a bundled processing laser beam. 18. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Bearbeitungslaser (54) durch eine Seitenwand des Reaktors (22) zugeführt ist und wenigstens annähernd parallel zu den Flachseiten der Dünn­ schicht (2) verläuft (Fig. 9).18. The arrangement according to claim 15, characterized in that the processing laser ( 54 ) through a side wall of the reactor ( 22 ) is fed and at least approximately parallel to the flat sides of the thin layer ( 2 ) ( Fig. 9). 19. Anordnung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Anordnung der Lichtquelle (10) und des Detektors (20) gegenüber der gleichen Flachseite der Dünnschicht (2) und durch eine mehrfache Spiegelung des Lichtstrahls (12) an der Oberfläche des Probenhalters (8) und an einem zusätzlich ange­ brachten Spiegel (58) (Fig. 10).19. The arrangement according to claim 6, characterized by an arrangement of the light source ( 10 ) and the detector ( 20 ) opposite the same flat side of the thin layer ( 2 ) and by a multiple reflection of the light beam ( 12 ) on the surface of the sample holder ( 8 ) and on an additional mirror ( 58 ) ( Fig. 10).
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