DE4128779C2 - Verfahren zum Herstellen von Feinstrukturen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie Verwendungen des Verfahrens und der Vorrichtung - Google Patents

Verfahren zum Herstellen von Feinstrukturen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie Verwendungen des Verfahrens und der Vorrichtung

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Fein­ strukturen mit den folgenden Verfahrensschritten:
  • - Anordnen einer Probe, auf der eine Feinstruktur zu bilden ist, auf einem als Elektrode in einer Vakuumkammer die­ nenden Probenträger
  • - Evakuieren des Innenraumes der Vakuumkammer auf ein vor­ gegebenes Vakuum;
  • - Einleiten eines reaktiven Gases in die Vakuumkammer; und
  • - Erzeugen eines Plasmas des reaktiven Gases in der Vakuum­ kammer unter Verwendung des Probenträgers und einer Plas­ maerzeugungseinrichtung, so daß eine Feinstruktur auf der Probe gebildet wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durch­ führung des Verfahrens, umfassend
  • - eine Vakuumkammer;
  • - eine Gaszuführungseinrichtung zum Einleiten eines reakti­ ven Gases in die Vakuumkammer;
  • - eine Plasmaerzeugungseinrichtung, die ein Plasma des re­ aktiven Gases in der Vakuumkammer erzeugt;
  • - einen als Elektrode dienenden Probenträger, der in der Vakuumkammer zum Auflegen einer Probe angeordnet und mit der Plasmaerzeugungseinrichtung gekoppelt ist; und
  • - eine Einrichtung zum Evakuieren des Innenraumes der Vaku­ umkammer.
Die Erfindung betrifft weiterhin Verwendungen des Verfahrens und der Vorrichtung der in Rede stehenden Art.
Fig. 4 ist ein schematischer Querschnitt einer herkömmlichen Vorrichtung zum Bilden einer Feinstruktur, z. B. einer Plas­ maätzvorrichtung. Dabei ist ein Halbleitersubstrat 2, auf dem eine Feinstruktur gebildet wird, in einer Vakuumkammer 1 an­ geordnet. Das Halbleitersubstrat 2 trägt auf seiner Oberflä­ che beispielsweise eine polykristalline Siliciumdünnschicht und auf dieser eine Fotoresiststruktur, die als ätzbeständige Maske dient. In der Vakuumkammer 1 liegt das Halbleitersub­ strat 2 auf einem Probenträger 4, der zugleich als Elektrode dient und an eine Hochfrequenz-Stromquelle 3 angeschlossen ist, um Hochfrequenz-Energie zuzuführen (nachstehend einfach als "Elektrode 4" bezeichnet). Dem Halbleitersubstrat 2 ge­ genüberstehend ist eine Elektrode 6 angeordnet, in der Gasdü­ sen 5 vorgesehen sind, aus denen ein Ätzgas, das ein reakti­ ves Gas, wie beispielsweise Chlorgas ist, gleichmäßig auf das Halbleitersubstrat 2 gerichtet wird. Die Vakuumkammer 1 hat einen Evakuierungsstutzen 7, durch die sie evakuiert wird, und einen Gaszuführstutzen 8, durch den das reaktive Ätzgas in die Vakuumkammer 1 eingeleitet wird.
Die so ausgelegte herkömmliche Vorrichtung zum Bilden von Feinstrukturen wird wie folgt betrieben. Zuerst wird ein Ätz­ gas durch den Gaszuführstutzen 8 in das Innere der Vakuumkam­ mer 1 und durch die Gasdüsen geleitet, während die Vakuumkam­ mer 1 mit Hilfe einer Evakuierungseinrichtung (nicht gezeigt) durch den Evakuierungsstutzen 7 evakuiert wird. Dann wird von der Hochfrequenz-Stromversorgung 3 zwischen der Elektrode 4 und der ihr gegenüberstehenden Elektrode 6 eine Hochfrequenz- Spannung zur Erzeugung einer Glimmentladung angelegt. Dadurch wird das in die Vakuumkammer 1 eingeleitete Ätzgas aktiviert und bildet ein Plasma, so daß aktive neutrale Moleküle, neu­ trale Atome und Ionen erzeugt werden. Das Ätzen des Halblei­ tersubstrats 2 läuft aufgrund der Anwesenheit dieser Mole­ küle, Atome und Ionen derart ab, daß eine Feinstruktur gebil­ det wird.
Das oben erläuterte herkömmliche Verfahren zum Herstellen ei­ ner Feinstruktur weist die folgenden Nachteile auf:
(1) Gleichmäßigkeit der Ätzgeschwindigkeit
Da bei den herkömmlichen Verfahren eine räumliche Verteilung des aktivierten Halogengases oder der Halogenionen erfolgt, tritt bei der Herstellung einer Feinstruktur auf einer Probe mit großem Durchmesser eine Verteilung der Ätzgeschwindigkeit in der gleichen Ebene auf. Eine Verminderung der Ätzgeschwin­ digkeit macht eine große Ätzkammer erforderlich.
(2) Ätzselektivität in bezug auf eine Grundschicht
Bei den herkömmlichen Verfahren wird ein Ätzmittel, etwa in Form von geladenen Teilchen, in beschleunigtem Zustand auf die Probe abgestrahlt. Infolgedessen wird die zu ätzende Oberflä­ che beschädigt, und es kann keine ausreichende Selektivität in bezug auf die als Ätzschutz dienende Schicht erreicht wer­ den.
(3) Verringerung der Ätzgeschwindigkeit einer Feinstruktur infolge des Mikroloading-Effekts
Da bei den herkömmlichen Verfahren die Richteigenschaft des Ätzmittels unbefriedigend ist, wird die in einen Zwischenraum einer Feinstruktur zuzuführende Ätzmittelmenge verringert, so daß die Ätzgeschwindigkeit abnimmt. Außerdem hängt der Grad der Haftung eines Reaktionsprodukts an der Seitenwand einer beim Ätzen gebildeten Struktur von der Strukturgröße ab. Es muß also die Abhängigkeit des anisotropen Ätzprofils von der Strukturgröße berücksichtigt werden.
(4) Die oben beschriebenen Probleme der herkömmlichen Verfah­ ren führen zu einer Verschlechterung der Eigenschaften der durch die Feinstruktur gebildeten aktiven Bauelemente
Ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art sind aus der DE 39 00 768 C1 bekannt. Dort ist eine Vorrich­ tung zum Plasmaätzen beschrieben, bei der zwei Elektroden vorgesehen sind, die parallel zueinander und einander gegen­ überliegend vorgesehen sind. Zwischen ihnen wird ein Plasma erzeugt, und zwar unter Verwendung einer Hochfrequenz-Versor­ gungsquelle, die an die eine Elektrode angeschlossen ist, welche ein zu behandelndes Substrat trägt. Die gegenüberlie­ gende Elektrode ist mit einem Wandlerelement ausgerüstet, um zwischen den beiden Elektroden eine stehende Schallwelle aus­ zubilden. Das Wandlerelement ist innerhalb der Ätzkammer an­ geordnet und gegenüber dem Plasma gekapselt. Die stehende Schallwelle, die sich in derselben Richtung ausbreitet wie das elektrische Feld zwischen den beiden Elektroden, dient dazu, in genau vorgegebenen Zonen parallel zu der das Sub­ strat tragenden Elektrode eine Erhöhung bzw. eine Verringe­ rung der Teilchendichte zu erzeugen, um auf diese Weise das Plasmaätzen zu unterstützen.
Der DE 39 00 768 C1 lassen sich keine Hinweise entnehmen, daß es wichtig ist, die Beeinflussung des Plasmas durch die Vaku­ umkammer selbst zu vermeiden. Die Druckschrift DE 39 00 768 C1 gibt daher keinerlei Anregung, die Gehäuse­ seitenwand der Vakuumkammer in spezieller Weise auszurüsten bzw. zu behandeln, um auf diese Weise etwa das Haften von Reaktionsprodukten an der Vakuumkammer zu vermeiden.
In der Veröffentlichung in Patents Abstracts of Japan, C-607, vom 15. Juni 1989, Vol. 13, No. 260 (JP 01-62461 A), ist eine Sputtereinrich­ tung beschrieben, bei der in einem Vakuumbehälter zwei gegen­ überliegende Elektroden vorgesehen sind, an die eine Hoch­ spannung von einer Stromversorgung angelegt wird. Auf der einen Elektrode befindet sich ein zu behandelndes Substrat. Diese Elektrode ist dabei zugleich als piezoelektrisches Ele­ ment ausgebildet, um eine Vibration des Substrates während der Behandlung zu erzielen und dadurch die Korngröße des her­ gestellten Filmes zu verringern und eine gleichmäßige Schichtdicke mit geringer Koerzitivkraft zu erreichen.
In der Veröffentlichung in Patents Abstracts of Japan, C-541, vom 8. November 1988, Vol. 12, No. 421 (JP 63-153 265 A), ist eine weitere Sputtereinrichtung beschrieben, bei der ein Target und ein Substrat einander gegenüberliegend in einer Behandlungskammer untergebracht sind. Dem Substrat ist ein Oszillatorhalter mit einem Ultraschalloszillator zugeordnet, um eine entsprechende Schwingung des Substrates während der Behandlung zu erzeugen. Auf diese Weise soll das Aufbringen der Schicht durch Sput­ tern verbessert werden.
In der Veröffentlichung in Patents Abstracts of Japan, C-540, vom 26. Oktober 1988, Vol. 12, No. 410 (JP 63-149 368 A), ist eine weitere Sputtereinrichtung beschrieben, bei der es darum geht, eine Dünnschicht auf einem Substrat besonders dicht und gleichmä­ ßig aufzubringen. Zu diesem Zweck wird dort ein Beschich­ tungsverfahren mit trockener Dampfphase verwendet, wobei das Substrat unter Verwendung eines Ultraschalloszillators in Schwingungen versetzt wird. Dabei soll das Wachsen von säu­ lenförmigen Kristallen auf der Oberfläche des Substrats ver­ hindert werden, bei dem nur feine Kristallkörner erwünscht sind.
Bei den zuletzt erläuterten drei Veröffentlichungen ist die Einwirkung der Gehäusewand auf das Plasma in dem Behandlungs­ raum zwischen den Elektroden nicht berücksichtigt. Vielmehr wird in den beschriebenen Fällen jeweils eine direkte Beein­ flussung einer Probe durchgeführt.
Aus der Veröffentlichung in Patents Abstracts of Japan, C-578, vom 20. März 1989, Vol. 13, No. 115 (JP 63-290 270 A), ist ein Verfahren zur Messung der Dicke eines Targets in einer Sputtereinrich­ tung bekannt. Dort wird ein Ultraschall-Quarzoszillator an der Rückseite eines zu messenden Targets angeordnet, und zwar in einem Bereich, in welchem das Target einen Erosionsbereich besitzt. Unter Verwendung der Resonanzfrequenz des Targets kann die Dicke der Schicht an den gewünschten Stellen be­ stimmt werden. Die Probleme der Beeinflussung des Plasmas durch die Gehäusewand in einem Vakuumbehälter sind in dieser Druckschrift nicht angesprochen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von Feinstrukturen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, mit denen die Behand­ lung von Proben weiter verbessert wird, insbesondere durch eine gleichmäßige Plasmadichte, die nicht durch die Anwesen­ heit der Gehäusewand des Vakuumbehälters beeinträchtigt wer­ den soll, wobei zugleich eine gleichmäßige Plasmadichte, eine gleichmäßige Elektronendichte, eine Steigerung der Ätzge­ schwindigkeit, eine Einschränkung des Haftens von Reaktions­ produkten an der Vakuumkammer sowie eine Begrenzung der Auf­ ladung einer Probe aufgrund der Verbesserung der Gleichmäßig­ keit der Elektronendichte sichergestellt werden sollen.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. Anspruchs 11 auszubilden. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bzw. 12 und 13 ange­ geben. Verwendungen des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung sind in den Ansprüchen 3 bis 10 sowie 14 bis 28 angegeben.
Mit dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird die Aufgabe in zufriedenstellender Weise gelöst. Insbe­ sondere können bei dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Herstellen von Feinstrukturen - da die Feinstrukturbildung durchgeführt wird, während gleichzeitig an die Vakuumkammer eine elastische Welle angelegt wird - die Gleichmäßigkeit der Plasmadichte und der Elektronendichte so­ wie die Ätzgeschwindigkeit verbessert und durch die verbes­ serte Gleichmäßigkeit der Elektronendichte ein Haften von Re­ aktionsprodukten an der Vakuumkammer sowie ein Aufladen der Probe eingeschränkt werden.
Bei dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist die Einrichtung zur Erzeugung einer elastischen Welle quer zur Feldrichtung des elektrischen Feldes in vorteilhafter Weise außen an der Gehäuseseitenwand angebracht. Damit ist die Anregung der Gehäuseseitenwand in ungestörter Weise mög­ lich. Schutzmaßnahmen für diese Einrichtung zum Erzeugen der elastischen Welle, z. B. einen Ultraschallwandler, gegen Plas­ maeinwirkungen sind nicht erforderlich.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegen­ den Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:
Fig. 1 einen schematischen Querschnitt eines Ausführungs­ beispiels der Plasmaätzvorrichtung nach der Erfin­ dung;
Fig. 2 einen seitlichen Querschnitt eines Halbleitersub­ strats, an dem mit der Vorrichtung gemäß Fig. 1 ein Ätzvorgang durchgeführt wird;
Fig. 3 ein Diagramm, das die Verteilung der Plasmadichte bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung und bei einer herkömmlichen Plasmaätzvorrichtung zeigt; und in
Fig. 4 einen schematischen Querschnitt einer herkömmlichen Plasmaätzvorrichtung.
Die Vorrichtung und das Verfahren zum Herstellen von Feinstruktu­ ren machen sich die folgenden Auswirkungen der elastischen Welle auf einen Körper zunutze.
[1] Erwärmen eines Körpers durch die elastische Welle
Im allgemeinen tritt die elastische Welle im Verlauf ihrer Ausbreitung in Wechselwirkung mit einem Medium und wird da­ durch abgeschwächt. Der durch die Abschwächung bedingte Ener­ gieverlust der Welle wird in Wärmeenergie umgewandelt, so daß das Medium erwärmt und seine Temperatur erhöht wird. Bei gleichem Schwächungskoeffizienten gilt, daß durch die Schwächung der Welle um so mehr Energie pro Volumeneinheit verlorengeht, je größer die Amplitude der Welle ist. Insbe­ sondere bei dem Vorhandensein eines Resonanzkörpers wird in diesem Körper eine stehende Welle erzeugt, deren Amplitude hinreichend groß ist, so daß ein großer lokaler Energiever­ lust auftritt. Dies ermöglicht eine lokale Erwärmung.
Das Erwärmen eines zu bearbeitenden Werkstücks verbessert die Bildung der Feinstruktur in der nachstehend beschriebenen Weise. Im allgemeinen wird (1) aufgrund der Beschleunigung einer thermischen Reaktion die Geschwindigkeit erhöht, mit der eine Feinstruktur gebildet wird. (2) Die Ätzselektivität wird aufgrund eines durch die lokale Erwärmung bewirkten Un­ terschieds in der chemischen Reaktion verbessert. (3) Der Eintritt von Ätzmittel tief in das Innere einer Feinstruktur wird dadurch erleichtert und verbessert somit die Eigenschaf­ ten der Feinstruktur.
[2] Verlagern eines Körpers durch die elastische Welle
Eine elastische Welle wird von einem Medium ausgebreitet, wo­ bei verlagerte Teilchen des Mediums auf angrenzende Teilchen ein Moment übertragen und selbst in ihre Ausgangslage zurück­ gebracht werden. Daher ist das Vorhandensein der elastischen Welle gleichbedeutend mit dem Vorhandensein einer Verlagerung eines Körpers. Wenn eine elastische Welle in einem Körper er­ zeugt wird, der zum Ätzvorgang beiträgt, wird der Bereich der Oberfläche des Körpers, der im Vergleich mit der Wellenform klein ist, periodisch in einer Richtung verlagert, die zu der Oberfläche senkrecht ist oder tangential verläuft, was von der Ausbreitungsrichtung der Welle und dem Winkel zwischen einem veränderlichen Vektor und einem Wellenkörpervektor ab­ hängt.
Eine solche Verlagerung verbessert die Charakteristiken der Feinstrukturbildung in der nachstehend beschriebenen Weise. Wenn die Geschwindigkeit, mit der der Bereich durch die ela­ stische Welle verlagert wird, gegenüber der Geschwindigkeit von auftreffenden Teilchen hoch ist, erhöht sich die relative Geschwindigkeit der auftreffenden Teilchen, so daß ihr Moment erhöht wird. Infolgedessen (1) nimmt die Geschwindigkeit zu, mit der die Feinstruktur gebildet wird. (2) Die zu bildende Feinstruktur wird infolge der verbesserten Richteigenschaften der auftreffenden Teilchen verbessert. (3) Die Feinstruktur­ bildung wird durch das leichtere Eindringen eines Ätzmittels in das Innere einer Feinstruktur verbessert. (4) Das Wegätzen eines Bereiches an einer Schulter, die eine große absolute Dicke hat, wird verbessert. (5) Das Ablösen eines Reaktions­ produktes wird aufgrund der durch die elastische Welle be­ wirkten Schwingungen beschleunigt.
[3] Kondensation eines Körpers durch die elastische Welle
Da nur die feinen Teilchen von der elastischen Welle verla­ gert werden und somit deren Aufeinandertreffen verstärkt wird, werden die Agglomeration und Dissoziation eines Ätzmit­ tels in dem Plasma beschleunigt. Dadurch werden die Charakte­ ristiken der Feinstrukturbildung in der nachstehend beschrie­ benen Weise verbessert. (1) Die Geschwindigkeit, mit der eine Feinstruktur gebildet wird, erhöht sich infolge einer Zunahme der Ätzmitteldichte. (2) Da die Art des Ätzmittels wegen der durch die normale Entladung nicht bewirkten Dissoziation ge­ ändert werden kann, wird eine selektive Feinstrukturbildung ermöglicht.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 wird nun ein Ausfüh­ rungsbeispiel erläutert. Fig. 1 ist eine schematische Dar­ stellung des Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zum Her­ stellen von Feinstrukturen, z . B. einer Plasmaätzvorrichtung. Dabei sind mit 1 bis 8 die Teile bezeichnet, die den jeweili­ gen Teilen der herkömmlichen Vorrichtung gemäß Fig. 4 ent­ sprechen. Das Ausführungsbeispiel verwendet als Einrichtung 9 zur Erzeugung einer elastischen Welle einen Ultraschallwel­ lenerzeuger, der eine elastische Welle von 10 kHz oder höhe­ rer Frequenz, d. h. eine Welle in einem sogenannten Ultra­ schallwellenbereich erzeugt. Das heißt also, daß der Ultra­ schallwellenerzeuger, der ein piezoelektrischer, ein elektro­ striktiver oder ein magnetostriktiver Schwinger sein kann, an einem Wandbereich der Vakuumkammer 1 angeordnet ist.
Fig. 2 ist ein Querschnitt eines Halbleitersubstrats, der er­ halten wird, wenn eine auf dem Halbleitersubstrat gebildete polykristalline Siliciumschicht mit der Plasmaätzvorrichtung gemäß Fig. 1 geätzt wird. In Fig. 2 ist auf einem Substrat 10 des Halbleitersubstrats 2 eine Siliciumoxidschicht 11 gebil­ det, und auf dieser ist eine zu bearbeitende polykristalline Siliciumschicht 12 gebildet. Auf der polykristallinen Silici­ umschicht 12 ist eine strukturierte Fotoresistschicht 13 als ätzbeständige Maske mit einem fotolithografischen Verfahren gebildet.
Bei dem Verfahren zum Herstellen einer Feinstruktur unter An­ wendung der oben beschriebenen Vorrichtung wird das Halblei­ tersubstrat 2 zuerst auf die Elektrode 4 gelegt. Dann wird ein Ätzgas, das ein reaktives Gas ist, aus den Gasdüsen 5 in die Vakuumkammer 1 eingeleitet, während gleichzeitig die Va­ kuumkammer 1 durch den Evakuierungsstutzen 7 evakuiert wird. Von der Hochfrequenz-Stromquelle 3 wird zwischen der Elek­ trode 4 und der Elektrode 6 eine Hochfrequenz-Spannung zur Erzeugung einer Glimmentladung angelegt. Infolgedessen wird das in die Vakuumkammer 1 eingeleitete Ätzgas aktiviert und bildet dadurch ein Plasma und erzeugt aktive neutrale Mole­ küle, neutrale Atome und Ionen. Das Ätzen des Halbleitersub­ strats 2 läuft aufgrund der Anwesenheit dieser Moleküle, Atome und Ionen derart ab, daß eine Feinstruktur gebildet wird.
Zu diesem Zeitpunkt wird von der Einrichtung 9 zur Erzeugung einer Ultraschallwelle eine Ultraschallwelle erzeugt und an die Vakuumkammer 1 angelegt, so daß der Wandbereich der Vaku­ umkammer 1 von der Ultraschallwelle angeregt wird. Infolge­ dessen haben das Reaktionsprodukt und Elektronen, die zur Wand der Vakuumkammer 1 gebracht werden, eine größere Bewe­ gungsenergie als in dem Falle, in dem keine Ultraschallwelle einwirkt, und zwar aufgrund der oben beschriebenen Funktionen der elastischen Welle, die das Erwärmen, die Verlagerung und die Kondensation eines Körpers umfassen, und bleiben daher auch dann aktiviert, wenn sie auf die Wandfläche der Vakuum­ kammer 1 auftreffen. Somit wird die Gleichmäßigkeit der Plas­ madichte verbessert, und ein Haften von Reaktionsprodukten an der Wand kann verhindert werden.
Das Diagramm in Fig. 3 zeigt die Verteilung der Plasmadichte, wie sie bei dem Ausführungsbeispiel und der herkömmlichen Plasmaätzvorrichtung erhalten wird. Gemäß dem Diagramm wird die Gleichmäßigkeit der Plasmadichte und der Elektronendichte dann verbessert, wenn die Wand der Vakuumkammer 1 durch die Ultraschallwelle angeregt wird (in Fig. 3 mit o bezeichnet), was nicht der Fall ist, wenn keine Ultraschallwelle angelegt wird (mit x in Fig. 3 bezeichnet). Somit wird durch die Ver­ besserung der Ätzgeschwindigkeit und der Gleichmäßigkeit der Elektronendichte eine Beschränkung der Aufladung des Halblei­ tersubstrats 2 ermöglicht.
Das beschriebene Ausführungsbeispiel verwendet als Verfahren zum Herstellen einer Feinstruktur das Plasmaätzverfahren. Die Erfindung ist aber auch anwendbar bei Ätzverfahren mit reak­ tiven Ionen, Ätzverfahren mit magnetfeldunterstützten reakti­ ven Ionen, Elektronenzyklotron-Plasmaätzverfahren, Neutral­ strahl-Ätzverfahren, Ätzverfahren mit Lichtanregung, lichtun­ terstützten Ätzverfahren oder dem physikalischen Ionenätzver­ fahren.
Die Siliciumoxidschicht 11 wird als diejenige Schicht benützt, in der eine Feinstruktur gebildet wird. Eine Silici­ umnitrid- oder Siliciumoxynitridschicht kann aber ebenfalls verwendet werden. Anstelle der polykristallinen Silicium­ schicht 12 kann eine einkristalline Siliciumschicht verwendet werden.
Die Schicht, in der eine Feinstruktur gebildet wird, kann hergestellt sein aus Wolfram, Tantal, Molybdän, Zirkon, Titan, Hafnium, Chrom, Platin, Eisen, Zink, Zinn, einem Sili­ cid, einem Nitrid oder einem Carbid von jedem dieser Stoffe; aus Aluminium, Kupfer, Gold, Silber oder einer Legierung, die im wesentlichen aus irgendeinem dieser Metalle besteht; oder aus einem organischen Polymer wie einem Novolakharz oder Po­ lyimid.
Die Schicht, in der eine Feinstruktur gebildet wird, kann ein ferroelektrisches Material, wie PZT (Blei, Zink, Zinn), ein Supraleiter einschließlich eines Oxidsupraleiters oder ein ferromagnetisches Material sein.
Bei dem obigen Ausführungsbeispiel wird als zu bearbeitende Probe, d. h. als Körper, die auf dem Halbleitersubstrat 2 ge­ bildete Dünnschicht verwendet, wobei es sich um die Herstel­ lung von integrierten Halbleiterschaltungen handelt. Die Er­ findung ist aber auch bei einem Magnetband- oder einem Ma­ gnetplatten-Substrat einsetzbar, die in Magnetspeicheranord­ nungen eingesetzt werden und auf denen Speicherelemente zu bilden sind, ferner bei einem Substrat für eine Bildplatte oder dergleichen zum Einsatz in einem optischen Speicher, wo­ bei Speicherelemente zu bilden sind, ferner bei geformten Me­ tallkörpern, einer auf der Oberfläche des geformten Metall­ körpers gebildeten Dünnschicht, einem Maschinenbauteil wie etwa einem Bolzen oder einem Bearbeitungswerkzeug.

Claims (30)

1. Verfahren zum Herstellen von Feinstrukturen mit den fol­ genden Verfahrensschritten:
  • - Anordnen einer Probe (2), auf der eine Feinstruktur zu bilden ist, auf einem als Elektrode in einer Vakuum­ kammer (1) dienenden Probenträger (4);
  • - Evakuieren des Innenraumes der Vakuumkammer (1) auf ein vorgegebenes Vakuum;
  • - Einleiten eines reaktiven Gases in die Vakuumkammer (1); und
  • - Erzeugen eines Plasmas des reaktiven Gases in der Va­ kuumkammer (1) unter Verwendung des Probenträgers (4) und einer Plasmaerzeugungseinrichtung, so daß eine Feinstruktur auf der Probe (2) gebildet wird,
gekennzeichnet durch das gleichzeitige Anlegen einer elastischen Welle an die Gehäusewand der Vakuumkammer (1), derart, daß die Gehäusewand der Vakuumkammer (1) zum Schwingen angeregt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als elastische Welle eine Ultraschallwelle mit einer Frequenz von 10 kHz oder einer höheren Frequenz verwendet wird.
3. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 bei einem Plasmaätzverfahren.
4. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 bei einem reaktiven Ionenätzverfahren.
5. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 bei einem magnetfeldunterstützten reaktiven Ionenätzver­ fahren.
6. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 bei einem Elektronenzyklotron-Plasmaätzverfahren.
7. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 bei einem Neutralstrahl-Ätzverfahren.
8. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 bei einem Lichtanregungs-Ätzverfahren.
9. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 bei einem lichtunterstützten Ätzverfahren.
10. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 bei einem physikalischen Ionenätzverfahren.
11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, umfassend
  • - eine Vakuumkammer (1);
  • - eine Gaszuführungseinrichtung (8) zum Einleiten eines re­ aktiven Gases in die Vakuumkammer (1);
  • - eine Plasmaerzeugungseinrichtung, die ein Plasma des reaktiven Gases in der Vakuumkammer (1) erzeugt;
  • - einen als Elektrode dienenden Probenträger (4), der in der Vakuumkammer (1) zum Auflegen einer Probe (2) an­ geordnet und mit der Plasmaerzeugungseinrichtung ge­ koppelt ist; und
  • - eine Einrichtung (7) zum Evakuieren des Innenraumes der Vakuumkammer (1),
gekennzeichnet durch eine an der Gehäusewand der Vakuumkammer (1) angebrachte Einrichtung (9) zur Erzeugung einer elastischen Welle mit einer vorgegebenen Frequenz, mit der die Gehäusewand schwingt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (9) zur Erzeugung der elastischen Welle ein Ultraschallwellenerzeuger, insbesondere ein piezoelektrischer, elektrostriktiver oder magnetostrikti­ ver Schwinger ist, der mit einer Frequenz von mindestens 10 kHz schwingt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gegenelektrode (6) vorgesehen ist, die in der Vakuumkammer (1) dem Probenträger (4) gegenübersteht.
14. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei der als Probe ein Halbleitersubstrat verwendet wird.
15. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei der als Probe ein Magnetband verwendet wird.
16. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei der als Probe eine Magnetplatte verwendet wird.
17. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei der als Probe eine Bildplatte verwendet wird.
18. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei der als Probe ein geformter Metallkörper verwendet wird.
19. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei der als Probe ein Maschinenelement verwendet wird.
20. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei der als Probe ein Substrat mit einer Schicht, in der eine Feinstruktur zu bilden ist, verwendet wird.
21. Verwendung nach Anspruch 20, bei der die mit einer Feinstruktur zu versehende Schicht aus einer Gruppe ausgewählt wird, die eine Siliciumoxid­ schicht, eine Siliciumnitridschicht und eine Silicium­ oxynitridschicht umfaßt.
22. Verwendung nach Anspruch 20, bei der als Schicht, in der eine Feinstruktur zu bilden ist, eine polykristalline oder eine einkristalline Sili­ ciumschicht verwendet wird.
23. Verwendung nach Anspruch 20, bei der als Schicht, in der eine Feinstruktur zu bilden ist, eine Schicht verwendet wird, die aus Wolfram, Tan­ tal, Molybdän, Zirkon, Titan, Hafnium, Chrom, Platin, Eisen, Zink, Zinn, einem Silicid oder einem Nitrid oder einem Carbid von jedem dieser Materialien besteht.
24. Verwendung nach Anspruch 20, bei der als Schicht, in der eine Feinstruktur zu bilden ist, eine Schicht verwendet wird, die aus Aluminium, Kup­ fer, Gold, Silber oder einer hauptsächlich aus einem die­ ser Metalle zusammengesetzten Legierung besteht.
25. Verwendung nach Anspruch 20, bei der als Schicht, in der eine Feinstruktur zu bilden ist, eine Schicht verwendet wird, die aus einem organi­ schen Polymer, wie einem Novolakharz oder Polyimid be­ steht.
26. Verwendung nach Anspruch 20, bei der als Schicht, in der eine Feinstruktur zu bilden ist, eine Schicht verwendet wird, die aus einem ferroelektrischen Material wie PZT (Blei, Zink, Zinn) be­ steht.
27. Verwendung nach Anspruch 20, bei der als Schicht, in der eine Feinstruktur zu bilden ist, eine Schicht aus einem Supraleiter einschließlich eines Oxidsupraleiters verwendet wird.
28. Verwendung nach Anspruch 20, bei der als Schicht, in der eine Feinstruktur zu bilden ist, eine Schicht aus ferromagnetischem Material verwendet wird.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5228940A (en) * 1990-10-03 1993-07-20 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Fine pattern forming apparatus
JPH04142734A (ja) * 1990-10-03 1992-05-15 Mitsubishi Electric Corp 微細加工装置及び方法
US5456796A (en) * 1993-06-02 1995-10-10 Applied Materials, Inc. Control of particle generation within a reaction chamber
US6465043B1 (en) 1996-02-09 2002-10-15 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for reducing particle contamination in a substrate processing chamber
US6121163A (en) 1996-02-09 2000-09-19 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for improving the film quality of plasma enhanced CVD films at the interface
US5902494A (en) * 1996-02-09 1999-05-11 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for reducing particle generation by limiting DC bias spike
JP2004527077A (ja) * 2001-03-27 2004-09-02 アピト コープ．エス．アー． プラズマ表面処理方法およびその方法を実現する装置
US7288293B2 (en) 2001-03-27 2007-10-30 Apit Corp. S.A. Process for plasma surface treatment and device for realizing the process
JP2021017602A (ja) * 2019-07-17 2021-02-15 コニカミノルタ株式会社 微細構造体の製造方法及び微細構造体の製造装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5376755A (en) * 1976-12-20 1978-07-07 Fujitsu Ltd Modulation method of plasma density
JPS58200539A (ja) * 1982-05-19 1983-11-22 Hitachi Ltd ドライプロセスにおける処理終点検出方法およびその装置
JPH01111333A (ja) * 1987-10-26 1989-04-28 Oki Electric Ind Co Ltd ドライエッチング装置
DE3900768C1 (en) * 1989-01-12 1990-02-22 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung Ev, 8000 Muenchen, De Plasma etching device and method for operating it

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