DE60220039T2

DE60220039T2 - Vorrichtung für ein plasmaverfahren

Info

Publication number: DE60220039T2
Application number: DE60220039T
Authority: DE
Inventors: Tadahiro Sendai-shi Ohmi; Masaki Sendai-shi Hirayama; Shigetoshi Aramaki Aoba-ku Sendai-Shi SUGAWA; Tetsuya Sendai-Shi GOTO
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2001-03-28
Filing date: 2002-03-28
Publication date: 2008-01-10
Anticipated expiration: 2022-03-29
Also published as: EP1376669B1; WO2002080250A1; US20060118241A1; ATE362197T1; CN1298027C; JP4727057B2; JP2002299314A; IL153155A0; US7670454B2; EP1376669A1; KR100486673B1; CN1460285A; EP1376669A4; DE60220039D1; KR20030004428A; US20030168008A1

Description

BEREICH DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen eine Plasmabearbeitungsvorrichtung und insbesondere eine Mikrowellen-Plasmabearbeitungsvorrichtung.
Insbesondere betrifft die vorliegende Vorrichtung eine Plasmabearbeitungsvorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Eine Vorrichtung dieses Typs ist aus US 5,698,036 bekannt.
Ferner ist aus EP 0 311 696 bekannt, ein Impedanzanpassungssubstrat in den Koaxialleiter der Mikrowellenantenne einzuführen.
Plasmabearbeitung und Plasmabearbeitungsvorrichtungen sind eine unverzichtbare Technologie für die Fertigung ultrafeiner Halbleiterbauelemente, die heutzutage als Deep-Submicron-Bauelemente oder Deep-Subquartermicron-Bauelemente bezeichnet werden, welche durch eine Gate-Länge von nahezu 0,1 μm oder weniger gekennzeichnet sind, und für die Fertigung ultrahoch auflösender Flachbildschirmanzeigeelemente einschließlich der Flüssigkristallanzeigeelemente.
Herkömmlicherweise wurden verschiedene Plasmaanregungsverfahren in den Plasmabearbeitungsvorrichtungen verwendet, die für die Fertigung von Halbleiterbauelementen und Flussigkristallanzeigeelementen eingesetzt werden. Insbesondere werden üblicherweise eine Hochfrequenzanregungs-Plamabearbeitungsvorrichtung vom Parallelplattentyp oder eine induktionsgekoppelte Plasmabearbeitungsvorrichtung verwendet. Derartige herkömmliche Plasmabearbeitungsvorrichtungen weisen jedoch einen Nachteil der nicht gleichförmigen Ausbildung des Plasmas auf, da der Bereich der hohen Elektronendichte begrenzt ist, und es ist schwierig gewesen, einen gleichförmigen Prozeß über die gesamte Substratfläche mit einer hohen Bearbeitungsgeschwindigkeit und somit mit einem hohen Ausstoß auszuführen. Dieses Problem wird insbesondere akut, wenn ein Substrat mit großem Durchmesser bearbeitet wird. Ferner hat solch eine herkömmliche Plasmabearbeitungsvorrichtung mehrere inhärente Pro bleme, die mit der hohen Elektronentemperatur zusammenhängen, die darin bestehen, daß die Halbleiterbauelemente, die auf dem Substrat ausgebildet sind, Schaden erleiden und daß infolge eines Sputterns einer Kammerwand eine beträchtliche Metall-Kontamination hervorgerufen wird. Somit gibt es für derartige herkömmliche Plasmabearbeitungsvorrichtungen zunehmende Schwierigkeiten, die starke Nachfrage nach einer weiteren Bauelementminiaturisierung und einer weiteren Verbesserung der Produktivität bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen und Flüssigkristallanzeigeelementen zu erfüllen.
Zwischenzeitlich gibt es Vorschläge für eine Mikrowellen-Plasmaberarbeitungsvorrrichtung, die ein Plasma hoher Dichte verwendet, das durch ein elektrisches Mikrowellenfeld statt durch ein Gleichstrom-Magnetfeld angeregt wird. Zum Beispiel gibt es einen Vorschlag für eine Plasmabearbeitungsvorrichtung, die ein Anregen des Plasmas durch Einstrahlen einer Mikrowelle in einen Bearbeitungsbehälter von einer Planarantenne (Radiallinien-Schlitzantenne) bewirkt, welche eine Anzahl von Schlitzen aufweist, die so angeordnet sind, daß sie eine gleichförmige Mikrowelle derart ausbilden, daß das elektrische Mikrowellenfeld eine Ionisation eines Gases in einem Vakuumbehälter bewirkt. (Siehe zum Beispiel die offengelegte Japanische Patentanmeldung 9-63793 ). In dem so angeregten Mikrowellenplasma ist es möglich, eine hohe Plasmadichte über einen weiten Bereich direkt unterhalb der Antenne zu realisieren, und es wird möglich, eine gleichförmige Plasmabearbeitung in einer kurzen Verweildauer auszuführen. Das derart ausgebildete Mikrowellenplasma ist durch eine niedrige Elektronentemperatur gekennzeichnet, und die Beschädigung oder Metall-Kontamination des Substrats wird vermieden. Ferner ist es möglich, ein gleichförmiges Plasma über einen großen Oberflächenbereich auszubilden, und es kann leicht für den Fertigungsprozeß eines Halbleiterbauelements unter Verwendung eines Halbleitersubstrats mit einem großen Durchmesser und eines Flüssigkristallanzeigeelementes mit großen Abmessungen eingesetzt werden.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
1A und 1B zeigen die Konstruktion einer herkömmlichen Mikrowellen-Plasmabearbeitungsvorrichtung 100, die eine derartige Radialleitung-Schlitzantenne („radial line slot antenna") aufweist, wobei die 1A die Mikrowellen-Plasmabearbeitungsvorrichtung in einer Querschnittsansicht darstellt, während 1B die Konstruktion der Radialleitung-Schlitzantenne darstellt.
Mit Bezugnahme auf 1A weist die Mikrowellen-Plasmabearbeitungsvorrichtung 100 eine Bearbeitungskammer 101 auf, die durch mehrere Evakuierungsanschlüsse 116 evakuiert wird, und es ist eine Station 115 ausgebildet, um ein zu bearbeitendes Substrat 114 aufzunehmen. Um eine gleichförmige Evakuierung in der Bearbeitungskammer 101 zu realisieren, ist ein ringförmiger Raum 101A um die Station 115 herum ausgebildet, und die mehrfachen Evakuierungsanschlüsse 116 sind in Verbindung mit dem vorgenannten Raum 101A stehend in einem gleichförmigen Abstand und folglich in einer axialen Symmetrie bezüglich des Substrats ausgebildet. Dadurch wird es möglich, die Bearbeitungskammer 101 gleichförmig durch den Raum 101A und die Evakuierungsanschlüsse 116 zu evakuieren.
An der Bearbeitungskammer 101 ist eine Duschplatte 103 mit einer scheibenförmigen Gestalt als ein Teil der Außenwand der Bearbeitungskammer 101 an dem Ort ausgebildet, welcher dem Substrat 114 auf der Station 115 entspricht, und die Duschplatte 103 ist bezüglich der Bearbeitungskammer 101 mittels eines Abdichtringes 109 abgedichtet, wobei die Duschplatte 103 aus einem dielektrischen Material mit einem geringen Verlust ausgebildet ist und eine große Anzahl von Öffnungen 107 enthält. Ferner ist eine Abdeckplatte 102, die auch aus einem dielektrischen Material mit einem geringem Verlust besteht, an der Außenseite der Duschplatte 103 vorgesehen, und die Abdeckplatte 102 ist bezüglich der Duschplatte 103 mittels eines weiteren Abdichtringes 108 abgedichtet.
Die Duschplatte 103 ist auf ihrer oberen Fläche mit einem Kanal oder Durchgang 104 für ein Plasmagas ausgebildet, und jede der mehrfachen Öffnungen 107 ist in Verbindung mit dem vorgenannten Plasmagaskanal 104 stehend ausgebildet. Ferner ist eine Plasmagas-Zuführleitung 108 im Inneren der Duschplatte 103 in Verbindung mit einem Plasmagas-Zuführanschluß 105 stehend ausgebildet, der auf der Außenwand des Bearbeitungsbehälters 101 vorgesehen ist. Somit wird das Plasmagas aus Ar, Kr oder dergleichen, das dem vorgenannten Plasmagas-Zuführanschluß 105 zugeführt wird, den vorgenannten Öffnungen 107 von der Zuführleitung 108 über den Kanal 104 zugeführt, und es wird von den Öffnungen 107 in einen Raum 101B unterhalb der Duschplatte 103 im Bearbeitungsbehälter 101 mit einer weitgehend gleichförmigen Konzentration abgegeben.
Auf dem Bearbeitungsbehälter 101 gibt es eine Radialleitung-Schlitzantenne 110 vorgesehen, die eine in 1B dargestellte Abstrahlfläche auf der Außenseite der Abdeckplatte 102 mit einem Abstand von 4–5 mm von der Abdeckplatte 102 aufweist. Die Radialleitung-Schlitzantenne 110 ist über einen koaxialen Wellenleiter 110A mit einer (nicht dargestellten) äußeren Mikrowellenquelle verbunden und erzeugt durch die Mikrowelle aus der Mikrowellenquelle eine Anregung des in den Raum 101B abgegebenen Plasmagases. Es sollte angemerkt werden, daß der Zwischenraum zwischen der Abdeckplatte 102 und der Abstrahlfläche der Radialleitung-Schlitzantenne 110 mit Luft gefüllt ist.
Die Radialleitung-Schlitzantenne 110 ist aus einem flachen scheibenförmigen Antennenkörper 110B gebildet, der an einen äußeren Wellenleiter des koaxialen Wellenleiters 110A angeschlossen ist, und an der Mündung des Antennenkörpers 110B ist eine Abstrahlplatte 110C vorgesehen, wobei die Abstrahlplatte 110C mit einer Anzahl von Schlitzen 110a und Schlitzen 110b ausgebildet ist, wobei die Schlitze 110b in einer Richtung ausgebildet sind, welche die Schlitze 110a senkrecht kreuzt, wie in 1B dargestellt ist. Ferner ist zwischen dem Antennenkörper 110B und der Abstrahlplatte 110C eine Verzögerungsplatte 110D aus einem dielektrischen Film mit einer gleichförmigen Dicke eingefügt.
In der Radialleitung-Schlitzantenne 110 mit einer derartigen Konstruktion breitet sich die Mikrowelle, die vom koaxialen Wellenleiter 110 zugeführt wird, zwischen dem scheibenförmigen Antennenkörper 110B und der Abstrahlplatte 110C aus, während sie in den Radialrichtungen nach außen fortschreitet, wobei es zu einer Stauchung der Wellenlänge infolge der Einwirkung der Verzögerungsplatte 110D kommt. Somit wird dadurch, daß die Schlitze 110a und 110b in einer konzentrischen Beziehung in Übereinstimmung mit der Wellenlänge der radial fortschreitenden Welle so ausgebildet sind, daß beide einander senkrecht kreuzen, ein Aussenden einer ebenen Welle ermöglicht, welche einen zirkularen Polarisationszustand in einer Richtung aufweist, die weitgehend senkrecht zur Abstrahlplatte 110C ist.
Durch die Verwendung einer derartigen Radialleitung-Schlitzantenne 110 wird in dem Raum 101B unterhalb der Duschplatte 103 ein gleichförmiges Plasma ausgebildet. Das so erzeugte Plasma hoher Dichte ist durch eine niedrige Elektronentemperatur gekennzeichnet, und somit wird am Substrat 114 keine Beschädigung verursacht, und es kommt zu keiner Metall-Kontamination infolge des Sputterns der Behälterwand des Bearbeitungsbehälters 101.
Es sollte ferner angemerkt werden, daß in der Plamabearbeitungsvorrichtung von 1 eine Leiterstruktur 111 im Bearbeitungsbehälter 101 zwischen der Duschplatte 103 und dem Sub strat 114 vorgesehen ist, wobei die Leiterstruktur 111 mit einer Anzahl von Düsen 113 ausgeführt ist, denen von einer (nicht dargestellten) äußeren Prozeßgasquelle über eine Prozeßgasleitung 112, die in dem Bearbeitungsbehälter 101 ausgebildet ist, ein Prozeßgas zugeführt wird, und jede der Düsen 113 gibt das ihr zugeführte Arbeitsgas in einen Raum 101C zwischen der leitfähigen Struktur 111 und dem Substrat 114 hinein ab. Es sollte angemerkt werden, daß die leitfähige Struktur 111 mit Öffnungen zwischen benachbarten Düsen 113 mit einer derartigen Größe ausgebildet ist, daß sich das im Raum 101B gebildete Plasma effizient durch Diffusion vom Raum 101B in den Raum 101C ausbreitet.
Somit wird in dem Fall, in dem ein Prozeßgas von der leitfähigen Struktur 111 über die Düsen 113 in den Raum 101C hinein abgegeben wird, das Prozeßgas durch das Plasma hoher Dichte, das im Raum 101B ausgebildet ist, angeregt, und auf dem Substrat 114 wird eine gleichförmige Plasmabearbeitung effizient und mit einer hohen Geschwindigkeit ausgeführt, ohne das Substrat oder die Bauelemente auf dem Substrat zu beschädigen und ohne das Substrat zu kontaminieren. Ferner sollte angemerkt werden, daß die von der Radialleitung-Schlitzantenne 110 abgestrahlten Mikrowellen durch die leitfähige Struktur 111 abgeblockt werden und daß es keine Möglichkeit gibt, daß derartige Mikrowellen an dem Substrat 114 einen Schaden verursachen.
Im übrigen ist es im Fall der Plasmabearbeitungsvorrichtung 100 notwendig, die Hochleistungsmikrowellen, die durch eine (nicht dargestellte) Mikrowellenquelle erzeugt werden, der Radialleitung-Schlitzantenne 110 effizient zuzuführen.
Zwischen einer Mikrowellenantenne und einem an die Mikrowellenantenne angeschlossenen Wellenleiter ist im allgemeinen eine Impedanzanpassungsstruktur vorgesehen, um ein schwaches Mikrowellensignal, das durch die Mikrowellenantenne empfangen wird, ohne Verlust in den Wellenleiter einzuspeisen. Indessen werden im Fall der Plasmabearbeitungsvorrichtung 100 von 1 der Radialleitung-Schlitzantenne 110 durch den Wellenleiter Hochleistungsmikrowellen bereitgestellt, und zusätzlich werden auch Reflexionsmikrowellen, die durch das im Bearbeitungsbehälter 101 ausgebildete Plasma reflektiert wurden, den Hochleistungsmikrowellen in der Antenne 110 und dem Wellenleiter überlagert. Es besteht die Möglichkeit einer anomalen Entladung, die infolge einer ungeeigneten Impedanzanpassung zwischen dem Antennenkörper 110 und dem Wellenleiter in der Radialleitung-Schlitzantenne 110 und dem koaxialen Wellenleiter verursacht wird. Demzufolge ist die Impedanzanpassung der Lei stungsquelleneinheit, welche den Wellenleiter und den Antennenkörper 110 verbindet, weit wichtiger als gewöhnlich.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Demzufolge ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neuartige und nützliche Plasmabearbeitungsvorrichtung bereitzustellen, in der die vorgenannten Probleme beseitigt sind.
Eine weitere und speziellere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen einer Plasmabearbeitungsvorrichtung, die eine Mikrowellenantenne aufweist, die ein Plasma in dem Bearbeitungsbehälter durch Bereitstellen von Mikrowellen aus der Mikrowellenantenne in den Bearbeitungsbehälter durch das mikrowellentransparente Fenster hindurch ausbildet und die das Substrat im Plasma bearbeitet, in welcher die Effizienz der Mikrowellenzuführung vom Mikrowellen-Wellenleiter zur Mikrowellenantenne erhöht ist und das Problem der anomalen Entladung infolge der Fehlanpassung der Impedanz an der Verbindungseinheit zwischen dem Mikrowellen-Wellenleiter und der Mikrowellenantenne beseitigt ist.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Plasmabearbeitungsvorrichtung mit einem Bearbeitungsbehälter, der durch eine Außenwand definiert ist und eine Station zum Halten eines zu bearbeitenden Substrats aufweist, mit einem Evakuierungssystem, welches mit dem Bearbeitungsbehälter gekoppelt ist, mit einem mikrowellentransparentem Fenster, das an dem Bearbeitungsbehälter als ein Teil der Außenwand und dem Substrat gegenüber vorgesehen ist, das auf der Station gehalten wird, mit einem Plasmagas-Zuführteil zum Zuführen von Plasmagas in den Bearbeitungsbehälter, mit einer Mikrowellenantenne, welche am Bearbeitungsbehälter der Mikrowelle entsprechend vorgesehen ist, und mit einer Mikrowellenleistungsquelle, die elektrisch mit der Mikrowellenantenne gekoppelt ist, wobei die Mikrowellenantenne einen koaxialen Wellenleiter umfaßt, der an die Mikrowellenleistungsquelle angeschlossen ist, wobei der koaxiale Wellenleiter einen inneren Leiterkern und ein äußeres Leiterrohr aufweist, das den inneren Leiterkern umgibt, und mit einem Antennenkörper, der an einem Punkt des koaxialen Wellenleiters vorgesehen ist, wobei der Antennenkörper ferner eine erste Leiterfläche, welche eine Mikrowellenabstrahlfläche bildet, die mit dem mikrowellentransparenten Fenster gekoppelt ist, und eine zweite Leiterflä che umfaßt, welche der ersten Leiterfläche mit einer dielektrischen Platte dazwischen gegenüberliegt, wobei die zweite Leiterfläche mit der ersten Leiterfläche an einem Umfangsteil der dielektrischen Platte verbunden ist, wobei der innere Leiterkern mit der ersten Leiterfläche durch eine erste Verbindungseinheit verbunden ist, wobei das äußere Leiterrohr mit der zweiten Leiterfläche durch eine zweite Verbindungseinheit verbunden ist, wobei die erste Verbindungseinheit eine erste Abschrägungseinheit ausbildet, in welcher ein Außendurchmesser des inneren Leiterkerns zur ersten Leiterfläche hin zunimmt, und die zweite Verbindungseinheit eine zweite Abschrägungseinheit ausbildet, in welcher ein Innendurchmesser des äußeren Leiterrohrs zur ersten Leiterfläche hin zunimmt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Plasmabearbeitungsvorrichtung mit einem Bearbeitungsbehälter, der durch eine Außenwand definiert ist und eine Station zum Halten eines zu bearbeitenden Substrats aufweist, mit einem Evakuierungssystem, welches an den Bearbeitungsbehälter gekoppelt ist, mit einem mikrowellentransparentem Fenster, das an dem Bearbeitungsbehälter als ein Teil der Außenwand dem Substrat gegenüberliegend vorgesehen ist, das auf der Station gehalten wird, mit einem Plasmagas-Zuführteil zum Zuführen von Plasmagas in den Bearbeitungsbehälter, mit einer Mikrowellenantenne, welche am Bearbeitungsbehälter der Mikrowelle entsprechend vorgesehen ist, und mit einer Mikrowellenleistungsquelle, die elektrisch mit der Mikrowellenantenne gekoppelt ist, wobei die Mikrowellenantenne einen koaxialen Wellenleiter umfaßt, der an die Mikrowellenleistungsquelle angeschlossen ist, wobei der koaxiale Wellenleiter einen inneren Leiterkern und ein äußeres Leiterrohr aufweist, das den inneren Leiterkern umgibt, und mit einem Antennenkörper, der an einem Punkt des koaxialen Wellenleiters vorgesehen ist, wobei der Antennenkörper ferner eine erste Leiterfläche, welche eine Mikrowellenabstrahlfläche bildet, die mit dem mikrowellentransparenten Fenster gekoppelt ist, und eine zweite Leiterfläche umfaßt, welche der ersten Leiterfläche mit einer dielektrischen Platte dazwischen gegenüberliegt, wobei die zweite Leiterfläche mit der ersten Leiterfläche an einem Umfangsteil der dielektrischen Platte verbunden ist, wobei der innere Leiterkern mit der ersten Leiterfläche durch eine erste Verbindungseinheit verbunden ist, wobei das äußere Leiterrohr mit der zweiten Leiterfläche durch eine zweite Verbindungseinheit verbunden ist, wobei ein dielektrisches Element in einem Raum zwischen dem inneren Leiterkern und dem äußeren Leiterrohr vorgesehen ist, welcher durch eine erste Randfläche und eine zweite Randfläche, die der ersten Randfläche gegenüberliegt, definiert wird, wobei die erste Randfläche an die dielektrische Platte angrenzt, wobei eine Permittivität des dielektrischen Elements geringer ist als eine Permittivität der dielektrischen Platte und höher ist als eine Permittivität von Luft.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Plasmabearbeitungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bzw. 7 bereit.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der abrupte Übergang in der Impedanz durch die Verbindungseinheit zwischen dem Mikrowellen-Wellenleiter und der Mikrowellenantenne vermieden. Im Ergebnis werden Mikrowellen, welche durch die Verbindungseinheit reflektiert werden, effizient geschwächt. Da die Reflexionswellen geschwächt werden, wird eine anomale Entladung an der Verbindungseinheit und eine daraus folgende Beschädigung an der Antenne, welche durch die anomale Entladung hervorgerufen würde, vermieden. Darüber hinaus stabilisiert die Abschwächung der Reflexionswellen die Zufuhr von Mikrowellen in den Bearbeitunngsbehälter durch das mikrowellentransparente Fenster und ermöglicht es, ein stabiles Plasma in dem Bearbeitungsbehälter wie gewünscht auszubilden.
Andere Merkmale und Vorzüge der vorliegenden Erfindung werden besser ersichtlich aus der nachfolgenden besten Art, die Erfindung auszuführen, wenn sie zusammen mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A und 1B sind Schemazeichnungen, welche die Konstruktion einer herkömmlichen Mikrowellen-Plamabearbeitungsvorrichtung zeigen, welche eine Radialleitung-Schlitzantenne verwendet;
2A und 2B sind Schemazeichnungen, welche die Konstruktion einer Mikrowellen-Plasmabearbeitungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen;
3A und 3B sind Schemazeichnungen, welche die Konstruktion der Verbindung zwischen einem koaxialen Wellenleiter und einer Radialeitung-Schlitzantenne der Vorrichtung von 2 zeigen;
4 ist eine graphische Darstellung, die den Einfluß der Unterdrückung der Reflexion durch die Konstruktion von 3 zeigt;
5 ist eine graphische Darstellung, die den Reflexionskoeffizienten zeigt, der für das Mikrowellenplasma gemessen wurde, das in der Plasmabearbeitungsvorrichtung der 2A und 2B unter Verwendung der Leistungszuführstruktur von 3 ausgebildet wird;
6 ist eine Schemazeichnung, welche die Konstruktion der Prozeßgas-Zuführstruktur der in 2A dargestellten Mikrowellen-Plasmabearbeitungsvorrichtung zeigt;
7 ist eine Schemazeichnung, die die Konstruktion der Mikrowellenleistungsquelle zeigt, die mit der Mikrowellen-Plasmabearbeitungsvorrichtung von 2A gekoppelt ist;
8 ist eine Schemazeichnung, welche die Konstruktion einer Mikrowellen-Zuführstruktur gemäß einer Abwandlung der vorliegenden Ausführungsform zeigt;
9 ist eine Schemazeichnung, welche die Konstruktion einer Mikrowellen-Zuführstruktur gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
10 ist eine Schemazeichnung, die eine Abwandlung der Mikrowellen-Zuführstruktur von 9 zeigt;
11 ist eine Schemazeichnung, die eine weitere Abwandlung der Mikrowellen-Zuführstruktur von 9 zeigt;
12 ist eine Schemazeichnung, die noch eine weitere Abwandlung der Mikrowellen-Zuführstruktur von 9 zeigt;
13 ist eine Schemazeichnung, die noch eine weitere Abwandlung der Mikrowellen-Zuführstruktur von 9 zeigt;
14 ist eine Schemazeichnung, die noch eine weitere Abwandlung der Mikrowellen-Zuführstruktur von 9 zeigt;
15 ist eine Schemazeichnung, welche die Konstruktion der Mikrowellen-Plasmabearbeitungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
16 ist eine Schemazeichnung, welche die Konstruktion der Mikrowellen-Plasmabearbeitungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
17 ist eine Schemazeichnung, welche die Konstruktion der Mikrowellen-Plasmabearbeitungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
18 ist eine Schemazeichnung, welche die Konstruktion einer Halbleiterfertigungsvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei die Mikrowellen-Plasmabearbeitungsvorrichtung der 2A und 2B verwendet wird.
BESTE AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Nachfolgend werden die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
[ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM]
2A und 2B sind Schemazeichnungen, welche die Konstruktion einer Mikrowellen-Plasmabearbeitungsvorrichtung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
Mit Bezugnahme auf 2A umfaßt die Mikrowellen-Plasmabearbeitungsvorrichtung 10 einen Bearbeitungsbehälter 11 und eine Station 13, die in dem Bearbeitungsbehälter 11 zum Halten eines zu bearbeitenden Substrats 12 durch eine elektrostatische Spannvorrichtung vorgesehen ist, wobei die Station 13 vorzugsweise aus AlN oder Al₂O₃ mittels eines isostatischen Heißpreßvorganges (HIP – hot isostatic pressing) ausgebildet wird. In dem Bearbeitungsbehälter 11 sind zwei oder drei Evakuierungsanschlüsse 11a in einem Raum 11A ausgebildet, welcher die Station 13 mit einem gleichbleibenden Abstand und folglich mit einer axialen Symmetrie mit Bezug auf das Substrat 12 auf der Station 13 umgibt. Der Bearbeitungsbehälter 11 wird mittels einer stufenförmig geführten Schraubenpumpe („gradational lead screw pump") über die Evakuierungsanschlüsse 11a auf einen niedrigen Druck evakuiert.
Der Bearbeitungsbehälter 11 ist vorzugsweise aus einem Al enthaltenden rostfreien Austenitstahl hergestellt, und auf der inneren Wandfläche ist durch einen Oxydationsprozeß ein Schutzfilm aus Aluminiumoxid ausgebildet. Ferner ist in dem Teil der Außenwand des Bearbeitungsbehälters 11, welcher dem Substrat 12 als Teil der Außenwand entspricht, eine schei benförmige Duschplatte 14 aus kompaktem Al₂O₃ ausgebildet, die durch einen HIP-Vorgang hergestellt wird, wobei die Duschplatte 14 eine große Zahl von Düsenöffnungen 14A aufweist. Die derart durch den HIP-Vorgang ausgebildete Al₂O₃-Duschplatte 14 wird unter Verwendung eines Y₂O₃-Zusatzes hergestellt und weist eine Porosität von 0,03% oder weniger auf. Das bedeutet, daß die Al₂O₃-Duschplatte weitgehend frei von Poren oder kleinen Löchern ist und eine für eine Keramik sehr große Wärmeleitfähigkeit von 30 W/m·K aufweist, die jedoch nicht so groß wie die von AlN ist.
Die Duschplatte 14 ist an dem Bearbeitungsbehälter 11 angebracht und ihm gegenüber mittels eines Abdichtringes 11s abgedichtet, und eine Abdeckplatte 15 aus kompaktem Al₂O₃, die auch durch einen HIP-Vorgang ausgebildet ist, ist auf der Duschplatte 14 vorgesehen und ihr gegenüber mittels eines Abdichtringes 11t abgedichtet. Die Duschplatte 14 ist mit einer Vertiefung 14B ausgebildet, die mit jeder der Düsenöffnungen 14A in Verbindung steht und als ein Plasmagaskanal oder -durchgang dient, von dem eine Seite durch die Abdeckplatte 15 gebildet wird. Die Vertiefung 14B steht auch mit einem weiteren Plasmagaskanal 14C in Verbindung, der im Inneren der Duschplatte 14 in Verbindung mit einem Plasmagaseinlaß 11p stehend ausgebildet ist, welcher an der Außenwand des Bearbeitungsbehälters 11 ausgebildet ist.
Die Duschplatte 14 wird durch einen vorstehenden Teil 11b gehalten, der an der Innenwand des Bearbeitungsbehälters 11 ausgebildet ist, wobei der vorstehende Teil 11b an dem Teil, welcher die Duschplatte 14 hält, mit einer runden Oberfläche ausgebildet ist, um eine elektrische Entladung zu unterdrücken.
Somit wird das Plasmagas, wie z.B. Ar oder Kr, das dem Plasmagaseinlaß 11p zugeführt wird, einem Raum 11B unterhalb der Duschplatte 14 gleichförmig über die Öffnungen 14A zugeführt, nachdem es durch den Kanal 14C und die Vertiefung 14B in der Duschplatte 14 durchgeleitet wurde.
Auf der Abdeckplatte 15 ist folgendes vorgesehen: eine Radialleitung-Schlitzantenne 20, die aus einer scheibenförmigen Schlitzplatte 16 ausgebildet ist, welche mit einer Anzahl von in 2B dargestellten Schlitzen 16a und 16b in engen Kontakt mit der Abdeckplatte 15 ausgebildet ist, ein scheibenförmiger Antennenkörper 17, der die Schlitzplatte 16 hält, und eine Verzögerungsplatte 18 aus einem dielektrischen Material mit einem geringen Verlust, wie z.B. Al₂O₃, SiO₂ oder Si₃N₄, die zwischen der Schlitzplatte 16 und dem Antennenkörper 17 eingeschoben ist. Die Radialleitung-Schlitzantenne 20 ist an dem Bearbeitungsbehälter 11 angebracht und ihm gegenüber mittels eines Dichtungsringes 11u abgedichtet, und eine Mikrowelle einer Frequenz von 2,45 GHz oder 8,3 GHz wird von einer (nicht dargestellten) äußeren Mikrowellenquelle über einen koaxialen Wellenleiter 21 in die Radialleitung-Schlitzantenne 20 eingespeist. Die so zugeführte Mikrowelle wird von den Schlitzen 16a und 16b in der Schlitzplatte 16 über die Abdeckplatte 15 und die Duschplatte 14 in das Innere des Bearbeitungsbehälters abgestrahlt. Dadurch verursachen die Mikrowellen eine Plasmaanregung im Plasmagas, das von den Öffnungen 14A in den Raum 11B unterhalb der Duschplatte 14 zugeführt wird. Es sollte angemerkt werden, daß die Abdeckplatte 15 und die Duschplatte 14 aus Al₂O₃ ausgebildet sind und als ein effizientes mikrowellentransparentes Fenster wirken. Um eine Plasmaanregung in den Plasmagaskanälen 14A–14C zu vermeiden, wird das Plasmagas in den vorerwähnten Kanälen 14A–14C auf einem Druck von ungefähr 6666 Pa–13332 Pa (ungefähr 50–100 Torr) gehalten.
Um den innigen Kontakt zwischen der Radialleitung-Schlitzantenne 20 und der Abdeckplatte 15 zu verbessern, weist die Mikrowellen-Plasmabearbeitungsvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform eine ringförmige Kerbe 11g in einem Teil des Bearbeitungsbehälters 11 so auf, daß sie an der Schlitzplatte 16 anliegt. Durch Evakuieren der Kerbe 11g über einen damit in Verbindung stehenden Evakuierungsanschluß 11G wird der Druck in dem Zwischenraum, der zwischen der Schlitzplatte 16 und der Abdeckplatte 15 ausgebildet ist, vermindert, und die Radialleitung-Schlitzantenne 20 wird durch den Atmosphärendruck fest an die Abdeckplatte 15 gepreßt. Es wird angemerkt, daß ein derartiger Zwischenraum nicht nur die in der Schlitzplatte 16 ausgebildeten Schlitze 16a und 16b, sondern auch einen Zwischenraum einschließt, der aus verschiedenen anderen Gründen ausgebildet ist. Es sollte ferner angemerkt werden, daß ein derartiger Zwischenraum durch den Dichtungsring 11u, der zwischen der Radialleitung-Schlitzantenne 20 und dem Bearbeitungsbehälter 11 vorgesehen ist, abgedichtet ist.
Dadurch, daß der Zwischenraum zwischen der Schlitzplatte 16 und der Abdeckplatte 15 über den Evakuierungsanschluß 11G und die Kerbe 11g mit einem Inertgas mit einem geringen Molekulargewicht gefüllt wird, wird die Wärmeübertragung von der Abdeckplatte 15 zur Schlitzplatte 16 erleichtert. Es ist in Anbetracht der großen Wärmeleitfähigkeit und der großen Ionisationsenergie vorzuziehen, für ein derartiges Inertgas He zu verwenden. In dem Fall, in dem der Zwischenraum mit He aufgefüllt ist, ist der Druck vorzugsweise auf ungefähr 0,8 atm zu bringen. In der Konstruktion von 2A ist ein Ventil 11V am Evakuierungsanschluß 11G für das Evakuieren der Kerbe 15g und Einfüllen des Inertgases in die Kerbe 15g vorgesehen.
Es wird angemerkt, daß ein äußerer Wellenleiter 21A des koaxialen Wellenleiters 21A mit dem scheibenförmigen Antennenkörper 17 verbunden ist, während ein Zentralleiter 21B über eine in der Verzögerungsplatte 18 ausgebildete Öffnung mit der Schlitzplatte 16 verbunden ist. Somit breitet sich die in den koaxialen Wellenleiter 21A eingespeiste Mikrowelle in die äußeren radialen Richtungen zwischen dem Antennenkörper 17 und der Schlitzplatte 16 aus und wird von den Schlitzen 16a und 16b emittiert.
2B zeigt die Schlitze 16a und 16b, die in der Schlitzplatte 16 ausgebildet sind.
Mit Bezugnahme auf 2B sind die Schlitze 16a konzentrisch angeordnet, und die Schlitze 16b, von denen jeder einem Schlitz 16a entspricht und zu dem entsprechenden Schlitz 16a senkrecht ist, sind auch konzentrisch angeordnet. Die Schlitze 16a und 16b sind mit einem Abstand angeordnet, welcher der Wellenlänge der Mikrowelle entspricht, die in der Radialrichtung der Schlitzplatte 16 durch die Verzögerungsplatte 18 gestaucht ist, und demzufolge wird die Mikrowelle von der Schlitzplatte 16 in der Form einer nahezu ebenen Welle abgestrahlt. Da die Schlitze 16a und die Schlitze 16b so ausgebildet sind, daß sie wechselseitig aufeinander senkrecht stehen, bildet die so abgestrahlte Mikrowelle eine zirkular polarisierte Welle aus, die zwei senkrechte Polarisationskomponenten enthält.
In dem Plasmabearbeitungsbehälter 10 von 2A ist ein Kühlblock 19 vorgesehen, der mit einem Kühlwasserkanal 19A auf dem Antennenkörper 17 ausgebildet ist, und die in der Duschplatte 14 angesammelte Wärme wird über die Radialleitung-Schlitzantenne 20 durch Kühlen des Kühlblocks 19 mit Kühlwasser in dem Kühlwasserkanal 19A absorbiert. Der Kühlwasserkanal 19A ist auf dem Kühlblock 19 in einer Spiralform ausgebildet, und Kühlwasser, das ein gesteuertes Redoxpotential aufweist, wird ihm zugeführt, wobei die Steuerung des Redoxpotentials über die Beseitigung des im Kühlwasser gelösten Sauerstoffes erfolgt, indem ein H₂-Gas durchperlen gelassen wird.
In der Mikrowellen-Plasmabearbeitungsvorrichtung 10 von 2A ist ferner eine Prozeßgas-Zuführstruktur 31 in dem Bearbeitungsbehälter 11 zwischen der Duschplatte 14 und dem Substrat 12 auf der Station 13 vorgesehen, wobei die Prozeßgas-Zuführstruktur 31 gitterförmig angeordnete Gaskanäle 31A aufweist und ein Prozeßgas abgibt, das von einem in der Außenwand des Bearbeitungsbehälters 11 vorgesehenen Prozeßgas-Einlaßanschluß 11r durch eine große Zahl von Prozeßgas-Düsenöffnungen 31B (siehe 4) zugeführt wird. Dadurch wird die gewünschte gleichförmige Substratbearbeitung in einem Raum 11C zwischen der Prozeßgas-Zuführstruktur 31 und dem Substrat 12 erreicht. Eine derartige Substratbearbeitung schließt die Plasmaoxidationsbearbeitung, die Plasmanitridierungsbearbeitung, die Plasmaoxinitridierungsbearbeitung und die Plasma-CVD-Bearbeitung ein. Ferner ist es möglich, ein reaktives Ionenätzen des Substrats 12 auszuführen, indem dem Raum 11C ein sich leicht zersetzendes Fluorkohlenwasserstoffgas, wie z.B. C₄F₈, C₅F₈ oder C₄F₆ oder ein Ätzgas, das F oder Cl enthält, von der Prozeßgas-Zuführstruktur 31 zugeführt wird und indem ferner eine hochfrequente Spannung an die Station 13 von einer Hochfrequenzleistungsquelle 13A angelegt wird.
In der Mikrowellen-Plasmabearbeitungsvorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung ist es möglich, das Abscheiden von Reaktionsnebenprodukten auf der Innenwand des Bearbeitungsbehälters zu vermeiden, indem die Außenwand des Bearbeitungsbehälters 11 auf eine Temperatur von ungefähr 150°C erhitzt wird. Dadurch kann der Mikrowellen-Bearbeitungsbehälter 10 ständig und zuverlässig betrieben werden, wobei lediglich ein Trockenreinigungsvorgang etwa einmal pro Tag ausgeführt wird.
In dem Fall der Plasmabearbeitungsvorrichtung 10 von 2A ist an der Verbindungs-/Leistungszuführeinheit, welche den koaxialen Wellenleiter 21 mit der Radialleitung-Schlitzantenne 20 verbindet, eine Abschrägungseinheit 21Bt des Zentralleiters 21B so ausgebildet, daß der Radius oder die Querschnittsfläche des Zentralleiters 21B allmählich zu der Schlitzplatte 16 hin zunimmt. Somit wir der abrupte Übergang in der Impedanz, welcher durch die Verbindungs-/Leistungszuführeinheit hervorgerufen wird, durch Ausbilden einer derartigen Abschrägungsstruktur geglättet, was eine starke Abnahme der Reflexionswellen zur Folge hat, welche durch den abrupten Impedanzübergang verursacht würden.
3A ist eine erweiterte Schemazeichnung, die im Detail die Konstruktion der Verbindungs-/Mikrowellenzuführeinheit zwischen dem koaxialen Wellenleiter 21 und der Radialleitung-Schlitzantenne 20 der Plasmabearbeitungsvorrichtung 10 von 2A zeigt. Die an der Schlitzplatte 16 ausgebildeten Schlitze 16a und 16b sind zur Vereinfachung der Zeichnung nicht dargestellt.
Mit Bezugnahme auf 3A weist der innere Leiter 21B einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser von 16,9 mm auf. Zwischen der Schlitzplatte 16 und dem Antennenkörper 17 ist als die Verzögerungsplatte 18 eine 4 mm dicke Aluminiumoxidplatte ausgebildet, die eine relative Permittivität von 10,1 aufweist. Der äußere Wellenleiter 21A definiert einen zylindrischen Raum, der einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Innendurchmesser von 38,8 mm aufweist, in welchem der innere Leiter 21B vorgesehen ist.
Wie in 3A dargestellt ist, nimmt die Querschnittsfläche des inneren Leiters 21B allmählich von 7 mm oberhalb der Verbindung zwischen dem inneren Leiter 21B und der Schlitzplatte 16 aus zur Verbindung hin zu. Demzufolge weist der innere Leiter 21B einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser von 23 mm an der Verbindung auf. Zusätzlich ist der Antennenkörper 17 mit einer Abschrägungsfläche 21At versehen, welche der so geformten Abschrägungsfläche 21Bt entspricht, wobei die Abschrägungsfläche 21At von der Stelle 10 mm (die Dicke der Verzögerungsplatte 18 von 4 mm + die Dicke des Antennenkörpers 17 von 6 mm = 10 mm) oberhalb der Verbindung des inneren Leiters 21B und der Schlitzplatte 16 ausgeht.
4 zeigt das Reflexionsverhältnis der Mikrowelle, welche der Antenne 20 durch den Wellenleiter 21 bereitgestellt wird, in dem Fall, in dem die Radialleitung-Schlitzantenne 20 und der Wellenleiter 21 verwendet werden, wie in 3A dargestellt ist, und der in 3A dargestellte Parameter "a" ist auf 6,4 mm festgelegt. Das Reflexionsverhältnis wird in 4 durch "•" gekennzeichnet. Zusätzlich zeigt das in 4 dargestellte "*" ein Reflexionsverhältnis für die in 3B dargestellten Konstruktion an, in der die Abschrägungseinheiten 21At und 21Bt nicht vorgesehen sind.
Mit Bezugnahme auf 4 enthält die Reflexionsmikrowelle nicht nur die Mikrowelle, welche durch die Verbindungs-/Zuführeinheit zwischen dem Wellenleiter 21 der Radialleitungsantenne 20 reflektiert wird, sondern auch die durch das Plasma reflektierte Mikrowelle. In dem Fall der Konstruktion von 3B beträgt das Reflexionsverhältnis frequenzunabhängig ungefähr –2 dB, was bedeutet, daß ungefähr 80% der Mikrowelle durch Reflexion in den Wellenleiter 21 und die an den Wellenleiter 21 angeschlossene Mikrowellenquelle zurückgeführt werden.
Im Gegensatz dazu hängt das Reflexionsverhältnis in dem Fall der Konstruktion von 3A, in dem die Abschrägungsflächen 21At und 21Bt vorgesehen sind, von der Frequenz der Mikrowelle ab. Das Reflexionsverhältnis erreicht in der Nähe von 2,4 GHz, bei welchen das Plasma angeregt wird, ein Minimum von –23 dB (ungefähr 14%).
5 zeigt für den Fall der in 3A dargestellten Antennenkonstruktion einen Mikrowellenreflexionsfaktor, der durch ein zwischen dem Wellenleiter 21 und der Mikrowellenquelle vorgesehenes Leistungsüberwachungsgerät gemessen wird, unter der folgenden Bedingung: der Innendruck im Bearbeitungsbehälter wird auf 133 Pa (ungefähr 1 Torr) gesetzt, Ar und O₂ werden von der Duschplatte 14 mit einem Fluß von 690 Standard-cm³/min bzw. 23 Standard-cm³/min zugeführt, und der Radialleitung-Schlitzantenne 20 werden vom Wellenleiter 21 Mikrowellen einer Frequenz von 2,45 GHz und einer Leistung von 1,6 kW zugeführt. Dementsprechend enthält der Reflexionsfaktor nicht nur die Reflexion der Mikrowelle durch die Verbindung zwischen dem Wellenleiter 21 und der Antenne 20, sondern auch die Reflexion durch das Plasma, das unter der Duschplatte 14 in dem Bearbeitungsbehälter 11 ausgebildet wird.
Mit Bezugnahme auf 5 wird angemerkt, daß das Reflexionsverhältnis in dem Fall der Verbindungskonstruktion von 3B ungefähr 80% (Reflexionsfaktor 0,8) beträgt, aber im Fall der Verbindungskonstruktion von 3A ist das Reflexionsverhältnis auf ungefähr 30% (Reflexionsfaktor 0,3) gesunken und weitgehend konstant. Da das Reflexionsverhältnis an der Verbindungseinheit zwischen dem koaxialen Wellenleiter 21 und der Radialleitungsantenne 20 ungefähr 14% beträgt, wie in 4 dargestellt ist, schließt das Reflexionsverhältnis von ungefähr 30%, wie es in 5 dargestellt ist, die Reflexion durch das Plasma ein.
6 ist eine Untenansicht, welche die Konstruktion der Prozeßgas-Zuführstruktur 31 von 2A zeigt.
Mit Bezugnahme auf 6 wird die Prozeßgas-Zuführstruktur 31 durch einen leitfähigen Körper, wie z.B. eine Mg enthaltende Al-Legierung oder einen mit Al angereicherten rostfrei en Stahl, gebildet. Der gitterförmige Gaskanal 31A ist mit dem Prozeßgas-Einlaßanschluß 11r an einem Prozeßgas-Zuführanschluß 31R verbunden und gibt das Prozeßgas aus den Prozeßgas-Düsenöffnungen 31B, die in der Bodenfläche ausgebildet sind, gleichförmig in den vorerwähnten Raum 11C ab. Ferner sind in der Prozeßgas-Zuführstruktur 31 zwischen den benachbarten Prozeßgaskanälen 31A Öffnungen 31C ausgebildet, um das Plasma oder das in dem Plasma enthaltene Prozeßgas dort hindurch zu leiten. Für den Fall, daß die Prozeßgas-Zuführstruktur 31 aus einer Mg enthaltenden Al-Legierung hergestellt ist, ist es vorzuziehen, einen Fluoridfilm auf deren Oberfläche auszubilden. Für den Fall, daß die Prozeßgas-Zuführstruktur 31 aus einem mit Al angereicherten Edelstahl ausgebildet ist, ist es vorzuziehen, einen Passivierungsfilm aus Aluminiumoxid auf deren Oberfläche auszubilden. In der Plasmabearbeitungsvorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung ist die Energie des auftreffenden Plasmas wegen der niedrigen Elektronentemperatur des angeregten Plasmas gering, und das Problem der Metallkontaminierung des Substrats 12 durch das Sputtern der Prozeßgas-Zuführstruktur 31 wird vermieden. Ferner ist es möglich, die Prozeßgas-Zuführstruktur 31 durch eine Keramik, wie z.B. Aluminiumoxid, auszubilden.
Die gitterförmigen Prozeßgaskanäle 31A und die Prozeßgas-Düsenöffnungen 31B sind so ausgebildet, daß sie einen Bereich umfassen, der etwas größer ist als das Substrat 12, das in 6 durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist. Durch Bereitstellen der Prozeßgas-Zuführstruktur 31 zwischen der Duschplatte 14 und dem Substrat 12 wird das Prozeßgas durch das Plasma angeregt, und durch Verwenden eines derartigen durch Plasma angeregten Prozeßgases wird eine gleichförmige Bearbeitung ermöglicht.
Für Fall, daß die der Prozeßgas-Zuführstruktur 31 durch einen Leiter, wie z.B. ein Metall, gebildet wird, kann die Prozeßgas-Zuführstruktur 31 eine Ableitebene der Mikrowellen bilden, indem der Abstand zwischen den gitterförmigen Prozeßgaskanälen 31A kürzer als die Wellenlänge der Mikrowellen gewählt wird. In einem solchen Fall findet die Mikrowellenanregung des Plasmas nur in dem Raum 11B statt, und es kommt im Raum 11C – einschließlich der Oberfläche des Substrats 12 – zu einer Anregung des Prozeßgases durch das Plasma, das eine Diffusion aus dem Anregungsraum 11B verursacht hat. Ferner kann eine solche Konstruktion verhindern, daß das Substrat den Mikrowellen zur Zeit der Zündung des Plasmas direkt ausgesetzt ist, und somit wird eine Beschädigung des Substrats durch die Mikrowelle vermieden.
In der Mikrowellen-Plasmabearbeitungsvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform wird die Zufuhr von Prozeßgas gleichförmig durch die Prozeßgas-Zufuhrstruktur 31 geregelt, und das Problem der übermäßigen Dissoziation des Prozeßgases auf der Oberfläche des Substrats 12 wird beseitigt. Somit wird es möglich, die gewünschte Substratbearbeitung selbst in dem Fall auszuführen, in dem auf der Oberfläche des Substrats 12 eine Struktur mit einem großen Seitenverhältnis ausgebildet wird, und zwar ganz bis zum Boden der langgestreckten Struktur. Das bedeutet, daß die Mikrowellen-Plasmabearbeitungsvorrichtung 10 leistungsfähig für die Fertigung unterschiedlicher Halbleiterbauelemente verschiedener Generationen ist, die durch verschiedene Entwurfsvorschriften gekennzeichnet sind.
7 zeigt die schematische Konstruktion der Mikrowellenquelle, die mit dem koaxialen Wellenleiter 21 von 2A verbunden ist.
Mit Bezugnahme auf 7 ist der koaxiale Wellenleiter mit einem Rand des Wellenleiters verbunden, der sich von einem Oszillationsteil 25, in welchem ein bei der Frequenz von 2,45 GHz oder 8,3 GHz oszillierendes Magnetron 25A enthalten ist, über einen Isolator 24, einen Leistungsüberwacher 23 und eine Abstimmvorrichtung („Tuner") 22 in dieser Reihenfolge erstreckt. Somit wird die durch den Oszillator 25 gebildete Mikrowelle der Radialleitung-Schlitzantenne 20 zugeführt, und die Mikrowelle, die von dem in der Plasmabearbeitungsvorrichtung 10 ausgebildeten Plasma hoher Dichte reflektiert wird, wird wieder in die Radialleitung-Schlitzantenne 20 zurückgeführt, nachdem durch die Abstimmvorrichtung 22 eine Impedanzanpassung ausgeführt wurde. Ferner ist der Isolator 24 ein Element, das eine Richtwirkung aufweist und so funktioniert, daß das Magnetron 25A in dem Oszillationsteil 25 vor der Reflexionswelle geschützt wird.
In der Mikrowellen-Plasmabearbeitungsvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform wird der schnelle bzw. abrupte Übergang in der Impedanz, welcher durch die Verbindung verursacht wird, dadurch verringert, daß die Abschrägungseinheiten 21At und 21Bt an der Verbindung oder der Leistungszuführeinheit zwischen dem koaxialen Wellenleiter 21 und der Radialleitung-Schlitzantenne 20 ausgebildet sind. Demzufolge wird die Reflexion von Mikrowellen, die durch den abrupten Übergang in der Impedanz verursacht wird, unterdrückt, was das Zuführen von Mikrowellen vom axialen Wellenleiter 21 auf die Antenne 20 stabilisiert.
Wie in einer in 8 dargestellten Abwandlung gezeigt ist, ist es in der Mikrowellen-Plasmabearbeitungsvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ferner möglich, die Abschrägungsflächen 21At und 21Bt jeweils durch runde Flächen 21Ar und 21Br zu ersetzen. Der durch die Verbindung erzeugte Übergang in der Impedanz wird durch das Ausbilden der runden Flächen weiter herabgesetzt, was eine weitere wirksame Unterdrückung der Reflexionswelle zur Folge hat.
Im Vergleich zu der herkömmlichen Mikrowellen-Plasmabearbeitungsvorrichtung der 1A und 1B ist in der Mikrowellen-Plasmabearbeitungsvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform der Abstand zwischen der Duschplatte 14, welche der vom Plasma erzeugten Wärme ausgesetzt ist, und der Kühleinheit wesentlich verringert. Demzufolge wird es möglich, für das Mikrowellentransmissionsfenster anstelle von AlN, das durch einen großen dielektrischen Verlust gekennzeichnet ist, ein Material wie z.B. Al₂O₃ zu verwenden, das einen geringen dielektrischen Verlust und auch eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Dadurch wird die Effizienz der Plasmabearbeitung und folglich die Bearbeitungsgeschwindigkeit verbessert, während gleichzeitig der Temperaturanstieg der Duschplatte unterdrückt wird.
Es wird ferner angemerkt, daß bei der Mikrowellen-Plasmabearbeitungsvorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung das Gas, welches das Reaktionsnebenprodukts beinhaltet, das in dem Raum 11C im Ergebnis der Substratbearbeitung gebildet wird, wegen des verringerten Abstandes zwischen der Duschplatte 14 und dem der Duschplatte 14 gegenüberliegenden Substrat 12, einen stabilen Gasfluß zu dem Raum 11A an der äußeren Umgebungsfläche ausbildet, und das Nebenprodukt aus dem Raum 11C schnell beseitigt wird. Dadurch, daß die Temperatur der Außenwand des Bearbeitungsbehälters 11 auf ungefähr 150°C gehalten wird, wird es möglich, das Abscheiden des Reaktionsnebenprodukts auf der Innenwand des Bearbeitungsbehälters 11 weitgehend zu unterbinden, und die Bearbeitungsvorrichtung 10 wird schnell betriebsbereit für den nächsten Prozeß.
Nebenbei bemerkt wurden in der obigen Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform spezielle Abmessungen erwähnt, die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf solche Abmessungen beschränkt.
[ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM]
9 zeigt die Konstruktion der Verbindungs-/Zuführeinheit zwischen dem koaxialen Wellenleiter 21 und der Radialleitungsantenne 20 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 9 wird auf zuvor beschriebene Teilbereiche mit den gleichen Bezugsziffern verwiesen, und ihre Beschreibung wird weggelassen.
Mit Bezugnahme auf 9 sind der äußere Wellenleiter 21A, der den koaxialen Wellenleiter 21 aufbaut, und der Körper 17 der Radialleitungsantenne 20 senkrecht zueinander angeschlossen, wobei sie die Verbindungs-/Zuführeinheit ausbilden, die senkrecht abgewinkelt ist. Der innere Leiter 21B ist auch senkrecht an die Schlitzplatte 16 angeschlossen.
In der Konstruktion von 9 indessen besteht die Verzögerungsplatte 18 aus Al₂O₃, das eine hohe relative Permittivität aufweist, und ein aus SiO₂ bestehendes ringförmiges Element 18A ist zum Beispiel zwischen dem äußeren Wellenleiter 21A und dem inneren Leiter 21B so ausgebildet, daß ein Ende des Elements 18A die Verzögerungsplatte 18 kontaktiert.
Wegen dieser Konstruktion ändert sich die Impedanz schrittweise, und die Reflexionswellen werden vermindert. Die Länge des Elements 18A kann auf Basis der Beschaffenheit der Antennenstruktur des koaxialen Wellenleiters 21 und der Antenne 20 optimiert werden.
In der Ausführungsform von 9 ist die zweite Randfläche, die der ersten, in Kontakt mit der Verzögerungsplatte 18 stehenden Randfläche gegenüberliegt, Luft ausgesetzt. Wie in 10 dargestellt ist, ist es jedoch möglich, ein weiteres ringförmiges Element 18B vorzusehen, das zum Beispiel aus Teflon besteht, welches eine kleinere relative Permittivität auf der zweiten Fläche des ringförmigen Elements 18A aufweist, um die Anzahl von Schritten bei dem Impedanzübergang an der Verbindungseinheit zu erhöhen.
Wie in 11 dargestellt ist, kann das ringförmige Element 18A ferner aus einem gesinterten Gemisch von SiO₂ und Si₃N₄ hergestellt sein, die eine unterschiedliche Permittivität aufweisen, und das Mischungsverhältnis von SiO₂ und Si₃N₄ in dem ringförmigen Element kann so gesteuert werden, daß die Permittivität kontinuierlich von der ersten Randfläche zur zweiten Randfläche zunimmt.
12 zeigt die Konstruktion der Verbindungseinheit zwischen dem koaxialen Wellenleiter 21 und der Radialleitungsantenne 20 gemäß einer weiteren Abwandlung der vorliegenden Ausführungsform. In 12 wird auf zuvor beschriebenen Teilbereiche mit den gleichen Bezugsziffern verwiesen, und ihre Beschreibung wird weggelassen.
Mit Bezugnahme auf 12 wird in dieser Abwandlung die zweite Randfläche des ringförmigen Elements 18A als eine Abschrägungsfläche angesehen, und die Dicke des ringförmigen Elements 18A nimmt zur Verzögerungsplatte 18 hin linear zu.
In dem Fall, in dem das ringförmige Element 18A aus dem gleichen Material wie die Verzögerungsplatte 18, z.B. Al₂O₃, besteht, nimmt bei einem Einsatz dieser Konstruktion die Impedanz der Verbindungs-/Zuführeinheit zur Verbindungsplatte 18 hin kontinuierlich zu, und die Reflexion, die durch den abrupten Übergang in der Impedanz hervorgerufen wird, wird verringert, was eine effektive und stabile Zuführung von Mikrowellen zur Folge hat.
Wie in 13 dargestellt ist, ist es in einer Abwandlung darüber hinaus auch möglich, die Abschrägungsfläche des ringförmigen Elements 18A zu einer gekrümmten Fläche zu machen, so daß die Dicke des ringförmigen Elements 18A sich nichtlinear zur Beschaffenheit der Verbindungs-/Zuführeinheit verändert. Zum Beispiel ist es möglich, die Dicke des ringförmigen Elements 18A exponentiell zu vergrößern.
Wie in 14 dargestellt ist, kann das ringförmige Element 18A ferner mit der Konstruktion von 3A gekoppelt werden, die Abschrägungsflächen 21At und 21Bt aufweist. In diesem Fall ist das ringförmige Element 18A nicht auf das von 9 beschränkt, sondern kann eine beliebige Konstruktion der 9 bis einschließlich 13 sein.
[DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM]
15 ist eine Schemazeichnung, welche die Konstruktion einer Plasmabearbeitungsvorrichtung 10A gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In 15 wird auf zuvor beschriebene Teile mit den gleichen Bezugsziffern verwiesen, und ihre Beschreibung wird weggelassen.
Mit Bezugnahme auf 15 ist die Duschplatte 14 in der Plasmabearbeitungsvorrichtung 10A entfernt, und es sind mehrfache Plasmagaseinlässe 11P vorzugsweise in Symmetrie ausgebildet, die in Verbindung mit dem Gaskanal 11p im Bearbeitungsbehälter 11 stehen. In der Plasmabearbeitungsvorrichtung 10A gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Konstruktion vereinfacht, und die Fertigungskosten können beträchtlich herabgesetzt werden.
In der so konstruierten Plasmabearbeitungsvorrichtung 10A wird die Reflexion von Mikrowellen durch Ausbilden der Abschrägungsflächen 21At und 21Bt in der Verbindungs-/Zuführeinheit zwischen der Radialleitung-Schlitzantenne 20 und dem koaxialen Wellenleiter 21 vermindert, was zu einem Anwachsen des Leistungszuführungswirkungsgrades, einer Verringerung der durch die Reflexionswellen verursachten anomalen Entladung und einer erhöhten Stabilität der Plasmaausbildung führt. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Konstruktion der Verbindungseinheit nicht auf die in 3A dargestellte beschränkt, und es kann eine beliebige Konstruktion aus 8 bis einschließlich 14 verwendet werden.
[VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM]
16 ist eine Schemazeichnung, welche die Konstruktion einer Plasmabearbeitungsvorrichtung 10B gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In 16 wird auf zuvor beschriebene Teile mit den gleichen Bezugsziffern verwiesen, und ihre Beschreibung wird weggelassen.
Mit Bezugnahme auf 16 ist in der Konstruktion der Mikrowellen-Plasmabearbeitungsvorrichtung 10B die Prozeßgaszuführstruktur 31 entfernt. Zusätzlich ist die gesamte Fläche des vorstehenden Teils 11b, das die Duschplatte 14 hält, abgerundet.
Die so konstruierte Plasmabearbeitungsvorrichtung 10B kann keine Filmbildung oder Ätzung durch Zuführen eines Prozeßgases außer dem Plasmagas ausführen, weil die untere Duschplatte 31 entfernt ist. Die Plasmabearbeitungsvorrichtung 10B kann jedoch eine oxidierte Schicht, eine nitridierte Schicht oder eine oxidiert-nitridierte Schicht ausbilden, indem ein oxidierendes Gas oder ein nitridierendes Gas von der Duschplatte 14 zusammen mit dem Plasmagas zugeführt wird.
In der so konstruierten Plasmabearbeitungsvorrichtung 10B ist die Reflexion der Mikrowellen durch Ausbilden der Abschrägungsflächen 21At und 21Bt in der Verbindungs-/Zuführeinheit zwischen der Radialleitung-Schlitzantenne 20 und dem koaxialen Wellenleiter 21 vermindert, was zu einem Anwachsen des Leistungszuführungswirkungsgrades, einer Verringerung der durch die Reflexionswellen verursachten anomalen Entladung und einer erhöhten Stabilität der Plasmaausbildung führt. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Konstruktion der Verbindungseinheit nicht auf die in 3A dargestellte beschränkt, und es kann eine beliebige Konstruktion der 8 bis einschließlich 14 verwendet werden.
[FÜNFTE AUSFÜHRUNGSFORM]
Die Verbindungs-/Zuführstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die Plasmabearbeitungsvorrichtung 10 der 2A oder deren Abwandlung beschränkt, und sie ist für die Plasmabearbeitungsvorrichtung 100 einsetzbar, wobei eine herkömmliche Radialleitung-Schlitzantenne verwendet wird, die zuvor mit Bezug auf die 1A und 1B beschrieben wurde.
17 zeigt die Konstruktion einer Plasmabearbeitungsvorrichtung 100A gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der Verbindungs-/Zuführeinheit der vorliegenden Erfindung. In 17 wird auf zuvor beschriebene Teile mit den gleichen Bezugsziffern verwiesen, und ihre Beschreibung wird weggelassen.
Mit Bezugnahme auf 17 weist die Plasmabearbeitungsvorrichtung 100A im wesentlichen die gleiche Konstruktion auf wie die herkömmliche Plasmabearbeitungsvorrichtung 100, unterscheidet sich aber darin, daß die Plasmabearbeitungsvorrichtung 100A Abschrägungsflächen enthält, die ähnlich zu den Abschrägungsflächen 21At und 21Bt in der Verbindungseinheit zwischen dem koaxialen Wellenleiter 110A und der Radial-Schlitzantennenkörper 110B oder der Schlitzplatte 110D sind.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Reflexion von Mikrowellen durch Ausbilden der Abschrägungsflächen in der Verbindungs-/Zuführeinheit zwischen dem koaxialen Wellenleiter 110A und der Radialleitung-Schlitzantenne vermindert, was zu einem Anwachsen des Leistungszuführungswirkungsgrades, einer Verringerung der durch die Reflexionswellen verursachten anomalen Entladung und einer erhöhten Stabilität der Plasmaausbildung führt. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Konstruktion der Verbindungseinheit nicht auf die in 3A dargestellte beschränkt, und es kann eine beliebige Konstruktion aus 8 bis einschließlich 14 verwendet werden.
[SECHSTE AUSFÜHRUNGSFORM]
18 ist eine Querschnittsansicht, welche die Gesamtkonstruktion einer Halbleiterfertigungsvorrichtung 40 gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einschließlich der Mikrowellen-Plasmabearbeitungsvorrichtung 10 von 2A und 2B zeigt.
Mit Bezugnahme auf 18 enthält die Halbleiterfertigungsvorrichtung 40 einen Vakuumübergaberaum 401, der mit einem Roboter 405 ausgestattet ist, welcher einen Beförderungsarm 415 aufweist, und die Mikrowellen-Bearbeitungsvorrichtung 10 ist auf der Deckfläche des Vakuumübergaberaums 401 angeordnet. In diesem Fall kann die Station 13 durch einen Zylinder 406, der durch einen Faltenbalg 410 abgedeckt ist, nach oben und unten bewegt werden. Wenn sich die Station 13 zum Ende absenkt, wird das Substrat 12 durch den Beförderungsarm 415 eingesetzt oder herausgenommen. Wenn die Station 13 zum Ende aufsteigt, ist das Substrat 12 gegenüber dem Vakuumübergaberaum 401 durch eine Abdichtung 410A abgedichtet und wird wie gewünscht bearbeitet.
Ein Lastschleusenraum 402, der eine Station 418 aufweist, um einen Stapel von Substraten zu halten, ist an einer anderen Stelle auf der oberen Seite des Vakuumübergaberaums 401 vorgesehen. Wenn die Station 418 zum Ende aufsteigt, ist der Lastschleusenraum 402 gegenüber dem Vakuumübergaberaum 401 durch eine Abdichtung 417 abgedichtet. Wenn sich die Station 418 indessen zum Ende absenkt, dann senkt sich der Substratstapel 404 zum Vakuumübergaberaum 401 ab, und der Beförderungsarm 415 hebt ein Substrat von dem Substratstapel 404 ab oder legt ein bearbeitetes Substrat darauf zurück.
Da in dem Fall der so konstruierten Halbleiterfertigungsvorrichtung 40 ein Substrat vertikal und nicht durch eine Seitenwand aufgeladen und abgeladen wird, wird in dem Bearbeitungsbehälter 11 ein Axialsymmetrieplasma ausgebildet, und ein Gas in dem Bearbeitungsbehälter wird durch mehrere Absauganschlüsse, die in einer Axialsymmetrie vorgesehen sind, durch mehrere Pumpen abgesaugt. Folglich kann die Halbleiterfertigungsvorrichtung 40 eine gleichförmige Plasmabearbeitung gewährleisten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird in der Mikrowellen-Plasmabearbeitungsvorrichtung der abrupte Übergang in der Impedanz herabgesetzt, der durch die Verbindung zwischen dem koaxialen Wellenleiter, welcher die Mikrowellen bereitstellt, und der Mikrowellenantenne, welche die Mikrowellen in den Bearbeitungsbehälter der Plasmabearbeitungsvorrichtung abstrahlt verursacht wird. Demzufolge wird die Reflexion von Mikrowellen, die durch den abrupten Übergang in der Impedanz erzeugt wird, unterdrückt, was die Ausbildung eines stabilen Mikrowellenplasmas im Bearbeitungsbehälter zur Folge hat.

Claims

Plasmabearbeitungsvorrichtung, die folgendes umfaßt: einen Bearbeitungsbehälter (11), der durch eine äußere Wand begrenzt wird und eine Station (13) zum Halten eines zu bearbeitenden Substrats (12) umfaßt; ein Evakuierungssystem, welches mit dem Bearbeitungsbehälter (11) gekoppelt ist; ein mikrowellentransparentes Fenster (14, 15), welches an dem Bearbeitungsbehälter (11) als Teil der äußeren Wand vorgesehen ist und dem auf der Station gehaltenen Substrat (12) gegenüberliegt; ein Plasmagas-Zuführteil zum Zuführen von Plasmagas in den Bearbeitungsbehälter (11); eine Mikrowellenantenne (20), welche an dem Bearbeitungsbehälter (11) vorgesehen ist; und eine Mikrowellen-Leistungsquelle, die elektrisch mit der Mikrowellenantenne gekoppelt ist, wobei, die Mikrowellenantenne (20) folgendes umaßt: einen koaxialen Wellenleiter (21), welcher mit der Mikrowellen-Leistungsquelle verbunden ist, wobei der koaxiale Wellenleiter (21) einen inneren Leiterkern (21B) und ein äußeres Leiterrohr (21A) umfaßt, welches den inneren Leiterkern umgibt, und einen Antennenkörper (17), welcher an einem Punkt des koaxialen Wellenleiters (21) vorgesehen ist; wobei der Antennenkörper (17) ferner folgendes umfaßt: eine erste Leiterfläche (21Bt), welche eine Mikrowellenstrahlungsfläche bildet, die mit dem mikrowellentransparenten Fenster (14, 15) gekoppelt ist, und eine zweite Leiterfläche (21At), die der ersten Leiterfläche (21Bt) mit einer dielektrischen Platte (18) dazwischen gegenüberliegt, wobei die zweite Leiterfläche (21At) mit der ersten Leiterfläche (21Bt) an einem Umfangsteil der dielektrischen Platte (18) verbunden ist; wobei der innere Leiterkern (21B) mit der ersten Leiterfläche (21Bt) durch eine erste Verbindungseinheit verbunden ist; wobei das äußere Leiterrohr (21A) mit der zweiten Leiterfläche (21At) durch eine zweite Verbindungseinheit verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein dielektrisches Element (18A) in einem Raum zwischen dem inneren Leiterkern (21B) und dem äußeren Leiterrohr (21A) vorgesehen ist und durch eine erste Randfläche und eine zweite Randfläche, welche der ersten Randfläche gegenüberliegt, begrenzt ist, wobei die erste Randfläche an die dielektrische Platte (18) angrenzt, wobei eine relative Permittivität des dielektrischen Elements (18A) geringer ist als eine relative Permittivität der dielektrischen Platte (18) und größer als eine relative Permittivität von Luft, wobei sich die Zusammensetzung des dielektrischen Elements (18A) von der ersten Randfläche zur zweiten Randfläche ändert.
Plasmabearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der innere Leiterkern (21B) im wesentlichen senkrecht zu der ersten Leiterfläche in der ersten Verbindungseinheit verbunden ist.
Plasmabearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der in der zweiten Verbindungseinheit das äußere Leiterrohr (21A) im wesentlichen senkrecht mit der zweiten Leiterfläche verbunden ist.
Mikrowellenplasmabearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die dielektrische Platte (18) entweder aus Aluminiumoxid, Siliziumoxid, oxynitridisiertem Silizium oder nitridisiertem Silizium hergestellt ist und das dielektrische Element (18A) aus Siliziumoxid hergestellt ist.
Mikrowellenplasmabearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner ein weiteres dielektrisches Element (18B) in einem Raum zwischen dem inneren Leiterkern (21B) und dem äußeren Leiterrohr (21A) umfaßt, welches an die zweite Randfläche des dielektrischen Elements (18A) angrenzt, wobei eine relative Permittivität des anderen dielektrischen Elements (18B) geringer als eine relative Permittivität des dielektrischen Elements (18A) und höher als eine relative Permittivität von Luft ist.
Mikrowellenplasmabearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 5, bei der das dielektrische Element (18A) aus Siliziumoxid hergestellt ist und das andere dielektrische Element (18B) aus Teflon hergestellt ist.
Plasmabearbeitungsvorrichtung, die folgendes umfaßt: einen Bearbeitungsbehälter (11), der durch eine äußere Wand begrenzt ist und eine Station (13) zum Halten eines zu bearbeitenden Substrats (12) umfaßt; ein Evakuierungssystem, welches mit dem Bearbeitungsbehälter (11) gekoppelt ist; ein mikrowellentransparentes Fenster (14, 15), welches an dem Bearbeitungsbehälter (11) als Teil der äußeren Wand vorgesehen ist und denn auf der Station gehaltenen Substrat (12) gegenüberliegt; einen Plasmagas-Zuführteil zum Zuführen von Plasmagas in den Bearbeitungsbehälter (11); eine Mikrowellenantenne (20), welche an dem Bearbeitungsbehälter (11) vorgesehen ist; und eine Mikrowellenleistungsquelle, welche elektrisch mit der Mikrowellenantenne gekoppelt ist, wobei, die Mikrowellenantenne (20) folgendes umfaßt: einen koaxialen Wellenleiter (21), welcher mit der Mikrowellenleistungsquelle verbunden ist, wobei der koaxiale Wellenleiter (21) einen inneren Leiterkern (21B) und ein äußeres Leiterrohr (21A) umfaßt, welches den inneren Leiterkern umgibt, und einen Antennenkörper (17), welcher an einem Punkt des koaxialen Wellenleiters (21) vorgesehen ist; wobei der Antennenkörper (17) ferner folgendes umfaßt: eine erste Leiterfläche (21Bt), welche eine Mikrowellenstrahlungsfläche bildet, die mit dem mikrowellentransparenten Fenster (14, 15) gekoppelt ist, und eine zweite Leiterfläche (21At), welche der ersten Leiterfläche (21Bt) mit einer dielektrischen Platte (18) dazwischen gegenüberliegt, wobei die zweite Leiterfläche (21At) mit der ersten Leiterfläche (21Bt) an einem Umfangsteil der dielektrischen Platte (18) verbunden ist; wobei der innere Leiterkern (21B) mit der ersten Leiterfläche (21Bt) durch eine erste Verbindungseinheit verbunden ist; wobei das äußere Leiterrohr (21A) mit der zweiten Leiterfläche (21At) durch eine zweite Verbindungseinheit verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein dielektrisches Element (18A) in einem Raum zwischen dem inneren Leiterkern (21B) und dem äußeren Leiterrohr (21A) vorgesehen ist, welches durch eine erste Randfläche und eine zweite Randfläche, die der ersten Randfläche gegenüberliegt, begrenzt wird, wobei die erste Randfläche an die dielektrische Platte (18) angrenzt, und wobei eine relative Permittivität des dielektrischen Elements (18A) geringer als eine relative Permittivität der dielektrischen Platte (18) und höher als eine relative Permittivität von Luft ist, wobei die zweite Randfläche des dielektrischen Elements (18A) eine schräge Fläche bildet; und ein Außendurchmesser des dielektrischen Elements (18A) mit zunehmendem Abstand von der ersten Randfläche abnimmt.
Mikrowellenplasmabearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 7, bei der ein Außendurchmesser des dielektrischen Elements (18A) linear mit zunehmendem Abstand von der ersten Randfläche abnimmt.
Mikrowellenplasmabearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 7, bei der ein Außendurchmesser des dielektrischen Elements (18A) exponentiell mit zunehmendem Abstand von der ersten Randfläche zunimmt.
Mikrowellenplasmabearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Plasmagas-Zuführteil ferner eine Plasmagasleitung (14B) umfaßt, die mit einer Plasmagasquelle verbindbar ist, wobei die Plasmagasleitung aus einem mikrowellentransparenten Material hergestellt ist, und eine Duschplatte (14) mit einer Mehrzahl von Öffnungen (14A), welche mit der Plasmagasleitung (14B) kommunizieren.
Mikrowellenplasmabearbeitunsgvorrichtung nach Anspruch 10, bei der die Duschplatte (14) aus Aluminiumoxid hergestellt ist.
Mikrowellenplasmabearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Plasmagas-Zuführteil in einer äußeren Wand des Bearbeitungsbehälters (11) vorgesehen ist.
Mikrowellenplasmabearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 12, bei der das Plasmagas-Zuführteil Rohre (11p) umfaßt, die in der äußeren Wand des Bearbeitungsbehälters (11) vorgesehen sind.
Plasmabearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Mikrowellenantenne (20) so angeordnet ist, daß die erste Leiterfläche (21Bt) von dem mikrowellentransparenten Fenster (14, 15) beabstandet ist.
Plasmabearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Anspruche, bei der eine Bearbeitungsgasquelle zwischen dem Substrat (12) und dem Plasmagas-Zuführteil in dem Bearbeitungsbehälter (11) vorgesehen ist, wobei die Bearbeitungsgasquelle dem Substrat (12) gegenüberliegt; eine Öffnung (11r) in dem Prozeßbehälter (11) vorgesehen ist, durch welche das Prozeßgas bereitgestellt wird; und die Öffnung mit einer Prozeßgasleitung kommuniziert, welche mit der Prozeßgasquelle verbunden ist.