DE69010516T2

DE69010516T2 - Mikrowellen-Plasmabearbeitungsgerät.

Info

Publication number: DE69010516T2
Application number: DE69010516T
Authority: DE
Inventors: Shuzo Fujimura
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1989-01-26
Filing date: 1990-01-26
Publication date: 1994-11-03
Anticipated expiration: 2010-01-27
Also published as: JPH02197122A; EP0380119A3; DE69010516D1; US5024748A; KR930001286B1; EP0380119A2; JPH07101685B2; EP0380119B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Mikrowellen-Plasmaverarbeitungsvorrichtung, beispielsweise zur Verwendung in Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen.
Ein verbesserter Typ einer Mikrowellen-Plasmaverarbeitungsvorrichtung wurde im US-Patent 4 512 868, erteilt am 23.April 1985 an Fujimura et al. (entsprechend der Japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung SHO 62-16424), geoffenbart. Die Vorrichtung weist eine spezifische Struktur auf, so daß ein reaktives Gas in eine plasmaerzeugende Kammer eingebracht wird, Mikrowellenenergie in die plasmaerzeugende Kammer zugeführt wird, ein Plasma, das aktive Arten umfaßt, im reaktiven Gas erzeugt wird, die aktiven Arten in eine getrennte Reaktionskammer, die der plasmaerzeugenden Kammer benachbart angeordnet ist, eingebracht werden, und ein Substrat in die Reaktionskammer gesetzt und verarbeitet wird. Eine Darstellung der Vorrichtung wird mit Bezugnahme auf Fig.1 erläutert.
Fig.1 ist eine schematische Schnittansicht der Mikrowellen-Plasmaverarbeitungsvorrichtung. Ein Mikrowellengenerator 1 liefert Mikrowellenenergie, die in einen Reaktor 3 durch einen Wellenleiter 2 und ein Fenster 4, das den Reaktor 3 vakuumdicht abdichtet, jedoch die Mikrowellenenergie hindurchläßt, gesendet wird. Ein zumindest Sauerstoff (O&sub2;) enthaltendes reaktives Gas strömt in den Reaktor 3 durch ein Einlaßrohr 5, wie durch einen Pfeil a gezeigt. Im Reaktor 3 ist eine aus Aluminium bestehende Plasmaabschirmplatte 6 vorgesehen, die den Reaktor 3 in eine plasmaerzeugende Kammer 3a und eine Reaktionskammer 3b teilt. Die Plasmaabschirmplatte 6, die manchmal Brausekopf genannt wird, weist eine Vielzahl kleiner Löcher 6a auf. Ein Substrat 7 ist auf einem Tisch 8 in der Reaktionskammer 3b angeordnet. Nach der Reaktion wird Gas durch ein Auslaßrohr 3c abgeführt, wie durch einen Pfeil b gezeigt.
Die bei einer Frequenz von einigen Gigaherz zugeführte Mikrowellenenergie regt das reaktive Gas in der plasmaerzeugenden Kammer 3a an und erzeugt aktive Arten umfassendes Plasma. Das gleichmäßig diffundierte Plasma in der plasmaerzeugenden Kammer 3a strömt durch kleine Löcher 6a in die Reaktionskammer 3b, wie durch Pfeile c gezeigt. Die meisten geladenen Teilchen, wie Ionen, im Plasma bleiben jedoch in der plasmaerzeugenden Kammer 3a. Die neutralen aktiven Arten strömen mit gleichmäßiger Verteilung in die Reaktionskammer 3b.
Eine auf einer Fläche des Substrats 7 aufgebrachte Resist-Schicht reagiert mit den aktiven Arten, wodurch die Durchführung eines gleichmäßigen Ätzens oder eines Veraschungsverfahrens über die gesamte Fläche des Substrats 7 ermöglicht wird.
Beispielsweise wird ein Mischgas aus Sauerstoff (O&sub2;) und Tetrafluorkohlenstoff (CF&sub4;), gemischt im Verhältnis von 8:2, als reaktives Gas verwendet, und eine Mikrowellenenergie von etwa 0,4 kW bei 2,45 GHz wird in die plasmaerzeugende Kammer 3a zugeführt. Die Reaktionskammer 3b wird auf etwa 40 Pa (0,3 Torr) evakuiert. Es wurde ein gutes Ergebnis eines Veraschungsverfahrens für die Resistschicht erhalten.
Eine weitere verbesserte Mikrowellen-Plasmaverarbeitungsvorrichtung wurde im US-Patent 4 718 976, erteilt am 12.Januar 1988 an Fujimura (entsprechend der Japanischen Auslegeschrift SHO 62-1534), geoffenbart. Eine Darstellung der Struktur davon ist in der schematischen Schnittansicht von Fig.2 gezeigt. In Fig.1 und 2 bezeichnen die gleichen Bezugszeichen die gleichen oder ähnliche Teile. Eine plasmaerzeugende Kammer 3a ist von einer Reaktionskammer 3b auf eine Weise ähnlich der in Fig.1 gezeigten getrennt, die im Plasma enthaltenen aktiven Arten werden jedoch durch eine Flußratenreglereinrichtung 11a (einen Konduktanzkontroller) in die Reaktionskammer 3b eingebracht.
In Fig.2 ist der Konduktanzkontroller 11a im Zentrum einer metallischen Plasmaabschirmplatte 11, beispielsweise aus Aluminium, vorgesehen, die den Reaktor 3 in die zwei Abschnitte teilt: plasmaerzeugende Kammer 3a und Reaktionskammer 3b. Eine kreisförmige Gasdiffusionsplatte 12 ist in der Reaktionskammer 3b angeordnet. Die Platte hat einen Durchmesser d und ist in einer vorherbestimmten Distanz h von der Plasmaabschirmplatte 11 derart angeordnet, daß das durch den Konduktanzkontroller 11a eingebrachte Plasma nach der Kollision mit der Gasdiffusionsplatte 12 nach außen und gleichmäßig diffundieren kann. Ferner ist ein trichterförmiger Reflektor 13 außerhalb der Gasdiffusionsplatte 12 und über einem Substrat 7 vorgesehen. Der Reflektor 13 dient dazu, das Plasma auf das Substrat 7 zu richten.
Das reaktive Gas wird von einem Einlaßrohr 5 in die plasmaerzeugende Kammer 3a eingebracht, wie durch einen Pfeil a' gezeigt. Das reaktive Gas wird durch Mikrowellenenergie angeregt, und das erzeugte Plasma strömt in die Reaktionskammer 3b, wobei es durch den Konduktanzkontroller 11a geht, und diffundiert weiter entlang einem durch einen Pfeil c' gezeigten Weg auf das Substrat 7.
Wenn der Durchmesser d der Gasdiffusionsplatte 12 und die Distanz h von der Plasmaabschirmplatte 11 auf optimale Werte gesetzt werden, können zufriedenstellende Ergebnisse erzielt werden.
Ferner wurden die folgenden Patentanmeldungen, die sich auf eine Mikrowellen-Plasmaverarbeitungsvorrichtung beziehen, von Fujimura et al. eingereicht:
US-Anmeldenr. 802 332, eingereicht am 27.November 1985 (entsprechend der Japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung SHO 61-131454 und EP-A-183 561);
US-Anmeldung 24070 (US-Patent 4 987 284), eingereicht am 10.März 1987 (entsprechend EP-A-0 237 078 und der Japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung SHO 62-213126).
Die beiden oben erwähnten Anmeldungen betreffen eine Struktur für ein Mikrowellenfenster, das eine plasmaerzeugende Kammer von einem Mikrowellenleiter trennt.
In allen oben zitierten Literaturstellen ist angegeben, daß Ätz- oder Veraschungsverfahren unter Verwendung eines sauerstoffhaltigen reaktiven Gases durchgeführt werden. Da die in Fig.1 bzw. 2 gezeigte Plasmaabschirmplatte aus Aluminium hergestellt ist, reagiert die exponierte Fläche der Plasmaabschirmplatte in der plasmaerzeugenden Kammer 3a mit den aktiven Arten des Plasmas, was zu einer Reduzierung der aktiven Arten führt.
Folglich nimmt die Verarbeitungsrate allmählich mit zunehmender Verwendung der Vorrichtung ab, verglichen mit der Rate, die anfänglich erhalten wird, wenn die Plasmaabschirmplatte nur mit einem natürlichen Oxidfilm bedeckt ist.
In einem Versuch, bei dem ein reaktive Gas aus O&sub2;+CF&sub4; (8 % CF&sub4;-Gehalt) verwendet und eine Mikrowellenenergie von 1,5 kW bei 2,45 GHz zugeführt wurde, wurde anfänglich eine Veraschungsrate von etwa 1,5 um/min für eine Resist-Schicht auf einem Substrat erhalten, d.h. wurde erhalten, als die Plasmaabschirmplatte nur einen natürlichen Oxidfilm aufwies. Nach der Verwendung der Vorrichtung während etwa drei Monaten, bei einem Betrieb von 8 Stunden pro Tag, fiel jedoch die Veraschungsrate auf 0,5 um/min (5000 Å/min), was etwa 1/3 der anfänglichen Rate darstellt.
Dieses Phänomen wird festgestellt, auch wenn die Aluminiumoberfläche der Plasmaabschirmplatte vor der Verwendung einer Alumit-Behandlung unterworfen wird.
So hat eine bestehende Mikrowellen-Plasmaverarbeitungsvorrichtung insofern einen Nachteil, als sich die Verarbeitungsfähigkeit Pro Zeiteinheit mit zunehmendem Einsatz der Vorrichtung allmählich verschlechtert.
Die US-A-4 631 105 offenbart eine Plasmaverarbeitungsvorrichtung, bei welcher eine perforierte Abschirmung eine Reaktionskammer in einen oberen und unteren Bereich trennt. Die perforierte Abschirmung besteht aus einem elektrisch leitfähigen Material, wie Aluminium, und kann, wenn gewünscht, mit einer Beschichtung aus einem dielektrischen Material, wie Aluminiumoxid oder eloxiertem Aluminium, versehen sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Mikrowellen- Plasmaverarbeitungsvorrichtung vorgesehen, mit einer plasmaerzeugenden Kammer, in der Plasma durch das Einstrahlen von Mikrowellenenergie in ein in die plasmaerzeugende Kammer eingebrachtes, reaktives Gas erzeugt werden kann, einer Reaktionskammer und einer Plasmaabschirmplatte, welche die Reaktionskammer von der plasmaerzeugenden Kammer trennt, wobei die Plasmaabschirmplatte aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht und eine Einrichtung, z.B. ein Loch darin, aufweist, die es ermöglicht, daß aktive Arten des Plasmas von der plasmaerzeugenden Kammer in die Reaktionskammer strömen, wobei die Plasmaabschirmplatte eine Abdeckung darauf aufweist;
dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Abdeckung ein getrennter Deckteil ist, der an der Oberfläche der Plasmaabschirmplatte, die der plasmaerzeugenden Kammer zugewandt ist, angeordnet ist und aus einem Material besteht, das in bezug auf die aktiven Arten inaktiv ist, die im Plasma, das in der Vorrichtung erzeugt wird, wenn diese in Verwendung steht, enthalten sind.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht eine Mikrowellen-Plasmaverarbeitungsvorrichtung vor, die keine merkliche Verschlechterung der Verarbeitungsfähigkeit über eine lange Betriebsdauer zeigt.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht eine Mikrowellen-Plasmaverarbeitungsvorrichtung vor, die eine verbesserte Produktivität mit stabiler Leistung über einen langen Zeitraum bietet.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht eine Mikrowellen-Plasmaverarbeitungsvorrichtung vor, bei welcher die Reaktion aktiver Arten mit einer Plasmaabschirmplatte verhindert wird.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht eine Mikrowellen-Plasmaverarbeitungsvorrichtung vor, bei welcher die Funktion des Einschließens von Plasma in einer plasmaerzeugenden Kammer nicht verloren geht, und aktive Arten des Plasmas stabil in eine Reaktionskammer eingebracht werden.
Anhand von Beispielen wird auf die Zeichnungen bezuggenommen, in denen:
Fig.1 und 2 schematische Schnittansichten bekannter Mikrowellen-Plasmaverarbeitungsvorrichtungen sind;
Fig.3 eine schematische Schnittansicht einer Mikrowellen-Plasmaverarbeitungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig.4 eine schematische Schnittansicht einer Mikrowellen-Plasmaverarbeitungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig.5 eine schematische Schnittansicht einer Mikrowellen-Plasmaverarbeitungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig.6 eine schematische Ansicht, teilweise im Schnitt, einer Mikrowellen-Plasmaverarbeitungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig.7 eine Schnittansicht der detaillierten Struktur einer Mikrowellen-Plasmaverarbeitungsvorrichtung ist, in der Merkmale der ersten und dritten Ausführungsform kombiniert werden;
Fig.8(a) und 8(b) eine Schnittansicht bzw. eine Unteransicht eines Quarzdeckteils der Vorrichtung in Fig.7 sind; und
Fig.9 eine Schnittansicht der detaillierten Struktur einer Mikrowellen-Plasmaverarbeitungsvorrichtung ähnlich der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
In allen Figuren bezeichnen und identifizieren die gleichen Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Teile.
Fig.3 ist eine schematische Schnittansicht einer Mikrowellen-Plasmaverarbeitungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die in Fig.3 gezeigte Vorrichtung ist ähnlich der in Fig.1 dargestellten, außer daß die gesamte Oberfläche einer Plasmaabschirmplatte 6, mit anderen Worten eines Brausekopfs, die der plasmaerzeugenden Kammer 3a zugewandt ist, mit einem Quarzdeckteil 21, der eine Dicke von etwa 2 mm aufweist, bedeckt ist.
Hier werden Vergleichstests erläutert, in denen die Struktur in Fig.1 und jene in Fig.3 verglichen werden. Die Tests wurden unter den Bedingungen durchgeführt, daß ein Mischgas von O&sub2; + N&sub2; (10 % N&sub2;-Gehalt) als reaktives Gas verwendet wird, eine Mikrowellenenergie von 1,5 kW und 2,45 GHz in die plasmaerzeugende Kammer 3a zugeführt wird, ein Vakuumgrad in der Reaktionskammer bei etwa 133 Pa (1 Torr) gehalten wird, ein Substrat auf einem Tisch 8 angeordnet und auf 200ºC erhitzt wird, und eine Resist-Schicht auf dem Substrat 7 einem Veraschungsverfahren 60 bis 90 Sekunden lang unterworfen wird.
Unter Verwendung der Vorrichtung in Fig.1 wurden Tests während drei Monaten durchgeführt, wobei Veraschungsverfahren 500-mal pro Tag wiederholt wurden. Am Beginn der Testsequenz wurde eine Veraschungsrate von 1 um/min gemessen. Am Ende der dreimonatigen Testsequenz hatte sich jedoch die Veraschungsrate auf 0,6 um/min (6000 Å/min) verschlechtert, was eine Abnahme von 40 % gegenüber der anfänglichen Veraschungsrate repräsentiert.
Ähnliche Tests wurden unter Verwendung derselben Mikrowellen-Plasmaverarbeitungsvorrichtung nach der obigen Testsequenz durchgeführt. Die Struktur der Vorrichtung wurde jedoch derart geändert, daß der Quarzdeckteil 21 auf die der plasmaerzeugenden Kammer 3a zugewandte Plasmaabschirmplatte 6 gefügt wurde. Die Veraschungsrate wurde von 0,6 um/min (6000 Å/min) auf etwa 0,9 um/min (9000 Å/min) erhöht und nahezu während der gesamten Dauer der nachfolgenden dreimonatigen Testsequenz aufrechterhalten.
Daher kann eine Mikrowellen-Plasmaverarbeitungsvorrichtung mit stabiler oder stabilerer Leistung über einen langen Zeitraum ohne Reduktion der Produktivität durch das Abdecken der gesamten Oberfläche der Plasmaabschirmplatte, die der plasmaerzeugenden Kammer zugewandt ist, mit einem Isolierteil, wie dem Quarzdeckteil 21, erhalten werden.
Fig.4 ist eine schematische Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die zweite Ausführungsform veranschaulicht eine Verwendung der vorliegenden Erfindung in der Struktur von Fig.2. In Fig.4 ist ein Quarzdeckteil 22 auf einer der plasmaerzeugenden Kammer 3a zugewandten Plasmaabschirmplatte 11 angeordnet. Verbesserungen ähnlich den oben mit Bezugnahme auf Fig.3 angegebenen wurden hinsichtlich der Haltbarkeit der Vorrichtung bestätigt.
Fig.5 ist eine schematische Schnittansicht einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der dritten Ausführungsform wird die flache Gasdiffusionsplatte 12 in Fig.4 durch einen zylindrischen Diffuser 23 mit einer Vielzahl von Löchern 23a in seiner Bodenfläche ersetzt. Der Diffuser 23 ist an der stromabwärtigen Seite des reaktiven Gases angeordnet, ist an der Bodenfläche einer Plasmaabschirmplatte 11 befestigt und bildet eine Diffusionskammer 24 für das Plasma. Ein Quarzdeckteil 22 ist auf der Oberfläche der Plasmaabschirmplatte 11 angeordnet, die der plasmaerzeugenden Kammer 3a zugewandt ist. In diesem Fall ist der Reflektor 13 von Fig.4 unnötig.
In der dritten Ausführungsform strömen im Plasma enthaltene aktive Arten und geladene Teilchen in eine Diffusionskammer 24, die durch den zylindrischen Diffuser 23 begrenzt wird, und, nachdem sie einige Zeit verweilen, diffundieren die aktiven Arten durch eine Vielzahl kleiner Löcher 23a in die Reaktionskammer 3b. Verbesserungen ähnlich den oben erwähnten wurden für die dritte Ausführungsform bestätigt.
Fig.6 zeigt eine schematische Schnittansicht einer vierten Ausführungsform, in der die plasmaerzeugende Kammer 3a in Fig.5 modifiziert ist. Andere Teile als die plasmaerzeugende Kammer sind die gleichen wie jene in Fig.5. Ein Ende eines Wellenleiters 31 ist mit der plasmaerzeugenden Kammer 3a und einem Reaktor 32 integriert und wird durch ein Mikrowellenfenster 33 abgeteilt. Das andere Ende des Wellenleiters ist mit einem Mikrowellengenerator (nicht gezeigt) verbunden. Eine Plasmaabschirmplatte 11, die einen Wandteil der plasmaerzeugenden Kammer 3a bildet, hat ein Durchgangsloch 11a mit vorherbestimmtem Durchmesser in ihrem Zentrum.
Ein Quarzdeckteil 22 mit einer Dicke von 2 mm ist derart angebracht, daß er die gesamte Oberfläche der Plasmaabschirmplatte bedeckt, die der plasmaerzeugenden Kammer zugewandt ist. Ein Gaseinlaßrohr 36 wird durch eine Seitenwand der plasmaerzeugenden Kammer 3a geführt, so daß das Gas nahe beim Durchgangsloch 11a der Plasmaabschirmplatte 11 herausströmt. Ein zylindrischer Gasdiffuser 23 ist an der Bodenfläche der Plasmaabschirmplatte 11 befestigt, und ein Substrat ist auf einem Tisch 8 angeordnet, wie in Fig.5 gezeigt.
In der vierten Ausführungsform bildet eine Zone, die durch das Mikrowellenfenster 33, die Plasmaabschirmplatte 11 mit dem Quarzdeckteil 22 und einen Endteil des Reaktors 32 bildende Wände begrenzt wird, die plasmaerzeugende Kammer 3a. Aktive Arten und einige der geladenen Teilchen, die im Plasma enthalten sind, strömen durch das Loch 11a in eine Diffusionskammer 24. Die Diffusionskammer 24 wird vom zylindrischen Diffuser 23 umgeben, und daher verweilen die aktiven Arten des Plasmas darin für einige Zeit und diffundieren gleichmäßig durch eine Vielzahl kleiner Löcher 23a auf die Substratfläche in einer Reaktionskammer 3b. Auch dieser Typ der Ausführungsform zeigt eine zufriedenstellende Leistung über eine lange Betriebsdauer ohne Verschlechterung der Veraschungsrate.
In der Erläuterung der in Fig.3 bis Fig.6 veranschaulichten obigen Ausführungsformen wurde ein Veraschungsverfahren unter Verwendung eines Sauerstoff (O&sub2;) enthaltenden Gases eingesetzt. Die Mikrowellen-Plasmaverarbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann jedoch bei Ätzverfahren unter Verwendung eines geeigneten reaktiven Gases eingesetzt werden.
Es ist notwendig, daß die plasmaerzeugende Kammer der Mikrowellen-Plasmaverarbeitungsvorrichtung von Wänden aus einem elektrisch leitfähigen Material umgeben ist, um darin Zuge führte Mikrowellenenergie und das dadurch erzeugte Plasma einzuschließen. Insbesondere im Fall der Verarbeitung eines Halbleitersubstrats ist das elektrisch leitfähige Material Praktisch nur auf Aluminium (Al) begrenzt.
Falls ein reaktives Gas, in dem Tetrafluorkohlenstoff (CF&sub4;) oder Stickstoff (N&sub2;) mit Sauerstoff (O&sub2;) gemischt ist, verwendet wird, zeigen aktive Sauerstoffarten eine Rekombination oder Reaktion mit einer der plasmaerzeugenden Kammer ausgesetzten Aluminiumfläche. Die Oberfläche der Plasmaabschirmplatte der früher vorgeschlagenen Mikrowellen-Plasmaverarbeitungsvorrichtung ist der plasmaerzeugenden Kammer zugewandt und ausgesetzt, und es wurde gezeigt, daß die Rekombination oder Reaktion der aktiven Sauerstoffarten mit einer Aluminiumfläche davon zu einer raschen Abnahme der Ätz- oder Veraschungsfähigkeiten führt und nicht vernachlässigt werden kann.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Struktur derart verwendet, daß zumindest die Oberfläche der Plasmaabschirmplatte 6 oder 11, die der plasmaerzeugenden Kammer 3a zugewandt ist, mit dem Material bedeckt ist, das nicht leicht mit dem Plasma reagiert. Mit anderen Worten ist die Plasmaabschirmplatte mit dem Material bedeckt, mit dem die aktive(n) Art(en) des Plasmas einen kleineren Rekombinationskoeffizienten als mit dem leitfähigen Material, wie Aluminium, der Plasmaabschirmplatte hat oder haben. Ein Isoliermaterial, wie Quarz und/oder Aluminiumoxid-Keramik, wird als Material zum Bedecken der Plasmaabschirmplatte verwendet. Ferner sollte, da das Material während Verarbeitungsoperationen erhitzt wird, seine Dicke nicht mehr als 1 mm, vorzugsweise etwa 2 mm, betragen.
Wenn die Oberfläche der Plasmaabschirmplatte mit dem Isoliermaterial durch ein Beschichtungs- oder Glasurverfahren bedeckt wird, kann die Isolierabdeckschicht auf Grund von Wärmebeanspruchungen Risse zeigen oder sich ablösen und ihre Funktion verlieren.
Gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wie in Fig.3 bis 6 gezeigt, ist die Oberfläche der Aluminium-Plasmaabschirmplatte 6 oder 11, die der plasmaerzeugenden Kammer 3a zugewandt ist, mit einem Deckteil 21 bzw. 22 bedeckt, und der Deckteil führt zu keiner Verschlechterung der Einschlußfunktion in bezug auf das Einschließen des Plasmas in der plasmaerzeugenden Kammer 3a und verbraucht die aktiven Arten nicht.
In den Erläuterungen der ersten bis vierten Ausführungsform (Fig.3 bis 6) sind Details der Struktur zur Vereinfachung weggelassen. Fig.7 ist eine Schnittansicht einer tatsächlichen Struktur einer Mikrowellen-Plasmaverarbeitungsvorrichtung, bei welcher Merkmale der ersten Ausführungsform (Fig.3) und der dritten Ausführungsform (Fig.5) kombiniert werden.
In Fig.7 ist ein Mikrowellenfenster 4 entlang einer Längswandrichtung eines Wellenleiters 2 angeordnet, und ein reaktives Gas wird in die plasmaerzeugende Kammer 3a eingebracht, wobei es durch ein Einlaßrohr 5 strömt. Eine Plasmaabschirmplatte 6 ist aus einer dicken Aluminiumplatte gebildet und mit einem kappenförmigen Quarzdeckteil 21 bedeckt. Der Quarzdeckteil 21 hat eine Querschnittsform wie in Fig.8(a) gezeigt, während Fig.8(b) den Deckteil 21 von unten zeigt. Der Deckteil hat sechs Löcher 26. Verschiedene Abmessungen des Deckteils sind (in Millimeter) in Fig.8(a) und 8(b) angegeben. Das Plasma strömt durch die Löcher des Quarzdeckteils 21 und Löcher 27 der Plasmaabschirmplatte 6 in eine Diffusionskammer 24.
Geladene Teilchen, wie Ionen und Elektronen, die in die Diffusionskammer 24 eindringen, werden durch die Plasmaabschirmplatte 6 im wesentlichen entfernt, und einige geladene Teilchen, die teilweise in diese eindringen, werden durch eine Diffusionsplatte 28, die eine Vielzahl kleiner Löcher (nicht gezeigt) vorsieht, weiter entfernt. Aktive Arten strömen von der Diffusionskammer 24 gleichmäßig auf ein Substrat 7, das auf einem Tisch 8 angeordnet ist. Die vertikale Position des Substrats 7 kann durch einen Mechanismus 40 eingestellt werden. Das Gas wird schließlich durch ein Auslaßrohr 44 abgeführt. Das Fortschreiten der Plasmaverarbeitung kann durch ein Fenster 42 beobachtet werden.
Fig.9 zeigt eine detaillierte Struktur einer tatsächlichen Mikrowellen-Plasmaverarbeitungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform (Fig.5). Die Anordnung des Wellenleiters 2 und Mikrowellenfensters 4 ist im wesentlichen gleich wie die in Fig.7 gezeigte. Ein Quarzdeckteil 22 sieht ein einzelnes Loch 11a im Zentrum davon vor, und eine Zone, die von einer Plasmaabschirmplatte 11, Diffusionsplatte 28 und einer Seitenwand 29 umgeben ist, bildet eine Diffusionskammer 24. Die übrige Struktur ist im wesentlichen gleich wie jene von Fig.7, so wird hier eine detaillierte Beschreibung weggelassen.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht eine Mikrowellen-Plasmaverarbeitungsvorrichtung für Ätz- oder Veraschungsverfahren in bezug auf ein Halbleitersubstrat vor, mit einer plasmaerzeugenden Kammer, in die ein reaktives Gas und Mikrowellenenergie zugeführt werden, einer Reaktionskammer, in die das Substrat gesetzt wird, wenn eine Verarbeitung durchgeführt wird, und einer Plasmaabschirmplatte, welche die Reaktionskammer von der plasmaerzeugenden Kammer trennt, wobei die Plasmaabschirmplatte aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht, und zumindest ein Loch für eine Strömung des Plasmas in die Reaktionskammer aufweist, und einen Teil der plasmaerzeugenden Kammer bildet. Die Mikrowellen-Plasmaverarbeitungsvorrichtung umfaßt ferner einen Deckteil, der auf einer Oberfläche der Plasmaabschirmplatte, die der plasmaerzeugenden Kammer zugewandt ist, angeordnet ist und aus einem Material besteht, das mit im Plasma enthaltenen aktiven Arten inaktiv ist, beispielsweise Quarz und Aluminiumoxid-Keramik.

Claims

1. Mikrowellen-Plasmaverarbeitungsvorrichtung, mit einer plasmaerzeugenden Kammer (3a), in der Plasma durch das Einstrahlen von Mikrowellenenergie in ein in die plasmaerzeugende Kammer (3a) eingebrachtes, reaktives Gas erzeugt werden kann, einer Reaktionskammer (3b) und einer Plasmaabschirmplatte (6, 11), welche die Reaktionskammer (3b) von der plasmaerzeugenden Kammer (3a) trennt, wobei die Plasmaabschirmplatte aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht und eine Einrichtung (11a), z.B. ein Loch darin, aufweist, die es ermöglicht, daß aktive Arten des Plasmas von der plasmaerzeugenden Kammer (3a) in die Reaktionskammer (3b) strömen, wobei die Plasmaabschirmplatte (6, 11) eine Abdeckung darauf aufweist;

dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Abdeckung ein getrennter Deckteil (21, 22) ist, der an der Oberfläche der Plasmaabschirmplatte (6, 11), die der plasmaerzeugenden Kammer (3a) zugewandt ist, angeordnet ist und aus einem Material besteht, das in bezug auf die aktiven Arten inaktiv ist, die im Plasma, das in der Vorrichtung erzeugt wird, wenn diese in Verwendung steht, enthalten sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der genannte Deckteil (21, 22) aus einem Material besteht, mit dem der Rekombinationskoeffizient der aktiven Arten des Plasmas kleiner ist als mit dem leitfähigen Material der Plasmaabschirmplatte (6, 11).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher das elektrisch leitfähige Material der Plasmaabschirmplatte (6, 11) ein Aluminium umfassendes Metall ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei welcher das Material des Deckteils (21, 22) Quarz ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei welcher das Material des Deckteils (21, 22) Aluminiumoxid-Keramik ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher das reaktive Gas, das zur Erzeugung des Plasmas verwendet wird, Sauerstoff enthält.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei welcher das reaktive Gas, das zur Erzeugung des Plasmas verwendet wird, ferner Gas oder/und Stickstoffgas enthält.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Reaktionskammer (3b) geteilt ist, um eine Diffusionskammer (24) zu bilden, die der Plasmaabschirmplatte (11) benachbart angeordnet ist, wobei die Plasmaabschirmplatte eine obere Begrenzung der Diffusionskammer vorsieht, und eine Diffusionsplatte (23) eine untere Begrenzung davon vorsieht, welche Diffusionsplatte eine Vielzahl von Löchern (23a) darin aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der Deckteil mehr als 1 mm dick ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, bei welcher der Deckteil ungefähr 2 mm dick ist.