DE69030744T2

DE69030744T2 - Plasma-Bearbeitungsgerät

Info

Publication number: DE69030744T2
Application number: DE69030744T
Authority: DE
Inventors: Junzo Azuma; Kazuhiro Ohara; Tohru Ohtsubo; Ichiro Sasaki; Mitsuo Tokuda; Hirohisa Usuami; Yasuhiro Yamaguchi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-02-08
Filing date: 1990-01-31
Publication date: 1997-10-23
Anticipated expiration: 2010-02-01
Also published as: EP0382065B1; EP0382065A3; DE69030744D1; KR900013589A; KR930005945B1; US4985109A; JPH02209484A; EP0382065A2; JP2993675B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Plasma-Bearbeitungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, der beispielsweise aus der EP-A-0 264 913 bekannt ist.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Herstellen von Halbleiterelementen unter Benutzung eines Tieftemperaturplasmas, und insbesondere auf eine Mikrowellen-Plasmabearbeitungsvorrichtung eines Hohlraumresonanzsystems, das für Bearbeitungen wie Ätzen, CVD, Aschen, oder dergleichen, günstig ist.
Bearbeitungen wie Ätzen, CVD, Sputtern, oder dergleichen, unter Benutzung eines Mikrowellenplasmas wird zu einer unerläßlichen Technik für das Bilden feiner Muster und Filme von Halbleiterelementen.
Die Plasmaerzeugung durch Mikrowellen wird grob in zwei Systeme unterteilt. Das eine ist ein ECR-System (Electronic Cyclotron Resonance), das eine Resonanzerscheinung benutzt, bei dem die Frequenz der Cyclotron- Bewegung, bei der Elektronen in rotierender Bewegung auf einer Ebene senkrecht zu einem magnetischen Feld bewegt werden, und die Frequenz von Mikrowellen kombiniert werden; und das andere System ist ein Hohlraumresonanzsystem, bei dem die elektrische Feldstärke der Mikrowellen durch einen Hohlraumresonator verstärkt wird, und freie Elektronen, die in dem Raum vorhanden sind, durch das starke elektrische Feld beschleunigt werden, wodurch Plasma erzeugt wird. Das erstgenannte System ist in den offengelegten japanischen Patentanmeldungen Nr. 13480/1981 und 155535/1981 offenbart, und eine weitere Verbesserung desselben ist in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 13575/1987 offenbart. Das letztgenannte System ist in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 96841/1981 offenbart, und eine weitere Verbesserung desselben ist in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 103088/1988 offenbart.
Was die durch die Erfindung zu lösenden Probleme anbetrifft sei darauf hingewiesen, daß wenn das ECR-System verwendet wird, die für die Erzeugung und Aufrechterhaltung eines Plasmas erforderliche elektrische Feldstärke schwach sein kann, weil die Mikrowellenenergie durch die Resonanzerscheinung an Elektronen übertragen wird. Wenn das ECR-System angewandt wird, besteht jedoch insofern ein Problem, als eine Verbesserung der Gleichförmigkeit des Plasmas schwierig ist, da ein magnetisches Feld benötigt wird.
Das Hohlraumresonanzsystem ist ein System zur Lösung dieses Problems, und es ist auch im US-Patent Nr. 4,776,918 offenbart, wonach ein Hohlraumresonator durch eine Keramik- oder Quarzplatte von der Plasmaerzeugungskammer getrennt ist, und weiter ist eine Schlitzplatte vorgesehen. Aber auch bei diesem Hohlraumresonanzsystem wurde der Notwendigkeit sicherzustellen, daß das Plasma gleichförmig und stabil bearbeitet wird, keine ausreichende Aufmerksamkeit geschenkt.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Plasma-Bearbeitungsapparatur bzw. -vorrichtung des Hohlraumresonanzsystems zu schaffen, mit der eine Behandlung wie das CVD, Ätzen, Aschen, oder dergleichen, gleichmäßig über die gesamte Oberfläche des Substrats unter Nutzung der Plasmadiffusion durchgeführt werden kann.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Plasma-Bearbeitungsvorrichtung eines Hohlraumresonanzsystems, bei dem das erzeugte Plasma stabil gehalten werden kann, und bei dem die Behandlung wie etwa das CVD, Ätzen, Aschen oder dergleichen, stabil durchgeführt werden kann.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Plasma-Bearbeitungsvorrichtung eines Hohlraumresonanzsystems, bei dem die Plasmaerzeugung stabilisiert, und eine Bearbeitung wie etwa das CVD, Ätzen, Aschen oder dergleichen, mit guter Reproduzierbarkeit durchgeführt werden kann.
Diese Ziele werden gemäß der Erfindung durch eine Plasma-Bearbeitungsapparatur bzw. -vorrichtung erreicht, wie sie in Anspruch 1 definiert ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Plasma-Bearbeitungsvorrichtung eines Hohlraumresonanzsystems auf: einen Mikrowellen-Oszillator, einen Hohlleiter zum Einleiten der vom Mikrowellen-Oszillator gelieferten Mikrowellen, einen Hohlraumresonator zum Durchführen der Resonanz der durch den Hohlleiter eingeführten Mikrowelle, eine Plasma-Bearbeitungskammer, die mit einem Tisch zum Tragen eines Substrats für die Plasmabearbeitung versehen und an eine Auslaßvorrichtung und eine Gaseinleitungsvorrichtung zum Einleiten des Plasma-Bearbeitungsgases angeschlossen ist, eine Trennplatte zum Durchlassen der Mikrowellen, die durch den Hohlraumresonator der Resonanz ausgesetzt werden, sowie zum Trennen des Hohlraumresonators und der Plasma-Bearbeitungskammer, und eine Schlitzplatte, die als Antenne wirkt und im Hohlraumresonator so angeordnet ist, daß sie der Substratoberfläche zum Aufstrahlen der Mikrowellen gegenübersteht, welche durch den Hohlraumresonator der Resonanz ausgesetzt sind, wobei die Platte einen Schlitz geringer Breite in der auf die Umfangsrichtung gerichteten Längsrichtung bildet, wobei die vom Schlitz der Schlitzplatte ausgestrahlten Mikrowellen dem Plasma-Bearbeitungsgas zugeführt werden, das in die Plasmabearbeitungskammer eingeleitet wird, so daß Plasma erzeugt wird und das erzeugte Plasma durch doppelte Polaritätsdiffusion gleichförmig auf das Substrat einwirkt.
Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung bildet die Schlitzplatte einen Schlitz geringer Breite in einer einzelnen oder doppelten Struktur aus, wobei die Längsrichtung auf die Umfangsrichtung weist, und die Mittenposition eines außenseitig gelegenen Schlitzes in bezug auf die äußere Umfangsposition des Substrats nach außen hin angebracht ist.
Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung bildet die Schlitzplatte einen Satz von Schlitzen schmaler Breite aus, wobei die Längsrichtung zur Umfangsrichtung hinweist, und wobei der Durchmesser des Satzes von Schlitzen der Schlitzplatte 0,75-3 mal so groß wie der Abstand zwischen dem Substrat und der Trennplatte ist, vorzugsweise 1 - 3 mal so groß.
Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung bildet die Schlitzplatte Schlitze aus, die eine Querschnittsfläche von 5-130 cm² begrenzen, so daß es der von den Schlitzen abgestrahlten Mikrowellenenergie ermöglicht wird, 1W/cm² oder mehr zu erreichen, und das Plasma-Bearbeitungsgas, das in die Plasma-Bearbeitungskammer eingeleitet wird, durch die von den Schlitzen der Schlitzplatte abgestrahlten Mikrowellen gezündet wird, um die Erzeugung des Plasmas zu ermöglichen.
Gemäß weiteren Merkmalen der vorliegenden Erfindung wird, wenn die Schlitze der Schlitzplatte in mehreren Strukturen angeordnet sind, die Breitenabmessung in der radialen Richtung des innenseitigen Schlitzes im Vergleich zu derjenigen des außenseitigen Schlitzes schmal ausgebildet, so daß die Gleichförmigkeit des Plasmas in bezug auf das Substrat verbessert wird.
Weiter wird bei Schlitzen mit mehreren Strukturen das Verhältnis der Öffnungsfläche des innenseitigen Schlitzes zur Öffnung des außenseitigen Schlitzes kleiner ausgebildet als das Verhältnis des Durchmessers des Satzes der innenseitigen Schlitze zum Durchmesser des Satzes der außenseitigen Schlitze, so daß die Gleichförmigkeit des Plasmas in bezug auf das Substrat verbessert wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Plasmaapparatur bzw. -vorrichtung eines Hohlraumresonanzsystems mit einer magnetfeldbildenden Anordnung geschaffen, die in der Nähe der Schlitzplatte installiert ist, so daß Elektronen, die im Raum in der Nähe des Schlitzes vorhanden sind, durch die vom Schlitz abgestrahlten Mikrowellen beschleunigt werden und die Diffusionswirkung zur Substratoberfläche hin nicht verlorengeht.
Gemäß den Merkmalen der vorliegenden Erfindung wird eine Steuerung des Öffnungsausmaßes der Schlitze der Schlitzplatte, eine Steuerung der Mikrowellenenergie, eine Steuerung der Modulation der Mikrowelle oder Einstellung der Plasma-Bearbeitungskammer auf die Hohlraumresonanzbedingungen im Zündstadium geschaffen, um Plasma zu erzeugen und um das Plasma später aufrechtzuerhalten.
Gemäß weiterer Merkmale der vorliegenden Erfindung weist die Plasma- Bearbeitungsvorrichtung eines Hohlraumresonanzsystems einen Stichleitungstuner zum Hohlleiter auf, so daß die in den Hohlraumresonator einzugebende Mikrowellenimpedanz abgestimmt werden kann. Auch ist die Mode des Hohlraumresonators die E-Mode, so daß die Strahlungsleistung der Mikrowellen verbessert wird. Zusätzlich sind eine Anzahl von Ausblasanschlüssen bzw. -öffnungen für das Plasma-Bearbeitungsgas der Gaseinleitungsanordnung, die an die Plasma-Bearbeitungskammer angeschlossen ist, an der oberen Außenseite des Substrats mit nahezu gleichmäßiger Teilung vorgesehen, so daß ein CVD-Film gleichförmig auf dem Substrat gebildet werden kann. Die Anzahl der Ausblasöffnungen für das Plasma-Bearbeitungsgas der Gaseinleitungsanordnung, die an die Plasma-Bearbeitungskammer angeschlossen ist, kann alternativ an der unteren Außenseite des Substrats mit einer nahezu gleichmäßigen Teilung vorgesehen werden, wobei eine Vorspannungseinrichtung zum Anlegen einer Vorspannung an den Tisch vorgesehen ist, so daß eine Ätzbearbeitung am Substrat gleichförmig durchgeführt werden kann.
Eine Plasma-Bearbeitungsapparatur bzw. -vorrichtung eines Hohlraumresonanzsystems gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Heizvorrichtung zum Erwärmen des Substrats auf, so daß ein CVD-Film guter Qualität auf dem Substrat hergestellt werden kann. Weiter kann eine Kühlvorrichtung zum Kühlen des Substrats vorgesehen werden, wobei eine Vorspannungseinrichtung zum Anlegen einer Vorspannung an den Tisch vorgesehen ist, so daß eine Ätzbearbeitung durchgeführt werden kann, ohne einen Schaden am Substrat zu verursachen.
Im Falle eines Hohlraumresonanzsystems der vorliegenden Erfindung ist die Diffusion des Plasmas groß und die Gleichmäßigkeit leicht durchzuführen, wenn kein magnetisches Feld vorhanden ist. Nun wandern aber Mikrowellen nur schwer in einem Plasma hoher Dichte (10¹&sup0;-10¹¹ cm&supmin;³), sondern werden vielmehr durch das Plasma in der Umgebung des Zufuhrteils absorbiert. Das heißt daß die Kreisfrequenz ωp der Plasmaschwingung gegeben ist durch:
ωp = 4 πn e²/me;
es bedeutet:
n.: die Elektronendichte des Plasmas;
e: die Elektronenladung;
me: die Masse des Elektrons.
Daher wird, wenn das elektrische Feld mit der Kreisfrequenz ω von außen her angelegt wird, unter der Bedingung ω< ωp1, das von außen angelegte elektrische Feld durch die Bewegung der Elektronen eliminiert und kann sich nicht im Plasma ausbreiten. Beispielsweise breiten sich Mikrowellen von 2,45 GHz bei einer Plasmadichte von n. = 7,6 x 10¹&sup0; cm&supmin;³ oder mehr, im Plasma nicht aus, sondern werden durch das Plasma in der Nähe des Schlitzes absorbiert, wobei die Umgebung des Schlitzes die Erzeugungsquelle des Plasmas werden kann. Da es bei der vorliegenden Erfindung kein magnetisches Feld gibt und die Diffusion des Plasmas eine Doppelpolaritätsdiffusion wird, breitet sich das Plasma bei der Doppelpolaritätsdiffusion von der Plasma-Erzeugungsquelle in der Umgebung des Schlitzes aus und verschwindet an der inneren Wandoberfläche der Plasma-Bearbeitungskammer und der Substratoberfläche Die Doppelpolaritätsdiffusion Da, die das Charakteristikum der Doppelpolaritätsdiffusion darstellt, ist durch die folgende Formel gegeben:
Da = µi (kTe/e) (2)
Es bedeutet:
µi: die Ionenmobilität
k: die Boltzmann-Konstante
Te: die absolute Elektronentemperatur
e: die Elektronenladung.
Auf der Basis des oben erwähnten Prinzips trifft die Erfindung, um ein Plasma guter Gleichförmigkeit zu erzeugen, Vorkehrungen solcher Art, daß das Plasma durch die Doppelparitätsdiffusion gleichförmig wird.
Da mehrere schmale Schlitze in Einzel- oder Doppelstruktur der Substratoberfläche gegenüberliegen und mit der auf die umfängliche Richtung gerichteten longitudinalen Richtung verlaufen, und die Mittenposition des äußeren Schlitzes relativ zur äußeren Umfangsposition des Substrats nach außen hin angeordnet ist, wird das Plasma aus der Umgebung des Schlitzes, der die erzeugende Quelle bildet, in Doppelpolaritätsdiffusion diffundiert und wirkt auf die Substratoberfläche ein, wodurch eine Gleichförmigkeit von etwa 10% auf der ganzen oder gesamten Oberfläche des Substrats in einer CVD- Apparatur bzw. -vorrichtung, mit einem Abstand G zwischen dem Substrat und der Trennplatte von 80 mm oder mehr, oder in einer Ätzapparatur bzw. -vorrichtung erzielt werden kann, welche keine große Ionenmenge erfordern.
Gemäß einem anderen Aufbau der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben, wird das Plasma, da die schmalen Schlitze der Substratoberfläche gegenüberliegen und mit der Längsrichtung auf die Umfangsrichtung gerichtet sind, und der Durchmesser D des Schlitzes des äußersten Umfangs um das 0,75-3-fäche des Abstandes G zwischen dem Substrat und der Trennplatte (D = (0,75 - 3) x G), ausgebildet ist, d.h., indem der Abstand G zwischen dem Substrat und der Trennplatte im Bereich von 30-300 mm groß wird, wird der Durchmesser D zum Schlitz des äußersten Umfanges gemäß der Beziehung D = (0,75-3) x G) vergrößert, das Plasma aus der Umgebung des Schlitzes als der erzeugenden Quelle in Doppelpolaritätsdiffusion diffundiert und wirkt auf die Oberfläche des Substrats ein, wodurch eine Gleichförmigkeit von etwa 15 % an der gesamten Oberfläche des Substrats erzielt werden kann.
Wenn die Mikrowelle durch den Hohlraumresonator der Resonanz unterzogen wird, tritt das Phänomen auf, daß der durch den Resonator fließende Oberflächenstrom je nach dem örtlichen Bereich verschieden ist. In den Schlitzen, wie in Fig. 2 dargestellt, ist die kleine Breitenrichtung in orthogonaler Richtung zum Oberflächenstrom angeordnet, und die Ladung des Oberflächenstroms wird an beiden Enden des Schlitzes gespeichert und gemäß der Frequenz der Mikrowellen variiert, wodurch das zwischen beiden Enden des Schlitzes erzeugte elektrische Feld verändert wird und die Mikrowellen abgestrahlt werden. Infolgedessen ist die abgestrahl te Mikrowellenenergie proportional zur Oberflächenstromdichte. Dies verursacht im Falle, daß die Stromstärke in der Anbringungsposition der Schlitze gleich ist, wie in Fig. 2 dargestellt, kein Problem, zeigt aber an, daß sich Werte der Mikrowellenenergie, die im innenseitigen Schlitz und im außenseitigen Schlitz abgestrahlt wird, unterscheiden, wenn die Schlitze eine doppelte Struktur bilden und der innenseitige Schlitz und der außenseitige Schlitz sich in der Oberflächenstromstärke unterscheiden. Infolgedessen werden bei einer Schlitzanordnung doppelter oder dreifacher Struktur entsprechend der Oberflächenstromstärke in Abhängigkeit von der Schlitzposition die Länge des Schlitzes, die Dicke der Schlitzplatte, die Breite des Schlitzes, und dergleichen, unterschiedlich ausgebildet, und die von jedem Schlitz abgestrahlte Mikrowellenenergie wird gleich groß gemacht, oder die vom innenseitigen Schlitz abgestrahlte Mikrowellenenergie wird im Vergleich zu der vom äußeren Schlitz abgestrahlten Energie klein gemacht, wodurch die Plasmadichte über die gesamte Oberfläche des Substrats gleichmäßig gemacht werden kann. Das heißt, weil der partielle Oberflächenbereich des Substrats durch die Formel ΔS = 2πrdr ausgedrückt wird und weiter die Mikrowellenenergie stärkemäßig mit etwa sin θ beim Strahlungswinkel θ zur senkrechten Achse der erzeugenden Quelle abgestrahlt wird, die Plasmadichte im Maße der Annäherung an die Mitte des Substrats größer wird, wodurch die vom innenseitigen Schlitz abgestrahlte Mikrowellenenergie deutlich klein gemacht werden kann. Andererseits wird die Oberflächenstromstarke im Maße der Annäherung an die Mitte der Schlitzplatte groß, und der innenseitige Schlitz wird wirksam, um das Plasma zu zünden. Damit das Plasma gezündet und anschließend das erzeugte Plasma aufrechterhalten wird, darf nicht viel Mikrowellenenergie vom innenseitigen Schlitz abgestrahlt werden.
Der Mechanismus zum Auslösen der Entladung und Erzeugen des Plasmas ist folgender. Auch wenn kein Plasma erzeugt wird, enthält das Gas freie Elektronen, wenngleich nur in kleiner Menge, die durch den Atomkern nicht gebunden ist. Die freien Elektronen werden vom elektrischen Feld der eingeprägten Mikrowellen mit Energie beschickt und beschleunigt und kollidieren mit den Gasmolekülen, wodurch die Elektronen ionisiert werden und gleichzeitig neue freie Elektronen bilden. Dieser Prozeß wird wiederholt, wodurch die Anzahl der Ionen und Elektronen zunimmt, während andererseits diese Elektronen beim Ankommen an der Wandoberfläche verschwinden. Wenn daher die Zunahme an Elektronen das Verschwinden derselben übersteigt, wird die Entladung fortgesetzt, während im umgekehrten Falle keine Entladung auftritt. Dementsprechend ist es im Falle des Hohlraumresonantorsystems der vorliegenden Erfindung für die Erzeugung und Aufrechterhaltung des Plasmas unumgänglich, daß die elektrische Feldstärke der Mikrowelle, bestimmt durch die Mikrowellenenergie pro Öffnungsbereich, welcher die zugeführten Mikrowellen empfängt, verstärkt wird und die Mikrowellen wirksam und zahlenmäßig zunehmend beschleunigt werden. Bei der vorliegenden Erfindung beträgt die Fläche des Schlitzes 5 - 130 cm², und die vom Schlitz abgestrahlte Mikrowellenenergiestärke beträgt 1 W/cm², oder mehr, wodurch die Mikrowellen wirksam durch das Plasma absorbiert werden können und das erzeugte Plasma aufrechterhalten werden kann und somit die Plasma-Bearbeitung stabil durchgeführt werden kann. In diesem Falle wird, falls eine Öffnung in Schlitzform nahezu in orthogonaler Richtung zum Oberflächenstrom der Schlitzplatte des Hohlraumresonators angebracht wird, die Ladung an beiden Enden des Schlitzes gespeichert und in bezug auf die Frequenz der Mikrowellen verändert, da der Strom durch den Schlitz durchgetrennt wird, wodurch die Strahlungsimpedanz auf 20 kΩ, oder darunter, verringert wird und die Mikrowelle vom Schlitz wirksam abgestrahlt werden kann. Wenn insbesondere die Öffnungsfläche des Schlitzes 5 cm² groß gemacht wird, erreicht die Strahlungsimpedanz aufgrund des Schlitzes immerhin 20 kΩ oder mehr, wodurch die Stufenanzahl des Stichleitungstuners erhöht werden muß, wobei ihre Verwirklichung problematisch ist und die reflektierten Mikrowellen groß werden und nicht wirksam vom Schlitz abgestrahlt werden können. Die Strahlungsimpedanz der Mikrowellen wird also durch die Form des Schlitzes, die Richtung, und dergleichen bestimmt.
Auch werden, wenn eine ein magnetisches Feld bildende Vorrichtung, wie etwa ein Magnet, in der Nähe der Schlitzplatte installiert wird, Elektronen, die im Raum in der Nähe des Schlitzes vorhanden sind, durch die vom Schlitz abgestrahlten Mikrowellen beschleunigt, so daß die Wirksamkeit der Ionisation durch Elektronen verbessert und die Erzeugung des Plasmas stabilisiert werden kann. Das heißt, daß wenn einmal das Plasma erzeugt ist, die Entladung stabilgehalten werden kann, weil die vom Schlitz abgestrahlten Mikrowellen wirksam durch viele in der Umgebung des Schlitzes vorhandene Elektronen absorbiert wird. Da aber die Elektronen vor der Erzeugung der Entladung nur wenige sind, wird die Mikrowelle vom Schlitz kaum absorbiert, sondern ausgebreitet.
Dementsprechend befindet sich die elektrische Feldstärke der Mikrowellen in der Nähe des Schlitzes im verstärkten Zustand, aber in einer geringfügig vom Schlitz entfernten Position. Da sich die Mikrowellen ausbreiten, wird die elektrische Feldstärke schwach und die Elektronen können nicht gut beschleunigt werden. Infolgedessen wird der zur Erzeugung des Plasmas im Anfangszustand fähige Bereich nur der Bereich in der Nähe des Schlitzes sein, wobei aber die Zunahme der Absorption der Mikrowellen in diesem Bereich für die stabile Plasmaerzeugung erforderlich ist.
Um die Absorption der Mikrowellen zu vergrößern ist es von positiver Wirkung, daß freie, in geringer Menge vorhandene und durch das elektrische Feld der Mikrowellen beschleunigte Elektronen auf die Umgebung des Schlitzes durch das magnetische Feld beschränkt werden, das in der Umgebung des Schlitzes zur Verringerung der Diffusion von Elektronen vorgesehen ist. Durch diese Maßnahme kann das Plasma leicht erzeugt werden, da die Elektronen stets durch das elektrische Feld der Mikrowellen beschleunigt und neutrale Gasmoleküle infolgedessen lonisiert und Elektronen emittiert werden. Ebenso wird der Bereich hoher elektrischer Feldstärke vergrößert, wenn die Mikrowellenenergie vor der Plasmaerzeugung gesteigert wird. Dadurch werden freie, im Raum vorhandene Elektronen beschleunigt, und außerdem kann die Wahrscheinlichkeit der Ionisierung der neutralen Gasmoleküle verbessert und die Plasmaerzeugung stabilisiert werden.
Auch die Modulation der Mikrowellen wird durch den gleichen Effekt wie dem der Steigerung der Leistung bzw. Energie bewirkt. Das heißt, daß wenn die Mikrowellenenergie moduliert wird, die zugeführte Energie im Vergleich zum gewöhnlichen Falle, bei dem die Mikrowellenenergie konstant ist, die gleiche ist, wobei jedoch ein Bereich höherer Energie und ein Bereich niedriger Energie im Vergleich zum üblichen Falle vorhanden ist. Im Bereich höherer Energie kann die Plasmaerzeugung durch die gleiche Wirkung wie der der Steigerung der Mikrowellenenergie, wie oben beschrieben, stabilisiert werden.
Wenn die Abmessungen und die Anordnung der Bearbeitungskammer zur Erzeugung des Plasmas auf die Bedingungen der Hohlraumresonanz abgestimmt werden, treten die zugeführten Mikrowellen in der Bearbeitungskammer in Resonanz, und die elektrische Feldstärke der Mikrowellen innerhalb der gesamten Bearbeitungskammer kann verstärkt werden. Da die im Raum innerhalb der gesamten Bearbeitungskammer vorhandenen Elektronen beschleunigt werden und die Ionisation des neutralen Gases begünstigt wird, kann so das Plasma stabil erzeugt werden.
Im Falle der E-Mode fließt der Oberflächenstrom radial von der Mitte aus zur Peripherie in die innere Oberfläche der Schlitzplatte, die auf oder im Hohlraumresonator montiert ist. Infolgedessen wird die Oberflächenstromstärke in der von der Mitte entfernten Position klein. Die Länge der kreisförmigen Schlitze in der Mehrfachstruktur, die auf der Schlitzplatte in der die Oberfläche überquerenden Richtung vorgesehen sind, ist auf einen Wert in der Nähe 1/2 der Wellenlänge λ der Mikrowellen abgestimmt, so daß der Antennenwirkungsgrad verbessert wird. Daher wird auch der integrierte Wert des Oberflächenstromes je Einzelschlitz von der Mitte zur Peripherie hin klein. Da die elektrische Feldstärke der vom Schlitz abgestrahlten Mikrowellen der Stärke des den Schlitz kreuzenden Oberflächenstromes nahezu proportional ist, ist die elektrische Feldstärke der Mikrowellen, die von dem Schlitz in der Mitte der Schlitzplatte unter den ringförmigen Schlitzen in Mehrfachstruktur abgestrahlt werden, größer als diejenige im Falle der Peripherie, so daß die Plasmaerzeugung leicht wird.
Auch wird im Falle der E-Mode, wenn eine Schlitzblockierungsanordnung installiert wird, die in der Lage ist, nur den Schlitz in der Mitte der Schlitzplatte unter den ringförmigen Schlitzen in Mehrfachstruktur zu öffnen und zu schließen, und das Plasma in der Bearbeitungskammer erzeugt wird, das Plasma leicht erzeugt werden, wenn die Mikrowellen in den Hohlraumresonator im Öffnungszustand des Schlitzes in der Mitte eingeleitet werden, weil die Mikrowellen mit höherer elektrischer Feldstärke vom Schlitz in der Mitte ausgestrahlt werden. Andererseits wird nach der Plasmaerzeugung die Schlitzblockierungsanordnung betätigt, und der Schlitz in der Mitte wird blockiert bzw. geschlossen, wodurch die Mikrowellen nur vom Schlitz an der Peripherie abgestrahlt werden. In diesem Falle ist die elektrische Feldstärke der abgestrahlten Mikrowellen im Vergleich zur Abstrahlung in der Mitte klein, reicht aber aus, um das erzeugte Plasma aufrechtzuerhalten. Dadurch wird im Bereich der Erzeugung des Plasmas die Plasmadichte auf dem Wafer im Vergleich zu dem Falle gleichförmig, daß die Mikrowellen auch vom Schlitz in der Mitte abgestrahlt werden. Infolgedessen wird die Gleichförmigkeit der Wafer-Bearbeitung verbessert und das Plasma kann leicht erzeugt werden.
Ebenso befindet sich im Falle, daß der Schlitz in der Mitte eine geringe Breite im Vergleich zum Schlitz am äußeren Umfang besitzt und die Öffnungsfläche des Schlitzes klein gemacht ist, der Schlitz in der Mitte in demjenigen Bereich, der die hohe Stärke bzw. Dichte des Oberfiächenstroms aufweist, wodurch Mikrowellen hoher Energiedichte und hoher elektrischer Feldstärke in der Bearbeitungskammer abgestrahlt werden. Daher kann das Plasma leicht durch wenig Energie gezündet werden, selbst wenn die eingeprägte Mikrowellenenergie nicht gesteigert wird. Da der Schlitz in der Mitte eine kleine Öffnungsfläche aufweist, hat weiter die vom Schlitz abgestrahlte Mikrowellenenergie nur einen kleinen Anteil an der gesamten, vom Hohlraumresonator in die Bearbeitungskammer abgestrahlten Mikrowellenenergie, so daß die abgestrahlten Mikrowellen die Gleichförmigkeit der Energieverteilung verbessern können.
Die obigen und weiteren Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen hervor, die zu Zwecken der Anschaulichkeit mehrere Ausführungsformen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigen.
Nachfolgend werden die Zeichnungen kurz beschrieben.
Fig. 1 ist eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer Plasma-Bearbeitungskammer gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine Draufsicht einer Schlitzplatte, die in der in Fig. 1 dargestellten Plasma-Bearbeitungsvorrichtung verwendet wird;
Fig. 3 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Ätzcharakteristik eines Siliziumoxidfilms und einer Schlitzplatte bei einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Ätzcharakteristik (Plasmadichteverteilung) eines Siliziumoxidfilms aus der Beziehung zwischen dem Abstand zwischen einer Trennplatte und einem Substrat und dem Durchmesser eines Schlitzes der Schlitzplatte in Fig. 3 veranschaulicht;
Fig. 5 ist eine Draufsicht, die den Zustand von einfallenden Ionen aus einem in der Nahe eines Schlitzes an der außenseitigen Position und der innenseitigen Position des Schlitzes erzeugten Plasma in bezug auf die Oberflächenposition des Substrats veranschaulicht;
Fig. 6 ist ein Diagramm, das die Strahlungscharakteristik von Mikrowellen bei einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
Fig. 7 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Mikrowellen- Strahlungscharakteristik und der Mikrowellen-Energiedichte bei einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
Fig. 8 ist eine Draufsicht einer Schlitzplatte, die beim Ätzen eines Siliziumoxidfilms verwendet wird;
Fig. 9 ist eine Draufsicht einer anderen Schlitzplatte, die eine Verbesserung der in Fig. 8 dargestellten Schlitzplatte ist;
Fig. 10 ist ein Diagramm, das die Gleichmäßigkeit der Ätzgeschwindigkeit bei einem Siliziumoxidfilm veranschaulicht;
Fig. 11 ist eine Schnittansicht, die eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung veranschaulicht, wenn die Plasma-Bearbeitungsvorrichtung der Erfindung im CVD-Verfahren angewandt wird;
Fig. 12 ist eine Schnittansicht einer Plasma-Bearbeitungsvorrichtung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei der die Plasmaerzeugung stabilisiert wird;
Fig. 13 ist eine Schnittansicht einer Plasma-Bearbeitungsvorrichtung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei der die Plasmaerzeugung stabilisiert und die Bearbeitung vergleichmäßigt wird;
Fig. 14 ist eine Draufsicht, die Einzelheiten eines Teils der Struktur der in Fig. 13 dargestellten Ausführungsform veranschaulicht;
Fig. 15 ist eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei der die Plasmaerzeugung stabilisiert wird; und
Fig. 16 ist ein Diagramm, das die Anpassungscharakteristik eines in Fig. 15 dargestellten Stichleitungstuners veranschaulicht.
Nachfolgend werden die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung im einzelnen beschrieben.
Bezugnehmend auf die Zeichnungen ist in Fig. 1 eine Plasma-Bearbeitungsvorrichtung dargestellt, die einen Hohlraumresonator 1 in Form eines kreisförmigen Hohlraumresonators der Eo&sub1;-Mode darstellt, wobei in der Vorrichtung Mikrowellen von 2,45 6Hz aus einem Magnetron (Mikrowellen-Oszillator) 3 durch einen Isolator 20 und einen auf einem Wellen- bzw. Hohlleiter 22 montierten Stichleitungstuner 21 geliefert werden. Um die Kopplung mit der Eo&sub1;-Mode zu verbessern, erfolgt die Montage des Stichleitungstuners 21 an einer exzentrischen Stelle zum kreisformigen Hohlraumresonator 1, so daß die Richtung des magnetischen Feldes im Resonator und im Stichleitungstuner 21 angepaßt ist. Die Größe bzw. der Durchmesser des kreisförmigen Hohlraumresonators 1 beträgt ∅ 100 - ∅400 mm, und eine Schlitzplatte 5 ist an der anderen Seite befestigt. Die Schlitzplatte 5 ist mit Schlitzen 5a versehen, wie in Fig. 2 dargestellt, wobei die Anzahl der Schlitze bei der Einzelstruktur bis zur Dreifachstruktur 2 - 10 beträgt und jeder Schlitz eine Länge von 65 - 25 mm und eine Breite von 5 - 20 mm hat. Sie sind in regelmäßigen Intervallen über den Umfang von ∅60 - 350 mm verteilt, und die Öffnungsfläche beträgt 5-139 cm². Jeder Schlitz 5a hat eine Länge von 65 - 25 mm; doch wenn die innenseitige Schlitzplatte und die außenseitige Schlitzplatte durch getrennte Elemente gehaltert werden können ist klar, daß alle Schlitze 5a in einer einzelnen Struktur vereinigt werden können.
Unter dem Gesichtspunkt der Gleichförmigkeit des Plasmas können die Schlitze 5a in einer einzelnen Struktur im wesentlichen auf der äußeren Formposition eines Substrats 12 oder in einer leicht zur Außenseite derselben hin verschobenen Position angeordnet werden. Wenn aber das Ätzen eines Oxidfilms, etwa aus SiO&sub2;, durchgeführt wird, wodurch viele Ionen in das Substrat 12 gezogen werden, oder wenn der Spalt G zwischen dem Substrat 12 und einer Trennplatte 4 bestehend aus Quartz, oder dergleichen, etwa 30 mm groß gemacht ist, und wenn die Schlitze 5a in einer einzelnen Struktur mit einem Durchmesser von 180 mm gebildet werden, muß der innenseitige Schlitz, der einen Durchmesser von etwa 60 mm hat, im Mittenabschnitt angebracht werden, weil das Plasma nicht dem Mittenabschnitt (Innenseite) des Substrats 12 zugeführt wird, so daß das Ätzvermögen schlecht wird, um so einen Ausgleich dafür zu schaffen. Auch im Falle eines Plasma-Bearbeitungsgases, das nicht gezündet werden kann, kann ein innenseitiger Schlitz von etwa 60 mm in zentraler Position (innenseitig) angebracht werden, wo die Oberflächenstromdichte groß ist. Es must jedoch dafür gesorgt werden, daß die Fläche so klein wie möglich ausgebildet wird und die Gleichförmigkeit der Plasma-Bearbeitung nicht deutlich verschlechtert wird.
Wie in Fig. 1 dargestellt, befindet sich die Bearbeitungskammer 6 unter dem Hohlraumresonator 1 und wird von ihm durch die Trennplatte (Quartzplatte) 4 getrennt, und sie besitzt eine versiegelte Struktur im Vakuum. Die Bearbeitungskammer 6 ist mit einem Tisch 7, der ein Substrat (Wafer) 12 trägt, einer Gaszufuhrleitung 9 und einer Auslaßleitung 10 versehen. Das Plasma-Bearbeitungsgas wird von einer Gasquelle (nicht dargestellt) mit eingestellter Strömungsrate an die Gaszufuhrleitung 9 geliefert und in die Plasma-Bearbeitungskammer 6 durch einen Gasausblasanschluß 102a einer Gaszufuhrkammer 102 eingeleitet, die an der Außenseite der Plasma-Bearbeitungskammer 6 angebracht ist. Die Auslaßleitung 10 ist an eine Vakuumauslaßpumpe (nicht dargestellt) angeschlossen, so daß der Druck der Bearbeitungskammer 6 auf einen L)ruck von 100 - 10&supmin;² Pa eingestellt werden kann. Der Tisch 7 ist gegen die Bearbeitungskammer 6 durch ein Isoliermaterial 8 getrennt, und eine hochfrequente Vorspannung kann von einer Vorspannungsversorgungsquelle 11 an den Tisch 7 angelegt werden. Um einen CVD-Film auf dem Substrat 12 zu bilden ist es jedoch nicht erforderlich, daß die Vorspannversorgungsquelle 11 installiert wird und die Vorspannung an den Tisch 7 gelegt wird. Wenn die Plasma-Bearbeitungsvorrichtung zum Ätzen, oder dergleichen, verwendet wird, wird der Tisch 7 aus einer Kühleinheit 15 mit einem Kühlmittel versorgt, wobei der Tisch 7 so gekühlt wird, daß die Temperatur des Substrats (Wafer) 12 während der Bearbeitung, wie etwa dem Ätzen, nicht ansteigt.
Da der Hohlraumresonator 1 kein magnetisches Feld aufweist, wird die durch den Schlitz 5a in die Plasma-Bearbeitungskammer 6 eingestrahlte Mikrowelle in der Nähe des Schlitzes nahezu vollständig absorbiert. Dies rührt daher, daß sich die Mikrowelle nur schwer im Plasma bewegt, bei dem die Plasmadichte hoch ist (10¹&sup0;-10¹¹ cm&supmin;³). Infolgedessen wird die Umgebung des Schlitzes 5a zur Erzeugungsquelle des Plasmas, da es dort kein magnetisches Feld gibt, und die Diffusion des Plasmas wird zur Doppelpolaritätsdiffusion. Die Plasma-Dichteverteilung in der Plasma-Bearbeitungskammer kann als eine Struktur betrachtet werden, bei der die Plasma- Erzeugungsquelle in der Umgebung des Schlitzes besteht, so daß sich das Plasma durch Doppelpolaritatsdiffusion ausbreitet und auf der inneren Wandoberfläche der Plasma-Bearbeitungskammer 6 sowie der Oberfläche des Substrats (Wafer) 12 verschwindet.
Andererseits wurde beim Ätzen des Siliziumoxidfilms, der die Gleichförmigkeit der Plasmadichte über die gesamte Oberfläche des Substrats darstellte, die Gleichmäßigkeit des Ätzens des Siliziumoxidfilms relativ zum Abstand G zwischen dem Substrat 12 und der Trennplatte 4 mit einem Schlitzdurchmesser von 100 mm, 150 mm, 200 mm durch Experiment abgeschätzt, wie in Fig. 3 dargestellt. In diesem Falle besaß das Substrat 12 einen Durchmesser von 150 mm. Wenn die Größe des Substrats 12 Durchmesser von 180 mm und 200 mm erreicht, scheint sich sowohl der Abstand G zwischen dem Substrat 12 und der Trennplatte 4, als auch der Schlitzdurchmesser zu verschieben. Das heißt, daß das experimentelle Ergebnis der Fig. 3 durch die Gleichmäßigkeit des Ätzens des Siliziumoxidfilms in bezug auf den Abstand G zwischen dem Substrat 12 und der Trennplatte 4 sowie dem Schlitzdurchmesser dargestellt wird, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Diese Beziehung deckt sich vergleichsweise mit der durch die oben erwähnte Hypothese bestimmte Beziehung.
Als Ergebnis kann im Falle, daß der Durchmesser D&sub1; des Schlitzes 5a 1-3 mal so groß wie der Abstand G zwischen dem Substrat 12 und der Trennplatte 4 gemacht wird, eine Gleichförmigkeit von ±15 % der Plasmadichte leicht erzielt werden. Falls der Durchmesser D&sub1; des Schlitzes 5a kleiner als dieser Wert ist, wird die Plasmadichte in der Zwischenposition zwischen den Schlitzen aufgrund der Doppelpolaritätsdiffusion von beiden Schlitzen groß; und wenn der Durchmesser D&sub1; diesen Wert überschreitet, wird die Plasmadichte in der Zwischenposition zwischen beiden Schlitzen klein. Da die Abmessung D&sub1; der Plasma-Bearbeitungskammer 6 oder des Hohlraumresonators 1 gewöhnlich größer als der Schlitzdurchmesser D&sub1; bemessen sein muß, muß sie auch 1-3 mal so groß, oder mehr, als der Abstand G zwischen dem Substrat 12 und der Trennplatte 4 gemacht werden.
Da andererseits, wie in Fig. 5 dargestellt, das Plasma die Oberfläche des Substrats 12 aufgrund der Doppelpolaritätsdiffusion erreicht, erreicht die Plasmadichte auf der Oberfläche des Substrats 12 die Summe der Plasmadiffusion der Doppelparitätsdiffusion von jedem Anteil des Schlitzes. Da der Schlitz nur kreisförmig ausgebildet ist, wird in dem Maße, wie die Position des Schlitzes sich zur Außenseite verlagert, wie durch Pfeil dargestellt ist, der Einfluß der Diffusion vom nächstgelegenen Schlitz groß, während der Einfluß der anderen Anteile klein wird, wodurch die Plasmadichte rasch an der Außenseite von der Position des Schlitzes her abnimmt. Infolgedessen wird der außenseitige Schlitz 5a nach außerhalb des äußeren Umfangs des Substrats 12 angebracht, wodurch die gleichmäßige Plasma-Bearbeitung über die gesamte Oberfläche des Substrats 12 hinweg bewirkt werden kann, Das heißt, daß wenn der Abstand G zwischen dem Substrat 12 und der Trennplatte 4 auf 100 mm oder weniger verkleinert wird, und die in das Substrat eingebrachte Ionenmenge vergrößert wird, der innenseitige Schlitz mit einem Durchmesser von beispielsweise etwa 60 mm entsprechend zum Mittenabschnitt des Substrats 12 hin angebracht wird, weil die Plasmadichte im Mittenabschnitt des Substrats 12 verringert ist, wodurch die Gleichförmigkeit um ±15 % über die gesamte Oberfläche des Substrats gewährleistet werden kann.
Andererseits ist es im Falle des Hohlraumresonators der vorliegenden Erfindung zur Erzeugung und Aufrechterhaltung des Plasmas unerläßlich, daß die elektrische Feldstärke der Mikrowellen verstärkt und die Elektronen wirksam beschleunigt werden und auch die Anzahl der Elektronen gesteigert wird. Die elektrische Feldstärke der Mikrowellen hängt von der an den Hohlraumresonator 1 gelieferten Mikrowellenenergie sowie der Öffnungsfläche des Schlitzes 5a ab, durch die die Mikrowellen eingestrahlt werden. Wenn die Mikrowellenenergie groß wird, wird die elektrische Feldstärke verstärkt, und wenn die Öffnungsfläche klein wird, wird die elektrische Feldstärke ebenfalls verstärkt. Das heißt, daß die elektrische Feldstärke der Mikrowellen durch die Mikrowellenenergie pro Öffnungsfläche bestimmt wird, der die Mikrowellen zugeführt werden. Es hat sich experimentell herausgestellt, daß das Plasma durch Einprägen einer Mikrowellenleistung von 1 W/cm² oder mehr aufrechterhalten werden kann.
Wenn die Mikrowellenenergie und die Energiedichte pro Öffnungsfläche vergrößert wird, nimmt die reflektierte Welle zu und die Entladung wird instabil. Der Grund dafür ist, daß die Plasmadichte in der Umgebung des Schlitzes 5a groß wird und die Mikrowellen durch das Plasma reflektiert werden und vom Plasma nicht wirksam absorbiert werden können. In einem solchen Falle kann deshalb die Breitenabmessung, oder dergleichen, des Schlitzes 5a vergrößert werden und die Mikrowellenenergie pro Öffnungsfläche verringert werden. Die Energiedichte, welche die Entladung in dieser Lage stabil aufrechterhalten kann, beträgt gewöhnlich etwa 30 - 50 W/cm², obwohl sie vom Typ des Plasma-Bearbeitungsgases abhängt. Allerdings kann das Plasma nur dann nicht stabil erzeugt werden, wenn die Mikrowellenenergiedichte pro Öffnungsfläche unpassend ist. Wenn beispielsweise die Öffnungsfläche klein ausgebildet wird, werden die vom Mikrowellen-Oszillator (Magnetron) 3 an den Hohlraumresonator 1 gelieferten Mikrowellen reflektiert, und die Zufuhr wird schwierig, weil die Impedanz zum Einstrahlen der Mikrowelle in den Raum groß wird. Infolgedessen ist es erforderlich, daß die vom Schlitz 5a ausgehende Impedanz so klein wie möglich gemacht wird. Allerdings wird die Impedanz nicht nur dann groß, wenn die Öffnungsfläche klein gemacht wird. Die Strahlung von Mikrowellen wird auch in Abhängigkeit davon unterschiedlich, in welcher Richtung die Öffnung für den Oberflächenstrom angebracht ist, der durch das Innere des Hohlleiters 22 oder des Kohlraumresonators 1 fließt, der als ein Typ von Hohlleiter 22 angesehen werden kann.
Wie in Fig. 2 dargestellt, wird, wenn die Öffnung in einer Schlitzform (mit longitudinaler Richtung) orthogonal zum Oberflächenstrom angebracht ist, die Ladung an beiden Enden des Schlitzes 5a gespeichert und in der Frequenz der Mikrowellen variiert, da der Strom durch den Schlitz 5a unterbrochen wird, wodurch die Mikrowelle vom Öffnungsabschnitt (Schlitz) 5a wirksam abgestrahlt wird. Wenn im Gegensatz dazu die Öffnung, die eine Schlitzform in longitudinaler Richtung aufweist, in der gleichen Richtung wie der Strom angebracht ist, werden die Mikrowellen nur schwer abgestrahlt, selbst wenn die Öffnungsfiäche groß ist, weil auf den den Schlitz umgebenden Teilen wenig Ladung gespeichert wird. Infolgedessen wird auch in diesem Zustand die Reflexion groß.
Die Strahlungsleistung der Mikrowelle unter Berücksichtigung der Öffnungsform des Schlitzes, der Richtung der Öffnung usw., wird durch die Strahlungsimpedanz der Mikrowellen dargestellt. Das heißt, um das Plasma stabil zu erzeugen, wird die Mikrowelle mit der passenden Energiedichte der Plasma-Bearbeitungskammer 6 zugeführt, wobei die Strahlungsimpedanz richtig sein muß. Wenn der Stichleitungstuner 21 mit einem Spannungswelligkeitsfaktor von üblicherweise bis zu 10 verwendet wird, wie in Fig. 6 dargestellt, und wenn die Strahlungsimpedanz 10 kΩ überschreitet, wird der Anteil der reflektierten Energie rasch gesteigert, und die Zufuhr der Energie zum Plasma wird so schwierig, daß die Aufrechterhaltung einer stabilen Strahlung schwierig wird.
Damit der Spannungswelligkeitsfaktor weiter gesteigert und das Plasma stabil unter der Bedingung einer hohen Strahlungsimpedanz erzeugt werden kann, wurde eine Messung durchgeführt, bei der die beiden Stichleitungstuner 21 verbunden wurden. In diesem Falle kann das Plasma mit geringer Reflexion bis in einen Bereich erzeugt werden, bei dem die Strahlungsimpedanz mindestens 20 kΩ im Vergleich zum Falle des einzelnen Stichleitungstuners erzeugt wird. Da aber die Justierstäbe der Stichleitungstuner 21 sechs in der Zahl werden und die Abstimmung sehr schwierig wird und der Q-Wert innerhalb des Hohlraumresonators 1 groß wird, wird der Oberflächenstrom vergrößert und die Mikrowellenenergie verbraucht, und dies wird von dem Problem begleitet, daß die Temperatur des Hohlraumresonators 1 selbst hoch ansteigt. Infolgedessen beträgt die praktische Strahlungsimpedanz 20 kΩ, oder weniger. Der praktische Anwendungsbereich ist ein Bereich, innerhalb dessen die Strahlungsimpedanz 20 kΩ oder weniger beträgt, wie in Fig. 7 dargestellt, wenngleich dies vom Leistungsvermögen der Stichleitungstuner abhängt. In diesem Bereich ist die Reflexion klein und eine stabile Verwendung möglich.
Die Strahlungsimpedanz wird durch Messen des Spannungswelligkeitsfaktors im Abstimmpunkt berechnet, wo die Reflexion das Minimum erreicht. Der Spannungswelligkeitsfaktor wird in der Formel (3) durch den Reflexionskoeffizienten Γ ausgedrückt. Der Reflexionskoeffizient wird in der Formel (4) durch die Eingangsimpedanz Z. und die Lastimpedanz Z ausgedrückt, wie unten dargestellt.
= (1 + Γ /( 1 - Γ ) (3)
Γ = (Z - Z.)/(Z + Z.) (4)
Der Spannungswelligkeitsfaktor wird gemessen und die Lastimpedanz Z kann berechnet werden.
Als nächstes wird die Betriebsweise der Ausführungsform der Fig. 1 beschrieben. Das Plasma-Bearbeitungsgas wird zugeführt, und andererseits wird es von der Auslaßleitung 10 abgezogen, so daß der Druck innerhalb der Plasma-Bearbeitungskammer 6 auf einem Druck von etwa 1 Pa konstantgehalten wird. Mikrowellen von 2,45 GHz werden vom Mikrowellenoszillator (Magnetron) 3 in Schwingung versetzt, und der Stichleitungstuner 21 wird eingestellt. Die in Schwingung versetzten Mikrowellen werden dem Hohlraumresonator 1 wirksam zugeführt und vom Schlitz 5a abgestrahlt. Ein Isolator 20 ist so installiert, daß das Magnetron durch die reflektierten Mikrowellen nicht unwirksam gemacht wird, wenn die Abstimmung unzureichend ist. Die zugeführten Mikrowellen werden kaum reflektiert, sondern eher dem Hohlraumresonator durch Justieren des Stichleitungstuners 21 zugeführt, so daß sie innerhalb des Hohlraumresonators 1 in Resonanz versetzt werden, um vom Schlitz 5a abgestrahlt zu werden. Da die Öffnungsfläche 5 - 130 cm² beträgt und die benutzte Mikrowellenenergiedichte in einem Bereich von 1 - 50 W/cm² liegt, kann in dieser Ausführungsform eine Bearbeitung im Bereich der Mikrowellenleistung von 2,5 W bis 5 kW durchgeführt werden.
Nunmehr wird die Ätzcharakteristik eines Siliziumoxidfilms gemäß der obigen Ausführungsform beschrieben. Fig. 3 zeigt, daß bei einem Schlitzdurchmesser von 100 mm die Gleichmäßigkeit dann am besten ist, wenn der Abstand G zwischen der Trennplatte 4, die in der Nähe der Schlitzplatte 5 angeordnet ist, und dem Substrat 12 eine Größe von 50 mm aufweist. In Falle eines Schlitzdurchmessers von 200 mm ist ein Abstand G von 100 mm das Optimum. Beim Ätzen des Siliziumoxidfilms sind die vom Plasma her auftreffenden Ionen der ratenbestimmende Faktor der Ätzung. Infolgedessen stellt die Gleichmäßigkeit der Ätzrate des Siliziumoxidfilms die Gleichförmigkeit der Plasma-Dichtenverteilung dar. Es ist nämlich durch Experiment bestätigt worden, daß die Gleichförmigkeit des Plasmas dann gut ist, wenn der Schlitzdurchmesser D etwa das Zweifache des Abstandes zwischen der Trennplatte und dem Substrat beträgt.
Beim Ätzen des Siliziumoxidfilms ist eine Zunahme der auf das Substrat (Wafer) 12 auftreffenden Ionenmenge für eine Hochgeschwindigkeitsbearbeitung erforderlich, da Ionen der ratenbestimmende Faktor des Ätzens sind, und die Plasmadichte auf dem Substrat 12 wird gesteigert, wenn der Abstand G zwischen der Trennplatte 4 (der Schlitzplatte 5) und dem Substrat 12 verringert wird. Infolgedessen wurde beim Ätzen des Films der Abstand G auf 30 mm eingestellt, da eine Verringerung des Abstandes G zwischen der Trennplatte 4 (der Schlitzplatte 5) und dem Substrat 12 erforderlich ist. In diesem Falle wird, wenn nur der außenseitige Schlitz benutzt wird, die Gleichförmigkeit verschlechtert, da der Ätzgrad im Mittenabschnitt des Substrats im Vergleich zum äußeren umfänglichen Abschnitt klein wird; und daher ist es erforderlich, daß ein innenseitiger Schlitz vorgesehen wird, so daß die Schlitze eine Doppel- oder Dreifachstruktur bilden. Wenn ein Schlitz 5a in Einfachstruktur innenseitig vorgesehen wird, wird der innenseitige Schlitzdurchmesser von etwa 60 mm dann der optimale Wert, wenn der Durchmesser des Substrats 150 mm beträgt. In diesem Falle ist der Wirkungsgrad der Mikrowellenstrahlung pro Einheitsöffnungsfläche zwischen dem innenseitigen Schlitz 5a und dem außenseitigen Schlitz 5a verschieden.
Das Ausstrahlen von Mikrowellen aus dem Schlitz 5a wird, wie in Fig. 2 dargestellt, derart bewirkt, daß sich die Schlitze 5a in orthogonaler Richtung zum Oberflächenstrom erstrecken, und die Ladung des Oberflächenstromes wird an beiden Enden der Schlitze 5a gespeichert und in der Frequenz der Mikrowellen variiert, wodurch ein elektrisches Feld, das zwischen beiden Enden des Schlitzes verändert wird, und die Mikrowellen variiert werden. Infolgedessen ist die abgestrahlte Mikrowellenenergie proportional zur Oberflächenstromstärke. Dies verursacht kein Problem im Falle, daß die Stromstärke in der Anbringungsposition der Schlitze 5a gleich ist, wie in Fig. 2 dargestellt; doch zeigt dies an, daß die Werte der Mikrowellenenergie, die im innenseitigen Schlitz und im außenseitigen Schlitz abgestrahlt wird, unterschiedlich ist, wenn die Schlitze zu einer Doppelstruktur ausgebildet werden, und der innenseitige Schlitz 5a sowie der außenseitige Schlitz 5a unterscheiden sich in der Oberflächenstromstarke, wie dies beispielsweise der Fall bei der Doppelschlitzanordnung ist, die in den Fig. 8 und 9 dargestellt ist. Infolgedessen besteht bei der Schlitzbildung einer Doppel- oder Dreifachstruktur ein Bedarf an Vergleichmäßigung der Plasmadichte entsprechend der Oberflächenstromdichte, die von der Schlitzposition, der Länge des Schlitzes, der Dicke der Schlitzplatte, der Breite des Schlitzes usw. abhängt, die so variiert werden, daß die von jedem Schlitz abgestrahlte Mikrowellenenergie gleich groß gemacht wird. Wenn der Durchmesser des Schlitzes 5a nur auf etwa 60 mm gegen 180 mm im Hinblick auf die Bedingung eingestellt wird, daß der Einfluß der Diffusion des Plasmas gleichmäßig wird, ist diese Einstellung unzureichend. Wie in Fig. 8 dargestellt, ist die Länge des innenseitigen Schlitzes 5a auf etwa 25 mm verkürzt, oder die Breite wird verengt, wodurch die Ätzrate im Mittenabschnitt des Substrats 12 verringert wird und die Strahlungsleistung der Mikrowelle abgesenkt wird, um die Gleichmäßigkeit der Energiedichte der Mikrowellenstrahlung zu bewirken. Mit einer Kombination des außenseitigen Schlitzes und des innenseitigen Schlitzes kann also die Gleichförmigkeit des Ätzens verbessert werden, wie in Fig. 10 dargestellt. Obwohl die Fig. 8 und 9 nur die Variation der Lange des Schlitzes darstellen, um die Strahlungsleistung zu variieren, kann auch die Breite des Schlitzes, die Dicke der Schlitzplatte usw. variiert werden.
Beim Ätzen wird Ätzgas von der Gaszufuhrleitung 9 eingespeist. Das Ätzgas ist beispielsweise ein Mischgas aus BCl&sub3; und Cl&sub2; im Falle der Bildung eines Aluminiumverdrahtungsfilms, oder es ist ein Gas wie etwa SF&sub6; im Falle eines aus Polysilicium gebildeten Musters. Das Ätzgas wird zugeführt und andererseits durch die Ablaßleitung 10 ausgeblasen, so daß der Druck innerhalb der Bearbeitungskammer 6 auf einem Druck von etwa 1 Pa konstantgehalten wird. Mikrowellen von 2,45 GHz werden vom Magnetron 3 in Schwingung versetzt. Als nächstes wird der Stichleitungstuner 21 eingestellt, und die in Schwingung versetzten Mikrowellen werden dem Kohlraumresonator 1 zugeführt und durch die Schlitze 5a abgestrahlt. Durch das auf diese Weise erzeugte Plasma wird das Ätzgas (BCl&sub3; + Cl&sub2;) ionisiert und angeregt. Ionen werden durch die hochfrequente Vorspannung an den Tisch 7 gebracht und treffen auf das Substrat 12. Durch diese Ionen und die angeregten Radikale schreitet das Ätzen des Al-Films voran.
Nun wird das Ätzen von Polysilicium beschrieben. Das Mischgas aus SF&sub6; und Fluor beispielsweise wird als Ätzgas mit einer Gesamtdurchflußrate von 50 ml/min in die Bearbeitungskammer 6 geleitet, und der Druck der Bearbeitungskammer 6 wird auf 1,3 Pa eingestellt. Die Mikrowellenleistung wird auf 600 W in der im wesentlichen eingebrachten Energie, durch Subtrahieren der reflektierten Energie von der einströmenden Energie gebracht. Die Temperatur des Tisches 7 wird auf 20ºC eingestellt, und die Peripherie des Substrates (Wafer) 12 wird eingespannt und das SF&sub6; strömt auf die rückseitige Oberfläche des Substrats, wodurch die Kühlwirkung auf das Substrat verbessert wird. Die an den Tisch 7 angelegte hochfrquenzte Vorspannung hat eine Frequenz von 13,56 MHz und wird auf einen Spitze- zu-Spitze-Wert Vpp eingestellt. Der Abstand zwischen der Trennplatte 4 und dem Tisch 7 wird auf etwa 150 mm eingestellt. Wenn nun die hochfrequente Vorspannung von 0 auf 150 V gesteigert wird, steigt beim Polysilicium die Ätzgeschwindigkeit leicht an, doch nimmt die Seitenätzrate, das Selektionsverhältnis in bezug auf SiO&sub2; und die Gleichförmigkeit ab. Insbesondere wird der Seitenätzbetrag durch Anlegen von nur 50 V deutlich verringert, und ein Ätzen mit hoher Genauigkeit, bei dem kaum irgendeine Seitenätzung erfolgt, findet statt. Wenngleich nicht dargestellt, variiert die Verschlechterungsrate der Lebensdauer, die das Kriterium für die Schädigung ist, nahezu proportional zur hochfrequenten Vorspannung, doch ist die Verschlechterungsrate bei 200 V geringer als 10%, so daß nur eine geringe Schädigung erfolgt. Auch weist die Gleichförmigkeit nur einen ganz geringen Variationswert von weniger als j3 % auf. Das Selektionsverhältnis bei SiO&sub2; ist das Ätzgeschwindigkeitsverhältnis bei SiO&sub2; des Grundfilms von Polysilicium, und es ist vorzugsweise groß. Wenn aber das Selektionsverhältnis groß ist, nimmt die Ätzrate zu und die Genauigkeit wird kleiner. Unter Berücksichtigung dieser Bedingungen liegt die hochfrequente Vorspannung, die für das Ätzen mit hoher Genauigkeit, hohem Selektionsverhältnis und geringer Schädigung bevorzugt wird, im Bereich von 25-150 V. Auch wenn die SiO&sub2;-Strömungsrate nahezu proportional zum Anstieg der SiO&sub2;-Strömungsrate gesteigert wird, wird das Selektionsverhältnis in bezug auf SiO&sub2; in ähnlicher Weise geändert. Die Gleichförmigkeit beträgt etwa ±3% und variiert nicht sehr. Der Seitenätzgrad wird rasch gesteigert, wenn die SF&sub6;-Strömungsrate 30% überschreitet, wobei die Genauigkeit jedoch verringert wird. In diesem Falle ist eine Durchflußrate von etwa 30% der passende Wert. Da aber diese Charakteristika deutlich vom Typ des benutzten Gases, der Strömungsrate und dem Druck, der Mikrowellenenergie usw. abhängen, ist es erforderlich, die richtigen individuellen Werte für diese Bedingungen abzuschätzen.
Beim Ätzen zersetzt sich bei einigen Gastypen das Gas und kann ungünstige Einflüsse hervorrufen, wenn das Gas lange Zeit im Plasma verbleibt. Infolgedessen kann das Gas, wie in Fig. 1 dargestellt, gleichmäßig durch die Gasausblasanschlüsse 102a abgelassen werden, die in regelmäßigen Abständen an der Seitenwand (der Außenseite des Substrats) der Plasma-Bearbeitungskammer 6 an einer unteren Seite der Erzeugung des Plasmas angebracht sind. Wenn die Ausführungsform der Fig. 1 der Erfindung zum Erzeugen von Halbleiterelementen angewandt wird, können feine Muster mit ausgezeichneter Gleichförmigkeit stabil geätzt werden, wodurch Halbleiterelemente mit hoher Zuverlässigkeit und guter Ausbringung hergestellt werden können.
Die Erfindung, angewandt auf die Herstellung eines Siliciumoxidfilms durch Plasma-CVD, wird nun in Verbindung mit der in Fig. 11 dargestellten Ausführungsform beschrieben, wobei sie dem Falle des Ätzens ähnlich ist. Fig. 11 unterscheidet sich insofern, als ein Heizer 16 an den Tisch angefügt ist und das Substrat auf eine Temperatur von 400ºC erwärmt werden kann, und daß, wenn das Gas für die CVD durch eine Anzahl von Ausblasanschlüssen 102a ausgelassen wird, die gleichmäßig in nahezu regelmäßigen Abständen die Außenseite (Seitenwand einer Plasma-Bearbeitungskammer 6) nahe zur Trennplatte 4 hin umgeben, das Gas für die CVD gleichmäßig in N&sub2;O- das Plasma eingeleitet wird, wodurch ein CVD-Film mit guter Gleichförmigkeit auf der Oberfläche des Substrats gebildet werden kann. SiH&sub4;-Gas und N&sub2;O- oder O&sub2;-Gas und N&sub2;-Gas als Verdünnungsgas werden kombiniert, und das kombinierte Gas wird von einer Gasversorgungsleitung 9 zugeführt und durch die Gasausblasanschlüsse 102a einer Gaszufuhrkammer 102 in die Plasmabearbeitungskammer 6 eingeblasen. Wenn das Entleeren durch ein Auslaßrohr 10 durchgeführt wird, wird der Druck in der Plasma-Bearbeitungskammer 6 auf einen Druck von 100-10 Pa eingestellt. Das Substrat 12 wird auf dem Tisch 7 plaziert, und seine Temperatur steigt auf 300- 400ºC an. Mikrowellen von 2,45 GHz werden durch das Magnetron 3 zum Schwingen gebracht, und Plasma wird in der Plasma-Bearbeitungskammer 6 erzeugt. Das SiH&sub4;-Gas und das N&sub2;O-Gas werden angeregt und durch das Plasma zersetzt, wodurch ein SiO&sub2;-Film auf der Oberfläche des Substrats gebildet wird. Bei der dargestellten Ausführungsform kann ein Film ohne Anlegen der hochfrequenten Vorspannung erzeugt werden, doch falls eine hochfrequente Vorspannung angelegt wird, wie in Fig. 1 dargestellt, kann die Energie der auf das Substrat treffenden Ionen eingestellt werden, und die mechanische Zugbeanspruchung des gebildeten Films kann gesteuert werden.
Die Filmbildungsgeschwindigkeit wird durch Verstärken der Mikrowellenleistung groß, doch wenn die Mikrowellenleistung nahezu 1 KW erreicht, nimmt die Filmbildungsgeschwindigkeit kaum noch zu. Wenn weiter die Mikrowellenenergie 1 KW überschreitet, nimmt die Reflexion der Mikrowellen zu und die Entladung wird instabil. Dann erreicht die Mikrowellenleistungsdichte etwa 40-50 W/cm². Andererseits hängt die Filmbildungsgeschwindigkeit von der Strömungs- bzw. Durchflußrate des SiH&sub4;-Gases, der Mikrowellenenergie, dem Druck, und dem Abstand zwischen der Trennplatte 4 und dem Tisch 7 ab. Da zwischen der Trennplatte 4 und dem Tisch 7 ein Plasma hoher Dichte gebildet werden kann, wird das von der äußeren Umfangsrichtung an der oberen Seite her zugeführte SiH&sub4;-Gas fast ganz zersetzt und trägt zur Filmbildung bei. Infolgedessen variiert die Filmbildungsgeschwindigkeit proportional zur Strömungsrate des SiH&sub4;-Gases. Wenn die Mikrowellenleistung verstärkt wird, wird die Filmbildungsgeschwindigkeit gesteigert, und wenn die Mikrowellenleistung 1000 W erreicht, kann die Filmbildungsgeschwindigkeit verringert werden. Was den Gasdruck anbetrifft, wird die Filmbildungsgeschwindigkeit verringert, wenn der Druck verringert wird, doch falls der Druck 10 Pa überschreitet, hat die Zunahme der Filmbildungsgeschwindigkeit einen solchen Wert erreicht, daß sie verzögert wird. Was den Abstand zwischen der Trennplatte 4 und dem Tisch 7 anbetrifft wird, wenn der Abstand vergrößert wird, die Filmbildungsgeschwindigkeit langsam, und falls der Abstand 100 mm überschreitet, wird die Abnahmerate verringert. Ein Faktor, der die Filmqualität signifikant beeinträchtigt, ist das Verhältnis der Strömungsrate zwischen dem SiH&sub4;-Gas und dem N&sub2;O-Gas. Die Mikrowellenenergie, der Gasdruck, die Gasdurchflußrate usw. haben nur geringen Einfluß auf die Filmqualität. Um die Filmqualität zu steuern, wird die Durchflußrate von N&sub2;O und SiH&sub4; vorzugsweise auf Werte zwischen 1 und 3 gebracht. Gemäß den obigen Faktoren kann ein Film mit ausgezeichneter Gleichförmigkeit gleichmäßig ausgebildet werden, und Halbleiterelemente hoher Zuverlässigkeit können mit einer guten Ausbeute hergestellt werden. Die Ausführungsform kann nicht nur zum Ätzen benutzt werden, sondern auch bei anderen Bearbeitungen, die das Plasma benutzten, wie etwa Plasma-CVD, Aschen, und dergleichen, indem das Bearbeitungsgas geändert wird.
Nun wird eine weitere Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 12 beschrieben, bei der der Hohlraumresonator 1 ein kreisförmiger Hohlraumresonator der Eo&sub1;-Mode ist und Mikrowellen von 2,45 GHz vom Magnetron 3 durch den Isolator 20 und den Stichleitungstuner 21, der auf einem Hohlleiter 22 montiert ist, zugeführt werden. Um die Kopplung zwischen der Eo&sub1;-Mode zu verbessern, erfolgt die Montage des Stichleitungstuners 21 exzentrisch in bezug auf den kreisförmigen Hohlraumresonator 1, so daß die Richtung des elektromagnetischen Feldes im Resonator und beim Stichleitungstuner 21 angepaßt ist. Die Größe bzw. der Durchmesser des kreisförmigen Hohlraumresonators 1 beträgt 250 mm, und die Schlitzplatte 5 ist an der Seite gegenüber dem Hohlleiter befestigt. Die Schlitzplatte 5 ist mit Schlitzen 5a versehen, wie in Fig. 2 dargestellt, und vier Schlitze, von denen jeder eine Länge von 65 mm und eine Breite von 10 mm besitzt, sind auf dem Umfang mit Durchmesser 150 mm angeordnet. Eine Bearbeitungskammer 6 befindet sich unter dem Hohlraumresonator 1 und ist durch eine Quartzplatte 4 von diesem getrennt, und besitzt eine versiegelte Struktur im Vakuum. Die Bearbeitungskammer 6 ist mit einem Tisch 7, der ein Wafer 12 trägt, einer Gaszufuhrleitung 9 und einer Auslaßleitung 10 versehen. Plasma-Bearbeitungsgas wird durch die Gaszufuhrleitung 9 von einer Gasquelle her (nicht dargestellt) mit eingestellter Durchflußrate zugeführt. Das Auslaßrohr 10 ist an eine Vakuumevakuierungspumpe (nicht dargestellt) angeschlossen, so daß der Druck der Bearbeitungskammer 6 auf einen Druck von 100-10 Pa eingestellt werden kann.
Wie in Fig. 12 dargestellt, ist ein dünner Magnet 100 zwischen der Schlitzplatte 5 und der Quartzplatte 4 und auf einem konzentrischen Kreis mit den Schlitzen 5a angebracht, so daß ein magnetisches Feld 101 gebildet wird. Eine Gaszufuhrkammer 102 ist außerhalb der Bearbeitungskammer 6 angebracht, so daß das Plasma-Bearbeitungsgas, das von der Gaszufuhrleitung 9 geliefert wird, durch einen Gasausblasanschluß 102a gleichförmig in die Bearbeitungskammer 6 ausgeblasen wird. Eine Vorspannungsquelle 11 ist an den Tisch 7 angeschlossen und wird durch Isoliermaterial 8 mit einer Erdoder Bodenabschirmung 104 abgedeckt. Zwischen dem Tisch 7 und der Erdabschirmung 104 ist eine Sperrflanschstruktur ausgebildet. Eine Abschirmungsplatte 105 ist in der gleichen Höhe wie der Tisch 7 eingebaut. Die Abschirmungsplatte 105 ist mit einer Öffnung versehen, die eine ausreichende Größe und Form besitzt, um den Durchtritt der Mikrowellen zu verhindern, aber das Auslassen des Plasma-Bearbeitungsgases zu erlauben. Der durch die Bearbeitungskammer 6, die Schlitzplatte 5, die Abschirmungsplatte 105 und den Tisch gebildete Raum ist so bemessen, daß er einen Hohlraumresonator bildet. Der Raum weist eine Eo&sub1;-Mode ähnlich dem Hohlraumresonator 1 auf, der auf der oberen Seite angebracht ist, wodurch die Kopplung verbessert wird.
Ein Beleuchtungsfenster 106 ist auf der Seitenoberfläche der Bearbeitungskammer 6 angebracht, und ein Detektor 107 für Plasma-Lichtemission, gebildet durch einen Phototransistor, ist darauf montiert. Der Detektor 107 ist an eine Energiequellen-Steuereinheit 108 angeschlossen, und wenn Plasma in der Bearbeitungskammer 6 erzeugt wird, kann die Erzeugung des Plasmas durch die Energiequellen-Steuereinheit 108 detektiert werden. Eine Magnetron-Energiequelle 109 betreibt das Magnetron 3 mit einer genau eingestellten Ausgabe und einer modulierten Ausgabe. Die Energiequellen-Steuereinheit 108 ist an die Magnetron-Energiequelle 109 so angeschlossen, daß die Ausgabe der Magnetron-Energiequelle 109 gesteuert werden kann.
Nunmehr wird die Betriebsweise der Ausführungsform der Fig. 12 beschrieben. Im Falle des Ätzens wird von der Gaszufuhrleitung 9 Ätzgas geliefert. Das Ätzgas ist, beispielsweise, ein Mischgas aus BCl&sub3; und Cl&sub2; im Falle der Bildung eines Aluminiumverdrahtungsfilms, oder es ist ein Gas wie etwa SF&sub6; im Falle eines aus Polysilicium gebildeten Musters. Das Ätzgas wird zugeführt und andererseits aus der Kammer 6 so ausgeblasen, daß die Kammer auf einem konstanten Druck von etwa 1 Pa gehalten wird. Die Magnetron-Energiequelle 109 wird eingeschaltet und Mikrowellen von 2,45 GHz werden vom Magnetron 3 in Schwingung versetzt. Als nächstes wird der Stichleitungstuner 21 eingestellt, und die in Schwingung versetzte Mikrowelle wird dem Hohlraumresonator 1 wirksam zugeführt und von den Schlitzen 5a abgestrahlt. Der Isolator 20 ist so installiert, daß das Magnetron durch die reflektierten Mikrowellen nicht unwirksam gemacht wird, die reflektiert werden, wenn die Abstimmung unzureichend ist. Die Mikrowellen gehen innerhalb des Hohlraumresonators 1 in Resonanz und werden durch die Schlitze 5a im Zustand einer hohen elektrischen Feldstärke abgestrahlt, so daß das Plasma stabil erzeugt werden kann.
Wenn die Mikrowellenleistung etwa 250 W beträgt, kann das Plasma nur durch Abstrahlen aus den Schlitzen 5a erzeugt werden. Im Falle eines Gases wie SF&sub6; jedoch wird die Erzeugung des Plasmas schwierig, falls die Mikrowellenleistung verringert wird. Bei der Ausführungsform der Fig. 12 jedoch wird ein magnetisches Feld 101 erzeugt, weil der Magnet 100 installiert ist. Elektronen, die im Raum in der Umgebung der Schlitze 5a vorhanden sind, werden durch die von den Schlitzen 5a ausgestrahlten Mikrowellen beschleunigt. Wenn das magnetische Feld 101 nicht besteht, werden die beschleunigten Elektronen sofort diffundiert; doch wenn das magnetische Feld 101 besteht, werden die beschleunigten Elektronen durch das elektrische Feld gebunden und stets durch die von den Schlitzen 5a abgestrahlten Mikrowellen beschleunigt, wodurch neutrale Gasmoleküle wirksam ionisiert werden, so daß das Plasma sogar mit geringerer Mikrowellenleistung (59-100 W) erzeugt werden kann.
Auch kann bei der Ausführungsform der Fig. 12 eine Steuerung durch die Energiequellen-Steuereinheit 108 durchgeführt werden, so daß die zugeführte Mikrowellenenergie vergrößert wird und die Erzeugung des Plasmas nur im Anfangszustand der Zufuhr der Mikrowelle stabilisiert wird; und dann wird die Mikrowellenenergie nach der Plasmaerzeugung verringert. Bei Verfahren zur Verstärkung der Mikrowellenenergie vor der Plasmaerzeugung, wird der Bereich hoher elektrischer Feldstärke erweitert, und viele freie, im Raum befindliche Elektronen werden beschleunigt, wodurch die Wahrscheinlichkeit der Ionisierung der neutralen Gasmoleküle verbessert werden kann und die Plasmaerzeugung stabilisiert wird. Als Steuerverfahren zum Ändern der Mikrowellenenergie kann ein Verfahren zum Verstärken der Mikrowellenenergie während einer bestimmten Zeit sowie ein Verfahren zum Erfassen der Erzeugung des Plasmas durch den Detektor 107 und Bewirken der Änderung der Mikrowellenenergie in Übereinstimmung damit benutzt werden.
Weiter wird bei einer solchen Ausführungsform die Ausgangsspannung der Magnetron-Energiequelle 109 periodisch geändert, wodurch die Mikrowellen- Schwingungsausgabe des Magnetrons moduliert werden kann. Das Verfahren zum Modulieren der Mikrowellen wird mit der gleichen Wirkung auch beim Verfahren der Erhöhung der Energie durchgeführt. Das heißt, daß wenn die Mikrowellenenergie moduliert wird, die zugeführte Energie die gleiche ist im Vergleich zu dem üblichen Falle, bei dem die Mikrowellenenergie konstant ist, jedoch ein Teil höherer Leistung und ein Teil geringerer Leistung im Vergleich zum gewöhnlichen Falle besteht. Das heißt, daß wenn die Mikrowellenausgabe moduliert wird, selbst wenn die Durchschnittsleistung 100 W beträgt, die maximale Ausgabe in der Spitze auf 300 W gebracht werden kann, wodurch das Plasma stabil erzeugt werden kann.
Eine Steuerung in der Weise, daß die Ausgabe des Magnetrons moduliert oder konstantgehalten wird, kann durch die Energiequellen-Steuereinheit 108 bewirkt werden, und die Mikrowellenenergie kann, wie vorher beschrieben, so gesteuert werden, daß die modulierte Schwingung vor der Plasmaerzeugung bewirkt und die konstante Schwingung nach der Plasmaerzeugung bewirkt wird.
Bei der Ausführungsform der Fig. 12 ist das Innere der Bearbeitungskammer 6 auf die Dimension des Hohlraumresonators zugeschnitten, wodurch das Plasma selbst bei geringer Mikrowellenenergie erzeugt werden kann. Die entgegengesetzte Oberfläche der Schlitzplatte 5 bildet, zusammen mit dem Tisch 7 und der Abschirmungsplatte 105, einen Hohlraumresonator. Obwohl weiter eine Sperrflanschstruktur zwischen dem Tisch 7, an den die Vorspannung angelegt wird, und der Erdabschirmung 104 angebracht ist, dringen keine Mikrowellen nach außen, obwohl die Struktur isoliert wird. Die von den Schlitzen 5a abgestrahlte Mikrowelle wird durch die oben genannte Hohlraumstruktur verstärkt, wenn das Plasma nicht erzeugt wird, so daß die elektrische Feldstärke der Mikrowellen in der gesamten Struktur innerhalb der Bearbeitungskammer 6 verstärkt wird. Wenn keine Resonatorstruktur vorhanden ist, werden Elektronen nur in der Nähe der Schlitze 5a beschleunigt; doch werden bei vorhandener Resonatorstruktur Elektronen an der gesamten Struktur innerhalb der Bearbeitungskammer 6 beschleunigt, wodurch die Erzeugung des Plasmas leicht wird und das Plasma stabil erzeugt werden kann, sogar bei einer Mikrowellenleistung von etwa 50 W. Es sei darauf hingewiesen, daß alle diese Verfahren zum Stabilisieren der Plasmaerzeugung nicht gleichzeitig durchgeführt werden müssen, aber entsprechend der Charakteristik der Plasma-Bearbeitung an einem Objekt ausgewählt und kombiniert werden können.
Das Ätzgas wird angeregt und durch das wie oben beschrieben erzeugte Plasma ionisiert. Da das Ätzgas durch die Ausbiasanschlüsse 102a zugeführt wird, wird der Gasstrom fast ganz aus einer Öffnung ausgelassen, die in der Abschirmungsplatte 105 angebracht ist, und das Gas wird durch Diffusion in die Bearbeitungskammer geliefert. Unter der Bedingung, daß der Druck während der Bearbeitung etwa 1 Pa beträgt, wird das Ätzen durch die Diffusion gleichförmig auf der gesamten Oberfläche durchgeführt, weil die Diffusion groß wird. Hochfrequenz von 13,56 MHz wird von der Vorspannungsquelle 11 an den Tisch 7 angelegt, und Ionen im Plasma werden beschleunigt und treffen auf das Wafer 12 auf. Der Tisch 7 wird durch einen Kühlmechanismus (nicht dargestellt) so gekühlt, daß das Erweichen einer Resistschicht durch Temperaturanstieg des Wafers auf 100ºC oder darüber verhindert wird. Gemäß einer solchen Anordnung werden Ionen mit genau gesteuerter Energie und angeregte Radikale gleichmäßig dem Wafer 12 zugeführt, wodurch das Muster mit großer Genauigkeit gleichförmig geätzt werden kann.
Es ist klar, daß die Ausführungsform der Fig. 12 nicht nur zum Ätzen benutzt werden kann, sondern auch zur Plasma-CVD, und dergleichen. In diesem Falle wird das Gas durch ein Filmbildungsgas ersetzt, und in einigen Fällen muß der Tisch auf 300ºC-400ºC durch eine Heizvorrichtung (nicht dargestellt) erwärmt werden.
Als nächstes wird die Bearbeitungscharakteristik im Falle der Anwendung der Ausführungsform der Fig. 12 auf das Ätzen eines Aluminiumverdrahtungsfilms beschrieben. Ein gemischtes Gas bestehend aus BCl&sub3;-Gas und Cl&sub2;-Gas wird als Ätzgas verwendet. In diesem System ist die Plasmadichte auf der Tischoberfläche umso geringer, je größer der Abstand G zwischen der Trennplatte (Quartzplatte) 4 und dem Tisch 7 ist. Wenn also der Abstand G groß wird, wird die für das anisotrope Ätzen erforderliche Ionenmenge klein, und das Seitenätzen wird groß. Wenn der Abstand verkleinert wird, wird die Dichteverteilung des Plasmas ungünstig, und ein gleichförmiges Ätzen kann nicht durchgeführt werden. Der richtige Bereich für den Abstand G ist 300 mm - 150 mm, doch kann die Bearbeitung auch in einem Bereich außerhalb dieser Spanne durchgeführt werden. Bei anderen Bearbeitungen, wie etwa dem Aschen, das keine auftreffenden Ionen erfordert, tritt kein Problem auf, selbst wenn die Bearbeitung in einem Bereich außerhalb dieser Spanne durchgeführt wird.
Bei der Ausführungsform der Fig. 12 beträgt der Durchmesser der in Ringform angeordneten Schlitze 150 mm, doch gilt dies nicht für den Fall, daß der Abstand zwischen der Quartzplatte und dem Tisch 100 mm oder mehr beträgt. Wenn der Abstand 70 mm bis 100 mm beträgt, ist ein Durchmesser von 160 bis 180 mm geeignet. Ein Druck von etwa 1 Pa ist geeignet, und wenn der Druck groß wird, kann Seitenätzen auftreten. Bei niedrigem Druck muß, um das Auslassen des Ätzgases mit der gleichen Menge durchzuführen, die Auslaßkapazität proportional zur Abnahme des Druckes vergrößert werden. Demgemäß ist bei einer Apparatur bzw. Vorrichtung, die eine große Auslaßkapazität besitzt, das Ätzen auch bei einem Druck von 0,5 Pa - 0,1 Pa möglich, was wesentlich geringer als 1 Pa ist.
Nun wird eine weitere Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 13 und 14 beschrieben. Ein Tisch 7, der ein Wafer 12 trägt, ist von einem Isolator 8 umgeben und in der unteren Seite einer Bearbeitungskammer 6 installiert. Eine Quartzplatte 4 ist durch eine Dichtung 6b luftdicht an der oberen Seite der Bearbeitungskammer 6 montiert. Ein Hohlraumresonator 1 ist auf der oberen Seite der Quartzplatte 4 installiert, und eine Schlitzplatte 5 ist am unteren Ende des Resonators 1 befestigt. Eine gleitfähige Sperrplatte 201 ist zwischen der Schlitzplatte 5 und der Quartzplatte 4 angebracht, und das Ende der Sperrplatte 201 ist an einen Zylinder 202 angeschlossen. Bearbeitungsgas, beispielsweise ein Mischgas aus SiH&sub4; und N&sub2;O beim Plasmaätzen, oder ein einzelnes oder gemischtes Gas aus Halogen beim Trockenatzen, wird durch eine Gaszufuhrleitung 9 in die Bearbeitungskammer 6 eingeleitet, und der Druck in der Bearbeitungskammer wird durch ein Drucksteuersystem (nicht dargestellt), das an ein Auslaßloch angeschlossen ist, auf einen vorgeschriebenen Druck eingestellt. Mikrowellen von 2,45 GHz, die durch ein Magnetron 3 erzeugt werden, werden durch einen Hohlleiter 2 zum Hohlraumresonator 1 geführt. Ein starkes magnetisches Feld wird durch Resonanz innerhalb des Hohlraumresonators 1 erzeugt, und ein starker Oberflächenstrom fließt entlang der inneren Wand desselben. Als Ergebnis werden von den Schlitzen 5f und 5e der Schlitzplatte 5 Mikrowellen in die Bearbeitungskammer 6 gestrahlt. In diesem Falle kann das Plasma leicht erzeugt werden, weil Mikrowellen mit hoher elektrischer Feldstärke vom Schlitz Sf im Mittenbereich abgestrahlt werden. Wenn das Plasma gebildet ist, wird vom Plasmadetektor 203 ein Signal zu einem Steuersystem (nicht dargestellt) erzeugt, und der Zylinder 202 wird auf der Basis des Signals betrieben, woraufhin die Sperrplatte 201 betätigt wird und der Schlitz 5 gesperrt bzw. geschlossen wird. Dann werden Mikrowellen nur durch die Schlitze Se eingestrahlt, wodurch die Plasmadichte auf dem peripheren Teil der Bearbeitungskammer 6 gesteigert wird, während die Plasmadichte im zentralen Abschnitt abgesenkt wird, wodurch die Plasma-Dichteverteilung als Ganzes gleichmäßiger erzielt werden kann. Als Ergebnis kann eine CVD oder Trockenätzen mit hoher Gleichförmigkeit durchgeführt werden, und die Zuverlässigkeit und Ausbringung der Produkte kann verbessert werden. Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform kann das Plasma leicht erzeugt werden, und die Gleichförmigkeit der Wafer-Bearbeitung kann verbessert werden.
Zusätzlich zu dem oben beschriebenen Verfahren kann die Erzeugung von Plasma durch die folgenden Methoden leichtgemacht werden. Bei einer ersten Methode kann mindestens bei der Plasmaerzeugung, wenn der Abstand zwischen der Schlitzplatte 5 und dem Tisch 7, d.h. der Elektrodenabstand, auf Gi gebracht wird und die Wellenlänge der Mikrowellen λ beträgt, der Tisch 7 auf die Position:
G&sub1; ≤ λo/4 + λo/8
angehoben werden, wobei Gi der Wert nach der Korrektur der Wellenlänge für die dielektrische Konstante der Quartzplatte 4 ist. In diesem Falle wird, wenn die Mikrowellen in die Bearbeitungskammer 6 gestrahlt werden, die stehende Welle der Mikrowellen zwischen der Schlitzplatte 5 und dem Tisch 7 erzeugt und bewirkt die Verhinderung der Schwächung der elektrischen Feldstärke der abgestrahlten Mikrowellen, wodurch das Plasma leicht erzeugt werden kann. Nach der Plasmaerzeugung kann der Tisch 7 aufwärts- und abwärtsbewegt werden, so daß der Elektrodenabstand Gt für die Wafer- Bearbeitung günstig wird.
Bei der zweiten Methode wird die flochfrequenz-Energiequelle 11 vor der Erzeugung des Plasmas durch Abstrahlen der Mikrowellen betätigt, und die Hochfrequenzspannung wird zwischen den Tisch 7 und die Schlitzplatte 5 oder die Bearbeitungskammer 6 geschaltet, so daß ein dünnes Plasma erzeugt wird. In diesem Zustand werden, wenn die Mikrowellen vom Schlitz 5 erzeugt werden, Elektronen, die im dünnen Plasma bestehen, durch das elektrische Feld der Mikrowellen beschleunigt und besitzen höhere Energie, wodurch die Ionisation der Gasmoleküle gesteigert wird. Als Ergebnis kann ein Plasma hoher Dichte erzeugt werden. Da das dünne Plasma hoher Frequenz auf diese Weise vor der Einstrahlung der Mikrowellen erzeugt wird, wird ein starkes elektrisches Feld der Mikrowellen, das üblicherweise für die Plasmaerzeugung benötigt wird, unnötig. Dadurch wird auch der Schlitz 5f im Mittenbereich der Schlitzplatte 5 überflüssig. Infolgedessen kann das Plasma hoher Dichte nur durch den Schlitz 5e an der peripheren Seite aufrechterhalten werden, und die Gleichförmigkeit der Wafer-Bearbeitung wird ebenfalls verbessert.
Nachfolgend wird eine weitere Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 15 beschrieben, die nach Struktur und Funktion der Ausführungsform der Fig. 1 entspricht, so daß nur die unterschiedlichen Punkte beschrieben werden. In Fig. 15 bezeichnet das Bezugszeichen 210 einen automatischen Stichleitungstuner, der eine Tunerstange 210a, Stopper 210b, 210c, 210d, die in einer variablen Position in bezug auf die Tunerstange 210a befestigt sind, einen Zylinder 210e und einen Fixierbügel 210f des Zylinders umfaßt. Mikrowellen, die durch das Magnetron 3 erzeugt werden, werden durch einen Hohlleiter 2 in einen Hohlraumresonator 1 geleitet. Der automatische Stichleitungstuner 210 betatigt den Zylinder 210e und zieht die Tunerstange 210a in eine Position, in der der Stopper 210b am Stopper 210d anliegt. In diesem Zustand wird das Plasma in der Bearbeitungskammer 6 noch nicht erzeugt. In diesem Falle können Mikrowellen mit einem starken elektrischen Feld vom Schlitz 5a abgestrahlt werden, da sich die Anpassungscharakteristiken der Mikrowellen im Kopplungsgrad C&sub1; befinden, wie durch die gestrichelte Kurve in Fig. 16 dargestellt ist, und auch der Reflexionsfaktor ist ebenso klein wie R&sub1;; und die Anpassung ist ausreichend, so daß Plasma in der Bearbeitungskammer 6 leicht erzeugt werden kann. Wenn das Plasma erzeugt wird, wird der Reflexionsfaktor signifikant von R&sub1; bis R&sub3; gesteigert, und die Reflexion wird exzessiv, so daß nicht genügend Mikrowellen dem Hohlraumresonator 1 nach der Plasmaerzeugung zugeführt werden, weil der Kopplungsgrad variiert und auf die Anpassungskennlinie verschoben wird, die durch die durchgezogene Kurve der Fig. 16 dargestellt ist. Infolgedessen wird nach der Plasmaerzeugung der Zylinder 210a des automatischen Stichleitungstuners 210 rasch bewegt und in diejenige Position verschoben, in der der Stopper 210c an den Stopper 210d anliegt, wodurch die Anpassung bewirkt wird, so daß der Kopplungsgrad den Wert C&sub2; annimmt und die für die Plasmaerzeugung ausreichenden Mikrowellen können zugeführt werden. Dadurch wird die Plasmaerzeugung leicht, und das erzeugte Plasma kann stabil gehalten werden. Da der automatische Stichleitungstuner 210 kein kompliziertes Steuersystem erfordert, wird er zu niedrigen Kosten hergestellt und weist darüber hinaus eine hohe Reproduzierbarkeit hinsichtlich der Struktur auf und kann daher lange Zeit mit stabilem Leistungsvermögen betrieben werden.
Wenngleich Mikrowellen mit einer Frequenz von 2,45 GHz beschrieben worden sind, ist doch klar, daß ähnliche Betriebszustande unter Benutzung unterschiedlicher Frequenzen erzeugt werden können. Da die Plasmaerzeugung durch die Mikrowellen von geringer Mikrowellenenergie zu hoher Mikrowellenenergie stabil bewirkt werden kann, kann das Plasma über einen weiten Plasma-Bearbeitungs-Bedingungsbereich bearbeitet werden. Die Bearbeitung kann unter optimalen Bedingungen entsprechend einem als Objekt zu bearbeitenden Artikel durchgeführt werden. Dementsprechend kann im Falle des Ätzens ein feines Muster mit großer Genauigkeit hergestellt werden. Auch im Falle der CVD kann eine beabsichtigte Filmqualität, Bedeckung oder dergleichen leicht erzielt werden. Da die Zufuhr der Mikrowellen gleichförmig erfolgt, kann die Gleichmäßigkeit der Plasma- Bearbeitung verbessert werden und es können Halbleiterelemente mit feinen Musterabmessungen bei guter Ausbringung erzeugt werden. Weiter wird eine Sperrflanschstruktur zwischen dem Tisch und der Erdabschirmung gebildet, so daß der Durchtritt der Mikrowellen durch das Isoliermaterial 8 verhindert und die Sicherheit ebenfalls verbessert werden kann.
Wenngleich nur einige Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben worden sind, versteht sich, daß die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist, sondern zahlreichen Änderungen und Modifikationen zugänglich ist, wie sie Fachleuten bekannt sind, so daß die Erfindung nicht auf die dargestellten und beschriebenen Einzelheiten beschränkt sein soll, sondern alle solche Modifikationen abdeckt, die in den Rahmen der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims

1. Plasma-Bearbeitungsvorrichtung, aufweisend:

eine Mikrowellen-Generatoreinrichtung (3) zum Erzeugen von Mikrowelen;

eine Wellenleiter-Einrichtung (22) zum Liefern von Mikrowellen, die durch die Mikrowellen-Generatoreinrichtung (3) erzeugt werden;

eine Hohlraumresonator-Einrichtung (1) zum Versetzen der von der Wellenleiter-Einrichtung (22) gelieferten Mikrowellen in Resonanz;

eine Plasmabearbeitungs-Kammereinrichtung (6), die an die Hohlraumresonator-Einrichtung (1) angeschlossen ist, um Mikrowellen von derselben zu empfangen, und zum Erzeugen eines Plasmas in der Kammer, wobei die Plasmabearbeitungs-Kammereinrichtung (6) eine Einrichtung (7) zum Halten eines Substrats (12) für die Plasmabearbeitung, eine Einrichtung (9) zum Einleiten eines Plasma-Bearbeitungsgases in die Plasmabearbeitungs-Kammereinrichtung (6), und eine Einrichtung (10) zum Auslassen des Gases aus der Kammer aufweist;

eine Trennplatteneinrichtung (4) zum Trennen der Hohlraumresonator- Einrichtung (1) und der Plasmabearbeitungs-Kammereinrichtung (6) voneinander, und zu dem Zweck, es den in Resonanz versetzten Mikrowellen zu ermöglichen, von der Hohlraumresonator-Einrichtung (1) zur Plasmabearbeitungs-Kammereinrichtung (6) durch die Platte hindurch übertragen zu werden;

eine Schlitzplatteneinrichtung (5), die zwischen der Hohlraumresonator- Einrichtung (1) und der Plasmabearbeitungs-Kammereinrichtung (6) angeordnet ist und einer Oberfläche des Substrats (12) zugekehrt ist, um das Strahlen von in Resonanz versetzten Mikrowellen durch die Trennplatteneinrichtung (4) zur Plasmabearbeitungs-Kammereinrichtung (6) zu ermöglichen, wobei die Schlitzplatteneinrichtung (5) mindestens einen Satz von sich in Umfangsrichtung erstreckenden Schlitzen (5a) zum Ermöglichen des Strahlens von Mikrowellen aufweist; dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter

eine Magnetfeldvorrichtung (100) aufweist, die auf der Übergangsfläche zwischen der Plasmabearbeitungs-Kammereinrichtung (6) und der Hohlraumresonator-Einrichtung (1) plaziert ist, um ein magnetisches Feld (101) in der Nähe der genannten Schlitze (5a) zur wirksamen Beschleunigung der Elektronen durch die genannten Mikrowellen zu erzeugen, welche von den Schlitzen (5a) ausgestrahlt werden.

2. Plasma-Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Schlitzplatteneinrichtung (5) eine Mehrzahl von Sätzen von sich über den Umfang erstreckenden Schlitzen (Sa) aufweist, wobei die Mehrzahl der Sätze von Schlitzen (Sa) voneinander in radialer Richtung beabstandet sind, wobei jeder Satz von Schlitzen (Sa) zunehmende Querschnittsbereiche in der äußeren radialen Richtung begrenzt, derart, daß das Strahlen von in Resonanz versetzten Mikrowellen mit im wesentlichen der gleichen Leistungsdichte von jedem Satz von Schlitzen (5a) ermöglicht wird.

3. Plasma-Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, die weiter Einrichtungen (201, 202, 203; 210, 210a-210f) zum Modulieren der in die Hohlraumresonator-Einrichtung (1) eingeleiteten Mikrowellen aufweist.

4. Plasma-Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 3, bei der die modulierenden Einrichtungen (201, 202, 203; 210, 210a-210f) eine Detektiereinrichtung (107), die an die Plasmabearbeitungs-Kammereinrichtung (6) zum Erfassen des darin befindlichen Plasmas angekoppelt ist, sowie eine Einrichtung (108) aufweist, die auf die erfaßte Ausgabe zum Steuern der Mikrowellen-Generatoreinrichtung (3) anspricht, um die an die Wellenleiter-Einrichtung (22) gelieferten Mikrowellen zu modulieren.

5. Plasma-Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, die weiter eine Abstimmeinrichtung (21) aufweist, die an die Wellenleiter-Einrichtung (22) angekoppelt ist, um die Impedanzanpassung zu ermöglichen.

6. Plasma-Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Plasma- Bearbeitungsgas-Einleitungseinrichtung (9) eine Mehrzahl von Ausblasanschlüssen (102a) aufweist, die mit einer im wesentlichen gleichmäßigen Teilung über die Plasmabearbeitungs-Kammereinrichtung (6) in einer Position plaziert sind, welche sich relativ zu einem äußeren Umfang des Substrats (12) nach außen hin befindet.

7. Plasma-Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 5, bei der die genannte Mehrzahl der Ausblasanschlüsse (102a) über oder unter der Oberfläche des Substrats (12) angeordnet sind.

8. Plasma-Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, die weiter Einrichtungen zum Erwärmen oder Kühlen des Substrats (12) aufweist.

9. Plasma-Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Bearbeitungs-Kammereinrichtung (6) als Hohlraumresonator konfiguriert ist.

10. Plasma-Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Halteeinrichtung (7) mit einer Hochfrequenz-Leistungsversorgungseinrichtung (11) verbunden ist.