DE69033908T2

DE69033908T2 - Plasmadepositions- und Ätzungsanlage mit hoher Dichte

Info

Publication number: DE69033908T2
Application number: DE69033908T
Authority: DE
Inventors: Gregor Campbell; Robert W. Conn; Tatsuo Shoji
Original assignee: Aviza Technology Inc
Current assignee: SPP Process Technology Systems UK Ltd
Priority date: 1989-06-13
Filing date: 1990-06-12
Publication date: 2002-08-29
Anticipated expiration: 2010-06-13
Also published as: EP0403418B1; US4990229A; EP0403418A2; ATE212779T1; JPH0368773A; DE69033908D1; JPH0814026B2; EP0403418A3

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Plasmadepositions- oder Ätzverfahren und verschiedene Vorrichtungen zum Deponieren eines dünnen Filmes auf ein Substrat oder Entfernen (Ätzen) eines Filmes von einem Substrat.

Beschreibung einschlägiger Technologie

Ätzen

Plasmaätzen involviert den Einsatz chemisch aktiver Atome oder energetischer Ionen zur Entfernung von Material von einem Susbtrat. Es handelt sich dabei um eine Schlüsseltechnologie bei der Herstellung von integerierten Halbleiterschaltungen. Vor dem Einsatz von Mikrowellenplasmas, die die Elektronencyclotronresonanz (ECR) verwenden, wurde es jedoch bei herkömmlichen Plasmaätzverfahren schwierig, den Anforderungen zu genügen, die diktiert wurden durch den Anstieg der Einrichtungspackungsdichte. Speziell die Anforderung hinsichtlich feinem Musterätzen (anisotropem Ätzen) und den Forderungen hinsichtlich niedriger Beschädigung und hoher Selektivität konnten kaum gleichzeitig erfüllt werden.

Deposition

Plasmaverstärkte chemische Dampfdeposition ist ein in großem Rahmen eingesetztes Verfahren zum Deponieren von Materialien auf Substraten bei vielen Anwendungen. Bei der normalen chemischen Dampfdeposition (CVD) wird die chemische Reaktion getrieben durch die Temperatur des Substrats, die bei den meisten Reaktionen hoch ist (> 800ºC). Die hohe Substrattemperatur, die erforderlich ist, schließt dieses Verfahren für den Einsatz einer großen Zahl von Anwendungen aus, insbesondere in der Mikroelektronik, Darstellungseinrichtungen und optischen Überzügen. Die Rolle des Plasmas liegt darin, das chemische Gas zu dissoziieren und aktivieren, so daß die Substrattemperatur reduziert werden kann. Das Ausmaß der Dissoziation, der Aktivierung und der Ionisation ist proportional zur Dichte des Plasmas. Es ist dementsprechend von Bedeutung, das Plasma so dicht wie möglich zu machen.

Sauttern

Sputtern ist ebenfalls ein in großem Rahmen zum Einsatz kommendes Verfahren zum Deponieren von Materialien auf Substraten in einem weiten Anwendungsbereich, wie etwa bei der Produktion harter oder dekorativer Überzüge und Glasüberzügen. Im allgemeinen wird ein Plasma erzeugt am Sputtertargetmaterial und das Sputtertarget wird negativ aufgeladen bis zu einer Spannung von etwa 700 V. Plasmaionen, im allgemeinen Argon, treffen auf die Oberfläche auf und sputtern das Material, welches dann als neutrale Atome auf ein Substrat transportiert wird. Reaktive Gase können eingeführt werden, um chemisch mit den gesputterten Atomen zu reagieren am Grundsubstrat in einem Verfahren, welches als reaktive Sputterdeposition bezeichnet wird. Das Ausmaß ist häufig wichtig und es ist dementsprechend wichtig, das Plasma so dicht wie möglich zu machen. Die Ionisation reaktiver Gase ist ebenfalls wichtig und wird dadurch unterstützt, daß das Plasma sich in der Nähe des Substratmaterials befindet. Sputtern wird außerdem ausgeführt durch Ionen, die beschleunigt werden in einer Ionen- oder Plasmakanone und werden dann dazu geführt, das Sputtertarget zu bombadieren. In diesem Fall ist eine Vorspannung an dem Target nicht erforderlich. Zum Sputtern isolierender Materialien kann eine Hochfrequenzspannung an dem Sputtertarget angelegt werden.

Existierende Verfahren

Es gibt gegenwärtig zwei in großem Rahmen eingesetzte Verfahren zur Plasmadeposition und zum Ätzen, nämlich das Parallelplattenreaktor- und das ECR-Plasmadepositionssystem.

Parallelplattenreaktor (Diode)

Die Hochfrequenzdiode ist in großem Rahmen eingesetzt worden sowohl für die Deposition als auch für das Ätzen. Eine detaillierte Beschreibung findet sich in dem Buch von Chapman ("Glow Discharge Processes" John Wiley & Sons 1980). Es wird hier eine Hochfrequenz von 13,56 MHz eingesetzt, kapazitiv angekoppelt an eine Elektrode, während die andere Elektrode geerdet ist. Der Druck in dem System ist typischerweise ein mtorr bis 1 torr und die Plasmadichte liegt typischerweise bei 10¹&sup0; Elektronen pro cm³. Das Ausmaß, bei welchem sowohl die Deposition als auch das Ätzen eintritt, ist abhängig von der Dichte des Plasmas und der Dichte (Druck) des reaktiven Gases, welches zum Einsatz kommt zum Ätzen oder bei den CVD-Verfahren zum Deponieren.
Beim Ätzen bewirkt der Hochdruck, der erforderlich ist um die Freisetzung aufrecht zu erhalten, eine Kollision zwischen den Ionen und dem Hintergrundgas. Dies führt dazu, daß die Wege der Ätzionen oder -atome willkürlich oder ungerichtet verlaufen, was zum Unterschneiden der Maske führt. Dies wird als isotropes Ätzen bezeichnet. Es wird angestrebt, daß die Ätzatome oder -ionen ausgerichtet verlaufen, so daß ein gerade anisotropes Ätzen erzielt werden kann. Bei dem hohen Druck, der bei den Hochfrequenzdiodenentladungen eingesetzt wird, ist es erforderlich, daß die Ionen eine hohe Energie (1 keV) aufweisen, um ein anisotropes Ätzen zu erreichen. Die hohe Energie der Ionen kann jedoch das Substrat, die Filmmaterialien oder die Fotoschicht beschädigen.
Das Plasma wird aufrecht erhalten durch Sekundärelektronen, die emittiert werden durch Ionen, die auf die Kathode auftreffen. Diese Elektroden werden beschleunigt durch den Spannungsabfall über die Armierung, welcher typischerweise bei 400-1000 V liegt. Diese schnellen Elektronen können das Susbtrat bombardieren, was einen hohen Armierungsspannungsabfall verursacht.
Diese hohe Spannung kann die Ionen beschleunigen, was zu einer Schädigung des Substrats oder Filmmaterials führt. Die Anwesenheit von hochenergetischen Elektronen, die zu einem hohen Armierungsspannungsabfall führen, ist unerwünscht.

Elektronencyclotronresonanz-Plasmas

Der Einsatz von Mikrowellen bei 2,45 GHz und einem Magnetfeld von 875 Gauss für die Durchführung der Elektronencyclotronresonanz erlaubte die Erzeugung von hochdichten Plasmas bei niedrigem Druck. Die Vorteile dieses Verfahrens zum Plasmaätzen werden von Suzuki beschrieben in einem Artikel mit der Bezeichnung "Microwave Plasma Etching" veröffentlicht in Vacuum 34 Nr. 10/11 1984. Aufgrund eines niedrigen Gasdruckes (0,04-0,4 Pa) und einer hohen Plasmadichte (1,7-7 · 10¹¹ Elektronen/cm³) ist ein anisotropes Ätzen mit einem hohen Ätzausmaß erreichbar.
Suzuki beschreibt in der US-PS 4 101 411 eine Plasmaätzvorrichtung unter Einsatz von ECR. Matsuo beschreibt in der US-PS 4 401 054 eine Plasmadepositionsvorrichtung unter Einsatz von ECR.
Obwohl dieses Verfahren erstrebenswert ist über den Parallelplattenreaktor unterliegt es in vielerlei Hinsicht mehreren Einschränkungen. Das Magnetfeld, welches erforderlich ist, ist sehr hoch (1-2 kG), was bedeutet, daß schwere, energievrbrauchende Elektromagnete zum Einsatz kommen müssen. Die maximale Dichte ist eingeschränkt entweder durch Sperren in bestimmten Ausgestaltungen oder Brechen bei anderen Ausgestaltungen auf den Wert von 1 · 10¹² Elektronen/cm³. Der Aufwand der Leistungszuführung und die erforderliche Ausrüstung zur Erzeugung und Übertragung der Mikrowellen ist hoch. Die Gleichförmigkeit (oder Breite des Plasmaprofils) ist nicht sehr gut.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es ein Ziel, niedrigfrequente Pfeifwellen einzusetzen, um Plasmas von größerer Dichte zu erzeugen als es möglich ist mit den oben beschriebenen Verfahren. Nachfolgend wird die Physik der Pfeifwellenfortpflanzung in Plasmas diskutiert.

Pfeifwellen

In einer zylindrischen Geometrie werden diese Wellen allgemein als Spiralwellen bezeichnet. Die klassische Spiralwelle wurde als erstes untersucht von Lehane und Thonemann (Proc. phys. Soc., 1965, Bd. 85, S. 301) und wird wiedergegeben durch die folgenden Gleichungen:
· E = δB/δt, · B = uoj, ·B = 0
E = j · Bo/eno, Ez = η jz
Dabei ist E das elektrische Feld, B das magnetische Feld, j ist die Stromdichte, Bo ist das vakuummagnetische Feld, u ist die Dielektrizitätskonstante, e ist die Ladung an einem Elektron, n ist die Dichte des Plasmas und η ist der Widerstand des Plasmas.
Folgt man der Ableitung von Chen (F.F. Chen: Helicon Wave Plasma Sources, International Conference on Plasma Physics, Proceedings of the Invited Papers, Kiew, April 1987), so kann man leicht Störungen finden in der Form B exp(i(m + kz - wt)) und dann folgt bei der η = 0 Grenze nach den obigen Gleichungen:
²B + α²B = 0
wobei α = (w/k) (uo eno/Bo) wobei j = (α/uo) B und w die Winkelfrequenz der Welle ist. k ist die Wellenzahl 2π/λ, wobei λ die Wellenlänge ist. Diese Gleichungen können gelöst werden in zylindrischen Koordinaten und führen zur Dispersionsbeziehung:
m α Jm(T a) + TkaJm (T a) = 0
wobei Jm eine Bessel-Funktion der ersten Art ist. Jm ist ein Derivat von Jm in bezug auf dieses Argument und T ist eine Querwellenzahl definiert durch:
T² = α² - k²
Es ist wichtig sich daran zu erinnern, daß m die Moduszahl ist, die die δ- Abhängigkeit von Störungen beschreibt in der Form B exp(I)m δ + kz - wt).
Die beiden niedrigsten Modi erfüllen:
J&sub1; (T a) = 0 (m = 0)
J&sub1; (T a) = Tka/2α (J&sub2; - J0) (m - 1)
Dies führt zu der einfachen Beziehung
[(w/wc)(wp²/c²kz²)]² = 1 + (3.83/kza)²
wobei
wc = Cyclotronwinkelfrequenz
wp = Plasmafrequenz.
für den m = 0 Modus. Die obige Ableitung ist wichtig, um zu verstehen, wie die Antenne ausgestaltet wird, um den angestrebten Modus auszuführen.
Ein weiterer wichtiger Mechanismus der verstanden werden muß, ist die Dämpfung der Welle durch das Plasma. In den schriftlichen Unterlagen von Boswell kann die Wellendämpfung durch Elektronenkollisionen nicht die experimentell beobachteten Ergebnisse erklären. Chen bestimmte jedoch, daß die Landau-Dämpfung verantwortlich ist für die große Dämpfung, die experimentell beobachtet wird. Landau-Dämpfung ist eine kollisionslose Dämpfung von Wellen in einem Plasma aufgrund der Partikel in dem Plasma, welche eine Geschwindigkeit besitzen, die nahezu gleich ist der Phasengeschwindigkeit der Welle. Diese Partikel laufen mit der Welle und erfahren keine rasche Fluktuation des elektrischen Feldes und so können sie wirkungsvoll mit der Welle Energie austauschen. In dem Plasma sind Elektronen sowohl schneller als auch langsamer als die Welle. In einer Maxwell'schen Verteilung gibt es jedoch mehr langsame Elektronen als schnelle und somit gibt es mehr Partikel, die Energie von der Welle aufnehmen, als umgekehrt.
Das Dämpfungsausmaß aufgrund der Landau-Dämpfung wurde berechnet von Chen für Spiralwellen und kann ausgedrückt werden als
Dämpfungsausmaß = Jm(Kz)/Re(Kz) 2 πc²(3.8/a)²³ e - ²
wobei = w/kz Vth und Vth ist die thermische Geschwindigkeit der Plasmaelektronen. Es ist von Interesse zu demonstrieren, wie empfindsam das Dämpfungsausmaß ist auf den Wert k, weil es sich um eine solch steile Funktion von handelt. Nimmt man beispielsweise ein Plasma mit einer Dichte von 10¹² Elektronen/cm³, eine Elektronentemperatur von 3 cV und eine Driverfrequenz von 8 MHz. Das Kollisionsdämpfungsausmaß würde 0,065 sein und die Landau-Dämpfung würde 0,6 für kz = 0,25 cm&supmin;¹ und 0,00005 für kz = 0,125 cm&supmin;¹. Es ist deutlich, daß die Landau- Dämpfung der wichtige Dämpfungsmechanismus ist und daß er sehr abhängig ist von der Wellenzahl kz

Antennenerregung von Pfeifwellen

Es gibt eine Anzahl von Faktoren, die wichtig sind bei der Auswahl des richtigen Antennenaufbaues, um Pfeifwellen zu erregen für die Erzeugung von Plasmas:
a) Frequenz der Erregung
b) Wellenmodus
c) Wirkungsgrad der Hochfrequenzleistungskopplung an das Plasma.

a) Frequenz der Erregung

Die Frequenz der Wellen sollte derart sein, daß sie der folgenden Beziehung genügt Ωc < w < wc wobei Ωc die Ionencyclotronfrequenz e Bo/Mi und wc die Elektronenyclotronfrequenz e Bo/M ist. Diese Wellen sind niedrigfrequente Wellen, die weit unterhalb der Elektronencyclotronfrequenz arbeiten. Eine weitere wichtige Betrachtung für den kommerziellen Einsatz ist die Verwendung einer Industriestandardfrequenz, wie etwa 13,56 MHz. Die Grenzen werden dann bestimmt durch die magnetische Feldstärke und den Typ des eingesetzten Gases.

b) Wellenmodus

Es ist wichtig, die Modusstruktur der elektrischen und magnetischen Felder der Welle zu verstehen, so daß eine Antennenordnung am besten ausgelegt werden kann, um effizient die Hochfrequenzleistung in die Wellenerregung einzukoppeln. Wie oben diskutiert wurde, sind die beiden niedrigsten Modi der m = 0 und der m = 1 Modus. In Fig. 1 ist die Modusstruktur des elektrischen Feldes der Welle gezeigt für einen m = 0 Modus. Die Figur zeigt den elektrischen Feldvektor 128 in einer kreisförmigen Ebene 129 in unterschiedlichen Positionen entlang der Laufrichtung der Welle, wobei es ersichtlich ist, daß innerhalb einer Wellenlänge das elektrische Feld rein radial 128 oder ein azimuthal 130 ist, wobei das elektrische Feld in einer Ebene 131 im Gegenuhrzeiger ist, während in einer Ebene 132 in einem Halblängenabstand im Uhrzeigersinn ist. Aus diesem physikalischen Bild ergibt sich, daß der beste Weg, in diesem Modus zu erregen, darin liegt, mit zwei getrennten Schleifen in einem Abstand von einer halben Wellenlänge zu arbeiten π/kz, wobei kz gegeben ist aus der vorangehend erläuterten Dispersionsbeziehung. In Fig. 2 ist die Modusstruktur der elektrischen Feldwelle für einen m = 1 Modus dargestellt. Es ergibt sich, daß eine natürliche Spiralsteigung zu den elektrischen und magnetischen Feldvektoren vorliegt, während die Welle sich fortpflanzt in z-Richtung und dass der elektrische Feldvektor 133 sich im Rechtehandsinn dreht, d. h. er läuft im Uhrzeigersinn, während er sich entlang B&sub0; fortpflanzt, wobei es sich um die z-Richtung handelt. Aus diesem Bild zeigt sich, daß der beste Weg, in diesem Modus zu erregen, eine spiralförmige Antenne ist mit einer Steigung der Spirale, die gegeben ist durch 2π/kz, wobei kz von der oben beschriebenen Dispersionsbeziehung gegeben ist.

c) Wirkungsgrad der Ankopplung der Hochfrequenzleistung an das Plasma

Der Wirkungsgrad der Plasmaproduktion hängt ab von der Ankopplung der Hochfrequenzenergie in das Plasma. Wie zuvor diskutiert wurde, ist der wichtige Mechanismus für die Dämpfung der Hochfrequenzenergie die Landaudämpfung. Die Phasengeschwindigkeit der Pfeifwelle ist gegeben durch w/kz, wobei kz gegeben ist durch die Dispersionsbeziehung und abhängig ist von der Plasmadichte und der vakuummagnetischen Feldstärke. In idealer Weise soll die Phasengeschwindigkeit der Welle in der Nähe des Maximums des Ionisationspotentials des Gases sein, welches ionisiert werden soll. Von der obigen Dispersionsbeziehung für den m = 0 Modus ergibt sich:
n = α B&sub0; kz (T² + kz²)1/2
wobei α = B&sub0; kz² für T < kz. Mit anderen Worten ist der Wert von kz umso höher, je höher die Dichte ist. Die Phasengeschwindigkeit der Welle ist w/kz, und somit führt ein Erhöhen von kz jedoch zu einer Verminderung der Energie der Elektronen, die durch die Welle beschleunigt werden. Wenn kz zu hoch ist, dann kann die Energie der Elektronen unterhalb das Ionisationspotential fallen. Es ist dementsprechend wichtig, kz zu steuern, um in der Lage zu sein, die Dichte zu erhöhen und die Elektronentemperatur zu steuern.
Der erste Einsatz von Pfeifwellen zur Erzeugung dichter Plasmas wurde beschrieben von Biswell (in Plasma Physics and Controlled Fusion, Bd. 26, Nr. 10, S. 1147). In dieser Publikation wird der Typ der Antenne, die zur Erregung eingesetzt wird, in Fig. 3a gezeigt. Diese Antennenausgestaltung wurde von Ovchinnikov eingesetzt und ist zuvor beschrieben worden. Dieser Antennentyp erregt den m = 1 Modus aufgrund des Stromes, der in die Leiter 134 fließt, parallel zur Richtung des Magnetfeldes B&sub0;. Die Frequenz der Erregung war 8 MHz. Das Dichteprofil des 10-cm-Plasmas zeigte Spitzen auf insbesondere bei höheren magnetischen Feldstärken, die erforderlich für hohe Dichten waren.
In diesen Publikationen kann der Mechanismus zur effizienten Kopplung der Hochfrequenzenergie an das Plasma nicht erläutert werden. Chen erklärt in einem Bericht der australischen Nationaluniversität den Mechanismus als Landaudämpfung.
Chen beschreibt in einer schriftlichen Unterlage, die im August 1988 präsentiert wurde, ein System unter Einsatz von Pfeifwellen zur Erzeugung dichter Plasmas für den Einsatz in fortgeschrittenen Beschleunigern. Der Antennentyp, der bei dieser Anordnung eingesetzt wird, war ähnlich demjenigen, der von Boswell verwendet wurde dahingehend, daß es den m = 1 Modus erregte, und es handelte sich um einen Typ, der bekannt ist als Nagoya Typ III Antenne. Dieser Antennentyp wird erläutert in einer schriftlichen Unterlage von Watari et al. (in Phys. Fluids 21 (11), Nov. 1978, S. 2076) und ist in Fig. 3b dargestellt. Die Erregungsfrequenz war 30 MHz. T. Shoji setzte eine einschleifige Antenne ein, um den m = 0 Modus zu erregen (Annual Review, Institute of Plasma Physics, 1987, S. 63).

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung setzt gemäß den Ansprüchen 1 bis 5 Pfeifwellen ein zur Erzeugung von Plasmas hoher Dichte für den Einsatz in einer Plasmaätz-, -depositions-, und -sputterausrüstung. Die wirkungsvolle Erzeugung von Plasma hängt stark ab von dem Antennenaufbau, der eingesetzt wird. Die Erfindung verwendet eine neue Antennenausgestaltung, die so aufgebaut ist, daß sie den m = 0 Modus erregt und die Wellenzahl der erregten Welle steuert. Es hat sich gezeigt, daß dies wichtig ist bei der Maximierung der Dichte für eine gegebene Eingangsleistung und zur Steuerung der Elektronentemperatur oder durchschnittlichen Energie der Elektronen in dem Plasma. Es wurde auch gefunden, daß die m = 0 Antenne eine gleichförmigeres Plasma ergibt als die vorherigen Aufbauten und daß die Spiralsteigung der m = 1 Antenne den Wirkungsgrad verbessert, verglichen mit anderen Antennen. Für den Einsatz bei vielen Ätz- und Depositionsanwendungen ist die Gleichförmigkeit des Plasmas wichtig. Die vorliegende Erfindung verwendet einen magnetischen Eimer in Verbindung mit dem Plasmagenerator zur Bereitstellung einer gleichförmigen Plasmadichte über einen großen Kreisbereich. Die Erfindung bringt einen oder mehrere Plasmageneratoren in Verbindung mit einem rechteckförmigen magnetischen Eimer zum Einsatz, um eine gleichförmige Dichte über einen großen rechteckförmigen Bereich bereitzustellen für das Überziehen oder Ätzen von rechteckförmigen Substraten. Die Erfindung verwendet die Expansion des magnetischen Feldes, um eine Deposition oder ein Ätzen über einen großen Bereich zu gestatten. Die vorliegende Erfindung setzt einen linearen Aufbau ein zum Überziehen oder Ätzen großer Substrate. Die Erfindung verwendet den Plasmagenerator in Verbindung mit elektrostatischen Gittern als hocheffiziente Hochionenstromquelle. Die Erfindung setzt den Plasmagenerator ein in Verbindung mit einem Sputtertarget für die Sputterdeposition von Materialien auf Substrate. Für ein weiteres Verstehen der vorliegende Erfindung werden Beispiele unter Einsatz des m = 1 Erregungsmodus ebenfalls diskutiert. Die Beispiele sind jedoch keine Ausführungsformen der Erfindung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht von elektrischen Feldvektoren der elektromagnetischen Welle für den m = 0 Modus.
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht der elektrischen Feldvektoren der elektromagnetischen Welle für den m = 1 Modus.
Fig. 3a ist eine perspektivische Ansicht der Antennenanordnung.
Fig. 3b ist ein schematisches Diagramm, welches den Hochfrequenzstromfluß in einer Antennenanordnung wiedergibt.
Fig. 4 ist ein schematisches Diagramm, welches das Prinzip des Betriebes und den Hochfrequenzstromfluß in einer Antenne wiedergibt, die gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung ausgestaltet ist für den m = 0 Modus.
Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht einer Antenne, die das Prinzip des Betriebes und des Hochfrequenzstromes in einer Ausgestaltung wiedergibt, die eingesetzt wird, um den m = 1 Modus zu erregen.
Fig. 6 ist ein schematisches Diagramm der Grundkonfiguration einer Plasmadepositions- oder Ätzeinrichtung, die aufgebaut ist in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung.
Fig. 7 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung der Plasmadichte zu magnetischen Feldstärke wiedergibt, entsprechend der Erfindung wie in Fig. 6 dargestellt ist, unter Einsatz der Antenne, die in Fig. 7 beschrieben wird.
Fig. 8 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung der Plasmadichte zur Trennung der Schleifen der Antenne wiedergibt, die in Fig. 7 beschrieben ist.
Fig. 9 ist ein schematisches Diagramm einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die zum Einsatz kommt zur Plasmadeposition oder zum Ätzen über große kreisförmige Bereiche, wobei Gleichförmigkeitsanforderungen wichtig sind.
Fig. 9A ist eine Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie A-A der Fig. 9.
Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Deposition oder zum Ätzen über einen großen rechteckförmigen Bereich, wobei Gleichförmigkeit wichtig ist.
Fig. 10A ist eine Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie A-A der Fig. 10.
Fig. 11 ist ein schematisches Diagramm einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Deposition oder zum Ätzen großer Bereiche von Substraten.
Fig. 12 ist eine Seitenansicht einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Bereitstellung eines Ionenstrahls.
Fig. 13 ist ein schematisches Diagramm einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Sputterdeposition.
Fig. 14 ist eine Seitenansicht einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Sputterdeposition über Substrate eines großen Bereiches, wobei Gleichförmigkeit wichtig ist.
Fig. 15 ist eine Seitenansicht einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Sputterdeposition, die einen Plasmagenerator zum Einsatz bringt in Zusammenhang mit einem Magnetron.
Fig. 16 ist ein schematisches Diagramm, welches eine neunte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Sputterdeposition wiedergibt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Der erste prinzipielle Aufbau der vorliegenden Erfindung ist eine Antennenaufbau entsprechend der Darstellung in Fig. 4. Hochfrequenzstrom läßt man durch zwei runde Schleifen 1 und 2 strömen in einer solchen Weise, daß der Strom in einer Schleife im Uhrzeigersinn läuft, während der Strom in der zweiten Schleife im Gegenuhrzeigersinn läuft. Dies wird erreicht durch Anlegen einer Hochfrequenzspannung zwischen einer inneren Elektrode 3 und einer äußeren Elektrode 4, die geerdet ist, sowie durch den Einsatz von Leitern 5 und 6, die die Schleifen miteinander verbinden. Der Abstand L zwischen den Schleifen wird so eingestellt, daß er den Zuständen in dem Plasma angepaßt ist, welche diktiert werden durch die Dispersionsbeziehung:
[W/Wc·Wp²/C²kz²]² = 1 + (3.83/kza)²
Die Hochfrequenzspannung wird angelegt von einer Hochfrequenzleistungsquelle 7 durch ein 50 Ohm Kabel 8 an ein Abgleichsgehäuse 9, welches aus zwei variablen Vakkumkompensatoren 10 und 11 besteht, die so abgestimmt sind, daß die Belastung der Antenne nahe an 50 Ohm liegt, um die reflektierte Leistung zu minimieren.
In Fig. 5 ist eine zweite Anordnung einer Antenne dargestellt. Bei dieser Anordnung ist der Hochfrequenzstromweg modifiziert derart, daß man den Strom in zwei spiralförmigen Wegen 12 und 13 fließen läßt.
Der Grundaufbau einer Plasmadepositions- oder -ätzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 6 dargestellt. Die Plasmageneratorkammer 14 besitzt eine Zylinderform und besteht aus einem nicht leitenden Material, wie etwa Quarz oder Pyrex. Die Antenne 15 ist wie dargestellt montiert und kann vom selben Typ sein, wie er in den Fig. 4 oder 5 beschrieben ist. Ein axiales Magnetfeld wird bereitgestellt durch die Magnetfeldspulen 16 und 17. Das Plasma wird transportiert durch das Magnetfeld zu einer getrennten Prozeßkammer 18, und die Form des Plasmas kann gesteuert werden durch das Variieren des Stromes in der magnetischen Feldspule 19. Das Substrat, welches überzogen oder geätzt werden soll, ist auf einem Substrathalter 21 montiert, welcher elektrisch isoliert ist. Plasma, welches das Substrat 20 bombardiert, bewirkt, daß das Substrat 20 eine negative Eigenspannung erreicht zwischen 10 und 30 Volt. Für manche Filme, die ausgebildet werden sollen, ist es vorteilhaft, daß der Film mittels Ionen bombardiert wird mit einer größeren Energie als sie erhalten würden aufgrund der Eigenspannung. In diesem Fall ist es erforderlich eine Hochfrequenzleistung von einer zweiten Hochfrequenzquelle 23 bereitzustellen über eine zweite Abgleichschaltung 24. Der Substrathalter 21 ist ein Kupferblock, der gekühlt oder erhitzt wird über eine Heiz-/Kühlschaltung 22. Gas wird injiziert an zwei Stellen 25 und 26. 25 ist ein Edelstahlrohr, welches an die Plasmageneratorkammer 14 angeschlossen ist. 26 ist ein Edelstahlring mit einem Durchmesser, der groß ist verglichen zur Größe der Öffnungen 27, die gleichmäßig um den Ring herum verteilt sind. Diese Anordnung ist derart, daß ein gleichförmiger Strom von Gas in Richtung auf das Substrat 20 gelenkt wird. Die Hochfrequenzspannung wird an die Antenne 15 angelegt mit Hilfe einer Abgleichschaltung 28, die aus zwei Vakuumkondensatoren 10, 11 besteht, wie sie in Fig. 4 beschrieben sind. Diese Anpaßschaltung ist erforderlich, um die Leistung zu maximieren, die gekoppelt ist in das Plasma, und die Leistung zu minimieren, die zurück reflektiert wird entlang des 50 Ohm Kabels 29 zur Hochfrequenzquelle 30.
Unter Einsatz dieses grundsätzlichen Aufbaues wurden Plasmas mit einer Dichte von bis zu 1 · 10¹³/cm³ erzeugt. In Fig. 7 ist die Plasmadichte wiedergegeben als Funktion des magnetischen Feldes. Bei diesem Experiment kam die Antenne, wie sie in Fig. 4 beschrieben wurde, zum Einsatz. Der Modus, der in diesem Fall erzeugt wurde, ist der m = 0 Modus. Der Durchmesser des Plasmagenerators betrug 10 cm und der Spulenabstand betrug 15 cm. Die Frequenz der Hochfrequenzspannung lag bei 13,56 MHz und wurde zugeführt unter Einsatz einer handelsüblichen Hochfrequenzquelle über ein Abgleichsgehäuse entsprechend der Darstellung in Fig. 4. Das Gas, welches bei diesem Experiment zum Einsatz kam, war Argon und der Druck lag bei 1,5 mtorr. Reflektierte Leistung wurde so abgestimmt, daß sie weniger als 1% der angelegten Leistung von 2,40 kW betrug.
Die Bedeutung des Abstandes zwischen den Schleifen, um die Wellenzahl k zu steuern, wurde demonstriert. Die Fig. 8 zeigt die Abhängigkeit der Plasmadichte von dem Abstand zwischen den Schleifen für eine vorgegebene Hochfrequenzleistung, Magnetfeld und Druck. Der Druck betrug 2 mtorr, das Magnetfeld betrug 650 Gauss und die Hochfrequenzleistung betrug 2,75 kW. In diesem Beispiel gibt es einen optimalen Abstand zwischen den Schleifen von in etwa 125 mm.
Die Fig. 9 zeigt eine Anordnung, bei welcher eine hohe Gleichförmigkeit über einen großen Bereich erforderlich ist. Die Plasmageneratorkammer 31 besitzt eine zylindrische Form und besteht aus einem lichtleitenden Material, wie Quarz oder Pyrex. Die Antenne 32 ist wie dargestellt montiert und kann von einem Typ sein, wie er in Fig. 4 oder Fig. 5 beschrieben ist. Ein axiales Magnetfeld wird erzeugt durch die Magnetfeldspulen 33 und 34. Das Plasma wird durch das magnetische Feld transportiert zu einer magnetischen Aufnahmekammer 35.
In einer Veröffentlichung von Limpaecher und Mackenzie (R. Limpaecher und K.R. Mackenzie, Rev. Sci. Instrum. 44, 726 (1973) findet sich die Beschreibung, daß der Einsatz von Magneten in einer Mehrfachscheitelpunktanordnung sehr gleichförmige Plasmaparameter bereitstellen kann in einer zentralen Zone des Volumens, welches durch die Magnete eingeschlossen ist. Die Anordnung der Magnete um den Umfang eines Zylinders herum ist eine übliche Anordnung, die eingesetzt wird für Ionenquellen und wird als magnetische Aufnahmekammer bezeichnet. Es ist wichtig, das Magnetfeld so aufzubauen, daß es eine gute Anpassung zwischen dem axialen Feld, welches durch die Spule 34 zur Verfügung gestellt wird, und dem Feld in der Aufnahmekammer. Das Plasma von dem Generator diffundiert entlang der magnetischen Feldlinien und expandiert, um die Kammer auszufüllen. Die magnetische Aufnahmekammer 35 besteht aus Edelstahl und kann beispielsweise einen runden oder rechteckförmigen Querschnitt besitzen. In jedem Fall sind die Dimensionen der Kammer derart, daß sie größer sind als der Durchmesser des Plasmagenerators. Das Magnetfeld innerhalb der Kammer wird bereitgestellt durch Permanentmagnete 36, die angeordnet sind mit ihren Polen senkrecht zur Oberfläche der Aufnahmekammer und mit alternierenden Nord- und Südpolen. Bei dieser Anordnung folgen die Magnetfeldlinien 37 einem Mehrfachscheitelpunktmuster, und das Feld in der zentralen Zone ist sehr niedrig. Das Magnetfeldmuster, welches durch die Magnete bereitgestellt wird, ist in der Ansicht A-A wiedergegeben. Das zu überziehende oder zu ätzende Substrat 38 ist auf einem Substrathalter 39 montiert. Der Substrathalter ist ein Kupferblock, der gekühlt oder erhitzt wird durch eine Heiz-/Kühlschaltung 40. Gas wird an zwei Stellen 41 und 42 injiziert. 43 ist ein Edelstahlrohr, welches an die Plasmageneratorkammer 31 angeschlossen ist. Ein Edelstahlring 44 besitzt einen Durchmesser, der groß ist verglichen mit der Größe der Öffnungen 45, die gleichmäßig um den Ring 44 herum angeordnet sind. Diese Anordnung ist derart, daß ein gleichförmiger Gasstrom in Richtung auf das Substrat 38 geleitet wird. Die Hochfrequenzspannung wird an die Antenne 32 angelegt mit Hilfe einer Abgleichschaltung 46, die aus zwei Vakuumkondensatoren 10, 11 besteht entsprechend der Beschreibung in Fig. 4. Diese Abgleichschaltung ist erforderlich, um die Leistung zu maximieren, die in das Plasma gekoppelt ist, und die Leistung zu minimieren, die zurück reflektiert wird entlang des 50 Ohm Kabels 47 zur Hochfrequenzleistungsquelle 48.
Die Fig. 10 zeigt eine Anordnung, bei welcher eine hohe Gleichförmigkeit über große rechteckförmige Bereiche erforderlich ist, wie etwa für den Überzug von Bildschirmen. Der Plasmagenerator ist vom oben beschriebenen Typ, und bei dieser Anordnung können Mehrfachgeneratoren zum Einsatz kommen in Abhängigkeit von der Größe des erforderlichen Plasmas. In Fig. 10 sind drei Plasmageneratoren 49, 50 und 51 wiedergegeben. Jede Plasmageneratorkammer ist zylinderförmig und besteht aus einem nicht leitenden Material, wie Quarz oder Pyrex. Die Antennen 52, 53 und 54, die an jedem Generator zum Einsatz kommen, sind vom Typ wie der in Fig. 4 oder Fig. 5 beschrieben ist. Ein axiales Magnetfeld wird durch die Magnetfeldspulen 55, 56, 56, 58, 59 und 60 zur Verfügung gestellt. Das Plasma wird durch das Magnetfeld transportiert zu der rechteckförmigen Magnetaufnahmekammer 61. Das Plasma diffundiert entlang den Feldlinien und expandiert, um den Behälter aufzufüllen. Das Magnetfeld innerhalb der Aufnahmekammer 61 wird durch Permanentmagnet 62 zur Verfügung gestellt, die mit ihren Polen senkrecht zur Oberfläche der Aufnahmekammer und mit alternierenden Nord- und Südpolen angeordnet sind. Das Magnetfeldmuster, welches durch die Magnete bereitgestellt wird, ist in der Ansicht A-A wiedergegeben. Das Substrat 63, welches überzogen oder geätzt werden soll, ist auf einem Substrathalter 64 montiert, welcher elektrisch isoliert ist. Plasma, welches das Substrat bombardiert, bewirkt, daß das Substrat eine negative Eigenspannung erreicht von zwischen 10 und 30 Volt. Bei manchen Filmen, die ausgebildet werden sollen, oder bei manchen Ätzanwendungen ist es vorteilhaft für das Substrat 63, daß es mit energetischen Ionen bombardiert wird. In diesem Fall ist es erforderlich, Hochfrequenzleistung anzulegen von einer zweiten Hochfrequenzquelle über eine zweite Abgleichschaltung zum Substrathalter 64. Der Substrahalter 64 ist ein Kupferblock, der gekühlt oder erhitzt wird durch eine Heiz-/Kühschaltung 65.
Die Fig. 11 ist eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die geeignet ist zum Ätzen oder Überziehen von großflächigen Substraten. Zwei Plasmageneratoren 66 und 67 sind auf einer gemeinsamen Achse montiert an jedem Ende einer zylindrischen Prozeßkammer 68. Jeder Plasmagenerator ist so ausgebildet, wie dies oben beschrieben wurde, und es kann eine Antenne eingesetzt werden entsprechend der Beschreibung in Fig. 4 oder Fig. 5. Magnetfeldspuren 69, 70 und 71 stellen ein gleichförmiges axiales Magnetfeld zur Verfügung entlang der Achse der Prozeßkammer 68. Das Plasma, welches in jedem Generator erzeugt wird, diffundiert entlang den magnetischen Feldlinien, und wegen der hohen Mobilität der Plasmaelektronen ist die Dichte entlang der Länge der Prozeßkammer gleichförmig. Die Größe des Plasmas in der Prozeßkammer kann gesteuert oder variiert werden durch Einstellung des Magnetfeldes in der Kammer durch die Variation der Ströme in den Magnetfeldspulen 69, 70 und 71. Wenn das Magnetfeld in der Prozeßkammer schwächer ist als im Generator, dann expandiert das Plasma 72 und besitzt einen größeren Durchmesser in der Prozeßkammer als in den Generatoren. Die Substrate 73 sind auf einem Substrathalter montiert und positioniert um den Umfang der Prozeßkammer.
Die Fig. 12 ist eine weitere Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Plasmageneratorkammer 74 besitzt eine zylindrische Form und besteht aus einem nicht leitenden Material wie Quarz oder Pyrex. Die Antenne 75 ist montiert wie dargestellt und kann von dem Typ sein, wie er in Fig. 4 oder Fig. 5 beschrieben ist. Ein axiales Magnetfeld wird durch die Magnetfeldspulen 76 und 77 zur Verfügung gestellt. Das Plasma wird transportiert durch das magnetische Feld zu der Magnetaufnahmekammer 78. Es ist wichtig, das Magnetfeld so auszugestalten, daß eine gute Anpassung zwischen dem axialen Feld vorliegt, welches durch die Spule 77 bereitgestellt wird, und dem Feld in der Aufnahmekammer. Das Plasma von dem Generator diffundiert entlang den magnetischen Feldlinien und expandiert, um die Aufnahmekammer auszufüllen. Die magnetische Aufnahmekammer 78 besteht aus Edelstahl und kann einen runden oder rechteckförmigen Querschnitt besitzen. In jedem Falls sind die Dimensionen der Kammer derart, daß diese größer ist als der Durchmesser des Plasmagenerators. Das Magnetfeld innerhalb der Kammer wird bereitgestellt durch Permanentmagnete 79, die mit ihren Polen senkrecht zur Oberfläche der Aufnahmekammer ausgerichtet sind mit alternierenden Nord- und Südpolen. Bei dieser Anordnung folgen die magnetischen Feldlinien 80 einem Mehrscheitelpunktmuster, und die Feldstärke in der zentralen Zone ist sehr niedrig. Eine Reihe von Elektroden 81, 82 und 83 kommen zum Einsatz zur Extraktion eines Ionenstrahles von dem Plasma in der magnetischen Aufnahmekammer. Jede der Elektroden ist elektrisch isoliert durch Isolatoren 84, 85 und 86.
Die Fig. 13 ist eine weitere Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, die geeignet ist zur Sputterdeposition auf Substraten. Ein Plasmagenerator 87 ist an einer Seite einer Prozeßkammer 95 montiert. Der Plasmagenerator wird oben beschrieben und kann eine Antenne 98 benutzen, wie sie in Fig. 4 oder Fig. 5 beschrieben ist. Magnetfeldspulen 88 und 89 stellen ein axiales Magnetfeld in dem Generator zur Verfügung. Magnetfeldspulen 90 und 91 stellen ein axiales Magnetfeld in der Prozeßkammer 95 bereit, das angepaßt ist an die Spulen 88 und 89. Das Plasma 93 folgt den magnetischen Feldlinien von dem Plasmagenerator 87 zum Sputtertarget 92, welches vorgespannt sein kann auf eine negative Spannung zum Sputtern. Das Plasma wird veranlaßt zum Target 92 überzugehen mit Hilfe der magnetischen Feldspule 99, die zusammenarbeitet mit den Spulen 90 und 91. Material wird von dem Target 92 gesputtert durch Anlegen einer negativen Spannung von der Spannungsquelle 100 zum Target und wird deponiert auf den Substraten 94. Bei der Spannungsquelle 100 kann es sich um Gleichstrom handeln für metallische Targets oder Hochfrequenzspannung für die elektrischen Targets. Eine Prallplatte 96 kann eingeführt werden zur Steuerung des Gasstromes. Bei einem reaktiven Depositionsverfahren kann ein reaktives Gas durch ein getrenntes Gasinjektionssystem durch 97 eingeführt werden.
Die Fig. 14 ist eine weitere Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, die geeignet ist zum Einsatz des Hochfrequenzplasmageneratorsystems nach der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einem Sputtertarget. Der Plasmagenerator 101 und seine Antenne 102 sowie dessen Magnetfeldspulen 105 und 106 sind so wie beschrieben, und es kann mehr als ein Plasmageneratorsystem, wie es in Fig. 10 beschrieben ist, eingesetzt werden. Die Plasmageneratorkammer besitzt eine zylindrische Form und besteht aus einem nicht leitenden Material, wie Quarz oder Pyrex. Die Antenne kann vom Typ sein wie er in Fig. 4 oder in Fig. 5 beschrieben wurde. Das Plasma wird entlang des magnetischen Feldes transportiert in die magnetische Aufnahmeprozeßkammer 105, die aus Edelstahl besteht und kreisförmig oder rechteckförmig ausgebildet sein, wie dies in Fig. 10 beschrieben ist. Es ist wichtig, das Magnetfeld so auszugestalten, daß eine gute Anpassung besteht zwischen dem axialen Feld, welches durch die Spule 104 zur Verfügung gestellt wird, und dem Feld in der Aufnahmekammer. In jedem Fall sind die Dimensionen der Kammer derart, daß sie größer ist als der Durchmesser des Plasmagenerators. Das Magnetfeld innerhalb der Aufnahmekammer wird durch Permanentmagnete 106 bereitgestellt, die mit ihren Polen senkrecht zur Oberfläche der Aufnahmekammer ausgerichtet sind mit alternierenden Nord- und Südpolen. Innerhalb der magnetischen Aufnahmeprozeßkammer befindet sich ein Substrat 107, welches auf einem Substrathalter 108 montiert ist. Das Plasma füllt die Kammer im wesentlichen gleichförmig aus, und andere Gase, wie etwa ein reaktives Gas, können bei 109 eingeführt werden mit Hilfe eines Ringes 110. Außerdem befindet sich in der Kammer ein rundes oder rechteckförmiges Sputtertarget 111. Wenn eine Vorspannung an das Target angelegt wird, bombardieren Ionen von dem Plasma in der Kammer das Target mit einer Energie, die gleich der an das Target angelegten Spannung ist. Sputtermaterial wird deponiert auf dem Substrat 197, wo es mit dem Gas reagieren kann, welches von 109 und/oder von dem Plasmagenerator 112 eingeführt wird.
Die Fig. 15 zeigt eine weitere Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, die im wesentlichen ähnlich ist der Ausführungsform gemäß Fig. 14 mit der Ausnahme, daß das Sputtertarget 111 in Fig. 14 ersetzt wird durch ein Magnetronsputtertarget 113 in Fig. 15. Plasma, welches den Plasmagenerator 114 verläßt, tritt in die magnetische Aufnahmeprozeßkammer 15 ein und füllt die Kammer aus. Das Sputtertarget 113 kann rund oder rechteckförmig sein und kann horizontal oder in einem Winkel ausgerichtet sein. Wenn eine Vorspannung angelegt wird, erhöht sich das Sputtern an dem Target, und das gesputterte Material wird auf dem Substrat 115 deponiert. Alle verbleibenden Systeme in Fig. 15 sind wie in Fig. 14 bezeichnet.
Die Fig. 16 zeigt eine weitere Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Plasmageneratorkammer 116 besitzt eine zylindrische Form und besteht aus einem nicht leitenden Material, wie Quarz oder Pyrex. Die Antenne 117 ist wie dargestellt montiert und kann von dem Typ sein wie er in Fig. 4 oder Fig. 5 beschrieben ist. Ein axiales Magnetfeld wird bereitgestellt durch die Magnetfeldspulen 118, 119, 120 und 121. Das Plasma 124 wird von dem Plasmagenerator in die Prozeßkammer 122 hinein und strömt entlang des magnetischen Feldes zum Sputtertarget 81, welches vorgespannt ist mit einer großen negativen Spannung (etwa 700 V). Der Plasmadurchmesser wird so ausgebildet, daß er konform ist mit demjenigen des Targets durch die Steuerung des magnetischen Feldes. Das von dem Target gesputterte Material wird auf den Substraten 125 deponiert. Eine Prallplatte 126 kann eingesetzt werden zur Steuerung des Gasdruckes in der Nähe des Substrates, und andere Gase können eingeführt werden in der Nähe des Substrats durch den Auslaß 127. Die Substrate sind auf einem Substrathalter montiert und oberhalb des Sputtertargets positioniert. Der Substrathalter besitzt eine Öffnung, um es dem Plasma zu gestatten, entlang des magnetischen Feldes zu strömen von dem Plasmagenerator zum Sputtertarget.

Claims

1. Vorrichtung zum Plasmaabscheiden oder Plasmaätzen, bei der ein Gas in eine Plasmageneratorkammer (14) eingeführt und durch ein HF-Feld in ein Plasma umgewandelt wird, wobei eine die Plasmageneratorkammer (14) umgebende Antenne (15) das HF-Feld erzeugt, Magnetfeldspulen (16, 17) ein axiales Magnetfeld erzeugen und das Plasma entlang des magnetischen Feldes in eine separate Prozeßkammer (18) zu einem Substrat (20) geführt wird, wo entweder eine Schicht ausgebildet oder eine vorhandene Schicht weggeätzt wird,

dadurch gekennzeichnet

daß die Antenne (15) folgendes umfaßt,

Mittel, welche der Antenne (15) einen Fluß elektromagnetischer Energie in einer ersten Winkelrichtung innerhalb einer ersten, im wesentlichen ebenen, runden Schleife (1) der Antenne (15) zuführen;

Mittel, welche der Antenne (15) den Fluß elektromagnetischer Energie in einer zweiten Winkelrichtung entgegengesetzt zur ersten Winkelrichtung innerhalb einer zweiten, im wesentlichen ebenen, runden Schleife (2) der Antenne (15) zuführen;

wobei die erste runde Schleife (1) der Antenne (15) im wesentlichen parallel zur zweiten runden Schleife (2) der Antenne (15) ist, die erste und zweite runde Schleife der Antenne (15) rechtwinklig zu einer Längsachse der Plasmageneratorkammer (14) sind und die erste runde Schleife (1) der Antenne (15) um eine Länge L von der zweiten runden Schleife (2) der Antenne (15) beabstandet ist, um einen m = 0 Modus anzuregen, wobei L als π/kz, W als die Winkelfrequenz, Wp als die Plasmafrequenz, Wc als die Zyklotronfrequenz, a als der Radius der Antennenschleife und kz als die Lösung der folgenden Gleichung definiert ist,

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese ferner folgendes umfaßt,

Mittel (7) zum Zuführen von HF-Leistung an die Antenne (15);

eine Prozeßkammer (18), welche mit der Plasmageneratorkammer (14) verbunden sowie evakuiert ist und einen elektrisch isolierten Substrathalter (21) beinhaltet, auf dem ein Substrat befestigt ist;

ein Gaseinleitungssystem (25), zum Zuführen von Gas in die Prozeßkammer (18); und

Magnetspulen (16, 17), um ein axiales Magnetfeld in der Plasmageneratorkammer (14) zur Verfügung zu stellen sowie eine oder mehrere zusätzliche Magentspulen, um das Plasma aus dem Generator in die Prozeßkammer (18) und auf das Substrat (20) zu transportieren.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Ionen-Extraktionselektroden benachbart zur Plasmageneratorkammer (14) vorgesehen sind, um Ionen aus dem Plasma zu extrahieren.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese ferner folgendes umfaßt,

einen ersten Fluidinjektor (25), welcher zum Erzeugen eines Plasmas innerhalb der Plasmageneratorkammer (14) ein Fluid in diese einführt;

einen Magnetfeldgen an die Antenne (15)erator (16, 17) zum Erzeugen eines axialen magnetischen Feldes;

eine Prozeßkammer (18), in die das magnetische Feld das Plasma transportiert;

einen zweiten Fluidinjektor (26), welcher ein Fluid in die Prozeßkammer (18) einführt;

eine Stromsteuerung, welche zum Steuern der Plasmaform den Strom des Magnetfeldgenerators für das magnetische Feld steuert;

einen Substrathalter (21), welcher innerhalb der Prozeßkammer (18) angeordnet ist; und

ein Substrat (20), welches auf dem Substrathalter (21) befestigt und dem Plasma ausgesetzt ist.

5. Verfahren zum Plasmabearbeiten, mit folgenden Schritten,

(a) Ausstrahlen elektromagnetischer Energie von einer Antenne (15) in eine Plasmageneratorkammer (14), welche von der Antenne (15) umgeben ist;

(b) Zuführen eines Flusses elektromagnetischer Energie an die Antenne (15) in einer ersten Winkelrichtung innerhalb einer ersten, im wesentlichen ebenen, runden Schleife (1) der Antenne (15);

(c) Zuführen des Flusses elektromagnetischer Energie an die Antenne (15) in einer zweiten Winkelrichtung entgegengesetzt zur ersten Winkelrichtung innerhalb einer zweiten, im wesentlichen ebenen, runden Schleife (2) der Antenne (15); wobei die erste runde Schleife (1) der Antenne (15) im wesentlichen parallel zur zweiten runden Schleife (2) der Antenne (15) ist, die erste und zweite runde Schleife der Antenne (15) rechtwinklig zu einer Längsachse der Plasmageneratorkammer (14) sind und die erste runde Schleife (1) der Antenne (15) um einen Länge L von der zweiten runden Schleife (2) der Antenne (15) beabstandet ist, um einen m = 0 Modus anzuregen, wobei L als π/kz, W als die Winkelfrequenz, Wp als die Plasmafrequenz, Wc als die Zyklotronfrequenz, a als der Radius der Antennenschleife und kz als die Lösung der folgenden Gleichung definiert ist,

(d) Zuführen eines ersten Gases in die bestrahlte Plasmageneratorkammer (14), um ein Plasma zu erzeugen;

(e) Erzeugen eines variablen magnetischen Feldes nahe der Plasmageneratorkammer (14) derart, daß das variable magnetische Feld das Plasma beeinflußt,

(f) Transportieren des Plasmas zu einer benachbarten Prozeßkammer (18);

(g) Zuführen eines zweiten Gases in die Prozeßkammer (18); und

(h) beschießen eines Substrates (20) innerhalb der Prozeßkammer (18) mit dem Plasma, so daß dieses das Substrate (20) beschichtet und ätzt.