DE69405080T2

DE69405080T2 - Plasmabearbeitungsgerät

Info

Publication number: DE69405080T2
Application number: DE69405080T
Authority: DE
Inventors: Hiroya Kirimura; Hajime Kuwahara; Hiroshi Murakami; Takahiro Nakahigashi; Satoshi Otani; Takao Tabata
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 1993-12-14
Filing date: 1994-12-14
Publication date: 1998-01-08
Anticipated expiration: 2014-12-15
Also published as: DE69405080D1; EP0658918B1; EP0658918A3; US5556474A; EP0658918A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Plasma-Verarbeitungsapparat, wie z.B. einen chemischen Plasma-Aufdampfungsapparat und einen Plasma-Ätzapparat, die zur Fertigung von Halbleiterelementen, wie z.B. verschiedener Arten von Sensoren unter Verwendung von Halbleiter-Materialien, Dünnschicht-Transistoren, Solarbatterien und anderen, verwendet werden und für diese Zwecke eingesetzt werden können, um eine Schicht auf einem Substrat zu bilden oder Ätzen auf einer aufgedampften Schicht gemäß einem vorher festgelegten Muster durchzuführen, um z.B. ein Verdrahtungsmuster zu bilden.
In der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen wird die chemische Plasma- Aufdampfung auch als "Plasma-CVD" bezeichnet.
Es sind verschiedene Arten von Plasma-CVD-Apparaten bekannt.
Als typisches Beispiel wird unten mit Bezug auf Fig. 9 ein Parallelplatten-Plasma- CVD-Apparat beschrieben. Dieser Apparat weißt eine Prozeßkammer 1 auf, in der einander gegenüberliegende Elektroden 2 und 3 angeordnet sind. Die Elektrode 2 dient auch als Substrathalter, um ein zu verarbeitendes Substrat 81 daran anzubringen.
Die Elektrode 2 ist im allgemeinen eine geerdete Elektrode und ist mit einer Heizvorrichtung 21 versehen, um das an der Elektrode 2 angebrachte Substrat 81 auf eine Aufdampfungstemperatur zu erwärmen. Wenn Strahlungswärme verwendet wird, um das Substrat S1 zu erwärmen, ist die Heizvorrichtung 21 von der Elektrode 2 getrennt.
Die Elektrode 3 ist eine Elektrode zum Anlegen von Spannung, um eine Hochfrequenz-Spannung oder eine Gleichspannung an das zwischen die Elektroden 2 und 3 eingeführte Aufdampfungsgas anzulegen, um aus dem Gas Plasma zu bilden. In diesem erläuterten Beispiel ist die Elektrode 3 über einen Abgleichkasten 31 mit einer Hochfrequenz-Spannungsquelle 32 verbunden und ist zur Prozeßkammer 1 hin elektrisch isoliert.
In der erläuterten Ausführungsform umfaßt die Elektrode 3 als Komponente eine Gasdüse 33 und eine an der Öffnung der Düse 33 vorgesehene perforierte Elektrodenplatte 34. Die perforierte Elektrodenplatte 34 ist mit einer großen Anzahl von Gaszufuhröffnungen mit einem Durchmesser von etwa 0,5 mm versehen, durch die ein von der Gasdüse 33 zugeführtes Gas vollständig in einen Zwischenraum zwischen den gegenüberliegenden Elektroden geleitet wird. Diese Bauweise ist zur Aufdampfung einer Schicht auf eine große Fläche des Substrats geeignet.
In der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen kann "Hochfrequenz" als "hf" und "Hochfrequenz-Spannung als "hf-Spannung" bezeichnet sein.
Die Prozeßkammer 1 ist auch über ein Ventil 51 mit einer Absaugpumpe 52 verbunden, und die Gasdüse 33 ist über eine Rohrleitung mit einer Gasversorgung 4 verbunden. Die Gasversorgung 4 umfaßt eine oder mehrere Gasquellen 441, 442, ... für die Zufuhr eines Aufdampfungsgases über einen oder mehrere Massendurchsatz-Regler 421, 422, ... bzw. Ventile 431, 432, ... .
Gemäß dem obigen Parallelplatten-Plasma-CVD-Apparat ist das Substrat 81 zur Aufdampfung an der Elektrode 2 in der Prozeßkammer 1 angebracht. Die Prozeßkammer 1 wird durch Öffnen des Ventils 51 und Betreiben der Absaugpumpe 52 bei einem vorher festgelegten Vakuumdruck gehalten und das Aufdampfungsgas wird von der Gasversorgung 4 aus duch die Düse 33 und die Gaszufuhröffnungen in der Elektrodenplatte 34 in die Kammer 1 eingeführt. Die Spannungsversorgung 32 legt eine hf-Spannung an die hf-Elektrode 3 an, um aus dem eingeführten Gas Plasma zu bilden, und eine beabsichtigte Schicht wird auf der Oberfläche des Substrats S1 in dem Plasma abgeschieden.
Verschiedene Arten von Plasma-Ätzapparaten sind ebenfalls bekannt.
Als typisches Beispiel wird unten mit Bezug auf Fig. 10 ein Parallelplatten-Ätzapparat beschrieben. Dieser Apparat umfaßt eine Prozeßkammer 10, in der einander gegenüberliegende Elektroden 20 und 30 angeordnet sind. Die Elektrode 20 dient auch als Substrathalter zur Anbringung eines Substrats S2, auf dem eine zu ätzende Schicht gebildet wird.
Die Elektrode 20 dient als Elektrode zum Anlegen von Spannung, um eine hf- Spannung oder eine Gleichspannung an ein zwischen die Elektroden 20 und 30 eingeführtes Ätzgas anzulegen, um Plasma zu bilden. In dem erläuterten Beispiel ist die Elektrode 20 über einen Abgleichkasten 201 mit einer hf-Spannungsversorgung 202 verbunden und ist zur Prozeßkammer 10 hin elektrisch isoliert.
Die Elektrode 30 ist eine geerdete Elektrode und umfaßt als Komponente eine Gasdüse 301 und eine an der Öffnung der Düse 301 vorgesehene perforierte Elektrodenplatte 302. Die perforierte Elektrodenplatte 302 ist mit einer großen Anzahl von Gaszufuhröffnungen mit einem Durchmesser von etwa 0,5 mm versehen, durch die ein von der Gasdüse 301 zugeführtes Gas vollständig in einen Zwischenraum zwischen den gegenüberliegenden Elektroden geleitet wird.
Die Prozeßkammer 10 ist auch über ein Ventil 71 mit einer Absaugpumpe 72 verbunden und die Gasdüse 301 ist über eine Rohrleitung mit einer Gasversorgung 6 verbunden. Die Gasversorgung 6 umfaßt eine oder mehrere Gasquellen 641, 642, zur Zufuhr eines Ätzgases über einen oder mehrere Massendurchsatz-Regler 621, 622, ... bzw. Ventile 631, 632, ... .
Gemäß dem obigen Ätzapparat ist das zu verarbeitende Substrat 82 an der hf- Elektrode 20 in der Prozeßkammer 10 angebracht. Die Kammer 10 wird aufgrund des Öffnens des Ventils 71 und des Betreibens der Absaugpumpe 72 bei einem vorher festgelegten Vakuumdruck gehalten und das Ätzgas wird von der Gasversorgung 6 aus durch die Düse 301 und die Gaszufuhröffnungen in der Elektrodenplatte 302 in die Kammer 10 eingeführt. Die hf-Spannungsversorgung 202 legt eine hf-Spannung an die Elektrode 20 an, um aus dem eingeführten Plasma Gas zu bilden, und die Schicht auf dem Substrat 82 wird in dem Plasma geätzt. Die Elektrode 20 kann falls erforderlich mit einer Wasser-Kühlvorrichtung 200 oder dergleichen gekühlt werden.
Der oben beschriebene Plasma-CVD-Apparat weist die Probleme auf, daß Teilchen, die zu Staub werden, durch Gasphasenreaktion in dem Plasma erzeugt werden und die Teilchen an der auf der Oberfläche des Substrats gebildeten Schicht haften oder sich darin einmischen, was eine Verschlechterung der Schichtqualität zur Folge hat, und daß die so erzeugten Teilchen an verschiedenen Bereichen in der Prozeßkammer haften, was zu einer Kontaminierung führt. Da die einmal an den verschiedenen Bereichen der Prozeßkammer haftenden Teilchen sich möglicherweise davon lösen und an dem zu verarbeitenden Substrat haften, müssen sie vor dem Ablösen entfernt werden, was einen zeitaufwendigen Vorgang erfordert.
Insbesondere ist es in solchen Fällen, in denen eine amorphe Silicium-Schicht aus Monosilan (SiH&sub4;) und Wasserstoff (H&sub2;) gebildet wird, eine amorphe Siliciumnitrid- Schicht aus Monosilan und Ammoniak (NH&sub3;) gebildet wird, und eine amorphe Siliciumoxid-Schicht aus Monosilan und Stickoxydul (N&sub2;O) gebildet wird, besonders wahrscheinlich, daß es durch die Gasphasenreaktion zur Erzeugung von Teilchen und dem Wachstum derselben kommt. Wenn die Teilchen, die an der auf die Substratoberfläche aufgedampften Schicht haften oder darin eingemischt sind, z.B. eine Größe aufweisen, die relativ größer ist als eine Schichtdicke der aufgedampften Schicht, bilden sich in Bereichen der Schicht, die die Teilchen enthalten, bei der Reinigung nach der Aufdampfung Nadestichlöcher, so daß es, wehn die Schicht als Isolierschicht verwendet werden soll, zu einem Versagen bei den Isoliereigenschaften kommt, und sich, wenn die Schicht als Haibleiterschicht verwendet werden soll, die Halbleiter-Eigenschaften verschlechtern.
Ähnlich weist der Plasma-Ätzapparat die Nachteile auf, daß durch die Gasphasenreaktion Teilchen, die zu Staub werden, erzeugt werden und an der Ätzoberfläche oder Teilen in der Prozeßkammer haften.
Wenn z.B. ein Ätzen durchgeführt wird, um ein Schaltverbindungs- oder Verdrahtungsmuster zu bilden, verschlechtern derartige Teilchen die Musterbildungsgenauigkeit und brechen möglicherweise eine äußerst dünne Leitung oder Schaltverbindung.
Die obigen Nachteile können die Hochgeschwindigkeits-Aufdampfung und das Hochgeschwindigkeits-Ätzen, bei welchen viele Teilchen erzeugt werden, erschweren und die Teilchen erschweren eine stabile Bildung des Plasmas, so daß es möglicherweise zu einem Versagen bei der Aufdampfung und dem Ätzen kommt.
Demzufolge ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung eines Plasma- Verarbeitungsapparats, der eine effiziente Beseitigung der durch Gasphasenreaktion in Plasma erzeugten Teilchen erlaubt, so daß das Anhaften der Teilchen an einem zu verarbeitenden Substrat und inneren Teilen einer Prozeßkammer unterdrückt wird, eine Plasmaverabeitung bei einer htheren Geschwindigkeit ermöglicht wird, Plasma stabilisiert wird und ein Versagen bei der Plasmaverarbeitung unterdrückt wird. Der oben und später verwendete Ausdruck "Haften der Teilchen an einem Substrat" umfaßt begrifflich im Fall der Schichtaufdampfung eine direkte Haftung der Teilchen an der Oberfläche des Substrats und das Haften der Teilchen an und Einmischen der Teilchen in die aufgedampfte Schicht sowie im Fall eines Ätzens die direkte Haftung der Teilchen an und das Einmischen der Teilchen in die zu ätzende Schicht.
Um das obige Ziel zu erreichen, haben die vorliegenden Erfinder Untersuchungen angestellt und herausgefunden, daß die während der Plasmaverarbeitung erzeugten Teilchen dazu neigen, sich in der Nähe einer Elektrode zum Anlegen von Spannung und insbesondere an einem Rand der Elektrode und weiter insbesondere an einer Elektrodenkante des Randes in der Nähe eines Plasmaerzeugungsbereichs anzusammeln. Die Erfindung wurde ausgehend von diesen Feststellungen entwickelt.
Um die oben genannten Nachteile zu überwinden, stellt die vorliegende Erfindung einen Plasma-Ätzapparat bereit, worin eine Elektrode zum Anlegen von Spannung zum Erzeugen von Plasma und eine dieser gegenüberliegende Elektrode sich in einer Prozeßkammer befinden, worin der Druck mit Hilfe einer Absaugvorrichtung auf einen vorher festgelegten Vakuumdruck eingestellt werden kann, eine elektrische Spannung an die Elektrode zum Anlegen von Spannung angelegt wird, um däs Plasma aus einem zwischen die Elektroden eingeführten Prozeßgas zu erzeugen, und eine beabsichtigte Plasmaverarbeitung an einem an einer der Elektroden in dem Plasma angebrachten Substrat durchgeführt wird, wobei der Apparat eine Teilchen- Austragsrohrleitung, welche einen Rand und eine Rückseite der Elektrode zum Anlegen von Spannung umgibt und einen Mündungsbereich mit einer Öffnung an einer zu dem Rand der Elektrode zum Anlegen von Spannung benachbarten Stelle aufweist, und eine mit der Rohrleitung an einer Stelle, die einem mittleren Bereich der Rückseite der Elektrode zum Anlegen von Spannung entspricht, verbundene Absaugvorrichtung umfaßt.
Die Absaugvorrichtung für die Rohrleitung kann von der Absaugvorrichtung zum Einstellen des Drucks in der Prozeßkammer auf den vorher festgelegten Vakuumdruck gebildet werden. Alternativ kann die Absaugvorrichtung für die Rohrleitung für eine problemlose Evakuierung der Rohrleitung von einer gewidmeten Vorrichtung gebildet werden.
Der an der Rohrleitung zum Sammeln der Teilchen vorgesehene Mündungsbereich kann verschiedene Formen aufweisen und kann z.B. von einer großen Anzahl von gleichmäßig beabstandeten Öffnungen mit im wesentlichen gleicher Größe und Form gebildet werden. Alternativ kann der Mündungsbereich von einem oder mehreren unterbrochen oder durchgehend verlaufenden Schlitz(en) oder dergleichen gebildet werden. Es ist jedoch wünschenswert, einen Mündungsbereich zu bilden, der eine gleichmäßige Evakuierung der gesamten oder eines Großteils der Rohrleitung bewerkstelligen kann, um Teilchen, die dazu neigen, sich an der Kante der Elektrode zum Anlegen von Spannung anzusammeln, effizient zu entfernen. Für die optimale Beseitigung der Teilchen aus dem gesamten oder einem Großteil des Plasmaerzeugungsbereichs, kann die Rohrleitung so verlaufen, daß sie den Plasmaerzeugungsbereich zwischen den Elektroden umgibt, und die Rohrleitungsöffnung kann sich bis zu einer Stelle erstrecken, die dem Plasmaerzeugungsbereich gegenüberliegt.
Um ein Rückdiffundieren der Teilchen aus der Rohrleitung in die Prozeßkammer zu unterdrücken, kann mit der Rohrleitung eine Heizvorrichtung verbunden sein, um die Teilchen zu erwärmen und in eine an der Rohrleitung haftende Schicht umzuwandeln.
Bei jedem der obigen Fälle kann eine Vorrichtung zum Anlegen eines Potentials mit der Rohrleitung verbunden sein, um ein Potential anzulegen und die Teilchen an der Mündung der Rohrleitung zu sammeln. In diesem Fall kann die Vorrichtung zum Anlegen eines Potentials aus verschiedenen Vorrichtungen bestehen, wie z.B. einer Erdungsvorrichtung und einer Vorrichtung zum Anlegen eines vorher festgelegten, vom Erdungspotential verschiedenen Potentials je nach dem Ladungszustand der Teilchen.
An der Rohrleitungsmündung kann ein perforiertes elektrisch leiffähiges Element vorgesehen sein, durch welches das Potential an der Rohrleitungsmündung auf das gleiche Potential wie der Rohrleitungs-Körper eingestellt werden kann, um stabiles Plasma zu erzeugen und Schwankungen des elektrischen Felds an der Rohrleitungsmündung zu vermeiden. Dieses Element kann aus vielfältigen Elementen, wie z.B. einer mit vielen Öffnungen versehenen Platte, einem netzähnlichen Element, einem gitterartigen Element und einer Kombination derselben, ausgewählt sein.
Das obige perforierte leitfähige Element kann auch bei der Bauweise verwendet werden, bei der die Vorrichtung zum Anlegen des Potentials an den Mündungsbereich der Rohrleitung mit der Rohrleitung verbunden ist.
Bei jedem der obigen Fälle kann die Kante des Randes der Elektrode zum Anlegen von Spannung in der Nähe des Plasmaerzeugungsbereichs entlang der Richtung der von der Rohrleitung auf die Teilchen ausgeübten Sogwirkung abgeschrägt sein und/oder die Kante des Mündungsbereichs der Rohrleitung, die dem Rand der Elektrode zum Anlegen von Spannung benachbart ist, kann entlang der Richtung der von der Rohrleitung auf die Teilchen ausgeübten Sogwirkung abgeschrägt sein, so daß die Teilchen aufgrund eines Gradienten der elektrischen Feldstärke effektiv in die Rohrleitung ausgetragen werden können. Die Schrägung kann flach sein oder eine andere Form, z.B. eine runde Form, aufweisen.
Die Rohrleitung kann z.B. geerdet sein. In dem Schichtaufdampfungs-Apparat ist jedoch das Spektrum der Aufdampfungsbedingungen, die eine ausreichende Gleichmäßigkeit der aufgedampften Schicht erzielen können, begrenzt und somit kann die Erdung die Schichtqualität in einigen Fällen beeinträchtigen. Bei dem Ätzapparat ist das Spektrum der Ätzbedingungen, die eine ausreichende Gleichmäßigkeit der Ätzrate erzielen können, in einigen Fällen ebenfalls begrenzt. In diesen Fällen kann die Rohrleitung falls erforderlich zur Elektrode zum Anlegen von Spannung hin und gegen Erde elektrisch isoliert werden, um einen Schwebezustand zu erzielen. Um diesen Schwebezustand zu erzielen, kann die Rohrleitung aus einem elektrischen Isolator, wie z.B. Glas, Glaskeramik, Aluminiumoxid oder dergleichen, bestehen.
Wenn die Rohrleitung aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht, kann die Rohrleitung falls erforderlich sowohl zur Elektrode zum Anlegen von Spannung hin als auch gegen Erde elektrisch isoliert sein, um den Schwebezustand zu erzielen. In diesem Fall kann die Isoliervorrichtung, d.h. ein z.B. aus Gläs, Glaskeramik, Aluminiumoxid oder dergleichen bestehender isolierender Abstandhalter, an einer Stelle zwischen der Rohrleitung und der Elektrode zum Anlegen von Spannung und einer Stelle zwischen der Rohrleitung und der geerdeten Prozeßkammer angeordnet sein.
Wenn die Elektrode zum Anlegen von Spannung eine rechteckige Stabform aufweist, kann in jedem der obigen Fälle eine Vorrichtung zum Einführen von Spülgas an einem Bereich der Rohrleitung, der der Ecke der Elektrode entspricht, vorgesehen sein, um ein Ansammeln der Teilchen an diesem Bereich zu verhindern. Bei dem Spülgas kann es sich um irgendein Gas handeln, vorausgesetzt, daß es die Plasmaverarbeitung nicht behindert. Das Spülgas kann durch Steuerung seiner Strömungsrate und seines Drucks zugeführt werden, so daß das Spülgas mit Hilfe der Absaugvorrichtung zusammen mit den Teilchen extern aus der Rohrleitung ausgetragen werden kann.
Als typische und konkrete Beispiele für den oben beschriebenen Plasma- Verarbeitungsapparat der Erfindung können ein Plasma-CVD-Apparat und ein Plasma-Ätzapparat genannt werden.
Gemäß dem Plasma-Verarbeitungsapparat der Erfindung erfolgt die Evakuierung der Teilchen-Austragsrohrleitung mit Hilfe der damit verbundenen Absaugvorrichtung, so daß die durch die Gasphasenreaktion während der Plasmaverarbeitung erzeugten Teilchen und insbesondere Teilchen, die in der Nähe der Elektrode zum Anlegen von Spannung gebildet werden und dazu neigen, sich an der Elektrodenkante anzusammeln, effizient durch die Mündung der Rohrleitung entfernt werden und aus dem Plasmaerzeugungsbereich ausgetragen werden. Bei der Bauweise, bei der die Rohrleitung so verläuft, daß sie den Plasmaerzeugungsbereich zwischen den Elektroden umgibt, und sich die Rohrleitungsmündung so weit erstreckt, daß sie dem Plasmaerzeugungsbereich gegenüberliegt, können die Teilchen noch effektiver aus dem gesamten Plasmaerzeugungsbereich entfernt und ausgetragen werden.
Bei der Bauweise, bei der die Heizvorrichtung mit der Rohrleitung verbunden ist, kann die Heizvorrichtung betrieben werden, um ein Rückdiffundieren der Teilchen aus der Rohrleitung in die Prozeßkammer zu unterdrücken.
Bei der Bauweise, bei der die Potential-Anlegevorrichtung zum Anlegen eines Potentials mit der Rohrleitung verbunden ist, kann die Vorrichtung zum Anlegen eines Potentials je nach dem Ladungszustand der Teilchen ein geeignetes Potential an den Mündungsbereich der Rohrleitung anlegen, so daß die Teilchen gesammelt und somit noch effizienter ausgetragen werden können.
Bei der Bauweise, bei der das perforierte leitfähige Element mit der Mündung der Rohrleitung verbunden ist, kann das Plasma stabilisiert werden und Schwankungen des elektrischen Feldes an der Rohrleitungsmündung können vermieden werden.
Bei der Bauweise, bei der die Kante des Randes der Elektrode zum Anlegen von Spannung in der Nähe des Plasmaerzeugungsbereichs entlang der Richtung der Sogwirkung auf die Teilchen abgeschrägt ist und/oder die Kante des Mündungsbereichs der Rohrleitung, die dem Rand der Elektrode zum Anlegen von Spannung benachbart ist, entlang der Richtung der Sogwirkung auf die Teilchen abgeschrägt ist, werden die Teilchen aufgrund des durch das Abschrägen gebildeten Gradienten der elektrischen Feldstärke effizient bewegt.
Bei der Bauweise, bei der die Rohrleitung aus dem elektrisch isolierenden Material Material besteht oder die Rohrleitung aus dem elektrisch leitfähigen Material besteht und sowohl zur Elektrode zum Anlegen von Spannung hin als auch gegen Erde isoliert ist, befindet sich die Rohrleitung in einem elektrischen Schwebezustand zur Elektrode hin und gegen Erde. Wenn das Plasma zwischen der mit Spannung versorgten Elektrode und der dieser gegenüberliegenden Elektrode erzeugt wird, ist die Rohrleitung deshalb gemäß dem Plasma elektrisch geladen, was ein verringertes Spannungsgefälle zwischen den Potentialen der Rohrleitung und des Plasma- Zwischenraums zur Folge hat. Infolgedessen ist es möglich, eine Änderung des Zustands des Plasmas, die durch die Bereitstellung der Rohrleitung verursacht werden kann, zu unterdrücken, so daß sich bei der Plasma-CVD die Gleichmäßigkeit der aufgedampften Schicht verbessert, und sich beim Plasmaätzen die Einheitlichkeit der Ätzrate verbessert.
Bei der Bauweise, bei der die Elektrode zum Anlegen von Spannung die rechteckige Stabform aufweist, und die Vorrichtung zum Einführen des Spülgases, um eine Ansammlung der Teilchen zu verhindern, an dem Bereich der Rohrleitung, der der Ecke der Elektrode entspricht, vorgesehen ist, kann das Spülgas aus der Vorrichtung zum Einführen eines Spülgases in die Rohrleitung eingeführt werden, so daß die Teilchen, die dazu neigen, sich an dem obigen Bereich anzusammeln, problemlos aus der Rohrleitung ausgetragen werden.
Das oben genannte und andere Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen deutlicher.
Fig. 1 zeigt eine schematische Bauweise eines Plasma-CVD-Apparats einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 ist ein Querschnitt, der eine hf-Elektrode und eine diese umgebende Teilchen- Austragsrohrleitung eines Plasma-CVD-Apparats einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 3 zeigt fragmentarisch einen Plasma-CVD-Apparat einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 4 ist ein Querschnitt, der eine hf Elektrode und eine diese umgebende Austragsrohrleitung eines Plasma-CVD-Apparats einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 5 zeigt eine schematische Bauweise eines Plasma-CVD-Apparats einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 6A ist ein Querschnitt, der eine hf-Elektrode und eine diese umgebende Teilchen-Austragsrohleitung eines Plasma-CVD-Apparats einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 6B ist eine Rückansicht, die die Rohrleitung in Fig. 6A zeigt;
Fig. 7 zeigt eine schematische Bauweise eines Plasma-Ätzapparats einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 8 zeigt eine schematische Bauweise eines Plasma-Ätzapparats einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 9 zeigt eine schematische Bauweise eines herkömmlichen Plasma-CVD- Apparats; und
Fig. 10 zeigt eine schematische Bauweise eines herkömmlichen Plasma- Ätzapparats.
Ausführungsformen der Erfindung werden unten mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Fig. 1 zeigt einen Plasma-CVD-Apparat einer Ausführungsform der Erfindung.
Das Plasma-CVD-Apparat in Fig. 1 unterscheidet sich insofern von dem in Fig. 9 gezeigten herkömmlichen Apparat, als er eine Rohrleitung 8 für den Austrag von Teilchen einschließt, welche eine hf-Elektrode 3 umgibt und mit einer Absaugvorrichtung 80 verbunden ist. Bauweisen, die von der Bereitstellung der Rohrleitung 8 und der Absaugvorrichtung 80 verschieden sind, sind im wesentlichen die gleichen wie diejenigen, die in Fig. 9 gezeigt sind, und die Aufdampfung erfolgt im großen und ganzen in ähnlicher Weise. Teile und Bereiche, die denen in dem in Fig. 9 gezeigten Apparat ähnlich sind, tragen die gleichen Bezugsziffern. In dieser Ausführungsform weisen die hf-Elektrode 3 und die geerdete Elektrode 2 jeweils eine rechteckige Stabform auf. Deshalb weist die Rohrleitung 8 einen rechteckigen Querschnitt auf, der der Elektrode 3 entspricht.
Die Rohrleitung 8 umgibt integral einen Rand 35 und einen rückwärtigen Bereich 36 der hf-Elektrode 3 und weist eine Öffnung 81 an einer zu einer Elektrodenkante 37 des Randes 35 benachbarten Stelle auf, die einem Plasmaerzeugungsbereich P gegenüberliegt Genauer weist die Rohrleitungsmündung 81 eine schlitzartige Form auf, befindet sich im wesentlichen auf der gleichen Ebene wie eine Elektrodenplatte 34 und die Kante 37 der Elektrode 3 und umgibt die Elektrode 3. Die Rohrleitung 8 ist an einer Stelle, die einem rückwärtigen mittleren Bereich der Elektrode 3 entspricht, mit einer Verbindungsöffnung 82 versehen, um die Verbindung zur Absaugvorrichtung 80 herzustellen. In dieser Ausführungsform besteht die Rohrleitung 8 aus einem elektrisch leitfähigen Material, ist zur Elektrode 3 hin durch einen Abstandhalter 8a elektrisch isoliert und über eine Prozeßkammer 1 geerdet. Die Rohrleitung 8 ist zusätzlich mit einer Heizvorrichtung 83 versehen, die sich bis hin zu dem Bereich der Rohrleitung, der die Öffnung 81 aufweist, erstreckt und somit auch den Mündungsbereich erwärmen kann.
Die Absaugvorrichtung 80 umfaßt ein Absaugreglerventil 801 und eine Absaugpumpe 802. Die Pumpe 802 ist über das Ventil 801 mit der Verbindungsöffnung 82 der Rohrleitung 8 verbunden.
Gemäß dem Plasma-CVD-Apparat wird ein zu verarbeitendes Substrat S1 an der Elektrode 2 angebracht und danach werden Schritte durchgeführt, die denen ähneln, die bereits mit Bezug auf den in Fig. 9 gezeigten Apparat beschrieben wurden, um eine beabsichtigte Schicht auf die Substratoberfläche aufzudampfen.
In diesem Apparat erfolgt die Evakuierung der Rohrleitung 8, die die hf-Elektrode 3 umgibt, jedoch mit Hilfe der Absaugvorrichtung 80 während des Aufdampfungsprozesses. Deshalb werden während der Aufdampfung durch die Gasphasenreaktion in dem Plasma erzeugte Staubteilchen und insbesondere Teilchen, die in der Nähe der hf-Elektrode 3 erzeugt werden und dazu neigen, sich in der Nähe der Elektrodenkante 37 anzusammeln, effektiv durch die Öffnung 81 der Rohrleitung 8 in die Rohrleitung 8 hinein entfernt und aus dem Plasmabereich ausgetragen.
Dies unterdrückt das Anhaften der Teilchen an dem Substrat 81 und Bereichen der Prozeßkammer 1, so daß Fehler in der aufgedampften Schicht merklich unterdrückt werden und verglichen mit dem Stand der Technik häufige Wartung, wie z.B. Reinigung der jeweiligen Bereiche der Prozeßkammer, um die Teilchen zu beseitigen, nicht erforderlich ist, was eine Verbesserung des Durchsatzes zur Folge hat. Des weiteren kann eine Hochgeschwindigkeits-Aufdampfung, die eine große Menge an Teilchen verursacht, durchgeführt werden. Durch effizientes Beseitigen der Teilchen kann das Plasma stabilisiert werden und ein Versagen des Verfahrens, zu dem es in der Regel aufgrund von instabilem Plasma kommt, kann unterdrückt werden.
Falls erforderlich wird die Heizvorrichtung 83 betrieben, so daß die Teilchen daran gehindert werden, in den Plasmabereich zurückzudiffundieren.
Fig. 2 ist ein Querschnitt, der einen Plasma-CVD-Apparat einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigt. Der in Fig. 2 gezeigte Plasma-CVD-Apparat entspricht einer teilweisen Abwandlung des in Fig. 1 gezeigten Plasma-CVD- Apparats. Genauer ist die Kante 37 der hf-Elektrode 3 in der Richtung der von der Rohrleitung 8 auf die Teilchen ausgeübten Sogwirkung schräg abgeschrägt und eine Kante 811 der Rohrleitungsmündung 81, die der Kante 37 benachbart ist, ist in der gleichen Richtung abgeschrägt. Diese abgeschrägten Oberflächen sind im wesentlichen auf der gleichen Oberfläche ausgerichtet. Ein elektrisch leitfähiges Element 84 mit einer maschenartigen Form ist an der Rohrleitungsmündung 81 angeordnet. Dieses Element 84 ist im wesentlichen auf der gleichen Oberfläche wie die abgeschrägten Oberflächen angeordnet. Von der obigen verschiedene Strukturen sind die gleichen wie diejenigen, die in Fig. 1 gezeigt sind. Teile und Bereiche, die denen in Fig. 1 ähneln, tragen die gleichen Bezugsziffern.
Gemäß diesem Apparat verursachen die Abschrägungen an der Elektrodenkante 37 und Kante 811 der Rohrleitungsmündung einen Gradienten der elektrischen Feldstärke, wodurch die Teilchen effizient in die Rohrleitung hinein bewegt werden. Da das maschenartige leitfähige Element 84 an der Rohrleitungsmündung 81 angeordnet ist, wird das Plasma weiter stabilisiert, und Schwankungen des elektrischen Feldes an der Rohrleitungsmündung können vermieden werden.
Wie durch die Linie aus abwechselnd einem langen und zwei kurzen Strichen in Fig. 2 angegeben, kann eine äußere Wand 85 der Rohrleitung 8 so verlaufen, daß sie den Plasmabereich P umgibt, wodurch die Teilchen problemloser in die Rohrleitung 8 bewegt werden können.
Fig. 3 zeigt fragmentarisch einen Plasma-CVD-Apparat einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung. Der in Fig. 3 gezeigte Plasma-CVD-Apparat entspricht einer teilweisen Abwandlung des in Fig. 1 gezeigten Plasma-CVD- Apparats. Genauer weist die Rohrleitung 8 einen verlängerten zylindrischen Bereich auf, der den Plasmaerzeugungsbereich P zwischen der hf-Elektrode 3 und der Substrat-Trägerelektrode 2 umgibt, und eine Rohrleitungsmündung 86 verläuft ebenfalls so, daß sie den Plasmaerzeugungsbereich umgibt. Die Rohrleitungsmündung 86 ist insbesondere derart mit einem maschenartigen elektrisch leitfähigen Element 87 versehen, daß die Oberfläche des Elements 87 im wesentlichen mit der Oberfläche des Rohrleitungskörpers bilndig ist, um die Differenz des Oberflächenniveaus zu minimieren. Die Heizvorrichtung 83 erstreckt sich bis zu einem verlängerten Bereich der Rohrleitung 8 um den Plasmaerzeugungsbereich P herum. Von der obigen verschiedene Strukturen sind die gleichen wie diejenigen des in Fig. 1 gezeigten Apparats. Die gleichen Bereiche und Teile wie diejenigen in Fig. 1 tragen die gleichen Bezugsziffern.
Gemäß diesem Apparat verlaufen der Rohrleitungskörper und seine Mündung so, daß sie den Plasmaerzeugungsbereich P umgeben, so daß die Teilchen effizient aus dem gesamten Plasrnaerzeugungsbereich in die Rohrleitung 8 bewegt werden können, um sie auszutragen. Da das maschenartige leitfähige Element 87 an der Rohrleitungsmündung 86 angeordnet ist, erhält der Mündungsbereich das gleiche Potential wie der Rohrleitungskörper, so daß das Plasma stabilisiert wird und Schwankungen des elektrischen Feldes an dem Mündungsbereich der Rohrleitung vermieden werden können.
Fig. 4 ist ein Querschnitt, der einen Plasma-CVD-Apparat einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigt. Der in Fig. 4 gezeigte Apparat unterscheidet sich insofern von dem in Fig. 3 gezeigten Apparat, als die Elektrodenkante 37 in der Richtung der von der Rohrleitung 8 auf die Teilchen ausgeübten Sogwirkung schräg abgeschrägt ist und eine Kante 861 der Rohrleitungsmündung 86, die der Kante 87 benachbart ist, in der gleichen Richtung abgeschrägt ist. Beide abgeschrägten Oberflächen befinden sich im wesentlichen auf der gleichen Ebene. Von der obigen verschiedene Strukturen sind die gleichen wie diejenigen des in Fig. 3 gezeigten Apparats. Die gleichen Bereiche und Teile wie diejenigen in Fig. 3 tragen die gleichen Bezugsziffern.
Gemäß diesem Apparat verursachen die Abschrägungen an der Elektrodenkante 37 und Kante 861 der Rohrleitungsmündung einen Gradienten der elektrischen Feldstärke, wodurch die Teilchen effizient in die Rohrleitung 8 hinein bewegt werden.
Ein Plasma-CVD-Apparat einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung, der jedoch nicht gezeigt ist, unterscheidet sich insofern von dem in Fig. 1 gezeigten Plasma-CVD-Apparat, als die Rohrleitung 8 aus einem elektrisch isolierenden Material besteht. Ein Abstandhalter 8a zur elektrischen Isolierung der Rohrleitung 8 und der Elektrode zum Anlegen von Spannung 3 voneinander ist weggelassen. Von den obigen verschiedene Strukturen sind die gleichen wie diejenigen des in Fig. 1 gezeigten Apparats.
Gemäß dieser Ausführungsform wird die Rohrleitung 8 entsprechend der Bildung von Plasma aufgeladen und ein Potentialgradient zwischen den Potentialen der Rohrleitung 8 und dem Plasma-Zwischenraum kann geringer sein als der in dem Apparat in Fig. 1, in welchem die Rohrleitung 8 aus einem leitfähigen Material besteht und geerdet ist. Bei der Aufdampfung mit Hilfe des in Fig. 1 gezeigten Apparats kann der zwischen der Rohrleitung 8 und dem Plasmaerzeugungsbereich P gebildete Potentialgradient eine Änderung des Plasmazustandes, wie z.B. ein Komprimieren des Plasmas, verursachen. Der oben beschriebene Apparat einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung kann diese Zustandsänderung jedoch unterdrücken und kann die Gleichmäßigkeit der aufgedampften Schicht verbessern. Dies vergrößert das Spektrum der Aufdampfungsbedingungen, die die beabsichtigte Gleichmäßigkeit erzielen können, und verbessert auch die Schichtqualität. Des weiteren kann die Konzentration des elektrischen Feldes an der Rohrleitung 8 verhindert werden, so daß sich die Rohrleitung 8 innerhalb eines Bereichs, der ein ausreichendes Absaugen erlaubt, in der Nähe der Elektrode 3 befinden kann, wodurch die Größe und die Kosten der Apparatur verringert werden können.
Fig. 5 zeigt einen Plasrna-CVD-Apparat gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung. Dieser in Fig. 5 gezeigte Apparat unterscheidet sich insofern von dem in Fig. 1 gezeigten Plasma-CVD-Apparat, als der isolierende Abstandhalter 8a und ein zusätzlicher isolierender Abstandhalter 12 an der Rohrleitung 8 befestigt sind, so daß eine Isolierung nicht nur zwischen der Rohrleitung und der hf-Elektrode 3, sondern auch zwischen der Rohrleitung 8 und der Prozeßkammer 1 erzielt wird. Die leitfähige Rohrleitung 8 kann selektiv über einen Wahlschalter SW mit einer Spannungsquelle PW1 zum Anlegen eines positiven Potentials oder einer Spannungsquelle PW2 zum Anlegen eines negativen Potentials verbunden sein, kann geerdet sein oder kann sich in einem elektrischen Schwebezustand befinden. Andere Strukturen sind die gleichen wie diejenigen in dem in Fig. 1 gezeigten Apparat.
Gemäß diesem Apparat kann der Apparat die Wirkungen erzielen, die denen mit Hilfe des Plasma-CVD-Apparats, der die aus einem elektrisch isolierenden Material bestehende Rohrleitung 8 einschließt, ähnlich sind, wenn sich die Rohrleitung 8 in einem elektrischen Schwebezustand befindet. Wenn die Rohrleitung 8 entsprechend dem Ladungszustand der Staubteilchen mit der Spannungsquelle PW1 oder PW2 verbunden ist oder geerdet ist und das Potential an den Mündungsbereich der Rohrleitung angelegt wird, können die geladenen Teilchen effizient zur Rohrleitungsmündung hin gesammelt werden.
Fig. 6A und 6B sind ein Querschnitt und eine Rückansicht, die einen Ausschnitt eines Plasma-CVD-Apparats gemäß einem noch weiteren Aspekt der Erfindung zeigen. Dieser Apparat unterscheidet sich insofern von dem in Fig. 1 gezeigten Plasma-CVD-Apparat, als die hf-Elektrode 3 und die diese umgebende Rohrleitung 8 teilweise abgewandelt sind. Wie in Fig. 6A und 6B gezeigt, werden in diesem Apparat Rohrleitungs-Bereiche (Rohrleitungs-Ecken) 805, die den jeweiligen Ecken der hf-Elektrode 3 mit der rechteckigen Stabform entsprechen, von der äußeren Wand 803 der Rohrleitung begrenzt, deren Innenoberflächen gerundet sind, um den Teilchenfluß zu fördern. Ein äußerer Wandbereich 806 der Rohrleitung, der die Rohrleitungsmündung 81 begrenzt, ragt leicht in den Plasmabereich P hinein und ist für einen problemlosen Teilchenfluß nach innen zur Elektrode 3 hin gewölbt. Des weiteren befindet sich in diesem Apparat die äußere Wand 803 der Rohrleitung, die die Rohrleitung 8 bildet, mit Bezug auf die Prozeßkammer 1 und die Elektrode 3 in einem elektrischen Schwebezustand und die innere Wand 804 der Rohritung ist geerdet. Bei einer in der Gasdüse 33 vorgesehenen perforierten Platte 300 handelt es sich um eine Gasverteilerplatte. Jede Ecke 805 der Rohritung 8, die der Ecke der Elektrode 3 entspricht, ist mit zwei Rohren 807 zum Einführen von Spülgas als Beispiel für die Vorrichtung zum Einführen von Spülgas versehen. Jedes Rohr 807 ist so angeordnet, daß die Teilchen, die dazu neigen, an den Rohrleitungsecken 805 zu verbleiben, problemlos in Richtung des Verbindungstffnung 82 bewegt werden, mit der die Absaugvorrichtung 80 verbunden ist, und jedes Rohr 807 ist mit einer Vorrichtung 808 zur Zufuhr von Spülgas verbunden.
Von der obigen verschiedene Strukturen sind die gleichen wie diejenigen des Plasma-CVD-Apparats in Fig. 1.
Gemäß diesem Apparat werden die Teilchen aufgrund der gewölbten Form des äußeren Wandbereichs 806 der Rohrleitungsmündung 81 problemlos in die Rohrleitung gebracht und dann werden die Staubteilchen, die dazu neigen, an den Rohrleitungsecken 805 zu verbleiben, aufgrund des Einspritzens des Spülgases aus den Rohren 807 zum Einführen von Spülgas problemlos zu der Verbindungsöffnung 82 der Absaugvorrichtung hin bewegt. Auf diese Weise werden die Teilchen problemlos ausgetragen.
In jeder der oben genannten Bauweisen, welche die aus einem elektrisch isolierenden Material bestehende Rohrleitung 8 oder die aus dem elektrisch leitfähigen Material bestehende Rohrleitung 8 und die isolierenden Abstand halter und/oder die Vorrichtung zum Einführen von Spülgas einschließen, kann die Elektrodenkante 37 und/oder die Kante der Rohrleitungsmündung abgeschrägt sein und/oder die Rohrleitung kann so verlaufen, daß sie den Plasmaerzeugungsbereich wie in Fig. 2, 3 und 4 gezeigt umgibt.
Es wird nun eine Beschreibung zu einem Beispiel 1 gegeben, in welchem eine Schicht aus amorphern hydriertem Silicium (das auch als "a-Si:H" bezeichnet wird) mit Hilfe des in Fig. 3 gezeigten Apparats gebildet wurde.

BEISPIEL 1

Aufdampfungsbedingungen

Substrat: Silicium-Wafer mit einem Durchmesser von 12,7 cm (5 Zoll)
Aufdampfungsgas: Monosilan (SiH&sub4;), 100 sccm (1 sccm = 1,69 10&supmin;³ Pa m³/s)
Wasserstoff (H&sub2;), 400 sccm
Aufdampfungstemperatur: 230ºC
Aufdampfungs-Gasdruck: 53,3 Pa (0,4 Torr)
hf-Spannung: 200 W
Elektrodengröße: 360 mm x 360 mm
Zwischenraum zwischen den Elektroden: 45 mm (genauer Abstand zwischen Elektrode 3 und Oberfläche des Substrats S1)
Absaug rate: Absaugvorrichtung (51, 52): Absaugvorrichtung 80 = 10:1
Rohrleitungstemperatur: etwa 200ºC
Rohrleitungsmaterial: Edelstahl
Leitfähiges Element 87 der Rohrleitungsmündung: Maschenplatte aus Edelstahl mit einer Öffnungsrate von 70%
Bei der Aufdampfung betrug die Anzahl von an der aufgedampften a-Si:H-Schicht haftenden Teilchen mit einem Durchmesser von 0,3 pm oder mehr 5 oder weniger, die Aufdampfungsrate betrug 20 nm/Min. (200 Å/Min.) und die Wartung der Prozeßkammer war alle 50 Chargen erforderlich.
Zum Vergleich wurde die Aufdampfung mit Hilfe des in Fig. 9 gezeigten herkömmlichen Apparats unter den gleichen Bedingungen wie oben durchgeführt, mit der Ausnahme, daß die Rohrleitung 8 nicht verwendet wird. Als Ergebnis betrug die Anzahl von an der aufgedampften Schicht haftenden Teilchen etwa 50, die Aufdampfungsrate betrug 10 nm/Min. (100 Å/Min.) und die Wartung der Prozeßkammer war alle 10 Chargen erforderlich.
Es wird nun eine Beschreibung zu einem Beispiel 2 gegeben, in dem eine a-Si:H- Schicht mit Hilfe des Apparats gebildet wurde, der die aus dem isolierenden Material bestehende Rohrleitung 8 einschließt, die der Abwandlung des in Fig. 1 gezeigten Apparats ähnelt und so verläuft, daß sie den Plasmaerzeugungsbereich P ähnlich wie bei dem in Fig. 3 gezeigten Apparat umgibt (jedoch nicht mit dem leitfähigen Maschenelement 87 versehen war).

BEISPIEL 2

Aufdampfungsbedingungen

Substrat: Glassubstrat mit 200 mm x 200 mm
Aufdampfungsgas: Monosilan (SiH&sub4;), 100 sccm (1 sccm = 1,69 10&supmin;¹ Pa m³/s) Wasserstoff (H&sub2;), 400 sccm
Aufdampfungstemperatur: 230ºC
Aufdampfungs-Gasdruck: 46,7 Pa (0,35 Torr)
hf-Spannung: 200W
Elektrodengröße: 360 mm x 360 mm
Zwischenraum zwischen den Elektroden: 45 mm (genauer Abstand zwischen Elektrode 3 und Oberfläche des Substrats S1)
Absaugen: nur über die Absaugvorrichtung 80
Rohrleitungstemperatur: etwa 200ºC
Rohrleitungsmaterial: Wärmebeständiges Glas
Die Gleichmäßigkeit der Schicht wurde an 64 Punkten auf dem Substrat S1, auf dem die a-Si:H-Schicht unter den obigen Bedingungen aufgedarnpft war, gemessen. Das Ergebnis beträgt etwa ±5%.
Des weiteren wurde eine a-Si:H-Schicht mit Hilfe des in dem Beispiel 2 verwendeten Apparats unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 2, mit der Ausnahme, daß die Rohrleitung aus einem elektrisch leitfähigen Material, d.h. Edelstahl (SUS304), bestand und geerdet war, auf dem Substrat S1 aufgedampft. Die gemessene Gleichmäßigkeit betrug etwa ±7%.
Es wird nun ein Plasma-Ätzapparat einer noch weiteren in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform beschrieben. Dieser Apparat unterscheidet sich insofern von dem in Fig. 10 gezeigten herkömmlichen Ätzapparat, als eine hf-Elektrode 20 mit einer Rohrleitung 9 für den Austrag von Teilchen verbunden und von dieser umgeben ist, welche mit einer Absaugvorrichtung 90 verbunden ist. Von der Bereitstellung der Rohrleitung 9 und der Absaugvorrichtung 90 verschiedene Strukturen sind im wesentlichen die gleichen wie diejenigen in dem in Fig. 10 gezeigten Apparat und das Ätzen erfolgt im großen und ganzen in ähnlicher Weise. Die gleichen Teile und Bereiche wie diejenigen in dem Apparat in Fig. 10 tragen die gleichen Bezugsziffern. Die Elektroden 20 und 30 in dieser Ausführungsform haben jeweils eine rechteckige Stabform und entsprechend weist die Rohrleitung 9 um die Elektrode 20 herum einen rechteckigen Querschnitt auf.
Die Rohrleitung 9 umgibt integral einen Rand 203 und eine Rückseite 204 der hf- Elektrode 20 und weist an einem zu einer Elektrodenkante 205 des Elektrodenrandes 203 benachbarten Bereich eine Öffnung auf, die dem Plasmaerzeugungsbereich P gegenüberliegt Genauer hat die Rohrleitungsmündung 91 eine schlitzartige Form, befindet sich im wesentlichen auf der gleichen Ebene wie die Kante 205 und die Oberfläche der Elektrode 20 in der Nähe des Plasmaerzeugungsbereichs P und umgibt die Elektrode 20. Die Rohrleitung 9 ist an einer Stelle, die einem rückwärtigen mittleren Bereich der Elektrode 20 entspricht, mit einer Verbindungsöffnung 92 versehen, um sie mit der Absaugvorrichtung 90 zu verbinden. In dieser Ausführungsform besteht die Rohrleitung 9 aus einem elektrisch leitfähigen Material, ist durch Abstand halter 13 elektrisch zur Elektrode 20 hin isoliert und ist über die Prozeßkammer 1 geerdet.
Die Rohrleitung 9 ist mit einer Heizvorrichtung 93 verbunden, die sich bis zu dem Bereich der Rohrleitung, der die Öffnung 91 aufweist, erstreckt, um den Mündungsbereich zu erwärmen.
Die Absaugvorrichtung 90 beinhaltet ein Absaugreglerventil 901 und eine Absaugpumpe 902. Die Pumpe 902 ist über das Ventil 902 mit der Verbindungsöffnung 92 der Rohrleitung 9 verbunden.
In dem obigen Plasma-Ätzapparat ist das Substrat 82 an der Elektrode 20 angebracht und danach werden die gleichen Schritte wie diejenigen mit dem bereits beschriebenen (in Fig. 10 gezeigten) Apparat durchgeführt, um das Ätzen auf der Schicht auf der Substratoberfläche durchzuführen.
In diesem Ätzapparat führt die Absaugvorrichtung 90 die Evakuierung der Rohrleitung 9, die die hf-Elektrode 20 umgibt, jedoch während des Ätzens durch. Deshalb werden während des Ätzens Teilchen, die durch die Gasphasenreaktion in dem Plasma und insbesondere in der Nähe der Elektrode 20 erzeugt werden und dazu neigen, sich in der Nähe der Elektrodenkante 205 zu sammeln, effizient durch die Öffnung 91 der Rohrleitung 9 in die Rohrleitung hineinbewegt und aus dem Plasmabereich ausgetragen. Dies unterdrückt die Haftung der Teilchen an dem Substrat 82 und den jeweiligen Bereichen in der Prozeßkammer 1, so daß Fehler beim Ätzen merklich unterdrückt werden und die Häufigkeit der erforderlichen Wartung, z.B. zum Beseitigen der Teilchen aus den jeweiligen Bereichen in der Prozeßkammer verglichen mit dem Stand der Technik verringert werden kann, was den Durchsatz verbessert. Des weiteren erlaubt der Apparat ein Hochgeschwindigkeits-Ätzen, bei welchem eine große Menge an Teilchen erzeugt wird, und kann das Plasma aufgrund des Austrags der Teilchen stabilisieren, so daß ein Versagen beim Ätzen, das möglicherweise durch das instabile Plasma verursacht wird, unterdrückt werden kann.
Falls erforderlich wird die Heizvorrichtung 93 betrieben, um ein Diffundieren der Teilchen aus der Rohrleitung 9 in den Plasmabereich zu unterdrücken.
Als weiteres Beispiel für den Ätzapparat der Erfindung kann der in Fig. 7 gezeigte Ätzapparat die aus einem elektrisch isolierenden Material bestehende Rohrleitung 9 beinhalten oder er kann die Rohrleitung 9 aus einem elektrisch leitfähigen Material beinhalten, an der die isolierenden Abstandhalter 13 und 14 befestigt sind, um die Isolierung zwischen der Rohrleitung 9 und der hf-Elektrode 20 und zwischen der Rohrleitung 9 und der Prozeßkammer 10 wie in Fig. 8 gezeigt herzustellen. Diese Ätzapparate können die gleichen Wirkungen erzielen wie der bereits beschriebene Plasma-CVD-Apparat. Genauer können diese Ätzapparate die Gleichmäßigkeit der Ätzrate der Schicht auf dem Substrat S2 verbessern, so daß sie das Spektrum der Ätzbedingungen, die die beabsichtigte Gleichmäßigkeit erzielen, vergrößern und die Ätzgenauigkeit verbessern können.
Des weiteren können die Größen und Kosten der Apparate verringert werden.
Diese Ätzapparate können derartige Bauweisen verwenden, daß die Elektrodenkante 205 und die Kante der Rohrleitungsmündung abgeschrägt sind, ein leitfähiges Maschenelement an der Rohrleitungsmündung angeordnet ist und/oder die Rohrleitung so verläuft, daß sie ähnlich denen, die in Fig. 2, 3 und 4 gezeigt sind, den Plasmaerzeugungsbereich umgibt. Des weiteren können ähnlich denen, die in Fig. 6A und 6B gezeigt sind, die äußere Wand an der Öffnung 91 der Rohrleitung 9 und die Innenoberflächen an den Ecken der Rohrleitung geeignete Konfigurationen aufweisen, die eine problemlose Bewegung und einen Austrag der Teilchen erlauben, oder eine Vorrichtung zum Einführen von Spülgas kann an den Ecken der Rohrleitung angeordnet sein. Eine Bauweise, bei der ein geeignetes Potential an die Rohrleitung angelegt werden kann, kann ebenfalls verwendet werden. Des weiteren kann eine Vorrichtung zum Anlegen einer geeigneten Spannung an die Rohrleitung vorgesehen sein.
Obwohl die vorliegende Erfindung ausführlich beschrieben und erläutert wurde, ist klar, daß dies nur der Erläuterung und als Beispiel dient und nicht als Beschränkung verstanden werden soll, da der Umfang der vorliegenden Erfindung nur durch den Umfang der beigefügten Ansprüche beschränkt ist.

Claims

1. Plasma-Verarbeitungsapparat, umfassend eine Elektrode zum Anlegen von Spannung (3;20) zum Erzeugen von Plasma und eine dieser gegenüberliegende Elektrode (2 ;30), welche sich in einer Prozeßkamtner befinden, worin der Druck mit Hilfe einer Absaugvorrichtung auf einen vorher festgelegten Vakuumdruck eingestellt werden kann, eine Vorrichtung zum Anlegen von elektrischer Spannung an die Elektrode zum Anlegen von Spannung, um das Plasma aus einem zwischen die Elektroden eingeführten Prozeßgas zu erzeugen, und eine Vorrichtung zum Verarbeiten von Plasma auf einem an einer der Elektroden in dem Plasma befestigten Substrat, gekennzeichnet durch eine Teilchen- Austragsrohrleitung (8;9) und eine Absaugvorrichtung (80;90), wobei die Teilchen-Austragsrohrleitung einen Rand (35;203) und eine Rückseite (36;204) der Elektrode zum Anlegen von Spannung umgibt und einen Mündungsbereich mit einer Öffnung (81;91) an einer zu dem Rand der Elektrode zum Anlegen von Spannung benachbarten Stelle aufweist und die Absaugvorrichtung an einer Stelle, die einem mittleren Bereich der Rückseite der Elektrode zum Anlegen von Spannung entspricht, mit der Rohrleitung verbunden ist.

2. Plasma-Verarbeitungsapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung so verläuft, daß sie einen Plasmaerzeugungsbereich zwischen den Elektroden umgibt, und die Rohrleitungsmündung sich bis zu einer Stelle erstreckt, die dem Plasmaerzeugungsbereich gegenüberliegt.

3. Plasma-Verarbeitungsapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Heizvorrichtung mit der Rohrleitung verbunden ist.

4. Plasma-Verarbeitungsapparat nach irgendeinem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zum Anlegen von Spannung mit der Rohrleitung verbunden ist, um eine Spannung an den Mündungsbereich der Rohrleitung anzulegen.

5. Plasma-Verarbeitungsapparat nach irgendeinem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß ein perforiertes elektrisch leitfähiges Element an der Mündung der Rohrleitung vorgesehen ist.

6. Plasma-Verarbeitungsapparat nach irgendeinem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kante des Randes der Elektrode zum Anlegen von Spannung in der Nähe des Plasmaerzeugungsbereichs entlang der Richtung der von der Rohrleitung auf die Teilchen ausgeübten Sogwirkung abgeschrägt ist.

7. Plasma-Verarbeitungsapparat nach irgendeinem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kante des Mündungsbereichs der Rohrleitung, die dem Rand der Elektrode zum Anlegen von Spannung benachbart ist, entlang der Richtung der von der Rohrleitung auf die Teilchen ausgeübten Sogwirkung abgeschrägt ist.

8. Plasma-Verarbeitungsapparat nach irgendeinem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode zum Anlegen von Spannung eine rechteckige Stabform aufweist und die Rohrleitung an einem Bereich, der der Ecke der Elektrode entspricht, mit einer Vorrichtung zum Einführen eines Spülgases yersehen ist, um eine Anhäufung von Teilchen an diesem Bereich der Rohrleitung zu verhindern.

9. Plasma-Verarbeitungsapparat nach irgendeinem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung aus einem elektrisch isolierenden Material besteht.

10. Plasma-Verarbeitungsapparat nach irgendeinem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht und sowohl zur Elektrode zum Anlegen von Spannung hin als auch gegen Erde isoliert ist.

11. Plasma-Verarbeitungsapparat nach irgendeinem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugvorrichtung zum Durchführen der Evakuierung der Rohrleitung von der Absaugvorrichtung zum Einstellen des vorher festgelegten Vakuumdrucks in der Prozeßkammer gebildet wird.

12. Plasma-Verarbeitungsapparat nach irgendeinem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugvorrichtung zum Durchführen der Evakuierung der Rohrleitung eine gewidmete Vorrichtung ist, die unabhängig von der Absaugvorrichtung zum Einstellen des vorher festgelegten Vakuumdrucks in der Prozeßkammer bereitgestellt wird.

13. Plasma-Verarbeitungsapparat nach irgendeinem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß der Apparat ein Plasma-CVD- Apparat ist.

14. Plasma-Verarbeitungsapparat nach irgendeinem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß der Apparat ein Plasma- Ätzapparat ist.