DE69635124T2 - Plasmabearbeitungsgerät - Google Patents

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Ken'etsu Hachioji-Shi Yokogawa
Tetsuo Kokubunji-Shi Ono
Kazunori Higashi-Yamato-Shi Tsujimoto
Naoshi Hachioji-Shi Itabashi
Masahito Kokubunji-Shi Mori
Shinichi Sayama-Shi Tachi
Keizo Kodaira-Shi Suzuki
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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung und insbesondere auf ein Plasma-Oberflächenbearbeitungsgerät, das in einem Trockenätzprozess zum Laden von Quellgas in eine Kammer und zum Verarbeiten der Oberfläche des Halbleitermaterials durch die physikalische oder chemische Reaktion seiner aktivierten Partikel verwendet wird.
  • Für ein plasmanutzendes Gerät, das in dem herkömmlichen Herstellungsprozess einer Halbleitervorrichtung verwendet wird, gibt es ein mit einem magnetischen Feld versehenes Mikrowellenplasmaätzgerät, das auf den S. 55 bis 58 in Nr. 7 von "Hitachi Hyoron Bd. 76, veröffentlicht 1994", z. B. zum Ätzen, beschrieben ist. Das mit einem magnetischen Feld versehene Mikrowellenplasmaätzgerät lädt Gas mit einer elektromagnetischen Welle in einem Mikrowellenband, das über ein magnetisches Feld, das in einer Zylinderspule und einer Mikrowellenschaltung erzeugt wird, in ein Vakuumgefäß gebracht wird. Während in diesem herkömmlichen Gerät unter niedrigem Gasdruck ein hochdichtes Plasma erhalten werden kann, kann eine Probe genau und mit hoher Geschwindigkeit verarbeitet werden. Ferner ist z. B. auf den Seiten 1469 bis 1471 in Nr. 13 von "Appl. Phys. Lett., Bd. 62, veröffentlicht 1993," ein mit einem magnetischen Feld versehenes Mikrowellenplasmaätzgerät berichtet, das ein lokales magnetisches Feld durch einen Permanentmagneten verwendet. Da ein magnetisches Feld in diesem Gerät durch einen Permanentmagneten gebildet wird, können beides, die Kosten des Geräts und der Leistungsverbrauch, gegenüber denen des obigen herkömmlichen Geräts besonders verringert werden. In der japanischen veröffentlichten ungeprüften Patentanmeldung Nr. H3-122294 sind die Verfahren zum Erzeugen von Plasma durch eine Hochfrequenz in einem Band von 100 MHz bis 1 GHz und des effizienten Ätzens unter Verwendung eines Spiegelfelds offenbart. Ferner ist in der japanischen veröffentlichten ungeprüften Patentanmeldung Nr. H6-224155 ein Verfahren zum Erzeugen eines gleichmäßigen Plasmas in einer Kammer mit einem großen Bohrungsdurchmesser durch eine Hochfrequenz in einem Band von 100 bis 500 MHz von einer wabenförmigen Antenne beschrieben.
  • Es wird ein Gerät des Typs mit einer schmalen Elektrodenplanparallelplatte (im Folgenden ein Schmalelektrodengerät genannt) insbesondere zur Verarbeitung von Siliziumoxid realisiert. In Bezug auf den Schmalelektrodentyp wird zwischen Planparallelplatten, die 1 bis 2 cm getrennt sind, eine Hochfrequenz in einem Band von einigen wenigen zehn bis zu hunderten MHz angelegt, um ein Plasma zu erzeugen. Das Schmalelektrodengerät wird verwendet, wenn der Druck des Quellgases hunderte mTorr beträgt. Dieses Schmalelektrodengerät ist dadurch charakterisiert, dass für lange Zeit verhältnismäßig stabile Oxidschichtätzeigenschaften erhalten werden können.
  • In der japanischen veröffentlichten ungeprüften Patentanmeldung Nr. H7-307200 ist die Anwendung einer Hochfrequenz in einem Band von etwa 300 MHz von einer Radialantenne mit einer Länge von einem Viertel der Eingangswellenlänge beschrieben.
  • Da in dem obigen mit einem magnetischen Feld versehenen Mikrowellenätzgerät, das ein lokales magnetisches Feld durch einen Permanentmagneten verwendet, aber eine Mehrzahl kleiner Permanentmagnete verwendet werden, ist die Gleichmäßigkeit des Plasmas in einem Bereich, in dem das Plasma im Bereich eines magnetischen Felds hauptsächlich erzeugt wird, schlecht, so dass das Plasma durch Diffusion durch Einstellen einer verarbeiteten Probe an einer Stelle weit von einem Plasmaerzeugungsbereich gleichmäßig gemacht wird. Somit gibt es ein Problem, dass an einer Stelle, an der eine verarbeitete Probe eingestellt wird, nicht die ausreichende Dichte des Plasmas erhalten werden kann, wobei keine ausreichende Verarbeitungsrate erhalten werden kann.
  • Da in einem Elektronenzyklotronresonanzgerät (ECR-Gerät), das in den japanischen veröffentlichten ungeprüften Patentanmeldungen Nr. H3-122294 und Nr. H6-224155 beschrieben ist, eine elektromagnetische Welle an eine mit einem magnetischen Feld versehene Mikrowellenplasmaquelle von einer Stelle angelegt wird, die einer Probe gegenüberliegt, kann an der Stelle, die einer Probe gegenüberliegt, nur ein Isolator gebildet werden. Somit kann eine Erdungselektrode, die erforderlich ist, falls an eine verarbeitete Probe eine Hochfrequenzvorspannung angelegt wird, nicht an einer idealen Stelle, die der verarbeiteten Probe gegenüberliegt, gebildet werden, so dass es außerdem ein Problem gibt, dass eine Vorspannung ungleichmäßig ist.
  • Ferner besitzt der Schmalelektrodentyp ein Problem, dass die Richtwirkung der auf die verarbeitete Probe auftreffenden Ionen besonders ungleichmäßig ist, wenn die Breite des Schmalelektrodentyps 0,2 μm oder kleiner ist, da der Druck des für den Typ verwendeten Gases verhältnismäßig hoch ist, die Feinverarbeitungsfähigkeit schlecht ist und eine Ätzrate niedrig ist, da die Dichte des Plasmas niedrig ist. Währenddessen besitzt ein Gerät, das eine so genannte hochdichte Plasmaquelle verwendet, wie etwa der ECR-Typ und ein Typ mit induktiver Kopplung, ein Problem, dass die Dissoziation des Quellgases übermäßig fortschreitet, die chemische Reaktion in einer Kammer oder an der Oberfläche eines Wafers schwierig zu steuern ist und stabile Ätzcharakteristiken schwer zu erhalten sind. Insbesondere, da im Siliziumoxidätzprozess die Selektivität des Ätzens dadurch erhalten wird, dass eine Konkurrenz von Ätzen und Ablagerung veranlasst wird, hat die Schwere der Steuerbarkeit der Reaktion eine wichtige Wirkung auf die Selektivität und auf die Leistung der Verarbeitung eines tiefen Lochs (die Verarbeitung in einem hohen Seitenverhältnis).
  • Wenn eine in der japanischen veröffentlichten ungeprüften Patentanmeldung Nr. H6-224155 offenbarte Antenne in Wabenform und eine in der japanischen veröffentlichten ungeprüften Patentanmeldung Nr. H7-307200 offenbarte Radialantenne verwendet werden, ist das Plasma gleichmäßiger als wenn sie nicht verwendet werden, wobei aber keine ausreichende Gleichmäßigkeit erhalten werden kann. WO 97/08734 bezieht sich auf einen Plasmareaktor zur Verarbeitung eines Werkstücks, der eine induktive Antenne enthält, die an eine einem Werkstück gegenüberliegende Seite des Halbleiterfensters angrenzt.
  • US 5 0401 351 bezieht sich auf ein Hochfrequenz-Elektronenzyklotronresidenzplasma-Ätzgerät, das die Antenne in einer Plasmaerzeugungskammer umfasst, die einem Substrat, das von einem Substrathalter gehalten wird, gegenüberliegt.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Somit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Plasmabearbeitungsgerät zu schaffen, das ein sehr gleichmäßiges mit einem magnetischen Feld versehenes Mikrowellenplasma erzeugt, falls der zu verarbeitende Bereich einer verarbeiteten Probe groß ist.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Plasmabearbeitungsgeräts, dessen Erdungselektrode ebenfalls an einer Stelle eingebaut sein kann, die einer verarbeiteten Probe gegenüberliegt, wodurch die Hochfrequenzvorspannung in einem ECR-Gerät ebenfalls leicht gleichmäßig gemacht werden kann.
  • Das Plasmabearbeitungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Anspruch 1 definiert.
  • Die obige erste Aufgabe wird dadurch gelöst, dass eine elektromagnetische Welle von einer Leistungsquelle an eine leitende Platte in einer ebenen Form abgegeben wird und die elektromagnetische Welle zum Bilden von Plasma von der leitenden Platte ausgesendet wird. Die hohe Gleichmäßigkeit des Plasmas kann dadurch erhalten werden, dass eine elektromagnetische Welle an der Oberfläche einer Scheibe gleichmäßig parallel abgegeben werden kann, indem die elektromagnetische Welle von der Ebene abgegeben wird.
  • Da die Wellenlänge einer elektromagnetischen Welle zwischen 300 MHz und 1 GHz ferner 30 bis 80 cm ist, wobei sie für die Scheibe mit großem Durchmesser von etwa 8 bis 16 Zoll im Wesentlichen gleich dem Durchmesser des Vakuumgefäßes eines Plasmabearbeitungsgeräts ist, ist die elektromagnetische Welle, falls die elektromagnetische Welle abgegeben wird, deren Frequenz in einem UHF-Band zwischen 300 MHz und 1 GHz liegt, zur Verarbeitung einer Scheibe mit einem großen Durchmesser geeignet.
  • Falls der Druck des Ätzgases im Bereich von 0,11 bis 3 Pa liegt, ist die Richtwirkung der zum Ätzen beitragenden Ionen gleichmäßig, ist eine Ätzrate erhöht und gibt es eine Wirkung, dass die Feinbearbeitbarkeit besonders ausgezeichnet ist. Falls der Gasdruck über den obigen Bereich hinaus verringert ist, ist die Dichte des Plasmas verringert, kann keine gewünschte Ätzrate erhalten werden und ist währenddessen die Richtwirkung der Ionen nicht gleichmäßig, falls der Gasdruck über den obigen Bereich hinaus erhöht wird.
  • Ferner können gewünschte Radikale effizient dadurch erhalten werden, dass das Material der leitenden Platte und das Ätzgas so gewählt werden, dass durch Reagierenlassen der leitenden Platte mit dem Ätzgas zum Ätzen erforderliche Radikale gebildet werden, wobei die Reaktion im Ergebnis leicht gesteuert werden kann. Insbesondere dann, wenn eine Spannung mit einer Frequenz in einem UHF-Band und eine Hochfrequenzspannung mit einer Frequenz, die von der in dem UHF-Band verschieden ist, gemeinsam an diese leitende Platte abgegeben werden, wird die an die leitende Platte angelegte Vorspannung erhöht, die Reaktionsfähigkeit zwischen der leitenden Platte und dem Reaktionsgas erhöht und können mehr gewünschte Radikale erzeugt werden, die zur Ätzreaktion beitragen.
  • Die obige zweite Aufgabe wird dadurch gelöst, dass eine Strahlungsantenne für elektromagnetische Wellen und eine aus einem Dielektrikum und aus einer Erdungselektrode bestehende Elektrode an einer Stelle, die einer Probe in einem Reaktor gegenüberliegt, vorgesehen sind. Da die Erdungselektrode wie oben beschrieben an einer Stelle vorgesehen sein kann, die einer Probe gegenüberliegt, wird die Vorspannung gleichmäßig an eine Scheibe angelegt, wobei im Ergebnis eine Ätzrate in der Mitte und am Umfang einer Scheibe gleichmä ßig gemacht werden kann. Falls die obige Struktur vorgesehen ist, braucht die Form einer Antenne nicht notwendig eben zu sein und können eine herkömmliche radiale Antenne und eine herkömmliche Antenne in einer Wabenform verwendet werden.
  • Diese und weitere Aufgaben und viele der begleitenden Vorteile der Erfindung werden leicht klar, während diese mit Bezug auf die folgende ausführliche Beschreibung, wenn diese in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung betrachtet wird, besser verstanden wird.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • 1 ist ein schematisches Blockdiagramm, das ein Plasmabearbeitungsgerät zeigt, das einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht;
  • 2 erläutert den Aufbau eines Strahlers elektromagnetischer Wellen in der obigen ersten Ausführungsform;
  • 3(a) und 3(b) zeigen die Charakteristiken eines ECR-Plasmas durch eine elektromagnetische Welle in einem UHF-Band und durch eine herkömmliche Mikrowelle;
  • 4(a) und 4(b) erläutern den Aufbau, falls auf einer kreisförmigen leitenden Platte in der ersten Ausführungsform ein Schlitz gebildet ist;
  • 5 ist ein schematisches Blockdiagramm, das ein Plasmabearbeitungsgerät zeigt, das einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht;
  • 6 erläutert den Aufbau eines Strahlers elektromagnetischer Wellen in der obigen zweiten Ausführungsform;
  • 7 ist ein schematisches Blockdiagramm, das ein Plasmabearbeitungsgerät zeigt, das einer dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht;
  • 8 erläutert den Aufbau eines elektromagnetischen Strahlers in der obigen dritten Ausführungsform;
  • 9 ist ein schematisches Blockdiagramm, das ein Plasmabearbeitungsgerät zeigt, das einer vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht;
  • 10 erläutert den Aufbau eines elektromagnetischen Strahlers in der obigen vierten Ausführungsform;
  • 11 ist ein schematisches Blockdiagramm, das ein Plasmabearbeitungsgerät zeigt, das einer fünften Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht;
  • 12 ist ein schematisches Blockdiagramm, das ein Plasmabearbeitungsgerät zeigt, das einer sechsten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht;
  • 13 ist ein schematisches Blockdiagramm, das ein Plasmabearbeitungsgerät zeigt, das einer siebenten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht;
  • 14 ist ein schematisches Blockdiagramm, das ein Plasmabearbeitungsgerät zeigt, das einer achten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht;
  • 15(a) und 15(b) erläutern Beispiele der Verarbeitung in einer neunten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung; und
  • 16 zeigt die Beziehung zwischen der Frequenz einer elektromagnetischen Welle und dem Wirkungsgrad der Plasmaerzeugung.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Im Folgenden werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung ausführlich beschrieben.
  • <Erste Ausführungsform>
  • Die erste Ausführungsform liefert eine Struktur, die durch das Zusammenwirken zwischen einer elektromagnetischen Welle in einem UHF-Band und einem magnetischen Feld Quellgas in eine Kammer lädt und durch Reaktion mit Plasma an der Oberfläche einer leitenden Platte den Zustand von Radikalen, die die Oberfläche einer verarbeiteten Probe bearbeiten, steuern kann, wobei die leitende Platte ferner an einer Stelle eingebaut ist, die einer verarbeiteten Probe gegenüberliegt. Zu dieser leitenden Platte kann außerdem eine Funktion hinzugefügt werden, die die obige Reaktion durch weiteres Anlegen einer Hochfrequenzspannung effizient veranlasst. Für diese leitende Platte sind eine Funktion zum Aussenden einer elektromagnetischen Welle in dem UHF-Band und eine Funktion als eine Ge genelektrode der an eine verarbeitete Probe angelegten Hochfrequenzspannung vorgesehen.
  • 1 zeigt den Aufbau eines Geräts, das dieser Ausführungsform entspricht. Wie in 1 gezeigt ist, wird der Innenraum eines Vakuumgefäßes 101 durch eine nicht gezeigte Entleerungseinrichtung entleert, so dass er unter niedrigem Druck ist, wobei unter vorgegebenem Druck durch eine Quellgasversorgungseinrichtung 120 Quellgas eingeschlossen wird. Um das Vakuumgefäß 101 ist eine Zylinderspule 102 angeordnet. In dem Vakuumgefäß 101 wird durch eine Leistungsquelle 104 im UHF-Band über eine Koaxialleitung 103 eine elektromagnetische Welle von 500 MHz abgegeben.
  • 2 zeigt den ausführlichen Aufbau einer Versorgungseinrichtung einer elektromagnetischen Welle in dem UHF-Band. Eine elektromagnetische Welle, die in das Vakuumgefäß eingespeist wird, wird an eine kreisförmige leitende Graphitplatte 107 abgegeben, die über ein aus Quarz bestehendes Dielektrikum 106 in der Nähe einer Erdungselektrode 105 eingebaut ist. Der Durchmesser der kreisförmigen leitenden Platte 107 ist auf einen Durchmesser eingestellt, in dem die Resonanzmode einer elektromagnetischen Welle in dieser kreisförmigen leitenden Platte erhalten werden kann. In dieser Ausführungsform wird die kreisförmige leitende Platte 107 mit einem Durchmesser von etwa 15 cm verwendet, die in der TM11-Mode erregt werden kann. Die TM11-Mode ist eine der Ausbreitungsarten einer elektromagnetischen Welle und entspricht einer Grundmode in der Verteilung einer stehenden Welle in der niedrigsten Dimension einer elektromagnetischen Welle, die in dieser Ausführungsform zwischen der kreisförmigen leitenden Platte 107 und der Erdungselektrode 105 gebildet wird. Eine elektromagnetische Welle in dem UHF- Band wird in einen Punkt der kreisförmigen leitenden Platte 107 eingespeist, der, wie in 2 gezeigt ist, außerhalb der Mitte der kreisförmigen leitenden Platte 107 angeordnet ist. Falls eine elektromagnetische Welle in einem UHF-Band in die Mitte der kreisförmigen leitenden Platte 107 eingespeist wird, kann eine elektromagnetische Welle nicht effizient in den Raum ausgesendet werden, da der Knoten der Spannung einer stehenden Welle der elektromagnetischen Welle auf der kreisförmigen leitenden Platte der Mitte entspricht. Somit wird eine elektromagnetische Welle in dem UHF-Band in dieser Ausführungsform in einen Punkt (Speisepunkt) 119 eingespeist, der, wie in 2 gezeigt ist, exzentrisch von der Mitte der kreisförmigen leitenden Platte 107 ist, um eine hohe Strahlungseffizienz der elektromagnetischen Welle zu erhalten. Wie in 1 gezeigt ist, sind mit der Ausgangsseite der Leistungsquelle 104 im UHF-Band ein Hochpassfilter 108, das eine Frequenz in einem Frequenzband von 100 MHz oder mehr durchlässt, und ein Tiefpassfilter 109, das eine Frequenz in einem Frequenzband von 20 MHz oder weniger durchlässt, verbunden. Das andere Ende des Tiefpassfilters 109 ist mit dem Erdpotential oder mit einer Hochfrequenzleistungsquelle 116 mit 300 kHz verbunden. Mit einem Probenständer 111 zum Halten einer verarbeiteten Probe 110 ist über einen Kondensator 118 und ein Tiefpassfilter 119 eine Hochfrequenzleistungsquelle 112 mit 800 kHz verbunden.
  • Für den Probenständer 111 ist eine Temperatursteuereinrichtung 113 vorgesehen, die so eingestellt ist, dass eine verarbeitete Probe 110 immer bei fester Temperatur ist. In dieser Ausführungsform wird die Temperatursteuereinrichtung so eingestellt, dass die Temperatur einer verarbeiteten Probe 110 immer etwa 60°C ist. Die Temperatur der kreisförmigen leitenden Platte 107 zum Aussenden einer elekt romagnetischen Welle wird ebenfalls durch die für die Erdungselektrode 105 vorgesehene Temperatursteuereinrichtung 114 gesteuert. Der Umfang der kreisförmigen leitenden Platte 107 ist mit einem Ring 115 bedeckt, der aus Aluminiumoxid besteht. Da der Umfang der kreisförmigen leitenden Platte 107 eine Stelle ist, an der das elektrische Feld einer elektromagnetischen Welle in dem UHF-Band am stärksten verteilt ist, kann durch diesen Ring 115 die lokale Bildung von Plasma am Umfang der kreisförmigen leitenden Platte 107 verhindert werden und eine gleichmäßige Plasmabildung ermöglicht werden. In dieser Ausführungsform ist der Ring 115 aus Aluminiumoxid gebildet, wobei aber, da der Ring 115 nur aus einem Material gebildet zu sein braucht, das eine elektromagnetische Welle überträgt und schwer Verunreinigungen erzeugt, die ein Problem bei der Verarbeitung einer Halbleitervorrichtung verursachen können, die ähnliche Wirkung erhalten werden kann, wenn zusätzlich zu Aluminiumoxid Quarz, Siliziumnitrid, Bornitrid, Steatit oder Zirkonoxid verwendet werden. Am Umfang des Rings 115 ist eine Erdungsplatte 117 vorgesehen. Das Quellgas wird durch die Quellgasversorgungseinrichtung 120 in das Vakuumgefäß 101 abgegeben. In dieser Ausführungsform wird für das Quellgas ein Mischgas aus C4F8 und Argon verwendet, das unter dem Druck von 5 bis 15 mTorr in das Vakuumgefäß 101 abgegeben wird. In dieser Ausführungsform wird das an der Oberfläche einer verarbeiteten Probe 110 gebildete Siliziumoxid gemäß dem Aufbau des obigen Geräts geätzt.
  • Nachfolgend wird der Betrieb des in 1 gezeigten Geräts beschrieben. Von der Leistungsquelle 104 im UHF-Band wird über die Koaxialleitung 103 eine elektromagnetische Welle zum Bilden von Plasma an die kreisförmige leitende Graphitplatte 107 abgegeben. Die kreisförmige leitende Platte 107 bildet einen Mikrostreifenleitungsre sonator, indem sie über das Dielektrikum 106 auf die Erdungselektrode 105 eingestellt wird. An der Oberfläche der kreisförmigen leitenden Platte fließt wegen dieser Resonatorstruktur der kreisförmigen leitenden Platte 107 effizient ein Hochfrequenzstrom, wobei in den Raum, in dem das Plasma erzeugt werden soll, eine elektromagnetische Welle ausgesendet wird. Das Quellgas wird durch die Wechselwirkung zwischen einer von der kreisförmigen leitenden Platte 107 wie oben beschrieben ausgesendeten elektromagnetischen Welle und einem durch die Zylinderspule 102 erzeugten magnetischen Feld geladen. Gleichzeitig kann das Plasma dadurch effizient gebildet werden, dass das magnetische Feld für eine abgegebene elektromagnetische Welle von 500 MHz in dem Vakuumgefäß 101 auf eine Größe (100 bis 250 Gauß) eingestellt wird, die die Bedingung der Elektronenzyklotronresonanz erfüllt.
  • Falls ein Plasma unter Nutzung einer Elektronenzyklotronresonanzerscheinung gebildet wird, die durch eine elektromagnetische Welle in dem UHF-Band verursacht wird, kann die Dichte der Elektronen im Vergleich zu einem Plasma, das durch eine Mikrowelle mit 2,45 GHz gebildet wird, die für herkömmliches Elektronenzyklotronresonanzplasma verwendet wird, verbessert werden und ein wie in den 3(a) und 3(b) gezeigter Zustand realisiert werden, in dem die Temperatur der Elektronen niedrig ist. Da der Dissoziationsgrad des Quellgases im Plasma von der Temperatur der Elektronen abhängt, kann somit Plasma mit einem niedrigeren Dissoziationsgrad gebildet werden. Da die Elektronenzyklotronresonanz für einen Mechanismus zum Bilden von Plasma verwendet wird, kann ein hochdichtes Plasma unter einem niedrigeren Gasdruck als bei herkömmlicher Elektronenzyklotronresonanz gebildet werden, die eine Mikrowelle verwendet. Dadurch kann ein Problem der Verschlechterung der Steu erbarkeit der Ätzreaktion durch einen hohen Dissoziationsgrad, der in Bezug auf eine herkömmliche hochdichte Plasmaquelle ein Problem ist, gelöst werden.
  • Nachfolgend wird die Erzeugungseffizienz von ECR-Plasma für eine Frequenz der elektromagnetischen Welle beschrieben. Die Plasmaerzeugungseffizienz ist durch das Gleichgewicht zwischen der Erzeugungsrate und der Verlustrate geladener Teilchen (Elektronen und Ionen) bestimmt. Zunächst wird die Erzeugungsrate geladener Teilchen beschrieben. Das Heizen von ECR-Plasma unter dem Gasdruck von 1 bis wenige zehn mTorr wird hauptsächlich in zwei Typen des Heizens durch ECR und des Heizens durch die Stoßdämpfung von Elektronen klassifiziert. Die Heizeffizienz durch ECR ist durch die Größe eines ECR-Bereichs bestimmt, wobei eine umso höhere Heizeffizienz erhalten werden kann, je größer der Bereich ist. Die Größe eines ECR-Bereichs ist im Wesentlichen umgekehrt proportional zum Betrag eines Magnetfeldanstiegs und einer Frequenz der elektromagnetischen Welle. Somit ist die Heizeffizienz durch ECR höher, wenn die Frequenz der elektromagnetischen Welle niedrig ist. Die Heizeffizienz durch die Stoßdämpfung von Elektronen hängt vom Grad der Verfolgung der Elektronen durch das elektrische Oszillationsfeld einer elektromagnetischen Welle ab. In dem herkömmlichen Mikrowellenbereich, der für ECR verwendet wird, (z. B. 2,45 GHz) können die Elektronen wegen der Trägheit der Elektronen und da die Heizeffizienz niedrig ist, die Oszillation eines elektrischen Felds der elektromagnetischen Welle nicht ausreichend verfolgen. Somit ist die Heizeffizienz durch Stoßdämpfung ebenfalls höher, wenn eine Frequenz niedrig ist. Da aber der Energieverlust durch den Stoß von Elektronen gegen Partikel in einer Kammer und gegen die Wand des Vakuumgefäßes erhöht ist und die Heizeffizienz niedrig ist, falls die Frequenz einer elektromagnetischen Welle zu niedrig ist, wird die Plasmaheizung durch Stoßdämpfung in dem UHF-Band gemäß der vorliegenden Erfindung am effizientesten ausgeführt. Nachfolgend wird die Verlustrate geladener Teilchen beschrieben. Falls die Frequenz einer elektromagnetischen Welle niedrig ist, kann ein zum Erzeugen von ECR-Plasma erforderliches magnetisches Feld kleiner sein. Da ein magnetisches Feld das Plasma aber im Raum abschließt und den Verlust verschlechtert, wird die Verlustrate in einem niedrigen magnetischen Feld beschleunigt, während die Erzeugungsrate von Plasma verringert wird. Somit ist oben beschrieben worden, dass die Erzeugungsrate erhöht wird, falls eine Frequenz der elektromagnetischen Welle niedrig ist, wobei die Niedrigkeit einer Frequenz der elektromagnetischen Welle bei der effizienten Plasmaerzeugung effektiv ist (wogegen im Fall der Stoßdämpfung eine umgekehrte Wirkung erzeugt wird, wenn eine Frequenz der elektromagnetischen Welle zu niedrig ist), wobei aber die Plasmaerzeugungseffizienz eher verringert wird, da die Verlustrate geladener Partikel gleichzeitig ebenfalls beschleunigt wird. 16 zeigt diese Erscheinung als die Beziehung zwischen ECR-Plasmaerzeugungseffizienz und einer Frequenz der elektromagnetischen Welle. Falls eine Frequenz der elektromagnetischen Welle niedrig ist, ist die Plasmaerzeugungseffizienz durch die Zunahme des Energieverlusts der Elektronen bei der Stoßdämpfung und durch die Verringerung der Wirkung des Abschließens des Plasmas durch die Kleinheit der magnetischen Feldstärke verschlechtert, während durch die Verringerung eines ECR-Bereichs und durch die Verschlechterung der Verfolgung der Oszillation eines elektrischen Felds der elektromagnetischen Welle durch Elektronen die Plasmaerzeugungseffizienz verschlechtert wird, falls eine Frequenz der elektromagnetischen Welle hoch ist. Wie in 16 gezeigt ist, kann somit in einem ECR-System, das selbst unter nied rigem Gasdruck eine zufrieden stellende Plasmaerzeugung ermöglicht, die höchste Plasmaerzeugungseffizienz in dem UHF-Band zwischen 300 und 1000 MHz erhalten werden. Da in dem UHF-Band wie oben beschrieben nicht nur eine hohe Plasmaerzeugungseffizienz erhalten werden kann, sondern die erforderliche Magnetfeldstärke im Vergleich zu der im herkömmlichen Mikrowellenband niedriger sein kann, kann große Leistung gespart werden, die für die herkömmliche Magnetfeldbildung erforderlich ist. Die Höhe der Plasmaerzeugungseffizienz bedeutet, dass eine hohe Plasmadichte bei niedriger Elektronentemperatur aufrechterhalten werden kann und somit eine Plasmabildung ermöglicht wird, die die Dissoziation des Quellgases steuert.
  • Nachfolgend wird ein Verfahren zum Steuern der Oberflächenverarbeitungsreaktion durch das erzeugte Plasma beschrieben. Wie oben beschrieben wurde, kann durch die Erzeugung von Elektronenzyklotronresonanzplasma durch eine elektromagnetische Welle in dem UHF-Band gemäß der vorliegenden Erfindung Plasma im niedrigen Dissoziationsgrad realisiert werden. Allerdings ist es schwierig, das Reaktionsgas beim Ätzen von Siliziumoxid nur durch den niedrigen Dissoziationsgrad ideal zu steuern. Zum Beispiel sind CF und CF2 ein Reaktionsgas, das zum Ätzen von Siliziumoxid nützlich ist, falls das Plasma unter Verwendung von Freon-Gas (in dieser Ausführungsform C4F8) erzeugt wird. Selbst dann, wenn dieses Reaktionsgas durch Plasma im niedrigen Dissoziationsgrad verhältnismäßig stark erzeugt werden kann, wird in großer Menge Fluor erzeugt. Dieses Fluor verschlechtert hauptsächlich die Ätzselektivität für Silizium beim Ätzen von Siliziumoxid, Resist und einer Nitridschicht und ist als eine Ätzbedingung unerwünscht. Somit ist das obige Gerät gemäß der vorliegenden Erfindung so aufgebaut, dass seine kreisförmige lei tende Platte 107 zum Aussenden einer elektromagnetischen Welle durch Graphit gebildet ist, wobei die Oberfläche der kreisförmigen leitenden Graphitplatte und das obige Fluor reagieren. Durch Reaktion des obigen Fluors mit der Oberfläche der kreisförmigen leitenden Graphitplatte wird die Menge des schädlichen Fluors verringert, wobei durch die effektivere Erzeugung von CF und CF2 die hohe Ätzselektivität einer verarbeiteten Probe realisiert werden kann. Die Wirkung der obigen Reaktion an der Oberfläche des Graphits kann am effizientesten in der Ätzreaktion an der Oberfläche einer verarbeiteten Probe 110 widerspiegelt werden, indem insbesondere die kreisförmige leitende Platte 107 der Oberfläche der verarbeiteten Probe 110 durch Graphit gegenüberliegend gebildet wird. Dadurch, dass ein magnetisches Feld für die Elektronenzyklotronresonanz zwischen der verarbeiteten Probe 110 und der kreisförmigen leitenden Platte 107 durch Regulieren der Magnetfeldstärke durch die Zylinderspule 102 gebildet wird, wird selbst in einem Zustand, in dem eine verarbeitete Probe 110 und die kreisförmige leitende Platte 107 nahe sind (einem Zustand, in dem die Wirkung der obigen Reaktion an der Oberfläche der kreisförmigen leitenden Platte 107 am effizientesten in der Ätzreaktion an der Oberfläche der verarbeiteten Probe widerspiegelt werden kann), eine gleichmäßige Plasmabildung ermöglicht. In dieser Ausführungsform kann der Abstand zwischen einer verarbeiteten Probe 110 und der kreisförmigen leitenden Platte 107 zwischen 2 und 30 cm variiert werden, so dass der Abstand an einer Stelle reguliert werden kann, an der die Gleichmäßigkeit des Plasmas und die Effizienz der Reflexionsreaktion an der Oberfläche der kreisförmigen leitenden Platte 107 in Reaktion auf die Oberfläche der verarbeiteten Probe verträglich sein können. Die Temperatur der kreisförmigen leitenden Platte 107 zum Aussenden einer elektromagnetischen Welle wird durch die für die Erdungselektrode 105 vorgesehene Tempera tursteuereinrichtung 114 gesteuert, so dass sie stets festgesetzt ist und dadurch die Reaktion an der Oberfläche der kreisförmigen leitenden Platte 107 stabilisiert werden kann. In dieser Ausführungsform ist die kreisförmige leitende Platte 107 über das Tiefpassfilter 109 geerdet. Dadurch wirkt die kreisförmige leitende Platte 107 für eine an den Probenständer 111 angelegte Hochfrequenz mit 800 kHz als eine Erdungselektrode, wobei außerdem die Gleichmäßigkeit der an eine verarbeitete Probe 110 angelegten Vorspannung ermöglicht wird. In dieser Ausführungsform ist die kreisförmige leitende Platte 107 durch Graphit gebildet, wobei die Wirkung des Verbrauchs von Fluor aber ebenfalls unter Verwendung von Silizium erzeugt wird, wobei die ähnliche Reaktionssteuerungswirkung erhalten werden kann. In dieser Ausführungsform wird für das Ätzen von Siliziumoxid Quellgas verwendet, das durch die Zugabe von Sauerstoff zu dem Hauptgas C4F8 erzeugt wird, wobei aber kaum erwähnt zu werden braucht, dass die ähnliche Wirkung ebenfalls erhalten werden kann, falls für das Hauptgas CF4, C2F6, CHF3, CH2F2, CH3F und andere verwendet werden. Falls für das Additivgas außer dem obigen Sauerstoff Wasserstoff, CO, ein Edelgas und andere verwendet werden, kann die ähnliche Wirkung ebenfalls erhalten werden.
  • In dieser Ausführungsform wird für eine elektromagnetische Welle in dem UHF-Band eine elektromagnetische Welle verwendet, deren Frequenz 500 MHz ist, wobei aber die ähnliche Wirkung wie die in den 3(a) und 3(b) gezeigte ebenfalls erhalten werden kann, falls eine elektromagnetische Welle mit einer beliebigen Frequenz zwischen 300 MHz und 1 GHz verwendet wird. Die Wellenlänge einer elektromagnetischen Welle zwischen 300 MHz und 1 GHz ist etwa 30 bis 80 cm und für eine Scheibe mit einem Durchmesser von 8 Zoll oder mehr, insbesondere mit einem Durchmesser von 12 Zoll oder mehr, im Wesentlichen gleich dem Durchmesser des Vakuumgefäßes eines Plasmabearbeitungsgeräts mit einem großen Bohrungsdurchmesser, wobei das Gerät für die Verarbeitung der Oberfläche einer Scheibe mit einem großen Durchmesser geeignet ist. In dem Aufbau eines Geräts gemäß dieser Ausführungsform wird eine stehende Welle in einer höheren Mode, die die Instabilität und die Ungleichmäßigkeit des Plasmas verursacht, in dem Vakuumgefäß kaum erzeugt und kann ferner die magnetische Feldstärke, die zum Bilden des Plasmas benötigt wird, im Vergleich zu der, falls eine herkömmliche Mikrowelle verwendet wird, ebenfalls kleiner sein. Falls das Plasma wie oben beschrieben unter Verwendung einer elektromagnetischen Welle in dem UHF-Band erzeugt wird, kann ein Plasmabearbeitungsgerät, das zur Verarbeitung einer Scheibe mit einem großen Durchmesser geeignet ist, mit niedrigen Kosten realisiert werden. Somit wird zum Erzeugen von Plasma gemäß der vorliegenden Erfindung eine elektromagnetische Welle in dem UHF-Band zwischen 300 MHz und 1 GHz verwendet.
  • In dieser Ausführungsform ist die Frequenz der an eine verarbeitete Probe 110 angelegten Hochfrequenzspannung 800 kHz, wobei aber durch eine Hochfrequenzspannung mit einer beliebigen Frequenz zwischen 100 kHz und 20 MHz ebenfalls die ähnliche Wirkung erhalten werden kann.
  • In dieser Ausführungsform ist das zwischen der kreisförmigen leitenden Platte 107 und der Erdungselektrode 105 vorgesehene Dielektrikum 106 durch Quarz gebildet, wobei aber die ähnliche Wirkung ebenfalls erhalten werden kann, wenn zusätzlich Aluminiumoxid, Siliziumnitrid, Bornitrid, Siliziumcarbid, Zirkonoxid, Pyrex-Glas, Teflon und andere verwendet werden.
  • In dieser Ausführungsform ist ein Fall des Ätzens von Siliziumoxid beschrieben, wobei diese Ausführungsform aber ebenfalls auf einen Fall des Ätzens von Aluminium, Silizium, Wolfram und anderen durch Bilden der kreisförmigen leitenden Platte 107 durch eines von Silizium, Graphit, Aluminium und rostfreiem Stahl und ferner unter Verwendung von Chlorgas für das Quellgas angewendet werden kann.
  • Ferner werden in dieser Ausführungsform Radikale durch die Reaktion an der Oberfläche der kreisförmigen leitenden Platte 107 gesteuert, die an einer Stelle angeordnet ist, die der Oberfläche einer Probe 110 gegenüberliegt, wobei aber die ähnliche Steuerung der Radikale ebenfalls dadurch ermöglicht wird, dass eine halbe Wand oder mehr des Vakuumgefäßes, das in Kontakt mit dem Plasma ist, durch das gleiche Material gebildet wird. Gleichzeitig wird die genaue Steuerung der Radikale dadurch ermöglicht, dass die Hochfrequenzspannungs-Anlegeeinrichtung und die Temperatursteuereinrichtung an die Wand des Gefäßes gesetzt werden. Außerdem ist es für die effiziente Beschleunigung von Ionen und für die Förderung der Reaktion in diesem Fall geeignet, dass die an die Wand des Gefäßes angelegte Hochfrequenzspannung wie die an die verarbeitete Probe angelegte Hochfrequenzspannung im Bereich von 100 kHz bis 20 MHz liegt. Allerdings ist der Entwurf eines Filters schwierig und werden die gegenseitigen Leistungsquellen beeinflusst, falls die Frequenz der an die Wand des Gefäßes angelegten Hochfrequenzspannung nicht doppelt so niedrig wie die der an die verarbeitete Probe 110 angelegten Hochfrequenzspannung oder niedriger ist. Somit ist es erwünscht, dass z. B. die Frequenz der ersten Hochfrequenzspannung, die an eine verarbeitete Probe 110 angelegt wird, 800 kHz beträgt, während die der zweiten Hochfrequenzspannung, die an die Wand des Gefäßes angelegt wird, 300 kHz, halb so groß oder geringer als die Frequenz der obigen ersten Hochfrequenzspannung ist, ist. Dies ist ebenfalls ähnlich in Bezug auf die Hochfrequenzspannung, die an die obige kreisförmige leitende Platte 107 gleichzeitig mit einer elektromagnetischen Welle in dem UHF-Band angelegt wird, wobei es erforderlich ist, dass die Frequenz der Hochfrequenzleistungsquelle 116 ebenfalls im Bereich von 100 kHz bis 20 MHz liegt und die Frequenz der Hochfrequenzspannung, die an die Wand des Gefäßes angelegt wird, doppelt so niedrig wie die der Hochfrequenzspannung, die an eine verarbeitete Probe angelegt wird, oder niedriger ist.
  • Die ähnliche Wirkung kann in dieser Ausführungsform ebenfalls erhalten werden, falls in der kreisförmigen leitenden Platte 107 die in den 4(a) und 4(b) gezeigten Schlitze 121 und 122 gebildet sind, wobei das Plasma unter Verwendung einer elektromagnetischen Welle erzeugt wird, die durch diese Schlitze ausgesendet wird, wobei ferner durch Optimierung der Größe und der Anzahl dieser Schlitze ein noch gleichmäßigeres Plasma erzeugt werden kann.
  • <Zweite Ausführungsform>
  • 5 zeigt den Aufbau eines Geräts, das einer zweiten Ausführungsform entspricht. Diese Ausführungsform ist dadurch charakterisiert, dass ein Verfahren zum Abgeben einer elektromagnetischen Welle an eine kreisförmige leitende Platte als die Strahlungsantenne für elektromagnetische Wellen in der obigen ersten Ausführungsform konstruiert ist und eine von der kreisförmigen leitenden Platte ausgesendete elektromagnetische Welle eine zirkular polarisierte Welle ist, die effizient Plasma erzeugt. Da ein annähernder Aufbau des Geräts ähnlich dem in 1 in Bezug auf die erste Ausführungsform beschrieben ist, wird hier nur eine andere Versorgungseinrichtung einer elektromagnetischen Welle beschrieben.
  • Von einer Leistungsquelle 205 im UHF-Band wird über eine Koaxialleitung 202 eine elektromagnetische Welle mit 500 MHz in ein Vakuumgefäß 201 abgegeben. Die in das Vakuumgefäß eingespeiste elektromagnetische Welle wird über Dielektrika, die durch Quarz 207, 207' und 207'' gebildet sind, und über eine Erdungselektrode 206', die mit einer Temperatursteuereinrichtung verbunden ist, an eine kreisförmige leitende Graphitplatte 208 abgegeben, die an einer Erdungselektrode 206 eingebaut ist. Die elektromagnetische Welle wird dadurch, dass die elektromagnetische Welle von der Koaxialleitung 202 in zwei Systeme von Übertragungsleitungen 203 und 203' aufgeteilt wird, wobei eine Übertragungsleitung 203, wie in 6 gezeigt ist, um eine Viertelwellenlänge gegenüber der anderen Übertragungsleitung 203' verlängert ist, an zwei Speisepunkte 204 und 204' an der kreisförmigen leitenden Platte 208 abgegeben. Dadurch, dass die Länge der Übertragungsleitungen 203 und 203' für eine elektromagnetische Welle wie oben beschrieben um eine Viertelwellenlänge verschoben sind, kann die Phase einer an die kreisförmige leitende Platte 208 abgegebenen elektromagnetischen Welle um 90 Grad verschoben werden. Die elektromagnetischen Wellen, deren Phasen um 90 Grad verschoben sind, werden an der kreisförmigen leitenden Platte 208 synthetisiert, wobei ein rotierendes magnetisches Feld gebildet wird und die elektromagnetische Welle zu zirkular polarisierten Wellen wird, die eine effizientere Plasmaerzeugung ermöglichen und von der kreisförmigen leitenden Platte 208 in den Raum in dem Gefäß ausgesendet werden. Wie in der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform wird der Durchmesser der kreisförmigen leitenden Platte 208 auf einen Durchmesser eingestellt, in dem an der kreisförmigen leitenden Platte 208 eine Resonanzmode der elektromagnetischen Wellen erhalten werden kann. In dieser Ausführungsform wird wie in der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform eine kreisförmige Graphitplatte mit einem Durchmesser von etwa 15 cm verwendet, die die Erregung in der TM11-Mode ermöglicht.
  • Der weitere Betrieb und der ausführliche Aufbau eines Geräts, das dieser Ausführungsform entspricht, sind die gleichen wie jene, die in der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform beschrieben wurden.
  • <Dritte Ausführungsform>
  • 7 zeigt den Aufbau eines Geräts, das einer dritten Ausführungsform entspricht. In dieser Ausführungsform ist hauptsächlich ein Verfahren zum Aussenden einer elektromagnetischen Welle in einem UHF-Band zum Erzeugen von Plasma von dem in der obigen ersten Ausführungsform und zweiten Ausführungsform verschieden. In dieser dritten Ausführungsform ist wie in der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform eine Zylinderspule 302 um das Vakuumgefäß 301 angeordnet. Von einer Leistungsquelle 304 im UHF-Band wird über eine Koaxialleitung 303 eine elektromagnetische Welle mit 500 MHz in das Vakuumgefäß 301 abgegeben. Die in das Vakuumgefäß 301 eingespeiste elektromagnetische Welle wird an eine Strahlungsantenne 308'' für elektromagnetische Wellen abgegeben, die um eine Mikrostreifenleitung 307 durch sie angeordnet ist, die über durch Quarz gebildete dielektrische Platten 306 und 306' an einer Erdungselektrode 305 vorgesehen ist. In der Mitte ist an der elektrischen Platte 306' eine kreisförmige Graphiterdungselektrode 309 angeordnet. 8 zeigt die genaue Struktur der Strahlungsantenne 308 für elektromagnetische Wellen. Der Außenleiter der Koaxialleitung 303 ist mit der Erdungselektrode 305 verbunden und der Innenleiter (der Kern) ist an einem Speisepunkt 311 mit vier Mikrostreifenleitungen 307 verbunden. Diese vier Mikrostreifenleitungen 307 sind jeweils mit einem Teil der in vier geteilten Strahlungsantenne 308 für elektromagnetische Wellen verbunden. Die Länge jedes Teils der Strahlungsantenne 308 für elektromagnetische Wellen ist auf ganzzahlige Vielfache so lang wie eine halbe Wellenlänge (die Wellenlänge in der dielektrischen Platte 306) einer abgegebenen elektromagnetischen Welle eingestellt. In dieser Ausführungsform ist die Länge jedes Antennenteils auf etwa 15 cm eingestellt, was einer halben Wellenlänge entspricht. Die Länge der vier Mikrostreifenleitungen, die zwischen der Koaxialleitung 303 und jedem Antennenteil verbinden, ist jeweils um eine Viertelwellenlänge variiert. Hierdurch kann an jedes Antennenteil eine elektromagnetische Welle abgegeben werden, deren Phase um 90 Grad verschoben ist, wobei an dem Speisepunkt 311 von jedem Antennenteil eine elektromagnetische Reflexionswelle ausgelöst wird. Ein durch die Synthese elektromagnetischer Wellen erzeugtes elektrisches Feld, das von jedem Antennenteil ausgesendet wird, ist ein rotierendes elektrisches Feld, wobei die Plasmaerzeugungseffizienz durch die Wechselwirkung zwischen dem rotierenden elektromagnetischen Feld und einem durch die Zylinderspule 302 erzeugten magnetischen Feld verbessert wird.
  • In dieser Ausführungsform wirkt die kreisförmige leitende Graphitplatte 309 als eine Reaktionssteuerfunktion und als eine Erdungselektrode für die an eine verarbeitete Probe 310 in der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform angelegte Hochfrequenzspannung. Diese Funktionen der Reaktionssteuerfunktion und der Erdungselektrode sind die gleichen, wie sie in Bezug auf die in 1 gezeigte obige erste Ausführungsform beschrieben worden sind. Da die kreisförmige leitende Graphitplatte 309 in dieser Ausführungsform nicht erforderlich ist, um eine elektromagnetische Welle auszusenden, können aber ein Temperatursteuerungsmechanismus und ein Gasabgabemechanismus in dieser Ausführungsform leicht direkt an der kreisförmigen leitenden Platte 309 gebildet sein, so dass es einen Vorteil gibt, dass die Stabilität der Reaktion an dieser kreisförmigen leitenden Platte 309 verbessert werden kann. Wie in der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform wird die ähnliche Reaktionssteuerung ebenfalls ermöglicht, falls diese kreisförmige leitende Platte 309 anstatt durch Graphit durch Silizium gebildet ist. Ferner wird an die kreisförmige leitende Platte 309 wie in der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform eine Hochfrequenzspannung von 100 kHz bis 20 MHz als Vorspannung angelegt, wobei durch diese Vorspannungswirkung ebenfalls die Menge der Reaktion und ein Reaktionsmechanismus an der Oberfläche der kreisförmigen leitenden Platte gesteuert werden können.
  • In dieser Ausführungsform werden die Radikale durch Reaktion an der Oberfläche der kreisförmigen leitenden Platte 309 gesteuert, die der Oberfläche einer Probe 310 gegenüberliegend angeordnet ist, wobei aber die ähnliche Steuerung der Radikale ermöglicht wird, falls die Hälfte oder mehr der Innenwand des Vakuumgefäßes, die in Kontakt mit dem Plasma ist, durch das ähnliche Material gebildet ist. Gleichzeitig wird durch Hinzufügen einer Vorspannungsanlegeeinrichtung und einer Temperatursteuerungseinrichtung an der obigen Innenwand außerdem die genaue Steuerung der Radikale ermöglicht.
  • Normalerweise bezeichnet die obige Mikrostreifenleitung eine leitende Leitung, die auf der Erdungselektrode über eine dielektrische Schicht durch eine Dünnschicht gebildet ist und zum Übermitteln der Hochfrequenzleistung vorgesehen ist. In dieser Ausführungsform wird unter Verwendung dieser Mikrostreifenleitung an jedes Antennenteil eine elektromagnetische Welle abgegeben.
  • <Vierte Ausführungsform>
  • 9 zeigt den Aufbau eines Geräts, das einer vierten Ausführungsform entspricht. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass ein Permanentmagnet zum Erzeugen eines magnetischen Felds verwendet wird. Außerhalb des Oberteils eines zylindrischen Vakuumgefäßes 401 ist ein Permanentmagnet 402 mit einem Durchmesser von 30 cm und mit der Dicke von 10 cm, dessen Oberflächenmagnetflussdichte in der Mitte 1000 Gauß beträgt, eingebaut. Der Permanentmagnet 402 kann in der axialen Richtung (nach oben und unten) des zylindrischen Vakuumgefäßes 401 bewegt werden und ist so aufgebaut, dass die Verteilung eines magnetischen Felds in dem Vakuumgefäß 401 durch Verschieben der axialen Stellung des Permanentmagneten 402 gesteuert werden kann. In der Mitte des Permanentmagneten 402 ist eine Durchgangsbohrung in der axialen Richtung mit einem Durchmesser von etwa 4 cm vorgesehen, wobei über eine Koaxialleitung 303 durch die Durchgangsbohrung eine elektromagnetische Welle mit 500 MHz in das Vakuumgefäß 401 abgegeben wird. Um den Umfang des zylindrischen Vakuumgefäßes 401 ist eine Zylinderspule 404 eingebaut, wobei die Verteilung eines durch den Permanentmagneten 402 erzeugten magnetischen Felds durch ein durch die Zylinderspule 404 erzeugtes magnetisches Feld gesteuert werden kann. Der Außenleiter des in das Vakuumgefäß 401 geleiteten Koaxialkabels 403 ist mit einer Erdungselektrode 405 in einer ebenen Form verbunden und der Innenleiter (der Kern) ist mit der Mitte (einem Speisepunkt) 412 einer radialen Streifenleitung 406 verbunden, die in der Nähe der Erdungselektrode 405 in einer ebenen Form parallel zu ihr angeordnet ist. Über einen Wellenleiter 414 und einen Koaxialwandler 413 wird von dem anderen Ende der Koaxialleitung 403 elektromagnetische Wellenleistung von einem nicht gezeigten Oszillator elektromagnetischer Wellen abgegeben.
  • 10 zeigt die genaue Struktur der radialen Streifenleitung 406. In dieser Ausführungsform sind unter einem gleichen Winkel vom Mittelpunkt (dem Speisepunkt) 412 vier Streifenleitungen 406 radial angeordnet. Die gesamten radialen Streifenleitungen 406 sind mit Quarzglas 407 beschichtet.
  • Wie in 9 gezeigt ist, ist in dem Vakuumgefäß 401 ein Probenständer 409 vorgesehen, zu dem ein Probentemperatur-Steuermechanismus 410 und eine Hochfrequenzvorspannungs-Anlegeeinrichtung 411 hinzugefügt sind. Auf den Probenständer 409 wird eine verarbeitete Probe (eine Scheibe mit einem Durchmesser von 20 cm) 408 geladen. Eine von dem Koaxialkabel 403 an den Speisepunkt 412 abgegebene elektromagnetische Welle wird in Richtung der verarbeiteten Probe 408 ausgesendet, wobei sie zwischen den radialen Streifenleitungen 406 und der Erdungselektrode 405 in einer ebenen Form fortgepflanzt wird. Hierdurch kann eine elektromagnetische Welle in dem weiten Bereich des Vakuumgefäßes 401 gleichmäßig ausgesendet werden und ein gleichmäßiges Plasma erzeugt werden.
  • Nachfolgend wird der Betrieb des in 9 gezeigten Geräts beschrieben. In der Umgebung des Oberteils einer verarbeiteten Probe 408 wird in dem Vakuumgefäß 401 durch den Permanentmagneten 402 und durch die Zylinderspule 404 ein Elektronenzyklotronresonanzmagnetfeld (etwa 178 Gauß, falls die Frequenz einer verwendeten elektromagnetischen Welle 500 MHz ist) gebildet. Dieses magnetische Feld wird hauptsächlich durch den Permanentmagneten 402 erzeugt, wobei ein durch die Zylinderspule 404 erzeugtes magnetisches Feld eine Hilfsrolle zum Fokussieren des magnetischen Flusses des Permanentmagneten 402 spielt, der schnell zu divergieren versucht. Somit kann der Strom zum Erregen der Zylinderspule 404 verringert werden. Eine elektromagnetische Welle, die über das Koaxialkabel 403 an den Speisepunkt 412 abgegeben wird, wird in den Raum über einer Probe 408 ausgesendet, wobei sie radial entlang der vier radialen Streifenleitungen fortgepflanzt wird. Gleichzeitig kann die effiziente Fortpflanzung und Aussendung einer elektromagnetischen Welle dadurch realisiert werden, dass die jeweilige Länge der radialen Streifenleitungen 406 auf die Länge im Bereich von –20% eines ganzzahligen Vielfachen der halben Wellenlänge einer verwendeten elektromagnetischen Welle eingestellt wird. Das in das Vakuumgefäß 401 abgegebene Quellgas wird durch die Wechselwirkung zwischen einer von diesen radialen Streifenleitungenn ausgesendeten elektromagnetischen Welle und dem obigen magnetischen Feld effizient geladen.
  • Da eine elektromagnetische Welle wie oben beschrieben über die Streifenleitungen 406 in das Vakuumgefäß 401 ausgesendet wird, kann sie gleichmäßig in ein Vakuumgefäß mit einem großen Bohrungsdurchmesser gemäß der Länge jeder der Streifenleitungen 406 ausgesendet werden und ein gleichmäßiges Plasma mit großem Durchmesser erzeugt werden. Da ein magnetisches Feld zum Erzeugen von Plasma in dieser Ausführungsform hauptsächlich durch den Permanentmagneten erzeugt wird, kann die durch einen Elektromagneten (die Zylinderspule) verbrauchte Leistung, die in einem herkömmlichen Gerät ein Problem ist, stark verringert werden. Da der Permanentmagnet mit einem großen Bohrungsdurchmesser verwendet wird, kann eine Elektronenzyklotronresonanz näher an der Oberfläche einer verarbeiteten Probe erzeugt werden, um ein Plasma zu erzeugen, wobei ferner die Dichte von Ionen und Radikalen realisiert werden kann, die ausreicht, im beschränkten Raum zwischen einer Stelle, von der eine elektromagnetische Welle abgegeben wird, und einer Stelle für die Elektronenzyklotronresonanz Mikrowellenleistung zu absorbieren. Die Ionen im Plasma werden durch Anlegen einer Hochfrequenzvorspannung an eine verarbeitete Probe 408 durch die Hochfrequenzspannungs-Anlegeeinrichtung 411 beschleunigt und können auf die verarbeitete Probe 408 auftreffen. Da das Plasma mit der Erdungselektrode 405 in einer ebenen Form in Kontakt ist, die an einer der Oberfläche einer Probe 408 gegenüberliegenden Stelle eingebaut ist, kann dadurch ein Problem der Ungleichmäßigkeit der Hochfrequenzvorspannung an der Oberfläche der Probe in einem herkömmlichen Gerät gelöst werden und dadurch eine Probenoberflächenverarbeitung durch ein gleichmäßiges Plasma ermöglicht werden.
  • <Fünfte Ausführungsform>
  • 11 zeigt den Aufbau eines Geräts, das einer fünften Ausführungsform entspricht. Der Grundaufbau eines Geräts, das dieser Ausführungsform entspricht, ist im Wesentlichen der gleiche wie in der obigen vierten Ausführungsform. Das heißt, wie in 11 gezeigt ist, ist an einem zylindrischen Vakuumgefäß 501 in der axialen Richtung ein Permanentmagnet 502 vorgesehen, durch den in dem Vakuumgefäß 501 ein Hauptmagnetfeld zum Erzeugen von Plasma erzeugt wird. Eine Zylinderspule 504, die am Umfang des zylindrischen Vakuumgefäßes 501 vorgesehen ist, wirkt als Hilfsmagnetfeld-Erzeugungseinrichtung zum Steuern der Verteilung eines durch den Permanentmagneten 502 erzeugten magnetischen Felds. Von einem nicht gezeigten Oszillator elektromagnetischer Wellen wird an jede radiale Streifenleitung 506 über einen Wellenleiter 514, einen Koaxialwandler 513 und ein Koaxialkabel 503 eine elektromagnetische Welle zum Erzeugen von Plasma abgegeben und von dort in das zylindrische Vakuumgefäß 501 ausgesendet. Die radiale Streifenleitung 506 ist an einer Erdungselektrode 505 in ebener Form über Quarzglas 507 vorgesehen. Wie in Bezug auf die obige fünfte Ausführungsform beschrieben wurde, sind für einen Probenständer 509 eine Einrichtung zum Anlegen einer Hochfrequenzvorspannung an eine verarbeitete Probe 508 und ein Probentemperatursteuerungs-(Kühl-)Mechanismus vorgesehen, die in 11 zur Vereinfachung aber nicht gezeigt sind.
  • Wie in der obigen vierten Ausführungsform ist in dieser Ausführungsform in der Nähe der Mitte (eines Speisepunkts) 512 der radialen Streifenleitung 506 auf der Seite einer verarbeiteten Probe 508 eine scheibenförmige leitende Platte 515 eingebaut, um zu verhindern, dass eine elektromagnetische Welle in der Mitte des Gefäßes fokussiert wird, wobei im Ergebnis die Gleichmäßigkeit des erzeugten Plasmas verbessert wird. Allgemein ist wegen der Dämpfung gegen die Wand des Gefäßes die Dichte des in dem Vakuumgefäß erzeugten Plasmas an seinem Umfang niedrig und in seiner Mitte in der radialen Richtung des Vakuumgefäßes hoch. Somit wird die Gleichmäßigkeit des erzeugten Plasmas in dieser Ausführungsform dadurch realisiert, dass die Strahlung einer elektromagnetischen Welle von dem Mittelteil der radialen Streifenleitung 506 in der radialen Richtung durch das Vakuumgefäß 501 durch eine scheibenförmige leitende Platte 515 gesteuert wird. Ferner kann die scheibenförmige leitende Platte 515 durch Erden der scheibenförmigen leitenden Platte 515 wie in der obigen ersten Ausführungsform bis vierten Ausführungsform als eine Erdungselektrode für eine an eine verarbeitete Probe 508 angelegte Hochfrequenzvorspannung wirken, wobei ferner die obige Reaktionssteuerfunktion für die scheibenförmige leitende Platte 515 dadurch bereitgestellt werden kann, dass sie wie in der obigen ersten Ausführungsform bis vierten Ausführungsform durch ein Material wie etwa Graphit gebildet ist.
  • <Sechste Ausführungsform>
  • 12 zeigt einen Aufbau eines Geräts, das einer sechsten Ausführungsform entspricht. Der Grundaufbau eines Geräts, das dieser Ausführungsform entspricht, ist im Wesentlichen ebenfalls der gleiche wie in der obigen fünften Ausführungsform. Das heißt, wie in 12 gezeigt ist, ist an einem zylindrischen Vakuumgefäß 601 in der axialen Richtung ein Permanentmagnet 602 vorgesehen, durch den in dem Vakuumgefäß 601 ein Hauptmagnetfeld zum Erzeugen von Plasma erzeugt wird. Zum Steuern der Verteilung des durch den Permanentmagneten 602 erzeugten magnetischen Felds ist am Umfang des zylindrischen Vakuumgefäßes 601 eine Zylinderspule 604 vorgesehen. Von einem nicht gezeigten Oszillator elektromagnetischer Wellen wird an eine radiale Streifenleitung 606 über einen Wellenleiter 614, einen Koaxiaiwandler 613 und ein Koaxialkabel 603 eine elektromagnetische Welle zum Erzeugen von Plasma abgegeben und von dort in den Raum 616 in dem Vakuumgefäß 601 eingespeist. Die radiale Streifenleitung 606 ist geringfügig von einer Erdungs elektrode in einer ebenen Form 605, die parallel zu ihr ist, beabstandet vorgesehen. Wie in der obigen vierten Ausführungsform sind für einen Probenständer 609 eine Einrichtung zum Anlegen einer Hochfrequenzvorspannung an eine verarbeitete Probe 608 und ein Probentemperatur-Steuermechanismus vorgesehen, die in 12 zur Vereinfachung aber nicht gezeigt sind.
  • Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der obigen vierten Ausführungsform dadurch, dass ein durch die radiale Streifenleitung 606, die Erdungselektrode 605 und andere gebildeter Strahler elektromagnetischer Wellen an einem Ort eingebaut ist, der kein Vakuum ist. Das heißt, in dieser Ausführungsform ist der Raum (Luftdruck) 615, in den der Strahler elektromagnetischer Wellen, der aus der Erdungselektrode 605 und anderem besteht, eingebaut ist, von dem Raum (Vakuum) 616 in dem Vakuumgefäß 601 durch ein luftdichtes Quarzfenster 607 abgetrennt, wobei eine von der radialen Streifenleitung 606 ausgesendete elektromagnetische Welle durch dieses Quarzfenster 607 geht und in den Raum 616 in dem Vakuumgefäß 601 eingespeist wird. Da gemäß diesem Aufbau im Unterschied zu der obigen ersten Ausführungsform bis fünften Ausführungsform keine Vakuumabdichteinrichtung erforderlich ist, um insbesondere das Koaxialkabel 603 von außerhalb des Vakuumgefäßes in das Vakuumgefäß zu führen, kann das Vakuumgefäß 601 leicht hergestellt und gewartet werden.
  • Allerdings gibt es währenddessen ebenfalls einen Nachteil, dass in dieser Ausführungsform die Erdungselektrode nicht an einer Stelle eingebaut werden kann, die der Oberfläche einer Probe 608 gegenüberliegt. Außerdem kann ein System in dieser Ausführungsform, in der der Strahler elektromagnetischer Wellen an einer Stelle eingebaut ist, die kein Vakuum ist, nicht nur auf das Gerät, das der in 9 gezeigten vierten Ausführungsform entspricht, sondern auch auf die Geräte, die der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform, der in 5 gezeigten zweiten Ausführungsform und der in 7 gezeigten dritten Ausführungsform entsprechen, angewendet werden.
  • <Siebente Ausführungsform>
  • 13 zeigt den Aufbau eines Geräts, das einer siebenten Ausführungsform entspricht. Diese Ausführungsform bezieht sich auf einen verbesserten Aufbau, in dem der in der obigen sechsten Ausführungsform beschriebene Nachteil verringert ist. Somit ist der Grundaufbau eines Geräts, das dieser Ausführungsform entspricht, im Wesentlichen der gleiche wie in der obigen sechsten Ausführungsform. Das heißt, wie in 13 gezeigt ist, ist an einem zylindrischen Vakuumgefäß 701 in der axialen Richtung ein Permanentmagnet 702 vorgesehen, durch den ein Hauptmagnetfeld zum Erzeugen von Plasma in dem Vakuumgefäß 701 erzeugt wird. Am Umfang des zylindrischen Vakuumgefäßes 701 ist ein Elektromagnet (eine Zylinderspule) 704 zum Steuern der Verteilung des durch den Permanentmagneten 702 erzeugten magnetischen Felds vorgesehen. Von einem nicht gezeigten Oszillator elektromagnetischer Wellen wird an eine radiale Streifenleitung 706 über einen Wellenleiter 714, einen Koaxialwandler 713 und ein Koaxialkabel 703 eine elektromagnetische Welle zum Erzeugen von Plasma abgegeben und von der radialen Streifenleitung 706 in den Atmosphärenraum 715 ausgesendet. Die radiale Streifenleitung 706 ist durch einen vorgegebenen Abstand parallel zu ihr beabstandet von einer Erdungselektrode in einer ebenen Form 705 vorgesehen. Eine in den obigen Atmosphärenraum 715 ausgesendete elektromagnetische Welle geht durch eine Trennwand (ein Quarzfens ter) 707 und wird in den Raum 716 in dem Vakuumgefäß 701 eingespeist. Wie in der obigen fünften Ausführungsform sind für einen Probenständer 709 eine Einrichtung zum Anlegen einer Hochfrequenzvorspannung an eine verarbeitete Probe 708 und ein Probentemperatur-Steuermechanismus vorgesehen, die in 12 zur Vereinfachung aber nicht gezeigt sind.
  • In dieser Ausführungsform ist eine mit einer Öffnung 718 mit der Breite von 300% der Breite der radialen Streifenleitung 706 entlang der radialen Streifenleitung 706 versehene Erdungselektrode 717 auf der Seite des Raums 716 des Quarzfensters 707 in das Vakuumgefäß eingebaut. Somit wird eine durch die radiale Streifenleitung 706 ausgesendete elektromagnetische Welle, die durch das Quarzfenster 707 geht, durch die obige Öffnung 718 in den Raum 716 in dem Vakuumgefäß eingespeist. Gemäß diesem Aufbau kann die obige Erdungselektrode 717 als eine Erdungselektrode (eine Erdungselektrode für an die Probe 708 angelegte Hochfrequenzspannung) wirken, die an einer Stelle, die der Oberfläche einer verarbeiteten Probe 708 gegenüberliegt, eingebaut ist. Wie in den obigen Ausführungsformen kann die obige Reaktionssteuerfunktion für diese Erdungselektrode 717 dadurch vorgesehen sein, dass sie durch ein Material wie etwa Graphit und andere gebildet ist. In dieser Ausführungsform ist die Breite der Öffnung 718 der Erdungselektrode 717 auf 300% der Breite der radialen Streifenleitung 706 eingestellt, wobei aber die ähnliche Wirkung auch dann erhalten werden kann, wenn sie auf eine beliebige Breite im Bereich von 100 bis 500% eingestellt wird.
  • <Achte Ausführungsform>
  • 14 zeigt den Aufbau eines Geräts, das einer achten Ausfüh rungsform entspricht. Diese Ausführungsform bezieht sich auf ein verbessertes umgewandeltes Beispiel des Geräts, das der obigen vierten Ausführungsform entspricht, so dass der Grundaufbau eines Geräts im Wesentlichen der gleiche wie in der vierten Ausführungsform ist. Am Umfang eines zylindrischen Vakuumgefäßes 801 ist eine Zylinderspule 804 vorgesehen und im Raum in dem Vakuumgefäß 801 wird durch die Zylinderspule 804 ein magnetisches Feld zum Erzeugen von Plasma erzeugt. Von einer Quelle 800 elektromagnetischer Wellen wird über ein Koaxialkabel 803 an eine Strahlungsantenne 806 für elektromagnetische Wellen eine elektromagnetische Welle zum Erzeugen von Plasma abgegeben und in den Raum in dem Vakuumgefäß 801 ausgesendet. Auf den Probenständer 809 wird eine verarbeitete Probe 808 geladen und an die verarbeitete Probe durch eine Hochfrequenzvorspannungs-Anlegeeinrichtung 811 eine Hochfrequenzvorspannung angelegt. An das Vakuumgefäß 801 wird über ein Gasleitungsrohr 820 Quellgas zum Erzeugen von Plasma abgegeben.
  • In dieser Ausführungsform ist die Antennenstruktur so konstruiert, dass die Strahlungseffizienz elektromagnetischer Wellen von jedem Antennenteil, das radial von einer Strahlungsantenne 806 für elektromagnetische Wellen angeordnet ist, verbessert ist. Das heißt, in dieser Ausführungsform ist die Strahlungsantenne 806 für elektromagnetische Wellen, die aus drei linearen Streifenleitungsantennenteilen besteht, an einer Erdungselektrode 805 vorgesehen, die mit dem Außenleiter des Koaxialkabels 803 verbunden ist, um eine elektromagnetische Welle abzugeben. In dieser Ausführungsform sind drei Antennenteile vorgesehen, wobei aber fünf oder mehr ungerade Antennenteile vorgesehen sein können. Wenn ein Kreuzungspunkt an einem anderen Punkt als in der Mitte jedes Anten nenteils vorgesehen ist, muss die Anzahl der Antennenteile ungerade sein, falls sich mehrere lineare Antennenteile kreuzen, um eine elektromagnetische Welle gleichmäßig auszusenden. Die Strahlungsantenne 806 für elektromagnetische Wellen ist mit Quarzglas 807 beschichtet. In dieser Ausführungsform ist ein Kreuzungspunkt an einem Punkt vorgesehen, der außerhalb einer Stelle liegt, die in jedem Antennenteil als der Knoten der Strom- und Spannungsverteilung einer elektromagnetischen Welle wirkt, wobei sich drei lineare Antennenteile kreuzen und die obige Kreuzung als ein Speisepunkt 812 einer über das Koaxialkabel 803 abgegebenen elektromagnetischen Welle wirkt. Die Übertragungseffizienz einer elektromagnetischen Welle zwischen dem Koaxialkabel 803 zum Abgeben einer elektromagnetischen Welle und jedem Antennenteil kann dadurch verbessert werden, dass der Speisepunkt 812 an eine solche Stelle gesetzt wird, wobei eine elektromagnetische Welle effizient abgegeben werden kann.
  • <Neunte Ausführungsform>
  • Die 15(a) und 15(b) zeigen ein Beispiel, in dem durch ein Plasmabearbeitungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung eine integrierte Schaltung verarbeitet wird. 15(a) zeigt ein Beispiel, in dem ein selbstjustierender Kontakt durch Ätzen von Siliziumoxid verarbeitet wird, wobei ausführlich auf einem Siliziumsubstrat 904 eine PolySiliziumelektrode 905 und eine Siliziumnitridschicht 903 gebildet werden, auf ihnen eine Siliziumoxidschicht 902 als eine Isolierschicht vorgesehen wird und die Siliziumoxidschicht 902 unter Verwendung eine Resist-Maske 901 geätzt wird. 15(b) zeigt ein weiteres Beispiel, in dem ein Kontakt verarbeitet wird, wobei ausführlich auf dem Siliziumsubstrat 904 eine Speicherzelle 906 gebildet wird, auf ihr die Siliziumoxidschicht 902 als eine Isolierschicht vorgesehen wird und diese Siliziumoxidschicht 902 unter Verwendung der Resist-Maske 901 verarbeitet wird. In den obigen beiden Beispielen ist ein Kontaktloch mit einem Durchmesser von 0,3 μm oder weniger und hohem Seitenverhältnis erforderlich, das mit einer hohen Verarbeitungsrate und Verarbeitungsselektivität zu verarbeiten ist. Die obige "hohe Verarbeitungsselektivität" bedeutet, dass nur eine Siliziumoxidschicht, die zu verarbeiten ist, selektiv mit hoher Rate verarbeitet wird, während Siliziumnitrid oder Silizium im Fall von 15(a) kaum verarbeitet wird und Silizium im Fall von 15(b) kaum verarbeitet wird. Wenn in einem herkömmlichen Plasmabearbeitungsgerät die Dichte des Plasmas erhöht wird, um eine hohe Verarbeitungsrate zu erhalten, schreitet die Dissoziation des Quellgases ebenfalls fort, wobei es schwierig ist, die obige hohe Verarbeitungsselektivität zu erhalten. Währenddessen wird in einem Gerät gemäß der vorliegenden Erfindung, da die Elektronentemperatur niedrig ist, die übermäßige Dissoziation des Quellgases selbst dann verhindert, wenn die Dichte des Plasmas hoch ist, wobei eine hohe Verarbeitungsselektivität erhalten werden kann. Ferner sind eine hohe Verarbeitungsrate und eine hohe Verarbeitungsselektivität verträglich, indem die Hochfrequenzspannung an eine Elektrode, die an einer Stelle entgegengesetzt zur Wand eines Vakuumgefäßes angeordnet ist, an eine Strahlungsantenne für elektromagnetische Wellen oder an eine verarbeitete Probe angelegt wird und eine Radikalsteuerfunktion vorgesehen wird, die die Reaktion an der Oberfläche der Elektrode nutzt, an die die Hochfrequenzspannung angelegt wird.
  • Oben sind die Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben worden, wobei die vorliegende Erfindung aber nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt ist. Zum Beispiel wird in den obigen Ausführungsformen ein Permanentmagnet verwendet, dessen Oberflächenmagnetflussdichte in der Mitte 1000 Gauß beträgt, wobei aber ein Permanentmagnet mit beliebiger Oberflächenmagnetflussdichte im Bereich von 200 bis 5000 Gauß verwendet werden kann. Die gewünschte Verteilung eines magnetischen Felds kann dadurch erhalten werden, dass der Durchmesser eines verwendeten Permanentmagneten geeignet eingestellt wird.
  • In der obigen vierten Ausführungsform bis achten Ausführungsform wird ein Permanentmagnet mit dem Durchmesser von 30 cm und der Dicke von 10 cm verwendet, wobei aber die effektive Verteilung eines magnetischen Felds gebildet werden kann, indem ein Magnet mit einem Durchmesser, der gleich dem einer verarbeiteten Probe ist oder der 70 bis 150% des Durchmessers einer verarbeiteten Probe entspricht, und dessen Dicke 10 bis 100% des Durchmessers einer verarbeiteten Probe entspricht, verwendet wird. Die ideale Verteilung eines magnetischen Felds kann gebildet werden, falls insbesondere der Durchmesser eines Permanentmagneten größer als der einer Probe ist und ferner die Dicke in der Nähe des obigen Durchmessers liegt. Ein Permanentmagnet mit einem großen Durchmesser kann dadurch gebildet werden, dass anstelle eines Permanentmagneten eine Mehrzahl kleiner Magneten eng angeordnet werden und entsprechend vertikal magnetisiert werden. Falls ein Permanentmagnet mit einem großen Durchmesser dadurch gebildet wird, dass eine Mehrzahl kleiner Magneten eng angeordnet werden und sie vertikal entsprechend magnetisiert werden, kann die Verteilung eines magnetischen Felds in einer Ebene dadurch reguliert werden, dass sie so aufgebaut sind, dass ein einzelner kleiner Magnet vertikal bewegt werden kann.
  • In der obigen dritten Ausführungsform bis siebenten Ausführungsform besteht eine radiale Streifenleitung aus vier Teilen, wobei aber die ähnliche Wirkung ebenfalls erhalten werden kann, falls eine Streifenleitung symmetrisch und radial durch 3 bis 20 Teile gebildet ist. In der achten Ausführungsform ist ein Fall gezeigt, dass eine radiale Streifenleitung aus drei Teilen besteht, wobei aber die ähnliche Funktion erhalten werden kann, falls eine Streifenleitung aus drei oder mehr ungeraden Teilen besteht.
  • In der obigen ersten Ausführungsform bis achten Ausführungsform wird zum Erzeugen eines magnetischen Felds eine Zylinderspule oder die Kombination einer Zylinderspule und eines Permanentmagneten verwendet, wobei aber in irgendeiner Ausführungsform irgendein Aufbau nur aus einer Zylinderspule, die Kombination einer Zylinderspule und eines Permanentmagneten und ferner nur ein Permanentmagnet angewendet werden können.
  • In der obigen fünften Ausführungsform bis achten Ausführungsform ist eine Streifenleitung radial angeordnet, wobei aber die ähnliche Wirkung auch dann erhalten werden kann, wenn mehrere lineare Streifenleitungen parallel angeordnet sind und jede Streifenleitung gespeist wird.
  • Wie aus der obigen Beschreibung klar ist, kann gemäß der vorliegenden Erfindung die durch einen Elektromagneten in einem Elektronenzyklotronresonanz-Plasmagenerator verbrauchte Leistung stark verringert werden und an die Oberfläche einer Probe eine hohe Dichte an Ionen und Radikalen abgegeben werden. Eine Erdungselektrode kann an einer Stelle, die einer verarbeiteten Probe gegenüberliegt, eingebaut werden und eine Hochfrequenzvorspannung gleichmäßig gemacht werden.
  • Ferner kann durch Erzeugen von Plasma durch Elektronenzyklotronresonanz durch eine elektromagnetische Welle in einem UHF-Band selbst unter niedrigem Gasdruck ein hochdichtes Plasma erzeugt werden und außerdem die Dampfphase des hochdichten Plasmas in dem niedrigen Dissoziationsgrad realisiert werden, wobei Radikale, die auf eine verarbeitete Probe auftreffen, durch Reaktion an der Oberfläche einer Elektrode in einer ebenen Form zum Aussenden einer elektromagnetischen Welle gesteuert werden können. Hierdurch können Anforderungen wie etwa hoher Durchsatz, hohe Ätzselektivität und Verarbeitung in hohem Seitenverhältnis in äußerst genauer Verarbeitung von 0,2 μm oder weniger gleichzeitig erfüllt werden und lange Zeit stabile Ätzcharakteristiken erhalten werden.

Claims (25)

  1. Ein Plasmabearbeitungsgerät mit: einem Vakuumgefäß (101, 801); einer Einrichtung zum Evakuieren des Raums innerhalb des Vakuumgefäßes; einer Einrichtung (120, 820) zum Einleiten von Reaktionsgas in das Vakuumgefäß; einem Probenständer (111, 809), der in dem Vakuumgefäß bereitgestellt wird, um eine verarbeitete Probe (110, 808) darauf zu laden; einer Strahlungsantenne (107, 806) für elektromagnetische Wellen, die gegenüber der Oberfläche der verarbeiteten Probe (110, 808) in dem Vakuumgefäß angeordnet ist; und einer Einrichtung (102, 804), die außerhalb des Vakuumgefäßes zur Erzeugung eines magnetischen Felds vorgesehen ist, um ein Plasma in dem Vakuumgefäß durch Zusammenwirken mit einer elektromagnetischen Welle zu erzeugen, die von der Strahlungsantenne für elektromagnetische Wellen in das Vakuumgefäß ausgesendet wurde, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsantenne (107, 806) für elektromagnetische Wellen auf einer Erdungselektrode (105, 805) vorgesehen ist; wobei zwischen der Antenne (107, 806) und der Erdungselektrode (105, 805) ein Dielektrikum (106, 807) angeordnet ist.
  2. Ein Plasmabearbeitungsgerät nach Anspruch 1, wobei: die Strahlungsantenne (107, 806) für elektromagnetische Wellen in einer ebenen Form ausgebildet ist.
  3. Ein Plasmabearbeitungsgerät nach Anspruch 1, wobei: die Strahlungsantenne (107, 806) für elektromagnetische Wellen in einer ebenen Form ausgebildet ist, und ein Schlitz (121, 122) auf der ebenen Platte (170) ausgebildet ist.
  4. Ein Plasmabearbeitungsgerät nach Anspruch 1, wobei: die Strahlungsantenne (107, 806) für elektromagnetische Wellen aus einer Mehrzahl linearer Antennenteile besteht.
  5. Ein Plasmabearbeitungsgerät nach Anspruch 4, wobei: die Strahlungsantenne (806) für elektromagnetische Wellen so angeordnet ist, dass sich ihre drei oder mehr ungeraden, linearen Antennenteile gegenseitig kreuzen; und der Schnittpunkt (812) der Antennenteile außerhalb der Mitte jedes Antennenteils angeordnet ist.
  6. Ein Plasmabearbeitungsgerät nach Anspruch 1, wobei: die Strahlungsantenne für elektromagnetische Wellen mit einer Versorgungsquelle (205) für elektromagnetische Wellen in einem UHF-Band verbunden ist.
  7. Ein Plasmabearbeitungsgerät nach Anspruch 1, wobei: beide, eine erste Hochfrequenzspannung in dem Bereich von 300 MHz bis 1 GHz und eine zweite Hochfrequenzspannung mit der Frequenz halb so groß oder geringer als die erste Hochfrequenzspannung an die Strahlungsantenne für elektromagnetische Wellen angelegt werden.
  8. Ein Plasmabearbeitungsgerät nach Anspruch 1, wobei: das Dielektrikum aus Quarz, Aluminiumoxid, Siliziumnitrid, Bornitrid, Siliziumcarbit, Zirkonoxid, Pyrexglas oder Teflon besteht.
  9. Ein Plasmabearbeitungsgerät nach Anspruch 1, wobei: die Strahlungsantenne (107, 806) für elektromagnetische Wellen aus Silizium, Graphit, Aluminium oder rostfreiem Stahl besteht.
  10. Ein Plasmabearbeitungsgerät nach Anspruch 1, wobei: die Strahlungsantenne (107, 806) für elektromagnetische Wellen an einer Stelle vorgesehen ist, die in Kontakt mit einem Plasma, das in dem Vakuumgefäß erzeugt wird, in Kontakt steht.
  11. Ein Plasmabearbeitungsgerät nach Anspruch 1, wobei: eine erste Hochfrequenzspannung in dem Bereich von 300 MHz bis 1 GHz an die Strahlungsantenne (107, 806) für elektromagnetische Wellen angelegt wird.
  12. Ein Plasmabearbeitungsgerät nach Anspruch 1, wobei: eine Substanz, die elektromagnetische Wellen übertragen kann, in der Umgebung der Oberfläche, die im Kontakt mit dem Plasma der Strahlungsantenne (107, 806) für elektromagnetische Wellen steht, vorgesehen ist.
  13. Ein Plasmabearbeitungsgerät nach Anspruch 12, wobei: die Substanz, die die elektromagnetische Welle übertragen kann, aus Aluminiumoxid, Quarz, Siliziumnitrid, Bornitrid, Steatit oder Zirkonoxid besteht.
  14. Ein Plasmabearbeitungsgerät nach Anspruch 1, weiter mit: einer Einrichtung, um den Abstand zwischen der verarbeiteten Probe, die auf dem Probenständer (111) geladen ist, und der Strah lungsantenne (107, 806) für elektromagnetische Wellen zu variieren.
  15. Ein Plasmabearbeitungsgerät nach Anspruch 1, wobei: eine elektromagnetische Welle, die von der Strahlungsantenne (107, 806) für elektromagnetische Wellen in einem Raum innerhalb des Vakuumgefäßes ausgesendet wird, eine zirkular polarisierte Welle ist.
  16. Ein Plasmabearbeitungsgerät nach Anspruch 1, weiter mit: einer Einrichtung, um den Druck in dem Vakuumgefäß auf einen vorbestimmten Druck in dem Bereich zwischen 0,1 Pa bis 3 Pa einzustellen.
  17. Ein Plasmabearbeitungsgerät nach Anspruch 1, weiter mit: einer Einrichtung, um eine Hochfrequenzspannung an dem Probenständer (111) anzulegen.
  18. Ein Plasmabearbeitungsgerät nach Anspruch 1, wobei: die Strahlungsantenne (107, 806) für elektromagnetische Wellen als ebene Platte (107) ausgebildet ist.
  19. Ein Plasmabearbeitungsgerät nach Anspruch 18, wobei: die ebene Platte (107) eine zirkular leitende Platte ist.
  20. Ein Plasmabearbeitungsgerät nach Anspruch 18, wobei: eine Stelle an der eine elektromagnetische Welle durch eine Versorgungsquelle für elektromagnetische Wellen an die ebene Platte (107) übergeben wird an eine Stelle außerhalb des Zentrums der ebenen Platte gesetzt wird.
  21. Ein Plasmabearbeitungsgerät nach Anspruch 1, wobei: das Reaktionsgas ein Ätzgas ist, das aus einem Gemisch mit Fluor besteht.
  22. Ein Plasmabearbeitungsgerät nach Anspruch 1, wobei: die verarbeitete Probe eine Halbleiterscheibe ist.
  23. Ein Plasmabearbeitungsgerät nach Anspruch 1, wobei: die Strahlungsantenne (107, 806) für elektromagnetische Wellen aus einer Mehrzahl streifenförmiger Antennenteile besteht, die auf der Erdungselektrode (105, 805) über das Dielektrikum (106, 807) vorgesehen sind; und die Länge jedes Antennenteils auf eine Länge im Bereich von –20% der Länge eines ganzzahligen Vielfachen des Viertels der Wellenlänge der elektromagnetischen Welle gesetzt wird.
  24. Ein Plasmabearbeitungsgerät nach Anspruch 4, wobei: die Versorgungsquelle für elektromagnetische Wellen eine elektromagnetische Welle in einem UHF-Band von der Quelle für elektromagnetische Wellen an die Strahlungsantenne (107, 806) für elektromagnetische Wellen über ein Hochpassfilter (108) abgibt.
  25. Ein Plasmabearbeitungsgerät nach Anspruch 7, wobei: die erste Hochfrequenzspannung von einer ersten Versorgungsquelle für elektromagnetischen Quellen an die Strahlungsantenne (107, 806) für elektromagnetische Wellen über ein Hochpassfilter (108) abgegeben wird; und die zweite Hochfrequenzspannung von einer zweiten Versorgungsquelle für elektromagnetische Wellen an die Strahlungsantenne (107, 806) für elektromagnetische Wellen über ein Tiefpassfilter (109) abgegeben wird.
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