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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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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.
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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.
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Das
Plasmabearbeitungsgerät
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist in Anspruch 1 definiert.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1 ist
ein schematisches Blockdiagramm, das ein Plasmabearbeitungsgerät zeigt,
das einer ersten Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung entspricht;
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2 erläutert den
Aufbau eines Strahlers elektromagnetischer Wellen in der obigen
ersten Ausführungsform;
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3(a) und 3(b) zeigen
die Charakteristiken eines ECR-Plasmas durch eine elektromagnetische
Welle in einem UHF-Band und durch eine herkömmliche Mikrowelle;
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4(a) und 4(b) erläutern den
Aufbau, falls auf einer kreisförmigen
leitenden Platte in der ersten Ausführungsform ein Schlitz gebildet
ist;
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5 ist
ein schematisches Blockdiagramm, das ein Plasmabearbeitungsgerät zeigt,
das einer zweiten Ausführungsform
gemäß der vorliegenden Erfindung
entspricht;
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6 erläutert den
Aufbau eines Strahlers elektromagnetischer Wellen in der obigen
zweiten Ausführungsform;
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7 ist
ein schematisches Blockdiagramm, das ein Plasmabearbeitungsgerät zeigt,
das einer dritten Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung entspricht;
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8 erläutert den
Aufbau eines elektromagnetischen Strahlers in der obigen dritten
Ausführungsform;
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9 ist
ein schematisches Blockdiagramm, das ein Plasmabearbeitungsgerät zeigt,
das einer vierten Ausführungsform
gemäß der vorliegenden Erfindung
entspricht;
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10 erläutert den
Aufbau eines elektromagnetischen Strahlers in der obigen vierten
Ausführungsform;
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11 ist
ein schematisches Blockdiagramm, das ein Plasmabearbeitungsgerät zeigt,
das einer fünften
Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung entspricht;
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12 ist
ein schematisches Blockdiagramm, das ein Plasmabearbeitungsgerät zeigt,
das einer sechsten Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung entspricht;
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13 ist
ein schematisches Blockdiagramm, das ein Plasmabearbeitungsgerät zeigt,
das einer siebenten Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung entspricht;
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14 ist
ein schematisches Blockdiagramm, das ein Plasmabearbeitungsgerät zeigt,
das einer achten Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung entspricht;
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15(a) und 15(b) erläutern Beispiele der
Verarbeitung in einer neunten Ausführungsform gemäß der vorliegenden
Erfindung; und
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16 zeigt
die Beziehung zwischen der Frequenz einer elektromagnetischen Welle
und dem Wirkungsgrad der Plasmaerzeugung.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im
Folgenden werden die Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung ausführlich beschrieben.
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<Erste Ausführungsform>
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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<Zweite Ausführungsform>
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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.
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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.
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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.
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<Dritte Ausführungsform>
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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.
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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.
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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.
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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.
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<Vierte Ausführungsform>
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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<Fünfte
Ausführungsform>
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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.
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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.
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<Sechste Ausführungsform>
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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.
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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.
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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.
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<Siebente Ausführungsform>
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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.
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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.
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<Achte Ausführungsform>
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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.
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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.
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<Neunte Ausführungsform>
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.