JP2003505868A - 誘導結合されたプラズマを用いて基板をエッチングするための装置および方法 - Google Patents
誘導結合されたプラズマを用いて基板をエッチングするための装置および方法Info
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Abstract
(57)【要約】
誘導結合されるプラズマ（１４）を用いて、基板（１０）、殊にシリコン基板をエッチングするための方法およびこの方法を実施するのに適した装置が提案される。このために、ＩＣＰ源（１３）によって高周波の交番的な電磁界が発生され、これがリアクタ（１５）において反応性粒子から誘導結合されたプラズマ（１４）を発生する。その際誘導結合されたプラズマ（１４）は高周波の交番的な電磁界を反応性ガスに作用させることによって生じる。更に、ＩＣＰ源（１３）によって誘導結合されたプラズマ（１４）に高周波の交番的な電磁界を介して入力結合されたプラズマ電力をパルス化することができる装置が設けられているので、少なくとも一時的に、パルス化された高周波電力がプラズマ電力として誘導結合されたプラズマ（１４）に入力結合することができる。パルス化されたプラズマ電力は更に、パルス化された磁界および／またはパルス化された基板電極電力と組み合わせるかまたは相関付けることができる。
Description
【０００１】
本発明は、独立請求項の上位概念に記載の誘導結合されるプラズマを用いて、
基板、例えばシリコン基体をエッチングするための装置およびこの装置によって
実施可能な方法に関する。
基板、例えばシリコン基体をエッチングするための装置およびこの装置によって
実施可能な方法に関する。
【０００２】
従来の技術
誘導的なプラズマ源を使用して例えばシリコンに対して異方性高速エッチング
方法を実施するために、例えばＤＥ４２４１０４５Ｃ２号から公知であるような
方法において、できるだけ短い時間において、いわゆるパッシベーションステッ
プの期間に効果的な側壁パッシベーションを実施しかつ更にいわゆるエッチング
ステップの期間にシリコンのできるだけ高度に集中してエッチングするフルオル
ラジカルを実現することが必要である。その際エッチングレートを高めるために
最も考えられるのは、誘導プラズマ源をできるだけ高い高周波電力で動作させか
つこれによりできるだけ高いプラズマ電力を、発生された誘導結合されたプラズ
マに入力結合することである。
方法を実施するために、例えばＤＥ４２４１０４５Ｃ２号から公知であるような
方法において、できるだけ短い時間において、いわゆるパッシベーションステッ
プの期間に効果的な側壁パッシベーションを実施しかつ更にいわゆるエッチング
ステップの期間にシリコンのできるだけ高度に集中してエッチングするフルオル
ラジカルを実現することが必要である。その際エッチングレートを高めるために
最も考えられるのは、誘導プラズマ源をできるだけ高い高周波電力で動作させか
つこれによりできるだけ高いプラズマ電力を、発生された誘導結合されたプラズ
マに入力結合することである。
【０００３】
しかしこの種の入力結合可能なプラズマ電力には、一方においてプラズマ源の
電気的な構成要素の負荷能力から生じ、他方においてプロセス技術的な性質でも
ある限界が設定されている。すなわち、誘導プラズマ源の高周波電力が高くなる
と、すなわち入力結合すべきプラズマ電力が高くなると、源もしくはソース領域
から、発生される誘導結合されるプラズマへの電気的な介入がますます障害を受
けることになり、このために基板ウェハにおけるエッチング結果が劣化されるこ
とになる。
電気的な構成要素の負荷能力から生じ、他方においてプロセス技術的な性質でも
ある限界が設定されている。すなわち、誘導プラズマ源の高周波電力が高くなる
と、すなわち入力結合すべきプラズマ電力が高くなると、源もしくはソース領域
から、発生される誘導結合されるプラズマへの電気的な介入がますます障害を受
けることになり、このために基板ウェハにおけるエッチング結果が劣化されるこ
とになる。
【０００４】
更に、ＤＥ４２４１０４５Ｃ２号に記載のエッチングプロセスではプラズマ電
力が非常に高い場合、エッチングステップとパッシベーションステップとの間の
切換フェーズにおけるプラズマ入力結合の際にも安定性問題も生じる。この問題
の原因は次の通りである：入力結合すべき電力がｋＷ領域にある場合、切換フェ
ーズにおいて発生する電力反射および電圧の過度の高まりがプラズマ源の電気回
路（コイル、接続されている容量、発生器出力段など）に破壊的に作用する。
力が非常に高い場合、エッチングステップとパッシベーションステップとの間の
切換フェーズにおけるプラズマ入力結合の際にも安定性問題も生じる。この問題
の原因は次の通りである：入力結合すべき電力がｋＷ領域にある場合、切換フェ
ーズにおいて発生する電力反射および電圧の過度の高まりがプラズマ源の電気回
路（コイル、接続されている容量、発生器出力段など）に破壊的に作用する。
【０００５】
特許出願１９９００１７９号明細書にはこのために既に、ＤＥ４２４１０４５
Ｃ２号に対して一層改良された誘導プラズマ源が記載されており、つまりこのプ
ラズマ源は、誘導プラズマ源のコイルの無損失の対称的な高周波供給を用いて特
別高いプラズマ電力に適しており、かつ障害入力結合が特別に少ない誘導プラズ
マを発生するものである。しかしこの形式の源に対しても、約３ｋＷないし５ｋ
Ｗの実際に使用可能な電力限界値が存在している。つまりその上では必要な高周
波構成要素は極端に高くなるかまたはプラズマ安定性に関する問題は急激に増加
する。
Ｃ２号に対して一層改良された誘導プラズマ源が記載されており、つまりこのプ
ラズマ源は、誘導プラズマ源のコイルの無損失の対称的な高周波供給を用いて特
別高いプラズマ電力に適しており、かつ障害入力結合が特別に少ない誘導プラズ
マを発生するものである。しかしこの形式の源に対しても、約３ｋＷないし５ｋ
Ｗの実際に使用可能な電力限界値が存在している。つまりその上では必要な高周
波構成要素は極端に高くなるかまたはプラズマ安定性に関する問題は急激に増加
する。
【０００６】
特許出願１９９１９８３２号明細書から更に、誘導結合されたプラズマに高周
波の交番的な電磁場で以て入力結合されるプラズマ電力を、個々のプロセス過程
、殊に交番するエッチングステップおよびパッシベーションステップ間で断熱的
に変化させることが既に公知である。
波の交番的な電磁場で以て入力結合されるプラズマ電力を、個々のプロセス過程
、殊に交番するエッチングステップおよびパッシベーションステップ間で断熱的
に変化させることが既に公知である。
【０００７】
この形式の断熱的な電力移行、すなわち入力結合されるプラズマ電力を徐々に
加速もしくは低減することで、上述した問題、すなわち１ｋＷないし５ｋＷの領
域にあるプラズマ電力を投入および遮断する場合の電力反射および電圧の過度の
高まりに関する問題を克服することが可能になる。ただしここで、ＩＣＰ源のイ
ンピーダンスは同時に、入力結合されるプラズマ電力に依存しているその都度の
プラズマインピーダンスに、自動的な整合回路網またはインピーダンス変換器（
「マッチボックス」）を用いて連続的に整合されるようになっている。しかし上
述した電力移行は投入過程の典型的な時間間隔は０．１ないし２ｓｅｃの領域に
ある。一層高速な電力変化はこのアプローチでは可能ではない。
加速もしくは低減することで、上述した問題、すなわち１ｋＷないし５ｋＷの領
域にあるプラズマ電力を投入および遮断する場合の電力反射および電圧の過度の
高まりに関する問題を克服することが可能になる。ただしここで、ＩＣＰ源のイ
ンピーダンスは同時に、入力結合されるプラズマ電力に依存しているその都度の
プラズマインピーダンスに、自動的な整合回路網またはインピーダンス変換器（
「マッチボックス」）を用いて連続的に整合されるようになっている。しかし上
述した電力移行は投入過程の典型的な時間間隔は０．１ないし２ｓｅｃの領域に
ある。一層高速な電力変化はこのアプローチでは可能ではない。
【０００８】
発明の利点
本発明の装置およびこれにより実施される方法は従来技術に比して次のような
利点を有している：これにより、可変に調整設定可能な、パルス化された高周波
電力が発生され、これはプラズマ電力として誘導結合されたプラズマ中に入力結
合可能であり、その際プラズマ電力のパルス化は非常に高速、例えばマイクロ秒
内に行われかつ同時に、数千ワットの電力変化と結び付けられているものである
。
利点を有している：これにより、可変に調整設定可能な、パルス化された高周波
電力が発生され、これはプラズマ電力として誘導結合されたプラズマ中に入力結
合可能であり、その際プラズマ電力のパルス化は非常に高速、例えばマイクロ秒
内に行われかつ同時に、数千ワットの電力変化と結び付けられているものである
。
【０００９】
プラズマ電力の行われるパルス化は更に、ＩＣＰ源の経済性の著しい改善と結
び付けられておりかつ平均プラズマ電力を低減することを可能にするかもしくは
平均プラズマ電力が変わらないとした場合、エッチングレートを高めるのを可能
にするものである。更に、プラズマ電力のパルス化によって、ＩＣＰ源の源領域
からの電気的な干渉効果が効果的に低減される。
び付けられておりかつ平均プラズマ電力を低減することを可能にするかもしくは
平均プラズマ電力が変わらないとした場合、エッチングレートを高めるのを可能
にするものである。更に、プラズマ電力のパルス化によって、ＩＣＰ源の源領域
からの電気的な干渉効果が効果的に低減される。
【００１０】
本発明の有利な実施の形態は、従属請求項に記載の構成から明らかである。
【００１１】
すなわち、本発明のプラズマエッチング装置が平衡のとられた、対称的に構成
されかつ対称的に給電される、ＩＣＰ源のコンフィギュレーションを備えている
ようにすれば特別有利である。このようにして、基板の表面を介するエッチング
レートの均質性は著しく改善されかつ高いプラズマ電力の、発生されたプラズマ
への電気的な入力結合は著しく簡単化される。
されかつ対称的に給電される、ＩＣＰ源のコンフィギュレーションを備えている
ようにすれば特別有利である。このようにして、基板の表面を介するエッチング
レートの均質性は著しく改善されかつ高いプラズマ電力の、発生されたプラズマ
への電気的な入力結合は著しく簡単化される。
【００１２】
更に、リアクタの内部に、付加的な、一定のまたは時間的に変化する縦磁場が
発生され、この磁場が、生成された、誘導結合されたプラズマをプラズマ源から
出発して磁気びんの形式で、エッチングすべき基板まで導く。
発生され、この磁場が、生成された、誘導結合されたプラズマをプラズマ源から
出発して磁気びんの形式で、エッチングすべき基板まで導く。
【００１３】
方向は少なくとも近似的にまたは主要には、基板および誘導結合されたプラズ
マの接続ラインによって定義される方向に対して平行であるこの磁場が、入力結
合される高周波電力を所望のプラズマ核種（電子、イオン、自由なラジカル）が
生成されるようにする利用度を、すなわちプラズマ生成の効率を著しく改善する
のである。それ故に、プラズマ電力を同じとした場合には、付加的に著しく高い
エッチングレートが可能ということにもなる。
マの接続ラインによって定義される方向に対して平行であるこの磁場が、入力結
合される高周波電力を所望のプラズマ核種（電子、イオン、自由なラジカル）が
生成されるようにする利用度を、すなわちプラズマ生成の効率を著しく改善する
のである。それ故に、プラズマ電力を同じとした場合には、付加的に著しく高い
エッチングレートが可能ということにもなる。
【００１４】
発生されたプラズマは磁場を通して特別良好にガイドされかつエッチングすべ
き基板自体に発生される磁場の支配率は特別僅かであるので、付加的に、リアク
タの内壁対して同心的に配置されているアパーチャが設けられていれば、一層有
利であることが分かっている。この場合、アパーチャは有利には、基板電極上に
配置されている基板の上方約５ｃｍのところに配置されている。このアパーチャ
は基板表面上のエッチングの均質性を改善しかつ同時に、時間的に変化する磁場
の場合には、エッチングすべき基板中における高い誘導される電圧を回避するこ
とにもなる。この高い電圧はそこでは状況によっては電子的な素子に損傷を及ぼ
すことになるものである。
き基板自体に発生される磁場の支配率は特別僅かであるので、付加的に、リアク
タの内壁対して同心的に配置されているアパーチャが設けられていれば、一層有
利であることが分かっている。この場合、アパーチャは有利には、基板電極上に
配置されている基板の上方約５ｃｍのところに配置されている。このアパーチャ
は基板表面上のエッチングの均質性を改善しかつ同時に、時間的に変化する磁場
の場合には、エッチングすべき基板中における高い誘導される電圧を回避するこ
とにもなる。この高い電圧はそこでは状況によっては電子的な素子に損傷を及ぼ
すことになるものである。
【００１５】
更に、ＩＣＰコイル発生器に、インピーダンスの整合のために入力結合すべき
プラズマ電力の関数として、発生された交番的な電磁場の変化を行う素子が集積
されているようにすれば非常に有利である。というのは、これにより、プラズマ
電力パルスとパルス休止時間との間の特別高速な切換が実現されるからである。
プラズマ電力の関数として、発生された交番的な電磁場の変化を行う素子が集積
されているようにすれば非常に有利である。というのは、これにより、プラズマ
電力パルスとパルス休止時間との間の特別高速な切換が実現されるからである。
【００１６】
この周波数変化によって有利には、プラズマ電力のパルス化の際一時的に、殊
に、高速に変化する入力結合されるプラズマ電力の時間において、すなわちパル
ス期間および休止期間移行時に、高い、反射された電力がＩＣＰコイル発生器に
戻るように発生することが回避される。その際ＩＣＰコイル発生器の高周波電力
の可変の周波数に関していつでもできるだけ良好なインピーダンス整合が行われ
るという別の重要な利点は次の点にある：この周波数変化は高速に実施すること
ができる。というのは、それは、周波数変化を実施する電子回路の制御速度によ
ってのみ制限されているからである。すなわち、ＩＣＰコイル発生器の出力電力
の反応時間または非常に高速な電力変化はマイクロ秒領域において安定して可能
であり、このために、エッチングステップおよび／またはパッシベーションステ
ップの期間に、その持続時間がマイクロ秒領域にあるプラズマ電力パルスで動作
することを許容するものである。
に、高速に変化する入力結合されるプラズマ電力の時間において、すなわちパル
ス期間および休止期間移行時に、高い、反射された電力がＩＣＰコイル発生器に
戻るように発生することが回避される。その際ＩＣＰコイル発生器の高周波電力
の可変の周波数に関していつでもできるだけ良好なインピーダンス整合が行われ
るという別の重要な利点は次の点にある：この周波数変化は高速に実施すること
ができる。というのは、それは、周波数変化を実施する電子回路の制御速度によ
ってのみ制限されているからである。すなわち、ＩＣＰコイル発生器の出力電力
の反応時間または非常に高速な電力変化はマイクロ秒領域において安定して可能
であり、このために、エッチングステップおよび／またはパッシベーションステ
ップの期間に、その持続時間がマイクロ秒領域にあるプラズマ電力パルスで動作
することを許容するものである。
【００１７】
ＩＣＰ源のパルス化される作動において非常に高速なインピーダンス変化がプ
ラズマ中に発生するので、これまでの従来の技術によれば、ｋＷ（キロワット）
領域にある、殊に３ｋＷより上の領域にある個別パルス電力の場合、入力結合さ
れる高周波電力パルスのオンおよびオフの際の高い反射される電力の発生を介す
ることまたはこれを少なくとも不都合に作用しないように処置することは不可能
である。これに対して本発明の装置によってこの場合も、誘導結合されるプラズ
マないしＩＣＰ源およびＩＣＰコイル発生器のインピーダンス整合がいつでも保
証されている。
ラズマ中に発生するので、これまでの従来の技術によれば、ｋＷ（キロワット）
領域にある、殊に３ｋＷより上の領域にある個別パルス電力の場合、入力結合さ
れる高周波電力パルスのオンおよびオフの際の高い反射される電力の発生を介す
ることまたはこれを少なくとも不都合に作用しないように処置することは不可能
である。これに対して本発明の装置によってこの場合も、誘導結合されるプラズ
マないしＩＣＰ源およびＩＣＰコイル発生器のインピーダンス整合がいつでも保
証されている。
【００１８】
ＩＣＰ源のパルス化される作動は、連続波作動に比べて、更に、高周波電力パ
ルスないしプラズマ電力パルスの期間に、連続的な作動の場合に比べて著しく高
いプラズマ密度が実現されるという重大な利点を有している。このことは次のこ
とに基づいている：誘導的なプラズマの発生は高度に非線形の過程であるので、
この結果このパルス化される作動モードにおける平均プラズマ密度は時間平均に
相応する平均プラズマ電力の場合より高い。それ故に、時間平均に関連して、パ
ルス作動において、連続波作動におけるよりも一層効果的に反応核種およびイオ
ンが得られる。このことは殊に、いわゆる「巨大パルス」、すなわち例えば２０
ｋＷのピーク電力パルスの比較的短くしかも極端に電力の強い高周波電力パルス
が使用されるとき、当てはまる。この種のパルスは本発明の装置によって今や可
能になるようなもので、この場合平均プラズマ電力は時間平均において例えば単
に５００ｋＷにあるにすぎない。
ルスないしプラズマ電力パルスの期間に、連続的な作動の場合に比べて著しく高
いプラズマ密度が実現されるという重大な利点を有している。このことは次のこ
とに基づいている：誘導的なプラズマの発生は高度に非線形の過程であるので、
この結果このパルス化される作動モードにおける平均プラズマ密度は時間平均に
相応する平均プラズマ電力の場合より高い。それ故に、時間平均に関連して、パ
ルス作動において、連続波作動におけるよりも一層効果的に反応核種およびイオ
ンが得られる。このことは殊に、いわゆる「巨大パルス」、すなわち例えば２０
ｋＷのピーク電力パルスの比較的短くしかも極端に電力の強い高周波電力パルス
が使用されるとき、当てはまる。この種のパルスは本発明の装置によって今や可
能になるようなもので、この場合平均プラズマ電力は時間平均において例えば単
に５００ｋＷにあるにすぎない。
【００１９】
この場合、いずれにせよ、ＩＣＰコイル発生器およびプラズマエッチング装置
の別の装置構成要素における回避できない熱損失はプラズマ電力の比較的低い時
間平均値と有利にも相関付けられており、一方で、所望のプラズマ効果、殊に実
現可能なエッチングレートは有利にも、発生するピーク電力と相関をとられてい
る。その結果、反応核種およびイオンの発生の効率は著しく改善される。
の別の装置構成要素における回避できない熱損失はプラズマ電力の比較的低い時
間平均値と有利にも相関付けられており、一方で、所望のプラズマ効果、殊に実
現可能なエッチングレートは有利にも、発生するピーク電力と相関をとられてい
る。その結果、反応核種およびイオンの発生の効率は著しく改善される。
【００２０】
ＩＣＰ源のパルス化される作動の別の利点は、高周波電力パルス間の休止期間
において、障害となる荷電はエッチングすべき基板に放電することができかつこ
れによりエッチングの際のプロフィールコントロールが全体として改善される点
にある。
において、障害となる荷電はエッチングすべき基板に放電することができかつこ
れによりエッチングの際のプロフィールコントロールが全体として改善される点
にある。
【００２１】
更に、発生される磁場のパルス化を入力結合されるプラズマ電力のパルス化お
よび／または基板電圧発生器を介して基板に入力結合される高周波電力のパルス
化と時間的に相関付けるまたは同期するようにすれば非常に有利である。すなわ
ち、磁場および入力結合されるプラズマ電力のパルス化の時間的な同期によって
、殊に磁気コイルに生じるオーミックな熱損失の著しい低減が生じ、このために
、磁気コイルの冷却および温度コントロールの問題が簡単になることになる。
よび／または基板電圧発生器を介して基板に入力結合される高周波電力のパルス
化と時間的に相関付けるまたは同期するようにすれば非常に有利である。すなわ
ち、磁場および入力結合されるプラズマ電力のパルス化の時間的な同期によって
、殊に磁気コイルに生じるオーミックな熱損失の著しい低減が生じ、このために
、磁気コイルの冷却および温度コントロールの問題が簡単になることになる。
【００２２】
例えば入力結合されるプラズマ電力が１：２０のパルス持続期間対パルス休止
期間比によって作動されるとすれば、磁気コイルを流れる電流も例えば１：１８
のパルス持続期間対パルス休止期間比でパルス化することができ、これにより有
利にも、磁気コイルからの必要とされる熱搬出は本来の値の１／１８に低減され
る。同時に、電気エネルギーの消費量も相応に低下する。
期間比によって作動されるとすれば、磁気コイルを流れる電流も例えば１：１８
のパルス持続期間対パルス休止期間比でパルス化することができ、これにより有
利にも、磁気コイルからの必要とされる熱搬出は本来の値の１／１８に低減され
る。同時に、電気エネルギーの消費量も相応に低下する。
【００２３】
図面
本発明の実施例を図面に基づいて以下の説明において詳細に説明する。図１は
、プラズマエッチング装置の概略を示し、図２はＩＣＰ源が接続されている電子
的な帰還結合回路を示し、図３は、フィルタ特性曲線の例を示し、図４は、プラ
ズマに入力結合された高周波プラズマ電力パルスの、磁界パルスとの時間的な同
期の例を示し、図５は、基板電圧発生器に集積可能な、非常に短い高周波電力パ
ルスを生成するための回路装置を示し、図６は、基板電極電圧の生成のための等
価回路を示し、図７は、高周波電力パルスの期間の基板電極電圧の変化を振動周
期の数の関数として示す。
、プラズマエッチング装置の概略を示し、図２はＩＣＰ源が接続されている電子
的な帰還結合回路を示し、図３は、フィルタ特性曲線の例を示し、図４は、プラ
ズマに入力結合された高周波プラズマ電力パルスの、磁界パルスとの時間的な同
期の例を示し、図５は、基板電圧発生器に集積可能な、非常に短い高周波電力パ
ルスを生成するための回路装置を示し、図６は、基板電極電圧の生成のための等
価回路を示し、図７は、高周波電力パルスの期間の基板電極電圧の変化を振動周
期の数の関数として示す。
【００２４】
実施例
本発明の第１の実施例を図１に基づいて詳細に説明する。プラズマエッチング
装置５はこのために、まずリアクタ１５を有している。リアクタの上側の領域に
おいて、それ自体公知の方法において、ＩＣＰ（“Inductively Coupled Plasma
”）源１３を介して誘導結合されたプラズマ１４が生成される。更に、例えばＳ
Ｆ６，ＣｌＦ３，Ｏ２，Ｃ４Ｆ８，Ｃ３Ｆ６，ＳｉＦ４またはＮＦ３のような反
応ガスの供給のためのガス供給部１９、反応生成物を排出するためのガス排出部
２０、基板１０、例えば本発明のエッチング方法によってストラクチャ化すべき
シリコン基体またはシリコンウェハ、基板１０にコンタクトしている基板電極１
１、基板電圧発生器１２および第１のインピーダンス変換器１６が設けられてい
る。その際基板電圧発生器１２は基板電極１１およびその上の基板１０に高周波
の交流電圧または高周波電力を入力結合する。高周波の交流電圧または高周波電
力は誘導結合されたプラズマ１４において生成されたイオンが基板１０の方に向
かって加速されるようにする。基板電極１１に入力結合された高周波電力ないし
交流電圧は通例、持続波作動では３Ｗおよび５０Ｗの間ないし５Ｖおよび１００
Ｖの間にありもしくはパルス化作動ではその都度パルスシーケンスにわたる時間
平均にある。
装置５はこのために、まずリアクタ１５を有している。リアクタの上側の領域に
おいて、それ自体公知の方法において、ＩＣＰ（“Inductively Coupled Plasma
”）源１３を介して誘導結合されたプラズマ１４が生成される。更に、例えばＳ
Ｆ６，ＣｌＦ３，Ｏ２，Ｃ４Ｆ８，Ｃ３Ｆ６，ＳｉＦ４またはＮＦ３のような反
応ガスの供給のためのガス供給部１９、反応生成物を排出するためのガス排出部
２０、基板１０、例えば本発明のエッチング方法によってストラクチャ化すべき
シリコン基体またはシリコンウェハ、基板１０にコンタクトしている基板電極１
１、基板電圧発生器１２および第１のインピーダンス変換器１６が設けられてい
る。その際基板電圧発生器１２は基板電極１１およびその上の基板１０に高周波
の交流電圧または高周波電力を入力結合する。高周波の交流電圧または高周波電
力は誘導結合されたプラズマ１４において生成されたイオンが基板１０の方に向
かって加速されるようにする。基板電極１１に入力結合された高周波電力ないし
交流電圧は通例、持続波作動では３Ｗおよび５０Ｗの間ないし５Ｖおよび１００
Ｖの間にありもしくはパルス化作動ではその都度パルスシーケンスにわたる時間
平均にある。
【００２５】
更に、ＩＣＰコイル発生器１７が設けられている。これは第２のインピーダン
ス変換器１８および更にＩＣＰ源１３に接続されている。従ってＩＣＰ源１３は
高周波の電磁的な交番磁場（高周波交番電磁界とも称する）を発生しかつ更にリ
アクタ１５において誘導結合されたプラズマ１４を反応粒子および荷電粒子（イ
オン）から生成する。これら粒子は、高周波交番電磁界の作用によって反応ガス
に生じるものである。ＩＣＰ源１３はこのために、少なくとも１巻きを有するコ
イルを有している。
ス変換器１８および更にＩＣＰ源１３に接続されている。従ってＩＣＰ源１３は
高周波の電磁的な交番磁場（高周波交番電磁界とも称する）を発生しかつ更にリ
アクタ１５において誘導結合されたプラズマ１４を反応粒子および荷電粒子（イ
オン）から生成する。これら粒子は、高周波交番電磁界の作用によって反応ガス
に生じるものである。ＩＣＰ源１３はこのために、少なくとも１巻きを有するコ
イルを有している。
【００２６】
第２のインピーダンス変換器１８は有利には、特許出願ＤＥ１９９００１７９
．０号において提案されているように実現されているので、ＩＣＰ源１３のバラ
ンスのとれた（平衡のとれた）、対称的に構成されたコンフィギュレーションお
よび給電がＩＣＰコイル発生器１７を介して行われるようになっている。これに
より殊に、ＩＣＰ源１３のコイルの両端に加えられる高周波交流電圧が少なくと
もほぼ同語に逆相であることが保証されている。更に、ＩＣＰ源１３のコイルの
中間タップ２６は、図２に示されているように、有利には接地されている。
．０号において提案されているように実現されているので、ＩＣＰ源１３のバラ
ンスのとれた（平衡のとれた）、対称的に構成されたコンフィギュレーションお
よび給電がＩＣＰコイル発生器１７を介して行われるようになっている。これに
より殊に、ＩＣＰ源１３のコイルの両端に加えられる高周波交流電圧が少なくと
もほぼ同語に逆相であることが保証されている。更に、ＩＣＰ源１３のコイルの
中間タップ２６は、図２に示されているように、有利には接地されている。
【００２７】
プラズマエッチング装置５によって、更に例えば、ＤＥ４２４１０４５Ｃ２号
から公知の、シリコンに対する異方性高速エッチングプロセスが交番するエッチ
ングおよびパッシベーションステップを以て実施される。それ故に、この限りで
従来技術からここまで説明してきたものとして公知であるプラズマエッチング装
置５およびこれによって実施されるエッチング方法についての当業者にはそれ自
体公知の別の詳細、殊にそれぞれのエッチングプロセスないしパッシベーション
ステップにおける反応ガス、プロセス圧力および基板電極電圧に関しては、ＤＥ
４２４１０４５Ｃ２号を参照されたい。
から公知の、シリコンに対する異方性高速エッチングプロセスが交番するエッチ
ングおよびパッシベーションステップを以て実施される。それ故に、この限りで
従来技術からここまで説明してきたものとして公知であるプラズマエッチング装
置５およびこれによって実施されるエッチング方法についての当業者にはそれ自
体公知の別の詳細、殊にそれぞれのエッチングプロセスないしパッシベーション
ステップにおける反応ガス、プロセス圧力および基板電極電圧に関しては、ＤＥ
４２４１０４５Ｃ２号を参照されたい。
【００２８】
本発明のプラズマエッチング装置５はその他、特許出願ＤＥ１９９２７８０６
．７号において記載されているようなプロセスガイドに対しても適している。
．７号において記載されているようなプロセスガイドに対しても適している。
【００２９】
殊に、基板１０のエッチングの際にパッシベーションステップの期間にリアク
タ１５において５μｂａｒないし２０μｂａｒのプロセス圧力を以ておよびＩＣ
Ｐ源１３を介してプラズマ１４に入力結合される、３００ないし１０００Ｗの平
均プラズマ電力を以てパッシベーションが行われる。反応ガスとして、例えばＣ ４ Ｆ８およびＣ３Ｆ６が適している。それから、続くエッチングステップの間、
３０μｂａｒないし５０μｂａｒのプロセス圧力および１０００ないし５０００
Ｗの高い平均プラズマ電力を以てエッチングが行われる。パッシベーションガス
として、例えばＳＦ６またはＣｌＦ３が適している。その際平均プラズマ電力と
は本発明の意味においていつでも、多数のプラズマ電力パルスにわたって時間的
に平均化された入力結合されたプラズマ電力の謂いである。
タ１５において５μｂａｒないし２０μｂａｒのプロセス圧力を以ておよびＩＣ
Ｐ源１３を介してプラズマ１４に入力結合される、３００ないし１０００Ｗの平
均プラズマ電力を以てパッシベーションが行われる。反応ガスとして、例えばＣ ４ Ｆ８およびＣ３Ｆ６が適している。それから、続くエッチングステップの間、
３０μｂａｒないし５０μｂａｒのプロセス圧力および１０００ないし５０００
Ｗの高い平均プラズマ電力を以てエッチングが行われる。パッシベーションガス
として、例えばＳＦ６またはＣｌＦ３が適している。その際平均プラズマ電力と
は本発明の意味においていつでも、多数のプラズマ電力パルスにわたって時間的
に平均化された入力結合されたプラズマ電力の謂いである。
【００３０】
更に、プラズマエッチング装置５において誘導結合されるプラズマ１４ないし
ＩＣＰ源１３、すなわち本来のプラズマ励起ゾーンと基板１０との間にいわゆる
「スペーサ」が配置されている。これは隔離部材２２として、例えばアルミニウ
ムのような非強磁性の材料から成っている。この隔離部材２２はリアクタ１５の
壁に定心されてスペーサリングとして挿入されており、従って領域毎に、リアク
タ壁を形成している。これは普通、リアクタ１５の直径を通常のように３０ｃｍ
ないし１００ｃｍとした場合、約５ｃｍないし３０ｃｍの高さを有している。
ＩＣＰ源１３、すなわち本来のプラズマ励起ゾーンと基板１０との間にいわゆる
「スペーサ」が配置されている。これは隔離部材２２として、例えばアルミニウ
ムのような非強磁性の材料から成っている。この隔離部材２２はリアクタ１５の
壁に定心されてスペーサリングとして挿入されており、従って領域毎に、リアク
タ壁を形成している。これは普通、リアクタ１５の直径を通常のように３０ｃｍ
ないし１００ｃｍとした場合、約５ｃｍないし３０ｃｍの高さを有している。
【００３１】
隔離部材２２は実施例の有利な形態において更に、磁気コイル２１によって取
り囲まれる。これは、例えば１００ないし１０００巻きを有しておりかつ使用す
べき電流強度にとって十分に厚く選定されている銅ラッカ線材から巻回されてい
る。付加的に、磁気コイル２１からの熱損失を放出するために、冷却水を流して
おく銅管を磁気コイル２１中に一緒に収容しておくことができる。
り囲まれる。これは、例えば１００ないし１０００巻きを有しておりかつ使用す
べき電流強度にとって十分に厚く選定されている銅ラッカ線材から巻回されてい
る。付加的に、磁気コイル２１からの熱損失を放出するために、冷却水を流して
おく銅管を磁気コイル２１中に一緒に収容しておくことができる。
【００３２】
択一的に、磁気コイル２１自体を、電気的に絶縁性の材料によってラッカ被覆
されている薄い銅管から巻回して、この銅管に直接冷却水を流すようにすること
もできる。
されている薄い銅管から巻回して、この銅管に直接冷却水を流すようにすること
もできる。
【００３３】
磁気コイル２１を通って更に、電流供給ユニット２３を介して例えば１０ない
し１００Ａの電流が流される。
し１００Ａの電流が流される。
【００３４】
説明した第１の実施例において、これは例えば直流電流である。直流電流はリ
アクタ１５の内部に、静磁場を生成する。これは磁気コイル２１の巻きが１００
でありかつ長さが１０ｃｍでありかつ直径が４０ｃｍである場合には、例えば磁
気コイル２１の中心に、アンペア電流当たりほぼ０．３ｍＴｅｓｌａの磁界強度
（０．３ｍＴｅｓｌａ／Ａ）を生成する。
アクタ１５の内部に、静磁場を生成する。これは磁気コイル２１の巻きが１００
でありかつ長さが１０ｃｍでありかつ直径が４０ｃｍである場合には、例えば磁
気コイル２１の中心に、アンペア電流当たりほぼ０．３ｍＴｅｓｌａの磁界強度
（０．３ｍＴｅｓｌａ／Ａ）を生成する。
【００３５】
プラズマ生成効率の著しい向上および誘導結合されるプラズマ１４の十分な磁
気的なガイドを保証するために、１０ｍＴないし１００ｍＴ、例えば３０ｍＴの
磁界強度が必要とされる。このことは、電流供給ユニット２３が少なくとも、基
板１０をエッチングするためのエッチングステップの期間に、ほぼ３０ないし１
００Ａの大きさの電流を用意することを意味している。
気的なガイドを保証するために、１０ｍＴないし１００ｍＴ、例えば３０ｍＴの
磁界強度が必要とされる。このことは、電流供給ユニット２３が少なくとも、基
板１０をエッチングするためのエッチングステップの期間に、ほぼ３０ないし１
００Ａの大きさの電流を用意することを意味している。
【００３６】
磁気コイル２１に代わって、永久磁石を使用することもできる。この形式の永
久磁石は有利にもエネルギーを必要としないが、最適なエッチングプロセスを調
整設定するために有利である、磁界強度の調整設定が可能でないという欠点を有
している。更に、永久磁石の磁界強度は温度に依存しているので、磁気コイル２
１の方が有利である。
久磁石は有利にもエネルギーを必要としないが、最適なエッチングプロセスを調
整設定するために有利である、磁界強度の調整設定が可能でないという欠点を有
している。更に、永久磁石の磁界強度は温度に依存しているので、磁気コイル２
１の方が有利である。
【００３７】
それぞれの場合において、磁気コイル２１または永久磁石を介して生成される
磁場の方向が基板１０および誘導結合されるプラズマ１４ないしプラズマ励起ゾ
ーンによって定義される方向に対して少なくとも近似的にまたは大体平行である
ことが重要である（縦方向の磁場配向）。
磁場の方向が基板１０および誘導結合されるプラズマ１４ないしプラズマ励起ゾ
ーンによって定義される方向に対して少なくとも近似的にまたは大体平行である
ことが重要である（縦方向の磁場配向）。
【００３８】
説明した実施例の別の有利な形態ではいずれにせよ、エッチングプロセスの均
質性を改善するために、ＤＥ１９７３４２７８号から公知のアパーチャがリアク
タ１５の内部において、ＩＣＰ源１３ないしプラズマ励起ゾーンと基板１０との
間のリアクタ壁に対して同心的に取り付けられるようにしている。このアパーチ
ャは図１には分かり易くする理由から図示されていない。有利には、これは基板
電極１１ないし」基板１０の上方約５ｃｍのところで隔離部材２２（「スペーサ
」）に固定されている。
質性を改善するために、ＤＥ１９７３４２７８号から公知のアパーチャがリアク
タ１５の内部において、ＩＣＰ源１３ないしプラズマ励起ゾーンと基板１０との
間のリアクタ壁に対して同心的に取り付けられるようにしている。このアパーチ
ャは図１には分かり易くする理由から図示されていない。有利には、これは基板
電極１１ないし」基板１０の上方約５ｃｍのところで隔離部材２２（「スペーサ
」）に固定されている。
【００３９】
更に、磁気コイル２１が使用されている場合電流供給ユニット２３に、それ自
体公知の、適当な監視装置が集積されなければらない。これは、プロセスシーケ
ンス制御に組み込まれておりかつコイル温度の監視および例えば冷却水が消失し
た際の緊急時遮断を行う。
体公知の、適当な監視装置が集積されなければらない。これは、プロセスシーケ
ンス制御に組み込まれておりかつコイル温度の監視および例えば冷却水が消失し
た際の緊急時遮断を行う。
【００４０】
ＩＣＰコイル発生器１７は更に、エッチングステップないしパッシベーション
ステップの期間に、パルス化されたプラズマ電力を誘導結合されたプラズマ１４
に結合する。ここでプラズマ電力は時間平均において最小３００Ｗないし最大５
０００Ｗの間にある。有利には、エッチングステップの期間に、時間平均で２０
００Ｗが入力結合されかつパッシベーションステップの期間には、５００Ｗが入
力結合される。
ステップの期間に、パルス化されたプラズマ電力を誘導結合されたプラズマ１４
に結合する。ここでプラズマ電力は時間平均において最小３００Ｗないし最大５
０００Ｗの間にある。有利には、エッチングステップの期間に、時間平均で２０
００Ｗが入力結合されかつパッシベーションステップの期間には、５００Ｗが入
力結合される。
【００４１】
入力結合されるプラズマ電力のパルス化を可能にするために、更に、パルス化
の期間、連続的に、ＩＣＰコイル発生器１７を介して発生される高周波電力のイ
ンピーダンスの、変化された、すなわちパルス化されたプラズマ電力とともに変
化するプラズマインピーダンスに対する整合が行われるようになっている。この
ために、ＩＣＰコイル発生器１７が発生する高周波交番電磁界の周波数が変化さ
れて、前以て決められた帯域幅内でインピーダンス整合されるようされる。
の期間、連続的に、ＩＣＰコイル発生器１７を介して発生される高周波電力のイ
ンピーダンスの、変化された、すなわちパルス化されたプラズマ電力とともに変
化するプラズマインピーダンスに対する整合が行われるようになっている。この
ために、ＩＣＰコイル発生器１７が発生する高周波交番電磁界の周波数が変化さ
れて、前以て決められた帯域幅内でインピーダンス整合されるようされる。
【００４２】
このために詳細には、有利には対称的に構成されかつＩＣＰ源１３に対称的に
給電する整合回路網が第２のインピーダンス変換器１８においてまず次のように
調整設定されるようになっている：入力結合される高周波プラズマ電力パルスが
その最大値に達したときは常に、できるだけ最適なインピーダンス整合がなされ
ているようにである。その際高周波プラズマ電力パルスの典型的な最大値は、パ
ルス持続期間対パルス休止期間比が１：１ないし１：１０である場合に、３ｋＷ
と２０ｋＷとの間にある。
給電する整合回路網が第２のインピーダンス変換器１８においてまず次のように
調整設定されるようになっている：入力結合される高周波プラズマ電力パルスが
その最大値に達したときは常に、できるだけ最適なインピーダンス整合がなされ
ているようにである。その際高周波プラズマ電力パルスの典型的な最大値は、パ
ルス持続期間対パルス休止期間比が１：１ないし１：１０である場合に、３ｋＷ
と２０ｋＷとの間にある。
【００４３】
更に、入力結合される交番電磁界の周波数変化が次のように行われるようにな
っている。すなわち、高周波プラズマ電力パルスの最大値に達すると同時に、Ｉ
ＣＰコイル発生器１７によって発生される高周波交番電磁界の定常的な周波数（
定常周波数）または共振周波数１″が実現されるようにである。その際定常周波
数１″は有利には、１３．５６ＭＨｚである。
っている。すなわち、高周波プラズマ電力パルスの最大値に達すると同時に、Ｉ
ＣＰコイル発生器１７によって発生される高周波交番電磁界の定常的な周波数（
定常周波数）または共振周波数１″が実現されるようにである。その際定常周波
数１″は有利には、１３．５６ＭＨｚである。
【００４４】
プラズマ電力のパルス化の際に定常周波数１″を中心に交番電磁界の周波数を
変化するのは、次のことが保証されるようにするからである：プラズマ電力のパ
ルス化の際常に、発生される高周波電力ないしＩＣＰコイル発生器１７のインピ
ーダンスが、プラズマ電力の関数として時間的に変化するその都度の、プラズマ
１４のインピーダンスに対して少なくとも大幅に整合された状態にあることが保
証されるようにである。このために、ＩＣＰコイル発生器１７の周波数は定常周
波数１″を中心とした所定の帯域幅内で発せられかつ制御電子装置によってこの
帯域幅内でインピーダンスが整合されるように変化される。
変化するのは、次のことが保証されるようにするからである：プラズマ電力のパ
ルス化の際常に、発生される高周波電力ないしＩＣＰコイル発生器１７のインピ
ーダンスが、プラズマ電力の関数として時間的に変化するその都度の、プラズマ
１４のインピーダンスに対して少なくとも大幅に整合された状態にあることが保
証されるようにである。このために、ＩＣＰコイル発生器１７の周波数は定常周
波数１″を中心とした所定の帯域幅内で発せられかつ制御電子装置によってこの
帯域幅内でインピーダンスが整合されるように変化される。
【００４５】
この周波数変化を図３を用いて説明する。ここでは、予め設定される周波数領
域（帯域幅）を前以て決めるフィルタ特性曲線１′が図示されており、この周波
数領域内で、ＩＣＰコイル発生器１７の周波数が変化され、その際それぞれの周
波数には、所定の高周波電力ないし入力結合すべきプラズマ電力またはＩＣＰコ
イル発生器１７の電力の減衰度Ａが対応付けられている。その際定常的な出力発
生時において実現すべき周波数は定常周波数１″である。これは、プラズマ電力
パルスの期間にパルスのその都度の最大電力が実現されたときにその都度少なく
とも近似的に生じるものである。
域（帯域幅）を前以て決めるフィルタ特性曲線１′が図示されており、この周波
数領域内で、ＩＣＰコイル発生器１７の周波数が変化され、その際それぞれの周
波数には、所定の高周波電力ないし入力結合すべきプラズマ電力またはＩＣＰコ
イル発生器１７の電力の減衰度Ａが対応付けられている。その際定常的な出力発
生時において実現すべき周波数は定常周波数１″である。これは、プラズマ電力
パルスの期間にパルスのその都度の最大電力が実現されたときにその都度少なく
とも近似的に生じるものである。
【００４６】
インピーダンス整合のための適当な電子回路の更に詳しい詳細について図２を
用いて説明する。この回路は自動的に作用する帰還結合回路の形で周波数を変化
するようにしている。その際まず、ＩＣＰ源１３、すなわち具体的にはそのコイ
ルがまず、ＤＥ１９９００１７９号から公知のように、ＩＣＰコイル発生器１７
の不平衡非対称出力側から有利には平衡対称整合回路網２によって給電される。
その際整合回路網２は第２のインピーダンス変換器１８の部分である。ＩＣＰコ
イル発生器１７は更に、高周波電力増幅器３および例えば１３．５６ＭＨｚの固
定周波数を有する高周波の基本振動を発生するための水晶発振器４を有している
。
用いて説明する。この回路は自動的に作用する帰還結合回路の形で周波数を変化
するようにしている。その際まず、ＩＣＰ源１３、すなわち具体的にはそのコイ
ルがまず、ＤＥ１９９００１７９号から公知のように、ＩＣＰコイル発生器１７
の不平衡非対称出力側から有利には平衡対称整合回路網２によって給電される。
その際整合回路網２は第２のインピーダンス変換器１８の部分である。ＩＣＰコ
イル発生器１７は更に、高周波電力増幅器３および例えば１３．５６ＭＨｚの固
定周波数を有する高周波の基本振動を発生するための水晶発振器４を有している
。
【００４７】
水晶発振器４の高周波の基本振動は従来技術において普通は、電力増幅器３の
増幅器入力側に供給される。しかしこの給電法は最初、次のようにまで変形され
る：水晶発振器４が電力増幅器３の増幅器入力側から少なくとも電力変更フェー
ズの間分離されかつその入力側が外部から、例えば相応の入力端子を介してアク
セスされるようにする。この実施例では水晶発振器４はもはや機能を有していな
いので、これを適当に不活性状態にすることもできる。
増幅器入力側に供給される。しかしこの給電法は最初、次のようにまで変形され
る：水晶発振器４が電力増幅器３の増幅器入力側から少なくとも電力変更フェー
ズの間分離されかつその入力側が外部から、例えば相応の入力端子を介してアク
セスされるようにする。この実施例では水晶発振器４はもはや機能を有していな
いので、これを適当に不活性状態にすることもできる。
【００４８】
更に、水晶発振器４を定常状態において、すなわち電力変更の終了後、増幅器
入力側に再び切り換えかつ外部の帰還結合回路を切り離すようにすることもでき
る。これにより、発生器出力電力がそのとき定常状態にあるかまたは変化してい
る最中なのかに応じて、内部の発振器と外部の帰還結合回路との間が可能な限り
非常に高速に電気的に切り換えされる。
入力側に再び切り換えかつ外部の帰還結合回路を切り離すようにすることもでき
る。これにより、発生器出力電力がそのとき定常状態にあるかまたは変化してい
る最中なのかに応じて、内部の発振器と外部の帰還結合回路との間が可能な限り
非常に高速に電気的に切り換えされる。
【００４９】
電力増幅器３は更に、周知のように、発生器制御入力側９を有している。この
入力側は、ＩＣＰコイル発生器１７の外部の制御のために用いられる。更に、例
えば、ＩＣＰコイル発生器１７をオン・オフ切換しまたはプラズマ１４に入力結
合するために発生すべき高周波電力を予設定することができる。更に、例えば発
生器状態、現時点の出力電力、反射される電力、過負荷などの発生器データを図
示されていない外部の制御装置（機械制御部）またはプラズマエッチング装置５
の電流供給ユニット２３に返送するための発生器状態出力側９′が設けられてい
る。
入力側は、ＩＣＰコイル発生器１７の外部の制御のために用いられる。更に、例
えば、ＩＣＰコイル発生器１７をオン・オフ切換しまたはプラズマ１４に入力結
合するために発生すべき高周波電力を予設定することができる。更に、例えば発
生器状態、現時点の出力電力、反射される電力、過負荷などの発生器データを図
示されていない外部の制御装置（機械制御部）またはプラズマエッチング装置５
の電流供給ユニット２３に返送するための発生器状態出力側９′が設けられてい
る。
【００５０】
そこで電力増幅器３の増幅器入力側は帰還結合回路の意味において、少なくと
も一時的に、すなわち電力変更フェーズの期間、周波数選択素子１を介してＩＣ
Ｐ源１３に接続される。その際付加的に、コンデンサ、インダクタンスおよび抵
抗またはこれらの組み合わせをそれ自体公知の方法で分圧器として接続形成して
、ＩＣＰ源１３のコイルに発生する高電圧を周波数選択素子１ないし電力増幅器
３の増幅器入力側に対する入力量として適した大きさに減衰するようにすること
ができる。この種の分圧器は従来技術でありかつ図２には、ＩＣＰ源１３のコイ
ル、すなわち信号タップ２５と周波数選択素子１との間の出力結合コンデンサ２
４によって簡単に示されている。また、信号タップ２５を択一的に、ＩＣＰ源１
３のコイルの、図示されているアースされた中間点または中間タップ２６の近傍
に持っていくこともできる。ここでは相応に比較的低い電圧レベルが生じている
。例えば位置調整可能なクランプ接点として実現されていてよい信号タップ２５
の、ＩＣＰ源１３のコイルのアースされた中間タップ２６からの距離に応じて、
比較的大きなまたは比較的小さな取り出された電圧を調整設定することができ、
従って有利な制御状態を実現することができる。
も一時的に、すなわち電力変更フェーズの期間、周波数選択素子１を介してＩＣ
Ｐ源１３に接続される。その際付加的に、コンデンサ、インダクタンスおよび抵
抗またはこれらの組み合わせをそれ自体公知の方法で分圧器として接続形成して
、ＩＣＰ源１３のコイルに発生する高電圧を周波数選択素子１ないし電力増幅器
３の増幅器入力側に対する入力量として適した大きさに減衰するようにすること
ができる。この種の分圧器は従来技術でありかつ図２には、ＩＣＰ源１３のコイ
ル、すなわち信号タップ２５と周波数選択素子１との間の出力結合コンデンサ２
４によって簡単に示されている。また、信号タップ２５を択一的に、ＩＣＰ源１
３のコイルの、図示されているアースされた中間点または中間タップ２６の近傍
に持っていくこともできる。ここでは相応に比較的低い電圧レベルが生じている
。例えば位置調整可能なクランプ接点として実現されていてよい信号タップ２５
の、ＩＣＰ源１３のコイルのアースされた中間タップ２６からの距離に応じて、
比較的大きなまたは比較的小さな取り出された電圧を調整設定することができ、
従って有利な制御状態を実現することができる。
【００５１】
周波数選択素子１は、コイルおよびコンデンサの同調可能な装置として、いわ
ゆるＩＣ共振回路として例示されている。これらは合わせて帯域フィルタを形成
している。この帯域フィルタは通過領域として、所定の前以て決められた帯域幅
、例えば０．１ＭＨｚないし４ＭＨｚおよび図３に示されているようなフィルタ
特性曲線１′を有している。
ゆるＩＣ共振回路として例示されている。これらは合わせて帯域フィルタを形成
している。この帯域フィルタは通過領域として、所定の前以て決められた帯域幅
、例えば０．１ＭＨｚないし４ＭＨｚおよび図３に示されているようなフィルタ
特性曲線１′を有している。
【００５２】
殊に、帯域フィルタは最大の信号伝送を有する共振または定常周波数１″を有
している。この定常周波数１″は説明している例では、１３．５６ＭＨｚであり
かつ殊に、帯域フィルタの付加的な構成要素としての振動クォーツ６またはピエ
ゾセラミックフィルタエレメントによって正確に固定されるようにすることがで
きる。更に、ＩＣ共振回路に代わって、いわゆる圧電セラミックフィルタエレメ
ントまたはそれ自体公知の周波数選択素子を組み合わせて所望のフィルタ特性曲
線、帯域幅および定常周波数１″を有する帯域フィルタが形成されるようにする
こともできる。
している。この定常周波数１″は説明している例では、１３．５６ＭＨｚであり
かつ殊に、帯域フィルタの付加的な構成要素としての振動クォーツ６またはピエ
ゾセラミックフィルタエレメントによって正確に固定されるようにすることがで
きる。更に、ＩＣ共振回路に代わって、いわゆる圧電セラミックフィルタエレメ
ントまたはそれ自体公知の周波数選択素子を組み合わせて所望のフィルタ特性曲
線、帯域幅および定常周波数１″を有する帯域フィルタが形成されるようにする
こともできる。
【００５３】
制御される電力増幅器３、整合回路網２，ＩＣＰ源１３および帯域フィルタか
ら成る上に説明した装置は全体として、マイスナーの発振器の形式に従った帰還
結合回路を表している。これは作動時にまず、定常周波数１″の近傍において振
動し始め、次いで電力増幅器３の前以て決められている出力電力に向かって振動
していく。このために、振動開始のために必要な、発生器出力側と信号タップ２
５との間の位相関係が前以て一度、例えば所定の長さの遅延線路７を介して、従
って信号走行遅延時間によって定められる位相シフトを介してまたは遅延線路７
に代わってそれ自体公知の移相器を介して調整設定される。これにより常に、Ｉ
ＣＰ源１３のコイルが正しい位相によって最適に減衰防止されることが保証され
ている。
ら成る上に説明した装置は全体として、マイスナーの発振器の形式に従った帰還
結合回路を表している。これは作動時にまず、定常周波数１″の近傍において振
動し始め、次いで電力増幅器３の前以て決められている出力電力に向かって振動
していく。このために、振動開始のために必要な、発生器出力側と信号タップ２
５との間の位相関係が前以て一度、例えば所定の長さの遅延線路７を介して、従
って信号走行遅延時間によって定められる位相シフトを介してまたは遅延線路７
に代わってそれ自体公知の移相器を介して調整設定される。これにより常に、Ｉ
ＣＰ源１３のコイルが正しい位相によって最適に減衰防止されることが保証され
ている。
【００５４】
遅延線路７を介して更に、ＩＣＰ源１３の場所において、ＩＣＰ源１３のコイ
ルにおける駆動する電圧および電流が相互に約９０°の共振位相を有しているこ
とが保証される。
ルにおける駆動する電圧および電流が相互に約９０°の共振位相を有しているこ
とが保証される。
【００５５】
また実際には、周波数選択素子１を介する帰還結合回路の共振条件はシャープ
ではないので、位相に関する共振条件を準自動的に正しく設定するために、大抵
の場合には、共振または定常周波数１″の周辺に僅かに周波数をシフトすること
で十分である。それ故に、共振回路がその定常周波数１″の直接周辺のどこかで
大きく振動するようにするために、共振条件を外部の接続によっておおよそ正し
く設定するだけで十分である。
ではないので、位相に関する共振条件を準自動的に正しく設定するために、大抵
の場合には、共振または定常周波数１″の周辺に僅かに周波数をシフトすること
で十分である。それ故に、共振回路がその定常周波数１″の直接周辺のどこかで
大きく振動するようにするために、共振条件を外部の接続によっておおよそ正し
く設定するだけで十分である。
【００５６】
しかしＩＣＰ源１３のコイルの信号タップ２５から帯域フィルタを介して電力
増幅器３の増幅器入力側にかつ電力増幅器を通って第２のインピーダンス変換器
１８に戻ってＩＣＰ源１３のコイルに戻るすべての位相シフトが不都合に加算さ
れて、共振回路の減衰防止ではなくてまさに減衰が生じるようになるのであれば
、系は振動できない。この場合帰還結合は所望の正帰還結合ではなくて不都合な
負帰還結合になる。この少なくとも近似的に正しい位相の調整設定を担うのは遅
延線路７である。それ故にこの線路の長さは一度、プラズマエッチング装置５の
ために、帰還結合が建設的に、すなわち減衰防止作用をするように調整設定でき
るようでなければならない。
増幅器３の増幅器入力側にかつ電力増幅器を通って第２のインピーダンス変換器
１８に戻ってＩＣＰ源１３のコイルに戻るすべての位相シフトが不都合に加算さ
れて、共振回路の減衰防止ではなくてまさに減衰が生じるようになるのであれば
、系は振動できない。この場合帰還結合は所望の正帰還結合ではなくて不都合な
負帰還結合になる。この少なくとも近似的に正しい位相の調整設定を担うのは遅
延線路７である。それ故にこの線路の長さは一度、プラズマエッチング装置５の
ために、帰還結合が建設的に、すなわち減衰防止作用をするように調整設定でき
るようでなければならない。
【００５７】
全体として、プラズマインピーダンスへの整合にエラーがある場合、例えば迅
速な電力変更の期間、説明した帰還結合回路は帯域フィルタの通過領域内で周波
数が変動し、従って常に、誘導結合されたプラズマ１４のインピーダンスが迅速
に変化した場合にも、大幅に最適なインピーダンス整合を維持することができる
。このような迅速な電力変更の期間、説明した帰還結合回路は常に活性化されか
つ発生器１７の内部発振器４は不活性化される。
速な電力変更の期間、説明した帰還結合回路は帯域フィルタの通過領域内で周波
数が変動し、従って常に、誘導結合されたプラズマ１４のインピーダンスが迅速
に変化した場合にも、大幅に最適なインピーダンス整合を維持することができる
。このような迅速な電力変更の期間、説明した帰還結合回路は常に活性化されか
つ発生器１７の内部発振器４は不活性化される。
【００５８】
それから誘導結合されたプラズマ１４がプラズマインピーダンスないし入力結
合されたプラズマ電力に関して安定化するや否や、ＩＣＰコイル発生器１７の周
波数は、定常周波数１″によって決められている最大通過周波数の近傍または値
に戻される。周波数変化によるインピーダンスのこの整合は自動的にかつＩＣＰ
コイル発生器によって発生される高周波の交流電圧の僅かな振動周期内で非常に
高速に行われる。
合されたプラズマ電力に関して安定化するや否や、ＩＣＰコイル発生器１７の周
波数は、定常周波数１″によって決められている最大通過周波数の近傍または値
に戻される。周波数変化によるインピーダンスのこの整合は自動的にかつＩＣＰ
コイル発生器によって発生される高周波の交流電圧の僅かな振動周期内で非常に
高速に行われる。
【００５９】
ところで、電力増幅器３の出力側と第２のインピーダンス変換器１８の入力側
との間の接続を行っているのは、同軸ケーブルとして実現されておりかつ数キロ
ワットの電力を運ぶことができる線路８である。
との間の接続を行っているのは、同軸ケーブルとして実現されておりかつ数キロ
ワットの電力を運ぶことができる線路８である。
【００６０】
さて、パルス化されたプラズマ電力を誘導結合されたプラズマに入力結合する
ために、ＩＣＰコイル発生器１７の出力電力は例えば、通例、１０Ｈｚないし１
ＭＨｚ、有利には１０ｋＨｚないし１００ｋＨｚの繰り返し周波数によって周期
的にオン・オフされる、すなわちパルス化される。
ために、ＩＣＰコイル発生器１７の出力電力は例えば、通例、１０Ｈｚないし１
ＭＨｚ、有利には１０ｋＨｚないし１００ｋＨｚの繰り返し周波数によって周期
的にオン・オフされる、すなわちパルス化される。
【００６１】
択一的に、ＩＣＰコイル発生器１７の出力電力の包絡線を適当な変調電圧で振
幅変調することもできる。振幅変調のためのこの形式の装置は高周波技術から長
年周知である。このために例えば、ＩＣＰコイル発生器１７の高周波電力の目標
値を予設定するための発生器制御入力側９が使用されて、ＩＣＰコイル発生器１
７の高周波電力を変調する信号が供給されるようにしている。
幅変調することもできる。振幅変調のためのこの形式の装置は高周波技術から長
年周知である。このために例えば、ＩＣＰコイル発生器１７の高周波電力の目標
値を予設定するための発生器制御入力側９が使用されて、ＩＣＰコイル発生器１
７の高周波電力を変調する信号が供給されるようにしている。
【００６２】
勿論、ＩＣＰコイル発生器１７およびプラズマエッチング装置５のその他の関
連構成要素はプラズマ電力のパルス化の際に、これらが発生するピーク負荷（電
流および電圧ピーク）も損傷されることなく処理することができるように設計さ
れなければならない。この場合、誘導コイルにおける高い電圧ピークに基づいて
、ＩＣＰ源１３の平衡のとれた給電は一層有利なプラズマ特性の実現に特別有利
に作用する。
連構成要素はプラズマ電力のパルス化の際に、これらが発生するピーク負荷（電
流および電圧ピーク）も損傷されることなく処理することができるように設計さ
れなければならない。この場合、誘導コイルにおける高い電圧ピークに基づいて
、ＩＣＰ源１３の平衡のとれた給電は一層有利なプラズマ特性の実現に特別有利
に作用する。
【００６３】
更に、典型的なパルス持続期間対パルス休止期間比、すなわちパルス化された
プラズマ電力を有する説明したプラズマエッチングプロセスの際のパルスの持続
時間の、パルス休止の持続時間に対する比は１：１および１：１００の間にある
。プラズマ電力パルスを発生するための個々の高周波電力パルスの振幅は効果的
には、５００Ｗおよび２００００Ｗの間、有利には、約１００００Ｗにあり、そ
の際平均プラズマ電力の調整設定は例えばパルス持続期間対パルス休止期間比の
調整設定によって行われる。
プラズマ電力を有する説明したプラズマエッチングプロセスの際のパルスの持続
時間の、パルス休止の持続時間に対する比は１：１および１：１００の間にある
。プラズマ電力パルスを発生するための個々の高周波電力パルスの振幅は効果的
には、５００Ｗおよび２００００Ｗの間、有利には、約１００００Ｗにあり、そ
の際平均プラズマ電力の調整設定は例えばパルス持続期間対パルス休止期間比の
調整設定によって行われる。
【００６４】
上に説明した実施例の発展形態にある別の実施例では、磁気コイル２１を介し
て発生される磁界が今や同様にパルス化されるようになっている。しかしその場
合、一定のまたはパルス化される磁界の使用は、プラズマ電力パルスを用いたプ
ラズマエッチングのための本発明の方法にとって確かに有利ではあるけれど、必
須ではないことを述べておきたい。個別例に応じて、付加的な磁界を省略するこ
ともできる。
て発生される磁界が今や同様にパルス化されるようになっている。しかしその場
合、一定のまたはパルス化される磁界の使用は、プラズマ電力パルスを用いたプ
ラズマエッチングのための本発明の方法にとって確かに有利ではあるけれど、必
須ではないことを述べておきたい。個別例に応じて、付加的な磁界を省略するこ
ともできる。
【００６５】
特に有利には、簡単な方法で、電流供給ユニット２３によって相応に発生され
る電流パルスを介して引き起こされる磁界のパルス化は次のようにして行われる
：誘導結合されたプラズマ１４へのプラズマ電力パルスの発生ないし入力結合の
ための高周波電力パルスも同時にＩＣＰ源１３に生じるときだけ磁界が発生され
るようにである。プラズマ電力が入力結合されるまたはプラズマが励起されない
限り、通例、磁界支援も必要でない。
る電流パルスを介して引き起こされる磁界のパルス化は次のようにして行われる
：誘導結合されたプラズマ１４へのプラズマ電力パルスの発生ないし入力結合の
ための高周波電力パルスも同時にＩＣＰ源１３に生じるときだけ磁界が発生され
るようにである。プラズマ電力が入力結合されるまたはプラズマが励起されない
限り、通例、磁界支援も必要でない。
【００６６】
プラズマ電力をプラズマ１４に入力結合するための高周波電力パルスおよび磁
気コイル２１を通る電流パルスのこの形式の時間的な同期を図４を用いて説明す
る。その際磁気コイル２１を通るコイル電流は、高周波電力パルスの直前にその
都度投入接続されかつこのパルスの終了直後に再び遮断される。その際電流ない
しプラズマ電力パルスの時間的な同期は比較的簡単な手法で、例えば電流供給ユ
ニット２３に集積された、それ自体公知のパルス発生器によって保証される。こ
こでこのパルス発生器は、付加的な時間素子を備えていて、磁気コイル２１の電
流の投入接続後調整設定された高周波パルス持続時間の例えば１０％であるある
程度の遅延を以てプラズマ電力パルスが形成されるかもしくはプラズマ電力パル
スの終了後調整設定された高周波パルス持続時間の例えば１０％であるある程度
の遅延を以てこの電流が再び遮断されるようにするのである。このために更に、
電流供給ユニット２３およびＩＣＰコイル発生器１７の接続部も設けられている
。この種の同期回路および必要な時間遅延を実現するための相応の時間素子は従
来技術でありかつ一般に周知である。このために電流供給ユニット２３は更に、
ＩＣＰコイル発生器１７に接続されている。更に、磁気コイル２１を通る電流パ
ルスの持続時間が有利には常に、プラズマ電力パルスの持続時間より多少長いこ
とを述べておく。
気コイル２１を通る電流パルスのこの形式の時間的な同期を図４を用いて説明す
る。その際磁気コイル２１を通るコイル電流は、高周波電力パルスの直前にその
都度投入接続されかつこのパルスの終了直後に再び遮断される。その際電流ない
しプラズマ電力パルスの時間的な同期は比較的簡単な手法で、例えば電流供給ユ
ニット２３に集積された、それ自体公知のパルス発生器によって保証される。こ
こでこのパルス発生器は、付加的な時間素子を備えていて、磁気コイル２１の電
流の投入接続後調整設定された高周波パルス持続時間の例えば１０％であるある
程度の遅延を以てプラズマ電力パルスが形成されるかもしくはプラズマ電力パル
スの終了後調整設定された高周波パルス持続時間の例えば１０％であるある程度
の遅延を以てこの電流が再び遮断されるようにするのである。このために更に、
電流供給ユニット２３およびＩＣＰコイル発生器１７の接続部も設けられている
。この種の同期回路および必要な時間遅延を実現するための相応の時間素子は従
来技術でありかつ一般に周知である。このために電流供給ユニット２３は更に、
ＩＣＰコイル発生器１７に接続されている。更に、磁気コイル２１を通る電流パ
ルスの持続時間が有利には常に、プラズマ電力パルスの持続時間より多少長いこ
とを述べておく。
【００６７】
典型的な繰り返しレートまたはパルスレートは、コイル電流の変化速度を制限
する、磁気コイル２１のインダクタンスに合わせられる。数十ヘルツないし１０
ｋＨｚの繰り返しレートは、その幾何学形状に依存して、大抵の磁気コイル２１
にとって現実的である。プラズマ電力パルスに対する典型的なパルス持続期間対
パルス休止期間比は１：１および１：１００の間にある。
する、磁気コイル２１のインダクタンスに合わせられる。数十ヘルツないし１０
ｋＨｚの繰り返しレートは、その幾何学形状に依存して、大抵の磁気コイル２１
にとって現実的である。プラズマ電力パルスに対する典型的なパルス持続期間対
パルス休止期間比は１：１および１：１００の間にある。
【００６８】
この関連において更に、ＤＥ１９７３４２７８．７号から公知で、既に冒頭に
説明したアパーチャを、磁気コイル２１の下方数ｃｍのところで基板１０または
この基板１０を支持している基板電極１１の上方で使用するようになっている。
このアパーチャによって、一方において殊に対称的に給電されるＩＣＰ源１３に
よる基板表面上方のエッチング装置５の均質性が著しく改善される。同時に、基
板１０の場所において時間的に変化する磁界、要するに過渡的な磁界も低減され
る。その際アパーチャのアパーチャリングにおける渦電流のために、基板１０の
直前で、時間的に変化する磁界成分の減衰が生じ、その結果基板１０における誘
導過程自体も弱められる。
説明したアパーチャを、磁気コイル２１の下方数ｃｍのところで基板１０または
この基板１０を支持している基板電極１１の上方で使用するようになっている。
このアパーチャによって、一方において殊に対称的に給電されるＩＣＰ源１３に
よる基板表面上方のエッチング装置５の均質性が著しく改善される。同時に、基
板１０の場所において時間的に変化する磁界、要するに過渡的な磁界も低減され
る。その際アパーチャのアパーチャリングにおける渦電流のために、基板１０の
直前で、時間的に変化する磁界成分の減衰が生じ、その結果基板１０における誘
導過程自体も弱められる。
【００６９】
この形式の変化する磁界、いわゆる過渡的な磁界は、アンテナ構造において基
板１０に電圧を誘起する可能性がある。これは今度は、例えば集積回路または殊
に電界効果トランジスタを基板が有しているときには、基板１０を損傷すること
になるおそれがある。
板１０に電圧を誘起する可能性がある。これは今度は、例えば集積回路または殊
に電界効果トランジスタを基板が有しているときには、基板１０を損傷すること
になるおそれがある。
【００７０】
今述べた実施例の発展形態である別の実施例によれば、ＩＣＰコイル発生器を
介するプラズマ電力のパルス化の他に、場合によっては先に説明したように、時
間的に一定のまたはパルス化された磁界を同時に使用して、今度は基板電極１１
を介して基板１０に加わる、基板電圧発生器１２によって発生される高周波電力
もパルス化され、かつプラズマ電力および基板電圧またはプラズマ電力、基板電
圧および磁界のこれらのパルス化は殊に相互に同期されるようになっている。
介するプラズマ電力のパルス化の他に、場合によっては先に説明したように、時
間的に一定のまたはパルス化された磁界を同時に使用して、今度は基板電極１１
を介して基板１０に加わる、基板電圧発生器１２によって発生される高周波電力
もパルス化され、かつプラズマ電力および基板電圧またはプラズマ電力、基板電
圧および磁界のこれらのパルス化は殊に相互に同期されるようになっている。
【００７１】
詳細には、基板電極１１に入力結合される高周波電力のパルス化は有利には次
のように行われる：基板電圧発生器１２を介して、ＩＣＰコイル発生器１７を介
して発生されるプラズマ電力パルスの持続時間の間でだけ、高周波電力が基板１
０に入力結合されるようにである。このために、例えば、１つまたは複数の高周
波電力パルスが、基板電圧発生器１２によってプラズマ電力パルスの期間、すな
わち正に荷電されたイオンおよび電子のプラズマ密度が最大である場合に使用さ
れる。
のように行われる：基板電圧発生器１２を介して、ＩＣＰコイル発生器１７を介
して発生されるプラズマ電力パルスの持続時間の間でだけ、高周波電力が基板１
０に入力結合されるようにである。このために、例えば、１つまたは複数の高周
波電力パルスが、基板電圧発生器１２によってプラズマ電力パルスの期間、すな
わち正に荷電されたイオンおよび電子のプラズマ密度が最大である場合に使用さ
れる。
【００７２】
しかし基板電極１１に入力結合される高周波電力のパルス化は択一的に、１つ
または複数の基板電圧発生器パルスが、プラズマ電力パルスの期間にだけ印加さ
れるように行うこともできる。この場合、基板電圧発生器を介して入力結合され
る高周波電力はちょうど、次の時に入力結合される。すなわち、プラズマ発生が
アクティブでない、すなわち正に荷電されたイオンおよび電子の密度が最小であ
るが、電子および中性粒子の再結合から励起フェーズにおいて崩壊するプラズマ
中に生じるいわゆるアニオンが最大の密度であるときに入力結合される。ちょう
どそのとき遮断されるプラズマのこの時間フェーズ、いわゆる「アフターグロー
・レギーメ（afterglow regime）」、すなわちそのとき遮断されるプラズマが「
電力の供給停止後に一時的に示す発光（後発光フェーズ）」は電子および正に荷
電されたイオンまたは中性粒子の再結合プロセスによって支配される。この後発
光フェーズにおいて１つまたは複数のパルスの形における基板電極電力が活性化
されるとき、これによって、加工すべき基板１０上に、例えばＳｉＯ２のような
トレンチ化された誘電体におけるエッチストップの場合のような所定の用途であ
って、同時に、生成されるトレンチ溝のアスペクト比が高い場合に、所望される
ウェハ効果が生じることになる。この効果は殊に、負に荷電されたイオンの倍増
される作用によって引き起こされる。負に荷電されたイオンはプラズマエッチン
グプロセスではその他の場合には実際に重要な働きをしないものである。この関
係において特別有利な、プラズマ電力パルスと、基板電極１１に入力結合される
高周波電力パルスとのこの時間的な相関の特有の実施は次のことによって生じる
ようになっている：プラズマ発生は実質的に連続的に行われかつその都度短時間
だけ遮断されて、ＩＣＰコイル発生器１７のこの短い遮断フェーズ内に高周波電
力パルスが基板電圧発生器１２を介して基板１０に入力結合されるようにする、
これにより全体として、基板電圧発生器パルスの出現の繰り返し周波数によって
周期的に短時間、ＩＣＰコイル発生器１７が、基板電圧発生器パルスのパルス持
続時間より長い、殊に僅かだけ長い時間間隔の間、遮断されるようにする。ＩＣ
Ｐコイル発生器１７のパルス持続期間対パルス休止期間比はこの例では典型的に
は１：１ないし２０：１である。
または複数の基板電圧発生器パルスが、プラズマ電力パルスの期間にだけ印加さ
れるように行うこともできる。この場合、基板電圧発生器を介して入力結合され
る高周波電力はちょうど、次の時に入力結合される。すなわち、プラズマ発生が
アクティブでない、すなわち正に荷電されたイオンおよび電子の密度が最小であ
るが、電子および中性粒子の再結合から励起フェーズにおいて崩壊するプラズマ
中に生じるいわゆるアニオンが最大の密度であるときに入力結合される。ちょう
どそのとき遮断されるプラズマのこの時間フェーズ、いわゆる「アフターグロー
・レギーメ（afterglow regime）」、すなわちそのとき遮断されるプラズマが「
電力の供給停止後に一時的に示す発光（後発光フェーズ）」は電子および正に荷
電されたイオンまたは中性粒子の再結合プロセスによって支配される。この後発
光フェーズにおいて１つまたは複数のパルスの形における基板電極電力が活性化
されるとき、これによって、加工すべき基板１０上に、例えばＳｉＯ２のような
トレンチ化された誘電体におけるエッチストップの場合のような所定の用途であ
って、同時に、生成されるトレンチ溝のアスペクト比が高い場合に、所望される
ウェハ効果が生じることになる。この効果は殊に、負に荷電されたイオンの倍増
される作用によって引き起こされる。負に荷電されたイオンはプラズマエッチン
グプロセスではその他の場合には実際に重要な働きをしないものである。この関
係において特別有利な、プラズマ電力パルスと、基板電極１１に入力結合される
高周波電力パルスとのこの時間的な相関の特有の実施は次のことによって生じる
ようになっている：プラズマ発生は実質的に連続的に行われかつその都度短時間
だけ遮断されて、ＩＣＰコイル発生器１７のこの短い遮断フェーズ内に高周波電
力パルスが基板電圧発生器１２を介して基板１０に入力結合されるようにする、
これにより全体として、基板電圧発生器パルスの出現の繰り返し周波数によって
周期的に短時間、ＩＣＰコイル発生器１７が、基板電圧発生器パルスのパルス持
続時間より長い、殊に僅かだけ長い時間間隔の間、遮断されるようにする。ＩＣ
Ｐコイル発生器１７のパルス持続期間対パルス休止期間比はこの例では典型的に
は１：１ないし２０：１である。
【００７３】
具体的なエッチングプロセスに応じて、基板１０に入力結合される高周波電力
パルスと、誘導結合されたプラズマ１４に入力結合されるプラズマ電力パルスと
の時間的な同期または相関の別の可能性は多数ある。すなわち、基板電圧発生器
パルスはプラズマ電力パルスの期間にもプラズマ電力休止期間にも入力結合され
るようにすることができ、すなわち例えばプラズマ電力パルスの期間その都度、
基板電圧発生器パルスがセットされかつプラズマ電力パルスの期間その都度、別
の基板電圧発生器パルスがセットされる。その際フェーズ「プラズマ・オン」お
よび「プラズマ・オフ」における基板電圧発生器１２のパルス数の比は個々の例
において大幅に任意に選択することができる。
パルスと、誘導結合されたプラズマ１４に入力結合されるプラズマ電力パルスと
の時間的な同期または相関の別の可能性は多数ある。すなわち、基板電圧発生器
パルスはプラズマ電力パルスの期間にもプラズマ電力休止期間にも入力結合され
るようにすることができ、すなわち例えばプラズマ電力パルスの期間その都度、
基板電圧発生器パルスがセットされかつプラズマ電力パルスの期間その都度、別
の基板電圧発生器パルスがセットされる。その際フェーズ「プラズマ・オン」お
よび「プラズマ・オフ」における基板電圧発生器１２のパルス数の比は個々の例
において大幅に任意に選択することができる。
【００７４】
別の可能性は次のとおりである：基板電圧発生器パルスはプラズマ電力パルス
の下降するパルス側縁および／または上昇するパルス側縁の期間にだけ、すなわ
ち「アフターグロー・フェーズ」の開始時またはプラズマ生成の加速時にだけ使
用される。その際プラズマ電力パルスと基板電圧発生器パルスとのその都度最適
な時間的な相関は、当業者によって、それぞれのエッチングプロセスまたはその
都度エッチングされる基板に対する個別例において、簡単なテストエッチングに
基づいて求められなければならない。
の下降するパルス側縁および／または上昇するパルス側縁の期間にだけ、すなわ
ち「アフターグロー・フェーズ」の開始時またはプラズマ生成の加速時にだけ使
用される。その際プラズマ電力パルスと基板電圧発生器パルスとのその都度最適
な時間的な相関は、当業者によって、それぞれのエッチングプロセスまたはその
都度エッチングされる基板に対する個別例において、簡単なテストエッチングに
基づいて求められなければならない。
【００７５】
特別有利には、基板電圧発生器１７を介して基板１０に入力結合される高周波
電力パルスの、プラズマ電力パルスとの時間的な同期または相関は次のようにし
て行われる：高周波電力パルスのパルス持続時間は非常に短く調整設定されて、
個別パルスがそれぞれ、僅かな振動周期しか、殊に基板電圧発生器において発生
される高周波交番電圧の高周波基本振動の１０個の振動周期より僅かな振動周期
しか持続しないようにする。
電力パルスの、プラズマ電力パルスとの時間的な同期または相関は次のようにし
て行われる：高周波電力パルスのパルス持続時間は非常に短く調整設定されて、
個別パルスがそれぞれ、僅かな振動周期しか、殊に基板電圧発生器において発生
される高周波交番電圧の高周波基本振動の１０個の振動周期より僅かな振動周期
しか持続しないようにする。
【００７６】
このために詳細には、基板に入力結合されるべき高周波電力パルスの基本振動
に対して例えば１３．５６ＭＨｚの周波数が利用され、この場合高周波基本振動
の振動周期の持続時間は約７４ｎｓである。従って振動周期が１０個の場合、基
板電圧発生器パルスのパルス持続時間は単に７４０ｎｓになる。従って、基板電
圧発生器パルスの個別パルスの繰り返し周波数が例えば２００ｋＨｚである場合
、５０００ｎｓのパルス間隔、および例えば５００ｎｓのパルス長、すなわち１
３．５６ＭＨｚの高周波の基本振動の約７個の振動周期によれば、１：９のパル
ス持続期間対パルス休止期間比が調整設定される。従って、時間平均約２０Ｗに
おいて大きな、基板１０に入力結合される高周波電力を実現するために、２００
Ｗの基板電圧発生器パルスの最大電力が必要である。これは、相応に大きな高周
波振幅を介して得られる。
に対して例えば１３．５６ＭＨｚの周波数が利用され、この場合高周波基本振動
の振動周期の持続時間は約７４ｎｓである。従って振動周期が１０個の場合、基
板電圧発生器パルスのパルス持続時間は単に７４０ｎｓになる。従って、基板電
圧発生器パルスの個別パルスの繰り返し周波数が例えば２００ｋＨｚである場合
、５０００ｎｓのパルス間隔、および例えば５００ｎｓのパルス長、すなわち１
３．５６ＭＨｚの高周波の基本振動の約７個の振動周期によれば、１：９のパル
ス持続期間対パルス休止期間比が調整設定される。従って、時間平均約２０Ｗに
おいて大きな、基板１０に入力結合される高周波電力を実現するために、２００
Ｗの基板電圧発生器パルスの最大電力が必要である。これは、相応に大きな高周
波振幅を介して得られる。
【００７７】
しかし個々の基板電圧発生器パルスの最大電力はもっと小さくてもまたはもっ
と大きくてもよい。例えば、１２００Ｗまで高くすることができる。この場合、
時間平均において基板１０に入力結合される高周波電力は説明した例ではそれぞ
れ、個別パルスのそれぞれの最大値の十分の一である。
と大きくてもよい。例えば、１２００Ｗまで高くすることができる。この場合、
時間平均において基板１０に入力結合される高周波電力は説明した例ではそれぞ
れ、個別パルスのそれぞれの最大値の十分の一である。
【００７８】
従って、時間平均において基板１０に入力結合される高周波電力を調整設定す
るためのパラメータとして、パルス持続期間対パルス休止期間比の選択の他に、
個々の基板電圧発生器パルスの電力の最大値も使用することができる。それ故に
、基板電圧発生器パルスの期間の最大電力を例えば１ｋＷの固定値に固定しかつ
パルス持続期間対パルス休止期間比を、高周波電力の前以て調整設定されている
時間的な平均値が基板１０に入力結合されるように制御することができるか、ま
たは逆に、パルス持続期間対パルス休止期間比を固定的に調整設定しかつ基板電
圧発生器パルス期間の最大電力を相応に、この時間的な電力平均値が実現される
ように制御することができる。
るためのパラメータとして、パルス持続期間対パルス休止期間比の選択の他に、
個々の基板電圧発生器パルスの電力の最大値も使用することができる。それ故に
、基板電圧発生器パルスの期間の最大電力を例えば１ｋＷの固定値に固定しかつ
パルス持続期間対パルス休止期間比を、高周波電力の前以て調整設定されている
時間的な平均値が基板１０に入力結合されるように制御することができるか、ま
たは逆に、パルス持続期間対パルス休止期間比を固定的に調整設定しかつ基板電
圧発生器パルス期間の最大電力を相応に、この時間的な電力平均値が実現される
ように制御することができる。
【００７９】
この制御を実現するために、例えば、基板１０に入力結合されるべき、プラズ
マエッチング装置５の機械制御部の高周波電力の目標値予設定がアナログ電圧量
として個別パルスの繰り返し周波数に変換されるので、基板電圧発生器１２から
送出され、かつ機械制御部に返送される平均電力は時間的な平均値として目標値
予設定に正確に相応する。アナログ電圧予設定を周波数に変換するために、更に
それ自体公知の、いわゆるＵ／ｆ変換器モジュール（電圧／周波数変換器）ない
しＶＣＯ（“Voltage Controlled Oscillator”）が使用される。
マエッチング装置５の機械制御部の高周波電力の目標値予設定がアナログ電圧量
として個別パルスの繰り返し周波数に変換されるので、基板電圧発生器１２から
送出され、かつ機械制御部に返送される平均電力は時間的な平均値として目標値
予設定に正確に相応する。アナログ電圧予設定を周波数に変換するために、更に
それ自体公知の、いわゆるＵ／ｆ変換器モジュール（電圧／周波数変換器）ない
しＶＣＯ（“Voltage Controlled Oscillator”）が使用される。
【００８０】
基板電圧発生器１２によって上に述べた短時間領域に高周波パルスを発生する
ことはそれ自体技術的に比較的問題がない。というのは、３０ｎｓの上昇および
下降時間を有しかつピーク電力が数キロワットまでの場合１００ｎｓのパルス持
続時間を使いこなすことができる高周波発生器は市販されているからである。
ことはそれ自体技術的に比較的問題がない。というのは、３０ｎｓの上昇および
下降時間を有しかつピーク電力が数キロワットまでの場合１００ｎｓのパルス持
続時間を使いこなすことができる高周波発生器は市販されているからである。
【００８１】
基板１０に入力結合されかつ基板電圧発生器１２によって発生される上述した
、数百ナノ秒の領域にある高周波電力パルスはその他、再現性を改善するために
有利には、高周波信号が個別パルス内に常に同じに見えるように発生される。こ
のために、個別パルスに対して、例えば常に、１３．５６ＭＨｚの基本振動の３
つの完全な高周波振動周期が切り出されて、高周波信号経過がそれぞれの個別パ
ルスの開始時に、零点クロスおよび上昇するサインカーブによってその都度始ま
りかつ個別パルスの終了時に、零点クロスおよび同様に上昇するサインカーブに
よってその都度終了するようにされる。
、数百ナノ秒の領域にある高周波電力パルスはその他、再現性を改善するために
有利には、高周波信号が個別パルス内に常に同じに見えるように発生される。こ
のために、個別パルスに対して、例えば常に、１３．５６ＭＨｚの基本振動の３
つの完全な高周波振動周期が切り出されて、高周波信号経過がそれぞれの個別パ
ルスの開始時に、零点クロスおよび上昇するサインカーブによってその都度始ま
りかつ個別パルスの終了時に、零点クロスおよび同様に上昇するサインカーブに
よってその都度終了するようにされる。
【００８２】
個別パルス経過および高周波基本振動のこの同期は択一的に、次のように行う
こともできる：個別パルスの開始時にまさに、高周波基本振動の正のサイン半波
が始まりかつ個別パルスの終了時にまさに、高周波基本振動の正のサイン半波が
終了し、すなわち個別パルスが負のサイン半波より１だけ大きい数の正のサイン
半波を有しているようにである。逆に、その他の状態は同じであるとして相応に
同期をとって、個別パルスが高周波信号の負のサイン半波で始まりかつ終了する
ことによって、正のサイン半波より１だけ大きい数の負のサイン半波が個別パル
スに配置されるようにすることができる。
こともできる：個別パルスの開始時にまさに、高周波基本振動の正のサイン半波
が始まりかつ個別パルスの終了時にまさに、高周波基本振動の正のサイン半波が
終了し、すなわち個別パルスが負のサイン半波より１だけ大きい数の正のサイン
半波を有しているようにである。逆に、その他の状態は同じであるとして相応に
同期をとって、個別パルスが高周波信号の負のサイン半波で始まりかつ終了する
ことによって、正のサイン半波より１だけ大きい数の負のサイン半波が個別パル
スに配置されるようにすることができる。
【００８３】
説明した同期によって、発生される高周波パルスにおける正および負のサイン
半波の数は種々様々に生じるようにすることができ、その際境界例においては、
２つのサイン半波までの差異が可能ということである。このために、基板電圧発
生器１７を介して発生される高周波パルス内の振動周期の数が僅かでしかない場
合に特別、個別パルスの信号経過に推計学的な偏差が生じることになりかつ殊に
、正および負のサイン半波の数に関して状態が緩慢に変動することになり、この
ことはエッチングプロセス全体の再現性に不都合に影響するのである、 それ故に、基板電圧発生器１２の個別パルス内に常に同じ高周波の電圧経過が
存在していることを保証するために、個別パルスと、高周波基本振動の同期のた
めに有利には、図５を用いて説明した電子回路がこの実施例では、基板電圧発生
器１２と一緒に付加的に集積されて実現される。
半波の数は種々様々に生じるようにすることができ、その際境界例においては、
２つのサイン半波までの差異が可能ということである。このために、基板電圧発
生器１７を介して発生される高周波パルス内の振動周期の数が僅かでしかない場
合に特別、個別パルスの信号経過に推計学的な偏差が生じることになりかつ殊に
、正および負のサイン半波の数に関して状態が緩慢に変動することになり、この
ことはエッチングプロセス全体の再現性に不都合に影響するのである、 それ故に、基板電圧発生器１２の個別パルス内に常に同じ高周波の電圧経過が
存在していることを保証するために、個別パルスと、高周波基本振動の同期のた
めに有利には、図５を用いて説明した電子回路がこの実施例では、基板電圧発生
器１２と一緒に付加的に集積されて実現される。
【００８４】
詳細には図５の回路にはまず、制御装置３２が設けられている。これには周波
数発生器が集積されていて、個別パルスを基板１０に入力結合しようとする周波
数、例えば２００ｋＨｚを有する矩形信号を予め発生するようになっている。し
かしこの繰り返し周波数は択一的に、基板電圧発生器１２のパルスピーク電圧が
固定的に前以て選択されている場合、プラズマエッチング装置５の装置制御部の
平均電力の目標値予設定から次のように導出することもできる：基板電圧発生器
１２から個別パルスの形で送出されかつ機械制御部に返送される平均電力が目標
値として前以て決められる平均電力に相応するようにである。このことは、例え
ば相応に較正が行われるようになっている簡単な電圧周波数変換によって実現さ
れる。
数発生器が集積されていて、個別パルスを基板１０に入力結合しようとする周波
数、例えば２００ｋＨｚを有する矩形信号を予め発生するようになっている。し
かしこの繰り返し周波数は択一的に、基板電圧発生器１２のパルスピーク電圧が
固定的に前以て選択されている場合、プラズマエッチング装置５の装置制御部の
平均電力の目標値予設定から次のように導出することもできる：基板電圧発生器
１２から個別パルスの形で送出されかつ機械制御部に返送される平均電力が目標
値として前以て決められる平均電力に相応するようにである。このことは、例え
ば相応に較正が行われるようになっている簡単な電圧周波数変換によって実現さ
れる。
【００８５】
制御装置３２の周波数発生器の矩形出力電圧は、それから更にまず、それ自体
公知のＵ／ｆ変換器装置３４において対応する周波数に変換されかつ同時にＤフ
リップフロップ３５のＤ入力側およびクリア入力側（ＣＬＲ入力側）に加えられ
る。これにより、Ｄフリップフロップ３５は、矩形電圧が０レベルを有している
限り、消去され（クリアは０レベル）かつセットもされることができない（Ｄ入
力側は０レベル）。
公知のＵ／ｆ変換器装置３４において対応する周波数に変換されかつ同時にＤフ
リップフロップ３５のＤ入力側およびクリア入力側（ＣＬＲ入力側）に加えられ
る。これにより、Ｄフリップフロップ３５は、矩形電圧が０レベルを有している
限り、消去され（クリアは０レベル）かつセットもされることができない（Ｄ入
力側は０レベル）。
【００８６】
Ｄフリップフロップ３５のクロック入力側には更に、調整設定可能な移相器３
０を介して状況に応じて適当に調製された、高周波発生器３１の発振器電圧が加
えられる。高周波発生器は例えば１３．５６ＭＨｚの高周波の交番電圧を発生す
る。この出力側は市販されている高周波発生器ではＣＥＸ出力側と称される（「
コモン・エキサイター」）。
０を介して状況に応じて適当に調製された、高周波発生器３１の発振器電圧が加
えられる。高周波発生器は例えば１３．５６ＭＨｚの高周波の交番電圧を発生す
る。この出力側は市販されている高周波発生器ではＣＥＸ出力側と称される（「
コモン・エキサイター」）。
【００８７】
それから、周波数発生器の矩形信号が０から１に変化するとすぐに、Ｄフリッ
プフロップ３５は次の、これに続く、高周波発生器３１の高周波の交流電圧の正
のサイン半波によってその都度セットされかつ周波数発生器の矩形信号が切り換
えられて再び１から０に戻りかつクリア入力側を介してＤフリップフロップ３５
が０レベルを用いてリセットされるまでセットされた状態にとどまる。
プフロップ３５は次の、これに続く、高周波発生器３１の高周波の交流電圧の正
のサイン半波によってその都度セットされかつ周波数発生器の矩形信号が切り換
えられて再び１から０に戻りかつクリア入力側を介してＤフリップフロップ３５
が０レベルを用いてリセットされるまでセットされた状態にとどまる。
【００８８】
Ｄフリップフロップ３５の出力側は更に、単安定マルチバイブレータ３３のク
ロック入力側に次のように接続されている：単安定マルチバイブレータ３３がＤ
フリップフロップ３５のセットによって同時に単一パルスを送出するようにであ
る。このパルスのパルス持続時間は、単安定マルチバイブレータ３３の集積され
ている抵抗コンデンサ組み合わせを介して大幅に任意に、殊に非常に短く、すな
わち１００ｎｓより小さく選択することができる。単安定マルチバイブレータ３
３のこの個別パルスは高周波発生器３１のパルス入力側に供給されかつ高周波発
生器を刺激して、加えられている個別パルスの持続時間の間、発生器出力側３６
に、高周波出力パルス、すなわち僅かな高周波振動周期から成る電圧パケットが
送出されるようにする。これにより、発生器出力側３６における出力信号は常に
、内部の高周波発生器３１の高周波の基本振動に同期しているので、出力側３６
における基板電圧発生器１２の出力信号、すなわち発生されかつ基板１０を介し
て入力結合される基板電圧発生器パルスは常に同じに見える。
ロック入力側に次のように接続されている：単安定マルチバイブレータ３３がＤ
フリップフロップ３５のセットによって同時に単一パルスを送出するようにであ
る。このパルスのパルス持続時間は、単安定マルチバイブレータ３３の集積され
ている抵抗コンデンサ組み合わせを介して大幅に任意に、殊に非常に短く、すな
わち１００ｎｓより小さく選択することができる。単安定マルチバイブレータ３
３のこの個別パルスは高周波発生器３１のパルス入力側に供給されかつ高周波発
生器を刺激して、加えられている個別パルスの持続時間の間、発生器出力側３６
に、高周波出力パルス、すなわち僅かな高周波振動周期から成る電圧パケットが
送出されるようにする。これにより、発生器出力側３６における出力信号は常に
、内部の高周波発生器３１の高周波の基本振動に同期しているので、出力側３６
における基板電圧発生器１２の出力信号、すなわち発生されかつ基板１０を介し
て入力結合される基板電圧発生器パルスは常に同じに見える。
【００８９】
Ｄフリップフロップ３５および単安定マルチバイブレータ３３の上述した組み
合わせにより、周波数発生器の矩形周期毎に、前以て選択された持続時間の唯一
の個別パルスしか発生されず、このパルスは高周波発生器３１の高周波の交流電
圧に対して同期をとられている。これにより、基板電圧発生器１２は調整設定な
持続時間および常に同じ信号経過を有する出力パルスを発生し、このパルスは高
周波発生器３１の高周波の基本振動に同期をとられている。
合わせにより、周波数発生器の矩形周期毎に、前以て選択された持続時間の唯一
の個別パルスしか発生されず、このパルスは高周波発生器３１の高周波の交流電
圧に対して同期をとられている。これにより、基板電圧発生器１２は調整設定な
持続時間および常に同じ信号経過を有する出力パルスを発生し、このパルスは高
周波発生器３１の高周波の基本振動に同期をとられている。
【００９０】
高周波発生器３１のＣＥＸ出力側とＤフリップフロップ３５のクロック入力側
との間の移相器３０により、高周波発生器３１のそれぞれの個別パルスないし出
力パルスに含まれている高周波の振動周期の位相位置がパルス幅内で変化するこ
とが可能になる。これにより、移相器は殊に、交流電圧の高周波の振動周期がま
さに、基板電圧発生器１２の出力パルスの投入によって始まりかつこの出力パル
スの減衰によって終了し、その結果それぞれの出力パルスがまさに、整数の振動
周期ないしサイン半波を含んでいるように調整しておくことができる。最も簡単
な場合、移相器３０は遅延線路としての規定の長さの同軸ケーブルである。
との間の移相器３０により、高周波発生器３１のそれぞれの個別パルスないし出
力パルスに含まれている高周波の振動周期の位相位置がパルス幅内で変化するこ
とが可能になる。これにより、移相器は殊に、交流電圧の高周波の振動周期がま
さに、基板電圧発生器１２の出力パルスの投入によって始まりかつこの出力パル
スの減衰によって終了し、その結果それぞれの出力パルスがまさに、整数の振動
周期ないしサイン半波を含んでいるように調整しておくことができる。最も簡単
な場合、移相器３０は遅延線路としての規定の長さの同軸ケーブルである。
【００９１】
図５において説明した回路はその他の点は例示されているにすぎない。図示の
ものに代わって、別の装置も使用できる。例えば、発生器内部の発振器の周波数
を分割しかつそこから個別パルスおよび個別パルス間の休止時間を導出する同期
分割器。
ものに代わって、別の装置も使用できる。例えば、発生器内部の発振器の周波数
を分割しかつそこから個別パルスおよび個別パルス間の休止時間を導出する同期
分割器。
【００９２】
上の実施例において使用されていた、殊に基板電圧発生器１２を介して基板１
０に入力結合される、高い振幅を有する非常に短い高周波電力パルスの有利な作
用は、プラズマ１４における次のメカニズムに基づいている： プラズマ１４に曝されている、基板電圧発生器１２を介して高周波電圧または高
周波電力が供給される基板電極１１に、周知のように、プラズマ１４および地電
位に対して負である直流電圧が生じることになる。この「バイアス電圧」または
「自己バイアス」と称される直流電圧は、交番的な電界における電子および正の
イオンの種々様々な移動によって結果的に生じるものである。軽い電子は高周波
交番磁場に瞬時に追従しかつ交流電圧の正の半波の期間に基板電極１１は非常に
容易に実現できる一方、このことは交流電圧の負の半波の期間には著しく重い正
のイオンに対して、交番する電界の周波数が増加するに従ってますます実現され
にくくなる。その結果として、到来する正のイオンに比べて到来する電子が過剰
になることで、基板電極１１に負の荷電が生じ、遂には、荷電の飽和レベルが生
じかつ時間平均において正の荷電イオンと同じ数の電子が基板電極１１に達する
ことになる。負の荷電のこの飽和レベルに、基板電極電圧が相応している。
０に入力結合される、高い振幅を有する非常に短い高周波電力パルスの有利な作
用は、プラズマ１４における次のメカニズムに基づいている： プラズマ１４に曝されている、基板電圧発生器１２を介して高周波電圧または高
周波電力が供給される基板電極１１に、周知のように、プラズマ１４および地電
位に対して負である直流電圧が生じることになる。この「バイアス電圧」または
「自己バイアス」と称される直流電圧は、交番的な電界における電子および正の
イオンの種々様々な移動によって結果的に生じるものである。軽い電子は高周波
交番磁場に瞬時に追従しかつ交流電圧の正の半波の期間に基板電極１１は非常に
容易に実現できる一方、このことは交流電圧の負の半波の期間には著しく重い正
のイオンに対して、交番する電界の周波数が増加するに従ってますます実現され
にくくなる。その結果として、到来する正のイオンに比べて到来する電子が過剰
になることで、基板電極１１に負の荷電が生じ、遂には、荷電の飽和レベルが生
じかつ時間平均において正の荷電イオンと同じ数の電子が基板電極１１に達する
ことになる。負の荷電のこの飽和レベルに、基板電極電圧が相応している。
【００９３】
図６には、この効果を説明するために、プラズマ１４に曝され、基板電圧発生
器１２からの高周波発生器３１の高周波電力が供給される基板電極表面エレメン
ト３７に対する簡単な電気的な等価回路が示されている。その際アースに対する
結合はプラズマ１４を介して行われる。これは抵抗ＲおよびダイオードＤの並列
回路によって象徴的に示される。ダイオードＤはプラズマ１４における電子およ
びイオンの種々の移動性による自己整流の効果を考慮し、抵抗Ｒはプラズマ１４
におけるエネルギーの散逸を考慮する（有効抵抗）。容量Ｃ（無効抵抗）は実質
的に、基板電極１１の構成の見かけの定数である。
器１２からの高周波発生器３１の高周波電力が供給される基板電極表面エレメン
ト３７に対する簡単な電気的な等価回路が示されている。その際アースに対する
結合はプラズマ１４を介して行われる。これは抵抗ＲおよびダイオードＤの並列
回路によって象徴的に示される。ダイオードＤはプラズマ１４における電子およ
びイオンの種々の移動性による自己整流の効果を考慮し、抵抗Ｒはプラズマ１４
におけるエネルギーの散逸を考慮する（有効抵抗）。容量Ｃ（無効抵抗）は実質
的に、基板電極１１の構成の見かけの定数である。
【００９４】
従って、高周波基板電圧発生器パルスが使用されたパルス作動では、それぞれ
のパルスの始めに基板電極１１に基板電極電圧が形成される。この電圧はある数
の高周波の振動周期後飽和値に達しかつそこでパルスの終了まで持ちこたえる。
それから、高周波の振動パケットの終了後、この基板電極電圧はパルス休止期間
の間放電プロセスによって再び減衰する。定常的な基板電極電圧の実現のために
必要とされる典型的な数の振動周期は、高周波が１３．５６ＭＨｚでありかつ基
板電極に接触している高密度の誘導結合されたプラズマ１４では、約２０ないし
１００の振動周期である。
のパルスの始めに基板電極１１に基板電極電圧が形成される。この電圧はある数
の高周波の振動周期後飽和値に達しかつそこでパルスの終了まで持ちこたえる。
それから、高周波の振動パケットの終了後、この基板電極電圧はパルス休止期間
の間放電プロセスによって再び減衰する。定常的な基板電極電圧の実現のために
必要とされる典型的な数の振動周期は、高周波が１３．５６ＭＨｚでありかつ基
板電極に接触している高密度の誘導結合されたプラズマ１４では、約２０ないし
１００の振動周期である。
【００９５】
従って、僅かな振動周期しか、有利には１０より僅かな数の振動周期しか含ん
でいない非常に短い個別パルスの使用によって、基板電極電圧の飽和値はまだ実
現されておらずかつ基板電極電圧はまだ上昇している最中である。このことを図
７において説明する。図７には、基板１０に入力結合される高周波の交流電圧（
１３．５６ＭＨｚ）の基本振動の振動周期ｎの数の関数として基板電極電圧ＵＢ ｉａｓ がどのように形成されるかが示されている。
でいない非常に短い個別パルスの使用によって、基板電極電圧の飽和値はまだ実
現されておらずかつ基板電極電圧はまだ上昇している最中である。このことを図
７において説明する。図７には、基板１０に入力結合される高周波の交流電圧（
１３．５６ＭＨｚ）の基本振動の振動周期ｎの数の関数として基板電極電圧ＵＢ ｉａｓ がどのように形成されるかが示されている。
【００９６】
その際複数の振動周期後の飽和時に局所電圧の最後に実現される高さは、図６
に示されているように、有効抵抗Ｒ（プラズマにおけるエネルギーの散逸）およ
びコンデンサの容量Ｃ（無効電力成分）に依存している。従って、複数の振動周
期後基板表面に生じる基板電極電圧の飽和値はほぼプラズマ抵抗Ｒに依存してお
り（図６参照）、すなわちプラズマ１４におけるエネルギーの散逸に依存してい
る。しかしこれは通例、基板１０上でラテラル方向に不均質である。
に示されているように、有効抵抗Ｒ（プラズマにおけるエネルギーの散逸）およ
びコンデンサの容量Ｃ（無効電力成分）に依存している。従って、複数の振動周
期後基板表面に生じる基板電極電圧の飽和値はほぼプラズマ抵抗Ｒに依存してお
り（図６参照）、すなわちプラズマ１４におけるエネルギーの散逸に依存してい
る。しかしこれは通例、基板１０上でラテラル方向に不均質である。
【００９７】
従って、例えば基板１０の中央部と縁部との間の、プラズマ１４におけるエネ
ルギーの散逸に関する局所的な差異が発生し、このために、基板１０の種々の表
面領域間に電圧勾配が生じることになる。このような電圧勾配は更に、基板１０
の表面が多岐にわたって使用される誘電体マスキング層（ホトラック、ＳｉＯ２ マスクなど）のためにエッチングの際少なくとも領域毎に電気的に絶縁されてい
るかまたは弱い導電性であるということによって著しく増強される。
ルギーの散逸に関する局所的な差異が発生し、このために、基板１０の種々の表
面領域間に電圧勾配が生じることになる。このような電圧勾配は更に、基板１０
の表面が多岐にわたって使用される誘電体マスキング層（ホトラック、ＳｉＯ２ マスクなど）のためにエッチングの際少なくとも領域毎に電気的に絶縁されてい
るかまたは弱い導電性であるということによって著しく増強される。
【００９８】
この点で、基板表面１０は説明した効果に基づいてもはや等電位面ではなく、
基板中央から基板縁部に向かって発生する電圧勾配はプラズマ１４に対して電気
的なレンズとして作用し、このために最終的に、基板１０に向かって加速される
イオンは垂線から偏向されることになり、ひいては生成されるエッチングプロフ
ィールに障害が起こることになる。
基板中央から基板縁部に向かって発生する電圧勾配はプラズマ１４に対して電気
的なレンズとして作用し、このために最終的に、基板１０に向かって加速される
イオンは垂線から偏向されることになり、ひいては生成されるエッチングプロフ
ィールに障害が起こることになる。
【００９９】
それ故に、使用される、非常に短い基板電極電力パルスによって、基板表面を
介する基板電極電圧の著しい均質化が、局所的に場合によっては種々異なってい
るプラズマ抵抗Ｒに無関係に実現される。このことは図７において、振動周期の
数ｎが非常に僅かである場合の線形の曲線経過によって示されている。従って全
体として、基板表面における電圧勾配の著しい解消、所望しない電気レンズ作用
の除去および例えば基板から作り出されるトレンチ溝における最終的に著しく低
減されたプロフィール傾斜が実現される。
介する基板電極電圧の著しい均質化が、局所的に場合によっては種々異なってい
るプラズマ抵抗Ｒに無関係に実現される。このことは図７において、振動周期の
数ｎが非常に僅かである場合の線形の曲線経過によって示されている。従って全
体として、基板表面における電圧勾配の著しい解消、所望しない電気レンズ作用
の除去および例えば基板から作り出されるトレンチ溝における最終的に著しく低
減されたプロフィール傾斜が実現される。
【０１００】
更に、それぞれ比較的に短い個別パルス後の比較的長いパルス休止時間によっ
て、その前に実現された負の基板電極電圧が少なくとも大幅に再び減衰されるこ
とが保証されている。従ってそれぞれの基板電極電力パルスは、基板表面の同じ
、定義された、放電された出発状態からスタートする。
て、その前に実現された負の基板電極電圧が少なくとも大幅に再び減衰されるこ
とが保証されている。従ってそれぞれの基板電極電力パルスは、基板表面の同じ
、定義された、放電された出発状態からスタートする。
【０１０１】
基板電極電力の上述したパルス化によって、いずれにせよ、基板電極電圧の僅
かな部分しか実現されない。これはそうしない場合には、すなわち数回の振動周
期の後に飽和値に達する際に生じるかもしれないものである。それ故に、時間平
均において例えば２０Ｖないし１００Ｖという非常に高い基板電極電圧を実現し
ようするときには、相応に大きな高周波ピーク電力によって個別パルスの期間に
手当されなければならない。
かな部分しか実現されない。これはそうしない場合には、すなわち数回の振動周
期の後に飽和値に達する際に生じるかもしれないものである。それ故に、時間平
均において例えば２０Ｖないし１００Ｖという非常に高い基板電極電圧を実現し
ようするときには、相応に大きな高周波ピーク電力によって個別パルスの期間に
手当されなければならない。
【図１】
プラズマエッチング装置の概略図である。
【図２】
ＩＣＰ源が接続されている電子的な帰還結合回路図である。
【図３】
フィルタ特性曲線の例を示す線図である。
【図４】
プラズマに入力結合された高周波プラズマ電力パルスの、磁界パルスとの時間
的な同期の例を示す線図である。
的な同期の例を示す線図である。
【図５】
基板電圧発生器に集積可能な、非常に短い高周波電力パルスを生成するための
回路装置の略図である。
回路装置の略図である。
【図６】
基板電極電圧の生成のための等価回路である。
【図７】
高周波電力パルスの期間の基板電極電圧の変化を振動周期の数の関数として示
す線図である。
す線図である。
１ 周波数選択素子
２ 整合回路網
１′ フィルタ特性曲線
１″ 定常周波数
２ 整合回路網
３ 電力増幅器
４ 水晶発振器
５ プラズマエッチング装置
６ 振動クォーツ
７ 給電線路
８ 線路
９ 発生器制御入力側
９′ 発生器状態出力側
１０ 基板
１１ 基板電極
１２ 基板電圧発生器
１３ ＩＣＰ源
１４ プラズマ
１５ リアクタ
１６ インピーダンス変換器
１７ ＩＣＰコイル発生器
１８ 第２のインピーダンス変換器
１９ ガス供給部
２０ ガス排出部
２１ 磁気コイル
２２ 隔離部材
２３ 電流供給ユニット
２４ 出力結合コンデンサ
２５ 信号タップ
２６ 中間タップ
３０ 移相器
３１ 高周波発生器
３２ 制御装置
３３ 単安定マルチバイブレータ
３４ Ｕ／ｆ変換器装置
３５ Ｄフリップフロップ
３６ 発生器出力側
３７ 基板電極表面エレメント
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 アンドレア シルプ
ドイツ連邦共和国 シュヴェービッシュ
グミュント ゼーレンバッハヴェーク 15
Ｆターム(参考） 5F004 AA01 BA20 BB11 BB13 CA03
DA18 DA26
Claims (30)
- 【請求項１】 誘導結合されたプラズマ（１４）を用いて基板（１０）、例
えばシリコン基体をエッチングするための装置であって、 高周波の交番的な電磁場を生成するためのＩＣＰ源（１３）と、該高周波の交番
的な電磁場を反応ガスに作用させることによって反応粒子から誘導結合されたプ
ラズマ（１４）を生成するためのリアクタ（１５）を備えている形式のものにお
いて、 前記ＩＣＰ源（１３）によって、前記誘導結合されたプラズマ（１４）に入力結
合すべきプラズマ電力パルスを生成することができる第１の手段が設けられてい
る ことを特徴とする装置。 - 【請求項２】 前記第１の手段はＩＣＰコイル発生器（１７）であり、該Ｉ
ＣＰコイル発生器はプラズマ電力パルスおよび／または個別パルス電力のパルス
持続期間対パルス休止期間比に関して可変に調整設定可能な、パルス化された高
周波電力を発生する 請求項１記載の装置。 - 【請求項３】 ＩＣＰコイル発生器（１７）の出力インピーダンスを、入力
結合すべきプラズマ電力パルスの個別パルス電力に依存しているプラズマインピ
ーダンスに整合するために、例えば平衡をとられた対称形の整合回路網の形のイ
ンピーダンス変換器（１８）が設けられている 請求項２記載の装置。 - 【請求項４】 前記インピーダンス変換器（１８）は次のように予め調整設
定されている：定常的な運転の場合、誘導結合されたプラズマ（１４）に入力結
合すべきプラズマ電力パルスの前以て決められている最大個別パルス電力におい
て少なくともほぼ最適なインピーダンス整合が保証されている 請求項３記載の装置。 - 【請求項５】 ＩＣＰコイル発生器（１７）に、発生される交番的な電磁界
の周波数の変化を介して、入力結合すべき個部パルス電力の関数としてインピー
ダンス整合を行う素子が集積されている 請求項２記載の装置。 - 【請求項６】 ＩＣＰコイル発生器（１７）は周波数選択素子（１）を有す
る自動的に作用する帰還結合回路を備えており、ここで帰還結合回路は少なくと
も１つの制御される電力増幅器と、実現すべき定常周波数（１″）を有する周波
数選択帯域フィルタと、遅延線路（７）または移相器とを有している 請求項５記載の装置。 - 【請求項７】 基板（１０）とＩＣＰ源（１３）との間に静磁場または時間
的に変化する、殊にパルス化された磁場を発生する第２の手段が設けられている
請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。 - 【請求項８】 前記第１の手段は、所属の電流供給ユニット（２３）を備え
た磁気コイル（２１）または永久磁石であり、ここで磁気コイル（２１）によっ
て発生される磁場は該電流供給ユニット（２３）を用いて時間的に変化可能、例
えばパルス化可能である 請求項７記載の装置。 - 【請求項９】 基板電圧発生器（１２）が設けられており、該基板電圧発生
器によって、基板（１０）、例えば基板電極（１１）に配置されている基板（１
０）に、連続的なまたは時間的に変化する、例えばパルス化された高周波電力が
供給可能である 請求項１記載の装置。 - 【請求項１０】 基板電圧発生器（１２）と基板（１０）との間に、第１の
インピーダンス変換器（１６）が設けられている 請求項９記載の装置。 - 【請求項１１】 ＩＣＰコイル発生器（１７）は基板電圧発生器（１２）お
よび／または電流供給ユニット（２３）に接続されている 請求項１から１０までのいずれか１項記載の装置。 - 【請求項１２】 請求項１から１１までのいずれか１項記載の装置を用いて
、基板（１０）、例えばシリコン基体をエッチングするための方法において、 少なくとも一時的に、パルス化された高周波電力をパルス化されたプラズマ電力
として誘導結合されたプラズマ（１４）に入力結合する ことを特徴とする方法。 - 【請求項１３】 パルス化されたプラズマ電力をＩＣＰ源（１３）を介して
入力結合し、該ＩＣＰ源には、一定の周波数または定常周波数（１″）を中心と
した周波数領域内で変化する周波数を有する高周波の交番的な電磁場が印加され
るようになってる 請求項１２記載の方法。 - 【請求項１４】 パルス化された高周波電力をＩＣＰコイル発生器（１７）
によって発生し、該コイル発生器を１０Ｈｚないし１ＭＨｚの周波数および１：
１ないし１：１００のパルス持続期間対パルス休止期間比によってパルス化作動
する 請求項１２記載の方法。 - 【請求項１５】 時間的な平均において、３００Ｗないし５０００Ｗのプラ
ズマ電力パルスを誘導結合されたプラズマ（１４）に入力結合し、かつ 高周波電力パルスの発生される個別パルス電力は３００Ｗおよび２０ｋＷの間、
例えば２ｋＷないし１０ｋＷの間にある 請求項１２記載の方法。 - 【請求項１６】 入力結合される高周波電力のパルス化を入力結合される高
周波電力の周波数の変化が伴うようにし、ここで周波数変化は、誘導結合された
プラズマ（１４）にパルスの期間に入力結合されるプラズマ電力が最大になるよ
うに制御される 請求項１２または１３記載の方法。 - 【請求項１７】 エッチングの際静磁場または時間的に変化する、例えば周
期的に変化するまたはパルス化された磁場を発生し、該磁場の方向は少なくとも
近似的にまたは主要には、基板（１０）および誘導結合されたプラズマ（１４）
の接続ラインによって定義される方向に対して平行である 請求項１２から１６までのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項１８】 磁場を、それが基板（１０）および誘導結合されるプラズ
マ（１４）の領域に延在しかつリアクタ（１５）の内部において１０ｍＴおよび
１００ｍＴの間の磁場強度の振幅を有しているように発生する 請求項１７記載の方法。 - 【請求項１９】 電流供給ユニット（２３）を介して、１２Ｈｚないし２０
ｋＨｚの周波数によってパルス化された磁場を発生し、ここで磁場のパルス化の
際のパルス持続期間対パルス休止期間比は１：１および１：１００の間にある 請求項１７または１８記載の方法。 - 【請求項２０】 基板（１０）に基板電圧発生器（１２）を介して一定のま
たは時間的に変化可能な、例えばパルス化された高周波電力が供給されるように
する 請求項１から１９までのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項２１】 基板に入力結合される高周波電力のパルス持続時間は、高
周波電力の高周波基本振動の１倍および１００倍の間、例えば１倍および１０倍
の間にある 請求項２０記載の方法。 - 【請求項２２】 高周波電力を基板（１０）に、５Ｗないし１００Ｗの時間
的な平均電力を以て印加し、ここで個々の高周波電力パルスの最大電力は時間的
な平均電力の１倍ないし２０倍、例えば２倍ないし１０倍である 請求項２０または２１記載の方法。 - 【請求項２３】 入力結合される周波数は１００ｋＨｚないし１００ＭＨｚ
、例えば１３．５６ＭＨｚであり、かつ 入力結合される高周波電力のパルス持続期間対パルス休止期間比は１：１および
１：１００の間、例えば１：１および１：１００、例えば１：１および１：１０
の間にある 請求項２１記載の方法。 - 【請求項２４】 入力結合されるプラズマ電力のパルス化および基板電圧発
生器（１２）を介して基板（１０）に入力結合される高周波電力のパルス化また
は磁場のパルス化、入力結合されるプラズマ電力のパルス化および基板電圧発生
器（１２）を介して基板（１０）に入力結合される高周波電力のパルス化を相互
に時間的に相関付けるまたは同期する 請求項１から２３までのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項２５】 ＩＣＰコイル発生器（１７）の高周波電力のパルスの前に
まず磁場がかけられかつ、かつ該磁場が該高周波電力パルスの減衰後再び遮断さ
れるように相関を行う 請求項２４記載の方法。 - 【請求項２６】 ＩＣＰコイル発生器（１７）の高周波電力パルスの期間中
、基板電圧発生器（１２）を介して基板（１０）に入力結合される高周波電力が
遮断されおよび／または基板電圧発生器（１２）を介して基板（１０）に入力結
合される高周波電力パルスの期間中、ＩＣＰコイル発生器（１７）を介して入力
結合される高周波電力が遮断されるように、相関を行う 請求項２４または２５記載の方法。 - 【請求項２７】 基板（１０）に、ＩＣＰコイル発生器（１７）を介してプ
ラズマ（１４）に入力結合されるプラズマ電力パルスの持続時間の期間その都度
、基板電圧発生器（１２）を介して基板（１０）に入力結合される高周波電力パ
ルスが供給されるように同期を行う 請求項２４または２５記載の方法。 - 【請求項２８】 基板電圧発生器（１２）を介して基板（１０）に入力結合
される高周波電力が、ＩＣＰコイル発生器（１７）を介してプラズマ（１４）に
入力結合される高周波電力パルスの電力上昇および／または電力低下の期間にそ
の都度発生されるように相関を行う 請求項２４または２５記載の方法。 - 【請求項２９】 ＩＣＰコイル発生器（１７）を介してプラズマ（１４）に
入力結合されるプラズマ電力パルスの持続時間の期間およびＩＣＰコイル発生器
（１７）を介してプラズマ（１４）に入力結合される個々のプラズマ電力パルス
のパルス休止時間の持続時間の期間、基板（１０）にその都度、基板電圧発生器
（１２）を介して基板（１０）に入力結合される少なくとも１つの高周波電力パ
ルスが供給されるように相関を行う 請求項２４または２５記載の方法。 - 【請求項３０】 エッチングを５μｂａｒないし１００μｂａｒにおける交
番するエッチングおよびパッシベーションステップにおいて行う 請求項１から２９までのいずれか１項記載の方法。
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|---|---|---|---|
| DE19933842.6 | 1999-07-20 | ||
| DE19933842A DE19933842A1 (de) | 1999-07-20 | 1999-07-20 | Vorrichtung und Verfahren zum Ätzen eines Substrates mittels eines induktiv gekoppelten Plasmas |
| PCT/DE2000/001835 WO2001006539A1 (de) | 1999-07-20 | 2000-06-06 | Vorrichtung und verfahren zum ätzen eines substrates mittels eines induktiv gekoppelten plasmas |
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|---|---|---|---|
| JP2001511711A Expired - Fee Related JP4690618B2 (ja) | 1999-07-20 | 2000-06-06 | 誘導結合されたプラズマを用いて基板をエッチングするための装置および方法 |
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