JP4690618B2 - 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 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4690618B2 JP4690618B2 JP2001511711A JP2001511711A JP4690618B2 JP 4690618 B2 JP4690618 B2 JP 4690618B2 JP 2001511711 A JP2001511711 A JP 2001511711A JP 2001511711 A JP2001511711 A JP 2001511711A JP 4690618 B2 JP4690618 B2 JP 4690618B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power
- substrate
- plasma
- pulse
- frequency
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
- H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/3266—Magnetic control means
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
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。
【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。
【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。
【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。
【０００５】
特許出願１９９００１７９号明細書にはこのために既に、ＤＥ４２４１０４５Ｃ２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５ｋＷ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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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２０ｋＷ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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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ＳＦ６，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１１、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１００Ｖ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。
【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。
【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、ＤＥ４２４１０４５Ｃ２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。
【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ＩＣＰ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Ｃ４Ｆ８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５０００Ｗ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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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１００Ａ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２１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）。
【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。
【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。
【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５０００Ｗ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２０００Ｗ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。
【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。
【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、ＩＣＰ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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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ＩＣＰ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２４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１３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。
【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。
【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２５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、ＩＣＰ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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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１ＭＨｚ、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１７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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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１０ｋＨｚ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。
【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。
【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。
【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１０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。ＩＣＰ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。
【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。
【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。
【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１３．５６ＭＨｚ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、２００Ｗ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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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）。
【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３０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。
【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３３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。
【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。
【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。
【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１０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。
【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。
【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ＵＢｉａｓ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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【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。
【符号の説明】
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
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。
【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。
【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。
【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。
【０００５】
特許出願１９９００１７９号明細書にはこのために既に、ＤＥ４２４１０４５Ｃ２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５ｋＷ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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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２０ｋＷ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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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ＳＦ６，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１１、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１００Ｖ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。
【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。
【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、ＤＥ４２４１０４５Ｃ２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。
【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ＩＣＰ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Ｃ４Ｆ８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５０００Ｗ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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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１００Ａ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２１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）。
【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。
【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。
【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５０００Ｗ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２０００Ｗ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。
【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。
【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、ＩＣＰ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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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ＩＣＰ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２４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１３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。
【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。
【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２５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、ＩＣＰ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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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１ＭＨｚ、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１７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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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１０ｋＨｚ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。
【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。
【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。
【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１０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。ＩＣＰ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。
【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。
【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。
【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１３．５６ＭＨｚ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、２００Ｗ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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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）。
【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３０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。
【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３３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。
【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。
【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。
【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１０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。
【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。
【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ＵＢｉａｓ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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【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。
【符号の説明】
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
Claims (27)
- 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）へ、第１のインピーダンス変換器（１８）を介して、パルス化された高周波電力を供給するＩＣＰ発生器（１７）が設けられており、該パルス化された高周波電力は前記プラズマ（１４）にパルス化されたプラズマ電力として入力結合され、該パルス化されたプラズマ電力は１つまたは複数の個別パルス電力から構成されており、前記パルス化された高周波電力は前記個別パルス電力のパルス持続期間対パルス休止期間に関して可変に調整可能であり、
前記ＩＣＰコイル発生器（１７）は、更に、少なくとも１つの制御される電力増幅器（３）と、定常周波数（１″）を有する周波数選択帯域フィルタ（１）と、遅延線路（７）または移相器とを有する帰還結合回路を有し、
前記ＩＣＰコイル発生器（１７）は、前記帰還結合回路を用いて、前記高周波電力の周波数を変化させて、前記ＩＣＰコイル発生器（１７）の出力インピーダンスをプラズマインピーダンスに整合させる、
ことを特徴とする装置。 - 前記第１の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、すなわち、誘導結合されたプラズマ（１４）に入力結合すべきパルス化されたプラズマ電力の最大値に達すると同時に、前記周波数選択帯域フィルタ（１）定常周波数（１″）が達成される
請求項１記載の装置。 - 前記プラズマ（１４）が安定化すると、装置は前記帰還整合回路を不活性化し、前記ＩＣＰコイル発生器（１７）の内部発振器（４）を活性化する
請求項１または２記載の装置。 - 装置は更に、基板（１０）とＩＣＰ源（１３）との間に静磁場、または、時間的に変化し且つパルス化された磁場を発生する磁場発生手段を有する
請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。 - 前記磁場発生手段は、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４記載の装置。 - 装置は更に基板電極（１１）および基板電圧発生器（１２）を有し、前記基板電極（１１）上には基板（１０）が配置されており、前記基板電圧発生器（１２）は前記基板電極（１１）と接続されており、前記基板（１０）に連続的な高周波電力、または、時間的に変化し且つパルス化された高周波電力を供給する
請求項１記載の装置。 - 基板電圧発生器（１２）と基板（１０）との間に、第２のインピーダンス変換器（１６）が設けられている
請求項６記載の装置。 - ＩＣＰコイル発生器（１７）は前記基板電圧発生器（１２）または前記電流供給ユニット（２３）に接続されている
請求項５または６記載の装置。 - 請求項１から８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。 - 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いる
請求項９記載の方法。 - 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９記載の方法。 - 時間的な平均において、３００Ｗないし５０００Ｗの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）に入力結合し、かつ
高周波電力パルスを成す個別パルス電力は３００Ｗおよび２０ｋＷの間、例えば２ｋＷないし１０ｋＷの間にある
請求項９記載の方法。 - 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９または１０記載の方法。 - エッチングの際に静磁場、または、時間的に変化し且つパルス化された磁場を発生し、該磁場の方向は前記基板（１０）に対して実質的に垂直である
請求項９から１３までのいずれか１項記載の方法。 - 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１４記載の方法。 - 電流供給ユニット（２３）を介して、１２Ｈｚないし２０ｋＨｚ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１４または１５記載の方法。 - 基板（１０）に基板電圧発生器（１２）を介して一定の高周波電力、または、時間的に変化し且つ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９から１６までのいずれか１項記載の方法。 - 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１７記載の方法。 - 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１７または１８記載の方法。 - 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１８記載の方法。 - 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９から２０までのいずれか１項記載の方法。 - 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２１記載の方法。 - 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２１または２２記載の方法。 - 基板（１０）に、ＩＣＰコイル発生器（１７）を介してプラズマ（１４）に入力結合されるパルス化されたプラズマ電力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２１または２２記載の方法。 - 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２１または２２記載の方法。 - ＩＣＰコイル発生器（１７）を介してプラズマ（１４）に入力結合されるパルス化されたプラズマ電力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パルス化されたプラズマ電力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つのパルス化された高周波電力が供給されるように相関を行う
請求項２１または２２記載の方法。 - 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９から２６までのいずれか１項記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| 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 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003505868A JP2003505868A (ja) | 2003-02-12 |
| JP4690618B2 true JP4690618B2 (ja) | 2011-06-01 |
Family
ID=7915317
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| 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 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7811941B1 (ja) |
| EP (1) | EP1112587A1 (ja) |
| JP (1) | JP4690618B2 (ja) |
| KR (1) | KR100752064B1 (ja) |
| DE (1) | DE19933842A1 (ja) |
| WO (1) | WO2001006539A1 (ja) |
Families Citing this family (30)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7361287B2 (en) | 1999-04-30 | 2008-04-22 | Robert Bosch Gmbh | Method for etching structures in an etching body by means of a plasma |
| DE19957169A1 (de) | 1999-11-27 | 2001-06-13 | Bosch Gmbh Robert | Plasmaätzverfahren mit gepulster Substratelektrodenleistung |
| DE10104613A1 (de) * | 2001-02-02 | 2002-08-22 | Bosch Gmbh Robert | Plasmaanlage und Verfahren zur Erzeugung einer Funktionsbeschichtung |
| DE10104614A1 (de) * | 2001-02-02 | 2002-08-22 | Bosch Gmbh Robert | Plasmaanlage und Verfahren zur Erzeugung einer Funktionsbeschichtung |
| DE10309711A1 (de) | 2001-09-14 | 2004-09-16 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Einätzen von Strukturen in einem Ätzkörper mit einem Plasma |
| DE10147998A1 (de) * | 2001-09-28 | 2003-04-10 | Unaxis Balzers Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines Plasmas |
| DE10209763A1 (de) | 2002-03-05 | 2003-10-02 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung und Verfahren zum anisotropen Plasmaätzen eines Substrates, insbesondere eines Siliziumkörpers |
| DE10237249B4 (de) * | 2002-08-14 | 2014-12-18 | Excelitas Technologies Singapore Pte Ltd | Verfahren zum selektiven Abtragen von Material aus der Oberfläche eines Substrats |
| DE10247913A1 (de) | 2002-10-14 | 2004-04-22 | Robert Bosch Gmbh | Plasmaanlage und Verfahren zum anisotropen Einätzen von Strukturen in ein Substrat |
| US20040097077A1 (en) * | 2002-11-15 | 2004-05-20 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for etching a deep trench |
| KR101286240B1 (ko) * | 2007-10-23 | 2013-07-15 | 삼성전자주식회사 | 반도체 구조물의 형상을 예정하는 공정 파라 메타의 예측시스템, 상기 공정 파라 메타의 예측 시스템을 가지는반도체 제조 장비 및 그 장비의 사용방법 |
| JP5319150B2 (ja) * | 2008-03-31 | 2013-10-16 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 |
| KR101528528B1 (ko) * | 2008-05-14 | 2015-06-12 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | Ｒｆ 전력 전달을 위한 시간 분해된 조정 방식을 이용하는 펄스화된 플라즈마 처리를 위한 방법 및 장치 |
| JP5295833B2 (ja) * | 2008-09-24 | 2013-09-18 | 株式会社東芝 | 基板処理装置および基板処理方法 |
| US9287086B2 (en) * | 2010-04-26 | 2016-03-15 | Advanced Energy Industries, Inc. | System, method and apparatus for controlling ion energy distribution |
| US8692467B2 (en) | 2011-07-06 | 2014-04-08 | Lam Research Corporation | Synchronized and shortened master-slave RF pulsing in a plasma processing chamber |
| DE102011086551B4 (de) * | 2011-11-17 | 2023-02-23 | Siemens Healthcare Gmbh | Flexible Impedanzanpassung für einen pulsstromversorgten Mikrowellengenerator |
| US9401264B2 (en) * | 2013-10-01 | 2016-07-26 | Lam Research Corporation | Control of impedance of RF delivery path |
| US9337000B2 (en) * | 2013-10-01 | 2016-05-10 | Lam Research Corporation | Control of impedance of RF return path |
| KR102010321B1 (ko) | 2013-01-10 | 2019-08-13 | 삼성전자주식회사 | 플라즈마 처리 방법과 상기 방법을 이용할 수 있는 장치들 |
| US9153483B2 (en) | 2013-10-30 | 2015-10-06 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Method of semiconductor integrated circuit fabrication |
| GB201502453D0 (en) * | 2015-02-13 | 2015-04-01 | Spts Technologies Ltd | Plasma producing apparatus |
| DE102015014256B4 (de) | 2015-11-05 | 2020-06-18 | Airbus Defence and Space GmbH | Mikroelektronisches Modul zur Reinigung einer Oberfläche, Modularray und Verfahren zur Reinigung einer Oberfläche |
| DE102016008945A1 (de) * | 2016-07-26 | 2018-02-01 | Airbus Defence and Space GmbH | Mikroelektrisches Modul zur Veränderung der elektromagnetischen Signatur einer Oberfläche, Modularray und Verfahren zur Veränderung der elektromagnetischen Signatur einer Oberfläche |
| US10002746B1 (en) * | 2017-09-13 | 2018-06-19 | Lam Research Corporation | Multi regime plasma wafer processing to increase directionality of ions |
| CN109273341B (zh) * | 2018-10-18 | 2021-01-08 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 一种等离子体工艺方法 |
| CN110993478A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-04-10 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 脉冲电源控制电路及半导体加工设备 |
| DE102020100872B4 (de) * | 2020-01-15 | 2021-08-05 | Ferdinand-Braun-Institut gGmbH, Leibniz- Institut für Höchstfrequenztechnik | Resonator und Leistungsoszillator zum Aufbau einer integrierten Plasmaquelle sowie deren Verwendung |
| JP7446146B2 (ja) * | 2020-04-09 | 2024-03-08 | 株式会社ディスコ | ウェーハの加工方法 |
| JP7417569B2 (ja) * | 2021-10-29 | 2024-01-18 | 株式会社Kokusai Electric | 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998037577A1 (de) * | 1997-02-20 | 1998-08-27 | Robert Bosch Gmbh | Anisotropes fluorbasiertes plasmaätzverfahren für silicium |
Family Cites Families (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8516537D0 (en) * | 1985-06-29 | 1985-07-31 | Standard Telephones Cables Ltd | Pulsed plasma apparatus |
| JPS6479372A (en) * | 1987-09-18 | 1989-03-24 | Citizen Watch Co Ltd | Coating method with hard carbon film |
| KR100281345B1 (ko) * | 1992-12-01 | 2001-03-02 | 조셉 제이. 스위니 | 전자기 결합성 플래너 플라즈마 장치에서의 산화물 에칭 공정 |
| DE4241045C1 (de) | 1992-12-05 | 1994-05-26 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zum anisotropen Ätzen von Silicium |
| JP3279038B2 (ja) * | 1994-01-31 | 2002-04-30 | ソニー株式会社 | プラズマ装置およびこれを用いたプラズマ処理方法 |
| JP3365067B2 (ja) * | 1994-02-10 | 2003-01-08 | ソニー株式会社 | プラズマ装置およびこれを用いたプラズマ処理方法 |
| US5558718A (en) * | 1994-04-08 | 1996-09-24 | The Regents, University Of California | Pulsed source ion implantation apparatus and method |
| JPH0888218A (ja) * | 1994-09-16 | 1996-04-02 | Kokusai Electric Co Ltd | プラズマエッチング方法及びその装置 |
| US5779925A (en) * | 1994-10-14 | 1998-07-14 | Fujitsu Limited | Plasma processing with less damage |
| US5683538A (en) * | 1994-12-23 | 1997-11-04 | International Business Machines Corporation | Control of etch selectivity |
| US5688357A (en) | 1995-02-15 | 1997-11-18 | Applied Materials, Inc. | Automatic frequency tuning of an RF power source of an inductively coupled plasma reactor |
| JPH08222549A (ja) | 1995-02-16 | 1996-08-30 | Sony Corp | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 |
| US5983828A (en) * | 1995-10-13 | 1999-11-16 | Mattson Technology, Inc. | Apparatus and method for pulsed plasma processing of a semiconductor substrate |
| JP3122618B2 (ja) * | 1996-08-23 | 2001-01-09 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置 |
| JPH1079372A (ja) | 1996-09-03 | 1998-03-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 |
| JP3220394B2 (ja) * | 1996-09-27 | 2001-10-22 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置 |
| EP0840350A2 (en) * | 1996-11-04 | 1998-05-06 | Applied Materials, Inc. | Plasma apparatus and process with filtering of plasma sheath-generated harmonics |
| US5880034A (en) * | 1997-04-29 | 1999-03-09 | Princeton University | Reduction of semiconductor structure damage during reactive ion etching |
| JP3559429B2 (ja) * | 1997-07-02 | 2004-09-02 | 松下電器産業株式会社 | プラズマ処理方法 |
| DE19734278C1 (de) | 1997-08-07 | 1999-02-25 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zum anisotropen Ätzen von Substraten |
| US6020794A (en) * | 1998-02-09 | 2000-02-01 | Eni Technologies, Inc. | Ratiometric autotuning algorithm for RF plasma generator |
| US6085688A (en) * | 1998-03-27 | 2000-07-11 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for improving processing and reducing charge damage in an inductively coupled plasma reactor |
| DE19900179C1 (de) | 1999-01-07 | 2000-02-24 | Bosch Gmbh Robert | Plasmaätzanlage |
| DE19919832A1 (de) | 1999-04-30 | 2000-11-09 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zum anisotropen Plasmaätzen von Halbleitern |
| DE19927806A1 (de) | 1999-06-18 | 2001-01-04 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung und Verfahren zum Hochratenätzen eines Substrates mit einer Plasmaätzanlage und Vorrichtung und Verfahren zum Zünden eines Plasmas und Hochregeln oder Pulsen der Plasmaleistung |
| DE19933841A1 (de) | 1999-07-20 | 2001-02-01 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung und Verfahren zum Ätzen eines Substrates mittels eines induktiv gekoppelten Plasmas |
-
1999
- 1999-07-20 DE DE19933842A patent/DE19933842A1/de not_active Ceased
-
2000
- 2000-06-06 WO PCT/DE2000/001835 patent/WO2001006539A1/de active Application Filing
- 2000-06-06 EP EP00949074A patent/EP1112587A1/de not_active Withdrawn
- 2000-06-06 KR KR1020017003514A patent/KR100752064B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2000-06-06 JP JP2001511711A patent/JP4690618B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2000-06-06 US US09/762,985 patent/US7811941B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998037577A1 (de) * | 1997-02-20 | 1998-08-27 | Robert Bosch Gmbh | Anisotropes fluorbasiertes plasmaätzverfahren für silicium |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20010075207A (ko) | 2001-08-09 |
| EP1112587A1 (de) | 2001-07-04 |
| JP2003505868A (ja) | 2003-02-12 |
| DE19933842A1 (de) | 2001-02-01 |
| US7811941B1 (en) | 2010-10-12 |
| WO2001006539A1 (de) | 2001-01-25 |
| KR100752064B1 (ko) | 2007-08-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4690618B2 (ja) | 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 | |
| TWI756551B (zh) | 高壓電力系統及其方法 | |
| JP7210094B2 (ja) | 信号変調同期式プラズマ処理システム | |
| US5277751A (en) | Method and apparatus for producing low pressure planar plasma using a coil with its axis parallel to the surface of a coupling window | |
| US7100532B2 (en) | Plasma production device and method and RF driver circuit with adjustable duty cycle | |
| KR100932019B1 (ko) | 플라즈마 생성 장치 및 방법, 및 고주파 구동 회로 | |
| WO2020036806A1 (en) | Systems and methods of control for plasma processing | |
| KR100311234B1 (ko) | 고품위 유도결합 플라즈마 리액터 | |
| KR20060009852A (ko) | 듀티 싸이클이 조절가능한 플라즈마 생성 장치 및 방법과고주파 구동 회로 | |
| WO1991010341A1 (en) | A low frequency inductive rf plasma reactor | |
| WO2004114461A2 (en) | Plasma production device and method and rf driver circuit with adjustable duty cycle | |
| KR100818068B1 (ko) | 유도 결합 플라즈마를 사용하여 기판을 에칭하기 위한 장치 및 방법 | |
| JP2016027667A (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JP3563054B2 (ja) | プラズマ処理装置および方法 | |
| JP2003332321A (ja) | プラズマ処理装置及び処理方法 | |
| JP3599670B2 (ja) | プラズマ処理方法および装置 | |
| JP2004140391A (ja) | プラズマ処理装置および方法 | |
| KR100910931B1 (ko) | 플라즈마에 의해 구조를 에칭 바디에 에칭하기 위한 방법 | |
| JP2001244250A (ja) | 表面処理方法および装置 | |
| JPH1074599A (ja) | プラズマ処理方法および装置 | |
| WO2024076410A1 (en) | System and method for plasma process uniformity control | |
| KR100354127B1 (ko) | 플라즈마 식각을 위한 제어방법 및 장치 | |
| WO2023059990A1 (en) | A method and apparatus for enhancing ion energy and reducing ion energy spread in an inductively coupled plasma | |
| TW202349438A (zh) | 用於電漿處理應用的脈衝電壓源 | |
| JP2023533841A (ja) | プラズマ支援加工装置用の電圧波形発生器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070605 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100611 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100617 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20100914 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20100922 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20101014 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20101021 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20101117 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20101125 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20101216 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20101228 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110121 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110218 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140225 Year of fee payment: 3 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |