DE4221907A1 - Anordnung zur Durchführung von Plasmaprozessen an einer Halbleiterscheibe - Google Patents
Anordnung zur Durchführung von Plasmaprozessen an einer HalbleiterscheibeInfo
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Description
Anordnung zur Durchführung von Plasmaprozessen an einer
Halbleiterscheibe, auch Plasmareaktoren genannt, werden in
der Halbleitertechnologie sowohl zum plasmaunterstützten
Ätzen als auch zum plasmaunterstützten Beschichten von
Halbleiterscheiben verwendet. Die Plasmaätztechnik findet
insbesondere Anwendung bei der Strukturübertragung und dem
ganzflächigen Entfernen von Schichten, unter anderem von
Photolack, das sogenannte Resist-Strippen.
In einem Plasmareaktor wird üblicherweise zwischen zwei
Elektroden ein elektromagnetisches Hochfrequenzfeld er
zeugt. Der Plasmareaktor wird zum Betrieb mit einem Pro
zeßgas beschickt, in dem aufgrund des Hochfrequenzfeldes
ein Plasma gezündet wird. Das Prozeßgas wird in Abhängig
keit der zu ätzenden oder abzuscheidenden Schicht ausge
wählt.
Um eine hohe Ätzrate bei gleichzeitig geringer Schädigung
der bearbeiteten Halbleiterscheiben zu erzielen, werden im
Plasmareaktor eine hohe Dichte reaktiver Teilchen bei
gleichzeitig relativ niedriger Energie der reaktiven Teil
chen angestrebt. Dazu werden in bekannten Plasmareaktoren
Magnetfelder eingesetzt, die durch Permanentmagnete und/oder
Elektromagnete erzeugt werden. Das Magnetfeld ver
dichtet das Plasma, so daß der Druck reduziert werden
kann. Darüber hinaus führt das Magnetfeld zu einer gerin
gere kinetischen Energie der reaktiven Teilchen.
Die bekannten Plasmareaktoren für magnetfeldunterstützte
Plasmaprozesse sind relativ groß und aufwendig aufgebaut.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Anordnung
zur Durchführung von Plasmaprozessen an einer Halbleiter
scheibe anzugeben, die einfach und kompakt aufgebaut ist
und in der die Plasmaprozesse magnetfeldunterstützt durch
geführt werden.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß gelöst durch eine An
ordnung nach Anspruch 1.
Streifenleitungen werden insbesondere in der Hochfrequenz
technik als Filter verwendet. Sie sind bei vorgegebener
Geometrie durch ihre Eigenkapazität und ihre Eigenindukti
vität pro Längeneinheit charakterisiert.
In der erfindungsgemäßen Anordnung ist in einer Reaktions
kammer ein Streifenleitungsresonator vorgesehen, der über
eine Hochfrequenzversorgung mit einem elektromagnetischen
Feld beaufschlagt wird. Bei Beschickung der Reaktionskam
mer mit einem Prozeßgas wird in dem elektromagnetischen
Wechselfeld des Streifenleitungsresonators ein Plasma ge
zündet, das für den Plasmaprozeß genutzt wird.
Der Streifenleitungsresonator wird insbesondere aus einem
diskreten Abstimmelement, zum Beispiel einer regelbaren
Kapazität, und einer Streifenleitung gebildet, die einer
Metallfläche, die insbesondere ein Teil einer Wand der
Reaktionskammer ist, im wesentlichen parallel gegenüber
angeordnet ist. Dabei ist es vorteilhaft, den Abstand zwi
schen der Streifenleitung und der Metallfläche klein zu
wählen im Vergleich zu den lateralen Abmessungen in der
Streifenleitung, da in diesem Fall ein räumlich sehr homo
genes elektrisches Wechselfeld zwischen der Streifenlei
tung und der Metallfläche erzeugt wird. Dieses führt beim
Befüllen der Reaktionskammer mit Prozeßgas zu einer sehr
homogenen, örtlich begrenzten Entladung. Dieses ist für
einen homogenen Ätzabtrag erforderlich.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den übri
gen Ansprüchen hervor.
Im weiteren wird die Erfindung anhand der Figuren und
eines Ausführungsbeispiels genauer erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine erfindungsge
mäße Anordnung zur Durchführung von Plasmapro
zessen.
Fig. 2 bis Fig. 4 zeigt Ersatzschaltbilder für einen
Streifenleitungsresonator.
Fig. 5 zeigt schematisch den Verlauf der Feldlinien des
elektrischen Feldes E und des magnetischen Feldes
B einer Streifenleitung.
Eine Reaktionskammer 1 ist mit einem Gaseinlaß 2 und einem
Pumpstutzen 3 versehen (siehe Fig. 1). In der Reaktions
kammer 1 ist als Streifenleitungsresonator eine Streifen
leitung 4 und ein Abstimmelement 5 angeordnet. Das Abstimm
element 5 ist zum Beispiel als regelbarer Kondensator aus
zwei einander gegenüber angeordneten Metallscheiben 51,
von denen die eine fest mit der Streifenleitung 4 verbun
den ist und von denen die andere mit einer Stellschraube
52 verbunden ist, ausgebildet. Die Stellschraube 52 ist
durch die Wand der Reaktionskammer 1 hindurchgeführt und
mit der Wand der Reaktionskammer 1 elektrisch verbunden.
Die Reaktionskammer 1 ist auf Erdpotential gelegt. Die
Streifenleitung 4 ist über einen Koppelkondensator 6 mit
der Wand der Reaktionskammer 1 verbunden.
Über einen Anschluß 7, der direkt mit der Streifenleitung
4 verbunden ist, kann die Streifenleitung 4 mit einer
Gleichspannungsquelle verbunden werden.
Im Betrieb der Anordnung wird zwischen der Streifenleitung
4 und einer Metallfläche 8, die Teil der Wand der Reak
tionskammer 1 ist und die parallel zu der Streifenleitung
4 angeordnet ist, ein Plasma erzeugt. Die Metallfläche 8
ist an der der Streifenleitung 4 nächstgelegenen Wand der
Reaktionskammer 1 angeordnet. Eine zu bearbeitende Halb
leiterscheibe 9 wird zwischen der Streifenleitung 4 und
der Metallfläche 8 angeordnet. Dazu ist es zweckmäßig, auf
der Streifenleitung 4 oder auf der Metallfläche 8 einen
Scheibenhalter (nicht dargestellt) anzubringen.
Durch Einkopplung einer Hochfrequenzleistung in den Strei
fenresonator wird zwischen der Streifenleitung 4 und der
Metallfläche 8 ein elektromagnetisches Wechselfeld er
zeugt. Die Einkopplung der Hochfrequenzleistung kann auf
unterschiedliche Arten erfolgen. Sie ist zum Beispiel über
Koppelleitungen induktiv/kapazitiv oder über das Abstimm
element 5 möglich.
Die Streifenleitung 4 besteht zum Beispiel aus Kupfer und
weist parallel zur Metallfläche 8 eine Ausdehnung von zum
Beispiel 25 cm × 25 cm auf. Der Abstand zwischen der
Metallfläche 8 und der Streifenleitung 4 beträgt zum Bei
spiel 3,5 cm.
Bei Einkopplung der Hochfrequenzleistung wird zwischen der
Streifenleitung 4 und der Metallfläche 8 wegen der im Ver
gleich zum Abstand großen lateralen Abmessungen der Strei
fenleitung 4 ein räumlich sehr homogenes elektrisches
Wechselfeld erzeugt. Bei Befüllen der Reaktionskammer 1
mit Prozeßgas führt dieses homogene elektrische Wechsel
feld zu einer sehr homogenen, örtlich begrenzten Plasma
entladung und damit zu einem homogenen Ätzabtrag an der
Halbleiterscheibe 9.
Die Magnetfeldlinien verlaufen in dem Bereich zwischen der
Streifenleitung 4 und der Metallfläche 8 ebenfalls räum
lich sehr homogen parallel zu den beiden Flächen und damit
auch parallel zu der Halbleiterscheibe 9. Das Magnetfeld
bewirkt eine hohe Dichte des Plasmas im Bereich der Halb
leiterscheibe 9. Das Plasma besteht aus relativ niederener
getischen reaktiven Teilchen.
Durch die galvanische Trennung der Streifenleitung 4 von
der Metallfläche 8 durch den Koppelkondensator 6 ist es
möglich, daß sich bei der Plasmaentladung durch Aufladung
der Streifenleitung 4 eine Self-bias-voltage aufbaut. Fer
ner ist die Möglichkeit gegeben, über den Anschluß 7 die
Streifenleitung 4 mit einer Gleichspannungsversorgungs
quelle zu verbinden. In Anwendungen, in denen auf eine
Self-bias-voltage und eine Gleichspannung an der Streifen
leitung 4 verzichtet werden kann, kann die Streifenleitung
4 unmittelbar mit der Wand der Reaktionskammer 1 verbunden
werden.
Bei Verwendung eines Kondensators als Abstimmelement 5 mit
einer Kapazität von 3 pF und der Streifenleitung 4 mit
einer Ausdehnung parallel zur Metallfläche 8 von 25 cm ×
25 cm und einem Abstand zwischen der Streifenleitung 4
und der Metallfläche 8 von 2,5 cm schwingt der Streifenlei
tungsresonator mit einer Resonanzfrequenz von etwa 12 MHz.
Diese ist ähnlich wie bei Standard-RIE-Anlagen, die mit
13,56 MHz arbeiten. Die beispielhaft angegebenen geometri
schen Abmessungen der Streifenleitung 4 und des Abstandes
sind realistische Abmessungen für die Auslegung eines
Plasmareaktors zur Prozessierung von 8′ Halbleiterschei
ben.
Wenn sich bei Beschickung der Reaktionskammer 1 mit Prozeß
gas die Impedanz der Streifenleitung 4 ändert, kann der
Resonator über das Abstimmelement nachgeregelt werden.
Fig. 2 zeigt ein Ersatzschaltbild für einen regelbaren
Kondensator C und eine Streifenleitung S. Der regelbare
Kondensator C und die Streifenleitung S sind in Reihe ge
schaltet und jeweils mit Massepotential verbunden. Die
Streifenleitung S weist eine Kapazität Cs und eine Induk
tivität LS auf, die als Parallelschaltung wirken (siehe
Fig. 3). Der regelbare Kondensator C und die Kapazität
der Streifenleitung Cs können als eine Kapazität C + Cs
zusammengefaßt werden, die mit der Induktivität LS in
Reihe geschaltet ist (siehe Fig. 4).
Bei einer großen lateralen Abmessung der Streifenleitung S
im Vergleich zum Abstand zwischen der Streifenleitung S
und der Metallfläche M bildet sich zwischen der Streifen
leitung S und der Metallfläche M ein sehr homogenes elek
trisches Wechselfeld E aus (siehe Fig. 5). Die magneti
schen Feldlinien B verlaufen im Bereich zwischen der
Streifenleitung S und der Metallfläche M parallel zur
Oberfläche der Streifenleitung S und der Metallfläche M.
Die Magnetfeldlinien B schließen sich um die Streifen
leitung S.
Claims (9)
1. Anordnung zur Durchführung von Plasmaprozessen an einer
Halbleiterscheibe mit folgenden Merkmalen:
- a) es ist eine Reaktionskammer (1) mindestens mit einem Gaseinlaß (2) und einem Pumpstutzen (3) vorgesehen,
- b) die Reaktionskammer (1) umfaßt einen Streifenleitungs resonator (4, 5, 8), der über eine Hochfrequenversor gung mit einem elektromagnetischen Feld, in dem die Halbleiterscheibe (9) zur Bearbeitung angeordnet wird, beaufschlagt wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, bei der der Streifenleitungs
resonator eine Streifenleitung (4) und eine der Streifen
leitung (4) gegenüberliegende, der Streifenleitung (4) im
wesentlichen parallele Metallfläche (8) umfaßt, wobei die
Halbleiterscheibe zwischen der Streifenleitung (4) und der
Metallfläche (8) angeordnet wird.
3. Anordnung nach Anspruch 2, bei der die lateralen Abmes
sungen der Streifenleitung (4) parallel zur Metallfläche
(8) größer sind als der Abstand zwischen der Streifenlei
tung (4) und der Metallfläche (8).
4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, bei der die Streifen
leitung (4) über ein Abstimmelement (5) mit Massepotential
verbunden ist,
bei der die Metallfläche (8) mit Massepotential verbunden ist,
bei der die Streifenleitung (4) und die Metallfläche (8) mindestens hochfrequenzmäßig verbunden sind.
bei der die Metallfläche (8) mit Massepotential verbunden ist,
bei der die Streifenleitung (4) und die Metallfläche (8) mindestens hochfrequenzmäßig verbunden sind.
5. Anordnung nach Anspruch 4, bei der das Abstimmelement
(5) ein regelbarer Kondensator ist.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei der die
Streifenleitung (4) über eine Koppelkapazität (6) mit der
Metallfläche (8) verbunden ist.
7. Anordnung nach Anspruch 6, bei der die Streifenleitung
(4) mit einer Gleichspannungsversorgungsquelle verbunden
ist.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei der die
Metallfläche (8) Teil einer Wand der Reaktionskammer (1)
ist.
9. Anordnung nach Anspruch 8, bei der Streifenleiter (4)
eine Ausdehnung parallel zur Metallfläche (8) von 25 cm ×
25 cm aufweist und in einem Abstand von 2,5 cm von der Me
tallfläche (8) angeordnet ist.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19924221907 DE4221907A1 (de) | 1992-07-03 | 1992-07-03 | Anordnung zur Durchführung von Plasmaprozessen an einer Halbleiterscheibe |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| DE4221907A1 true DE4221907A1 (de) | 1994-01-05 |
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE4221907A1 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003052882A2 (de) * | 2001-12-15 | 2003-06-26 | Hüttinger Elektronik GmbH & Co. KG | Hochfrequenzanregungsanordnung |
-
1992
- 1992-07-03 DE DE19924221907 patent/DE4221907A1/de not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003052882A2 (de) * | 2001-12-15 | 2003-06-26 | Hüttinger Elektronik GmbH & Co. KG | Hochfrequenzanregungsanordnung |
| WO2003052882A3 (de) * | 2001-12-15 | 2004-03-11 | Huettinger Elektronik Gmbh | Hochfrequenzanregungsanordnung |
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