NL9000093A

NL9000093A - METHOD AND APPARATUS FOR PLASMA TREATING A SUBSTRATE

Info

Publication number: NL9000093A
Application number: NL9000093A
Authority: NL
Original assignee: Cobrain Nv
Priority date: 1990-01-15
Filing date: 1990-01-15
Publication date: 1991-08-01
Also published as: EP0463137A1; WO1991011018A1; JPH04504931A; KR920702013A

Description

WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR HET MET EEN PLASMABEHANDELEN VAN EEN SUBSTRAATMETHOD AND APPARATUS FOR PLASMA TREATING A SUBSTRATE

De onderhavige uitvinding betreft een werkwijze en in¬richting voor het behandelen van een substraat, bijv. voorhet plasma-etsen van een substraat, of andere plasma-bewer-kingen daarvan.The present invention relates to a method and device for treating a substrate, eg for plasma etching a substrate, or other plasma operations thereof.

Van belang hierbij is dat de elektronen die voor devorming van ionen zorgen, worden opgesloten nabij het sub¬straat waarop de bewerking dient te worden uitgevoerd, ten¬einde een hoge etssnelheid te verkrijgen.It is important here that the electrons that cause the formation of ions are trapped near the substrate on which the operation is to be carried out, in order to obtain a high etching rate.

Een inrichting hiervoor is beschreven in het Amerikaan¬se patent 4.422.896.A device for this is described in US patent 4,422,896.

De hierin beschreven inrichting benodigt koeling en eenwisselspanning van hoge frequentie voor het uitvoeren van debewerking. Eén en ander maakt deze inrichting gecompliceerd.The apparatus described herein requires high frequency cooling and AC voltage to perform the operation. All this makes this device complicated.

Een eerste aspekt van de onderhavige uitvinding ver¬schaft een inrichting voor het behandelen van een substraatvolgens conclusie 1, waarbij met een lage frequentie wordtgewerkt, opdat aanpassingsnetwerken en dergelijke achterwegekunnen blijven.A first aspect of the present invention provides an apparatus for treating a substrate according to claim 1, which operates at a low frequency so that matching networks and the like can be left behind.

Voorts verschaft de onderhavige uitvinding een inrich¬ting volgens conclusie 3, waarbij de magnetische veldsterktenauwkeurig kan worden gestuurd, waardoor bewerkingen nauwkeu¬riger kunnen plaatsvinden.The present invention further provides an apparatus according to claim 3, wherein the magnetic field strengths can be accurately controlled, allowing operations to be performed more accurately.

De onderhavige uitvinding verschaft tevens een werkwij¬ze voor het behandelen van een substraat.The present invention also provides a method of treating a substrate.

De onderhavige uitvinding zal worden verduidelijkt aande hand van een beschrijving van een voorkeursuitvoeringsvormdaarvan met referentie naar een tekening waarin tonen: fig. 1 een schematisch zijaanzicht van een eerste uit¬voeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding; fig. 2 een schematische zijaanzicht van een tweedevoorkeursuitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding; fig. 3 een schematisch zijaanzicht van een derde voor-keursuitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding; fig. 4 een schematisch zijaanzicht van een vierde uit¬voeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding; en fig. 5 een schematisch zijaanzicht van een vijfde uit¬voeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding.The present invention will be elucidated with reference to a description of a preferred embodiment thereof with reference to a drawing, in which: Fig. 1 shows a schematic side view of a first embodiment according to the present invention; FIG. 2 is a schematic side view of a second preferred embodiment of the present invention; FIG. 3 is a schematic side view of a third preferred embodiment of the present invention; Fig. 4 is a schematic side view of a fourth embodiment of the present invention; and FIG. 5 is a schematic side view of a fifth embodiment of the present invention.

Boven een kathode l (fig. l) wordt een substraat 2 ge¬bracht, terwijl zich een permanente magneet 3 als een juk omeen opsluitruimte 4 boven het substraat heen sluit, of ander-zins nabij dat substraat voor de benodigde veldsterkte zorg¬draagt. Met behulp van de kathode 1 en een niet getoondeanode aansluiting wordt een, in hoofdzaak uniform elektrischveld E met een frequentie van minder dan 50 kHz opgewekt ter¬wijl met behulp van de permanente magneet 3 een, eveneenshoofdzakelijk uniform aangenomen magnetisch veld B wordtopgewekt. Door de samenwerking van het E-veld en het B-veldhebben elektronen die voor, voor de bewerking benodigde ioni-satie van moleculen, zoals O2 en dergelijke zorgen, een rela¬tief grote verblijftijd in de nabijheid van het substraathetgeen de reaktieve werking verbetert en versnelt.A substrate 2 is placed above a cathode 1 (fig. 1), while a permanent magnet 3 closes like a yoke around a confining space 4 above the substrate, or otherwise provides the required field strength near that substrate. A substantially uniform electric field E having a frequency of less than 50 kHz is generated by means of the cathode 1 and an anode connection (not shown), while a magnetic field B, which is substantially uniformly assumed, is generated by means of the permanent magnet 3. Due to the cooperation of the E-field and the B-field, electrons that provide ionization of molecules, such as O2 and the like, required for processing, have a relatively long residence time in the vicinity of the substrate, which improves the reactive effect and accelerates.

Boven het substraat of wafer 5 uit fig. 2, die wederomop kathode 6 is aangebracht, is een elektromagneet 7 bovenhet substraat opgesteld die gebruik maakt van een gelijk- ofwisselstroombron 8 en een rond een kern gewikkelde solenoïde 9. Met deze opstelling wordt het mogelijk de sterkte van hetmagneetveld B te regelen waardoor de bewerking nauwkeurigergecontroleerd kan worden.Above the substrate or wafer 5 of Fig. 2, which is again disposed on cathode 6, an electromagnet 7 is disposed above the substrate using a direct or alternating current source 8 and a solenoid 9 wound around a core. the strength of the magnetic field B so that the operation can be controlled more precisely.

Een nog betere opsluiting van de elektronen wordt ver¬kregen in de uitvoeringsvorm van fig. 3, waarbij een sub¬straat 11 wordt omsloten door een kathode 12 die door middelvan een isolerende wand 13 is geïsoleerd van een solenoïde14. Het E-veld strekt zich nu loodrecht op de wanden uit,terwijl het B-veld zich loodrecht op het vlak van tekeningenuitstrekt.An even better confinement of the electrons is obtained in the embodiment of fig. 3, wherein a substrate 11 is enclosed by a cathode 12 which is insulated from a solenoid 14 by means of an insulating wall 13. The E-field now extends perpendicular to the walls, while the B-field extends perpendicular to the plane of drawings.

Bij de uitvoeringsvorm uit fig. 4 is een substraat 15op een kathode 16 geplaatst, waarin een van een solenoïde 17voorziene kern 18 is geplaatst.In the embodiment of Fig. 4, a substrate 15 is placed on a cathode 16, in which a core 18 provided with a solenoid 17 is placed.

Vooral bij de uitvoeringsvormen van fig. 3 en 4 kantevens een elektrisch veld met hoge frequentie, bijv. de veeltoegepaste frequentie van 13,56 MHz worden aangelegd.Especially in the embodiments of Figs. 3 and 4, an electric field with a high frequency, e.g. the frequently used frequency of 13.56 MHz, is applied.

Voor een meer gedetailleerde beschrijving van de wer-kingsprincipes van bovengenoemde uitvoeringsvormen wordt ver¬wezen naar handboeken op het gebied van plasma's, alsmede heteerder genoemde Amerikaanse patent 4.422.896 waarvan deinhoud hier als ingelast dient te worden beschouwd.For a more detailed description of the operating principles of the above embodiments, reference is made to plasma manuals, as well as the aforementioned U.S. Patent 4,422,896, the contents of which are to be considered incorporated herein.

De magnetische veldsterkte en de elektrische veldsterk¬te kunnen zowel in ruimte als in tijd variëren; boven be¬schreven situatie van onderling loodrechte veldsterkten iseen mogelijkheid, voor het op gewenste wijze opsluiten van deelectronen plaatsvindt.The magnetic field strength and the electric field strength can vary both in space and in time; Above described situation of mutually perpendicular field strengths is a possibility for confining the electrons in the desired manner.

De in fig. 5 getoonde uitvoeringsvorm levert een nogverder gaande flexibiliteit daar zowel aan een anode 17 alsaan kathode 18 een elektrische spanning kan worden aangelegd,terwijl al dan niet en in meer of mindere mate de magnetischeveldsterkte B kan worden aangelegd.The embodiment shown in Fig. 5 provides even more flexibility, since an electric voltage can be applied to both an anode 17 and cathode 18, while the magnetic field strength B may or may not be applied to a greater or lesser extent.

De rechten worden bepaald door de bij gevoegde conclu¬sies .The rights are determined by the appended claims.

Claims

Device for treating a substrate, comprising: - means for generating a magnetic field, the field lines of which extend substantially parallel to the substrate; - means for generating an electric field, the field lines of which extend substantially perpendicular to the substrate and the magnetic field lines, these electric field generating means being arranged for generating a field with a frequency of less than 50 kHz.

The device of claim 1, wherein the magnetic field generating means comprises a permanent magnet defining a confining space above the substrate.

A device for treating a substrate, comprising; - means for generating a magnetic field, the field lines of which extend substantially parallel to the substrate; - means for generating an electric field, the field lines of which extend substantially perpendicular to the substrate and on the magnetic field lines, the magnetic field generating means being formed by one or more electromagnets.

The device of claim 3, wherein the electromagnet is disposed about a core defining a confining space above the substrate.

The device of claim 3, wherein the electromagnet is contained in a substrate holder.

A substrate treating device comprising means for generating a magnetic field whose field lines extend substantially parallel to the substrate; and - means for generating an electric field, the field lines of which extend substantially perpendicular to the substrate and the magnetic field lines, a substrate being received in a confinement space around which one or more solenoid coils are provided for generating the magnetic field.

A method of treating a substrate, using an apparatus according to any one of claims 1-6.

8. Method for treating a substrate, in which: - a magnetic field is generated; - an electric field is generated; wherein the magnetic field and the electric field cooperate to maintain a plasma near the substrate.

The method of claim 6, wherein the electric field has a crossover frequency of less than 50 kHz.

A method according to claim 8 or 9, wherein the magnetic field is generated by means of a solenoid.

11. Method for plasma-treating a substrate, wherein: an electric field is generated between a cathode and an anode; and - a voltage is applied by a voltage source to both the cathode and the anode.