EP1112587A1 - Vorrichtung und verfahren zum ätzen eines substrates mittels eines induktiv gekoppelten plasmas - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum ätzen eines substrates mittels eines induktiv gekoppelten plasmas

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EP1112587A1
EP1112587A1 EP00949074A EP00949074A EP1112587A1 EP 1112587 A1 EP1112587 A1 EP 1112587A1 EP 00949074 A EP00949074 A EP 00949074A EP 00949074 A EP00949074 A EP 00949074A EP 1112587 A1 EP1112587 A1 EP 1112587A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
frequency
power
substrate
plasma
coupled
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP00949074A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Volker Becker
Franz Laermer
Andrea Schilp
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1112587A1 publication Critical patent/EP1112587A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a device and a method which can be carried out therewith for etching a substrate, in particular a silicon body, by means of an inductively coupled plasma according to the category of the independent claims.
  • the application DE 199 00 179 already describes an inductive plasma source which has been further developed compared to DE 42 41 045 C2 and which is suitable for particularly high plasma powers by means of a loss-free symmetrical high-frequency supply of the coil of the inductive plasma source, and which generates an inductive plasma which is particularly useful is poor in interference.
  • this type of source there is a practicable power limit of about 3 k att to 5 k att, above which the required high-frequency components become extremely expensive or problems regarding the plasma stability become excessive.
  • Such an adiabatic power transition i.e. A gradual start-up or reduction of the coupled plasma power, with simultaneous continuous adaptation of the impedance of the ICP source to the respective plasma impedance dependent on the coupled plasma power by means of an automatic matching network or an impedance transformer (“matchbox”) makes it possible to explain the problems relating to power reflection and voltage increase when switching on and off plasma powers in the range from 1 kWatt to 5 kWatt.
  • a typical duration of the switch-on processes is in the range from 0.1 sec to 2 sec. Faster power changes are not possible with this approach.
  • the device according to the invention and the method carried out therewith has the advantage over the prior art that it is a variably adjustable, pulsed
  • High-frequency power is generated, which can be coupled as plasma power into the inductively coupled plasma, the pulsing of the plasma power taking place very quickly, for example within microseconds, and at the same time being associated with power changes of several thousand watts.
  • the pulsation of the plasma power continues with a significant improvement in the economy of the ICP source connected and opens the possibility to reduce the mean plasma power without reducing the etching rate or to increase the etching rate with unchanged mean plasma power. Furthermore, pulsing the plasma power can effectively reduce electrical interference effects from the source area of the ICP source.
  • the plasma plasma system according to the invention is provided with a balanced, symmetrically constructed and symmetrically powered configuration of the ICP source. In this way, the homogeneity of the etching rates over the surface of the substrate is significantly improved and the electrical coupling of high plasma powers into the generated plasma is considerably simplified.
  • This magnetic field significantly improves the use of the coupled high-frequency power to generate the desired plasma species (electrons, ions, free radicals), ie the efficiency of the plasma generation , Therefore, at same plasma power, significantly higher etching rates are possible.
  • a particularly good guidance of the generated plasma through the magnetic field and a particularly low penetration of the generated magnetic field onto the substrate itself to be etched further advantageously results if an aperture is also provided, which is arranged concentrically to the inner wall of the reactor, preferably about 5 cm is arranged above the substrate arranged on a substrate electrode.
  • This aperture leads to an improved uniformity of the etching over the substrate surface and at the same time avoids in the case of a time-varying magnetic field high induced voltages in the substrate to be etched, which may damage electronic components there.
  • Plasma power can vary the frequency of the generated alternating electromagnetic field, since it enables a particularly fast switchover between plasma power pulses and pulse pauses.
  • This frequency variation advantageously prevents high reflected powers occurring back into the ICP coil generator when the plasma power is pulsed, in particular in times of a rapidly changing coupled plasma power, ie in the case of pulse-to-pause transitions.
  • Another major advantage of an impedance matching that is as good as possible at all times via a variable frequency of the high-frequency power of the ICP coil generator is that this frequency change is very great can be carried out quickly since it is only limited by the control speed of an electronic circuit which carries out the frequency variation.
  • Response times or very rapid changes in the output power of the ICP coil generator in the microsecond range are thus possible in a stable manner, which makes it possible to work with plasma power pulses during the etching and / or passivation steps, the duration of which is in the microsecond range.
  • the device according to the invention also ensures the impedance matching of inductively coupled plasma or ICP source and ICP coil generator at all times in this case.
  • Plasma power pulses achieve a much higher plasma density than with continuous operation. This is due to the fact that the generation of an inductive plasma is a highly non-linear process, so that the average plasma density in this pulsed operating mode is higher than with an average plasma power corresponding to the time average. Therefore, based on the time average, more reactive species and ions are effectively obtained in pulse mode than in continuous wave mode. This is especially true when so-called "giant pulses" are used, ie relatively short and extremely powerful high-frequency power pulses of, for example, 20 kWatt peak power, as is now possible with the device according to the invention, the mean plasma power then being, for example, only 500 watts.
  • Another advantage of pulsed operation of the ICP source is that, in the pauses between the high-frequency power pulses, disruptive electrical charges can be discharged on the substrate to be etched, and thus the overall profile control during etching is improved.
  • the pulsing of the generated magnetic field is temporally correlated or synchronized with the pulsing of the injected plasma power and / or the pulsing of the high-frequency power injected into the substrate via the substrate voltage generator.
  • the temporal synchronization of the pulsation of the magnetic field and the coupled plasma power results in a significant reduction in the ohms occurring in the magnetic field coil, see heat losses, which alleviates problems of cooling and temperature control of the magnetic field coil.
  • the current through the magnetic field coil can also be pulsed, for example with a pulse-to-pause ratio of 1:18, which advantageously means that the required Heat dissipation from the magnetic field coil reduced to 1/18 of the original value. At the same time, the consumption of electrical energy drops accordingly.
  • FIG. 1 shows a schematic plasma setting system
  • FIG. 2 shows an electronic one
  • Figure 3 shows an example of a filter characteristic
  • Figure 4 shows an example of a time synchronization of high-frequency plasma power pulses coupled into the plasma with magnetic field pulses
  • Figure 5 shows one in the
  • FIG. 6 an equivalent circuit diagram for the generation of the substrate electrode voltage and FIG. 7, the change in the substrate electrode voltage during a high-frequency power pulse as a function of the number of oscillation periods.
  • a plasma set 5 initially has a reactor 15, in the upper region of which in an inductively coupled plasma 14 is generated in a manner known per se via an ICP source 13 (“Inductively Coupled Plasma”). Furthermore, there is a gas supply 19 for supplying a reactive gas such as SF 6 , C1F 3 , 0 2 , CF 8 , C 3 F 6 , SiF 4 or NF 3 , a gas discharge 20 for the removal of a reactive gas such as SF 6 , C1F 3 , 0 2 , CF 8 , C 3 F 6 , SiF 4 or NF 3 , a gas discharge 20 for the removal of
  • a substrate 10 for example a silicon body or silicon wafer to be structured with the etching method according to the invention
  • a substrate electrode 11 in contact with the substrate 10
  • a substrate voltage generator 12 couples a high-frequency alternating voltage or high-frequency power into the substrate electrode 11 and above that into the substrate 10, which accelerates the inductively coupled
  • Plasma 14 generated ions on the substrate 10 causes.
  • the high-frequency power or alternating voltage coupled into the substrate electrode 11 is typically between 3 watts and 50 watts or 5 volts and 100 volts in continuous wave mode or in pulsed mode in the time average over the pulse sequence.
  • an ICP coil generator 17 is provided, which is connected to a second impedance transformer 18 and above that to the ICP source 13.
  • the ICP source 13 generates a high-frequency alternating electromagnetic field and above it in the reactor 15 an inductively coupled plasma 14 composed of reactive particles and electrically charged particles (ions), which are created by the action of the high-frequency alternating electromagnetic field on the reactive gas.
  • the ICP source 13 has a coil with at least one turn.
  • the second impedance transformer 18 is preferably designed in the manner proposed in the application DE 199 00 179.0, so that a balanced, symmetrical configuration and supply of the ICP source 13 via the ICP coil generator 17 is provided.
  • the center tap 26 of the coil of the ICP source 13, as indicated in FIG. 2, is preferably grounded.
  • the plasma etching system 5 also carries out, for example, the anisotropic high rate etching process known from DE 42 41 045 C2 for silicon with alternating etching and passivation steps.
  • the anisotropic high rate etching process known from DE 42 41 045 C2 for silicon with alternating etching and passivation steps.
  • the plasma deposition system 5 which is known from the prior art as far as described so far, and of the etching process carried out therewith, in particular with regard to the reactive gases, the process pressures and the substrate electrode voltages in the respective etching steps or passivation steps therefore, reference is made to DE 42 41 045 C2.
  • the plasma set 5 according to the invention is also suitable for process control as described in the application DE 199 27 806.7.
  • the passivation steps in the reactor 15 are passivated with a process pressure of 5 ⁇ bar to 20 ⁇ bar and with an average plasma power of 300 to 1000 watts coupled into the plasma 14 via the ICP source 13.
  • C 4 F 8 or C 3 F 6 is suitable as the passivating gas.
  • a process pressure of 30 ⁇ bar to is then during the subsequent etching steps 50 ⁇ bar and a high mean plasma power of 1000 to 5000 watts.
  • SF 6 or C1F 3 is suitable as the reactive gas.
  • mean plasma power is always understood to mean a coupled-in plasma power averaged over a large number of plasma power pulses.
  • a so-called “spacer” is placed as a spacer 22 made of a non-ferromagnetic material such as aluminum.
  • This spacer 22 is inserted concentrically into the wall of the reactor 15 as a spacer ring and thus forms the reactor wall in some areas a typical height of approx. 5 cm to 30 cm with a typical diameter of the reactor 15 of 30 cm to 100 cm.
  • the spacer 22 is further surrounded by a magnetic field coil 21, which has, for example, 100 to 1000 turns and is wound from a copper wire that is sufficiently thick for the amperage to be used.
  • a magnetic field coil 21 which has, for example, 100 to 1000 turns and is wound from a copper wire that is sufficiently thick for the amperage to be used.
  • copper pipes can be included in the magnetic field coil 21 through which cooling water flows in order to dissipate heat losses from the magnetic field coil 21.
  • the magnetic field coil 21 itself out of a thin copper tube which is coated with an electrically insulating material and through which cooling water flows directly.
  • An electric current of, for example, 10 to 100 amperes is passed through the magnetic field coil 21 via a power supply unit 23.
  • this is, for example, a direct current which generates a static magnetic field inside the reactor 15, which in the case of a magnetic field coil 21 with 100 turns and a length of 10 cm and a diameter of 40 cm, for example, a magnetic field strength in the center of the magnetic field coil 21 of about 0.3 m Tesla / A current flow generated.
  • magnetic field strengths of 10 mT to 100 mT, for example 30 mT are required. This means that the power supply unit 23 provides current strengths of approximately 30 to 100 amperes at least during the etching steps for etching a substrate 10.
  • a permanent magnet can also be used.
  • a permanent magnet advantageously does not require any energy, but has the disadvantage that it is not possible to set the magnetic field strength, which is advantageous for setting an optimal etching process.
  • the field strength of a permanent magnet is temperature-dependent, so that the magnetic field coil 21 is preferred.
  • the direction of the magnetic field generated via the magnetic field coil 21 or the permanent magnet is at least approximately or predominantly parallel to that through the connecting line of substrate 10 and inductively coupled plasma 14 or the
  • Plasma excitation zone is defined direction (longitudinal magnetic field orientation).
  • a further advantageous embodiment of the exemplary embodiment explained provides that, in order to improve the uniformity of the etching process, an aperture known from DE 197 34 278 inside the reactor 15 concentric with the reactor wall between the ICP source 13 or the plasma excitation zone and the substrate 10 is attached.
  • This aperture is in Figure 1 for the sake of
  • spacer 22 is preferably attached to the spacer 22 (“spacer”) about 5 cm above the substrate electrode 11 or the substrate 10.
  • a suitable, known monitoring device must be integrated into the power supply unit 23, which is integrated into the process sequence control and monitors the coil temperature and performs an emergency shutdown, for example in the event of cooling water failure.
  • the ICP coil generator 17 continues to couple a pulsed plasma power into the inductively coupled plasma 14 during the etching steps and / or during the passivation steps, which average time is between a minimum of 300 watts and a maximum of 5000 watts. Preferably, 2000 watts are coupled in during the etching steps on average and 500 watts during the passivation steps.
  • the impedance of the high-frequency power generated by the ICP coil generator 17 is continuously adapted to the plasma impedance that changes with changing, ie pulsed plasma power.
  • the frequency of the high-frequency alternating electromagnetic field, which the ICP coil generator 17 generates is varied within a predetermined bandwidth for impedance matching.
  • the matching network which is preferably constructed symmetrically and feeds the ICP source 13 symmetrically, is initially set in the second impedance transformer 18 in such a way that the best possible impedance matching is always given when the coupled-in high-frequency plasma power pulses have reached their maximum values.
  • Typical maximum values of the high-frequency plasma power pulses are between
  • the frequency variation of the coupled electromagnetic alternating field takes place such that when the maximum values of the high-frequency plasma power pulses are reached, the stationary or resonant frequency 1 ⁇ ⁇ of the high-frequency alternating electromagnetic field generated by the ICP coil generator 17 is reached.
  • the stationary frequency 1 , ⁇ is preferably 13.56 MHz.
  • the variation of the frequency of the electromagnetic alternating field around the stationary frequency 1 xx when pulsing the plasma power is carried out to ensure that when pulsing the plasma power always an at least extensive adaptation of the impedance of the generated high-frequency power or the ICP coil generator 17 to the respective, itself temporal as a function of plasma performance changing impedance of the plasma 14 is given.
  • the frequency of the ICP coil generator 17 is released within a certain bandwidth around the stationary frequency 1 ⁇ ⁇ and varied within this bandwidth by control electronics for impedance matching.
  • a filter characteristic curve 1 ⁇ which specifies a preset frequency range (bandwidth) within which the frequency of the ICP coil generator 17 is varied, each frequency having a certain high-frequency power or plasma power to be coupled in or a damping A is assigned to the power of the ICP coil generator 17.
  • the frequency to be achieved in the stationary case is
  • Stationary frequency l , ⁇ which is at least approximately present when the respective maximum power of the pulse is reached during a plasma power pulse.
  • the ICP source 13 ie specifically its coil
  • the matching network 2 is part of the second impedance transformer 18.
  • the ICP coil generator 17 also has a high-frequency power amplifier 3 and a quartz oscillator 4 for generating a high-frequency fundamental with a fixed frequency of, for example, 13.56 MHz.
  • the high-frequency fundamental oscillation of the quartz oscillator 4 is normally fed into the amplifier input of the power amplifier 3 in the prior art. However, this feed is first modified in such a way that the quartz oscillator 4 from the amplifier input of the power amplifier 3 at least during the
  • quartz oscillator 4 in the stationary case, i.e. after completion of a power variation, switch back to the amplifier input and disconnect the external feedback loop.
  • the power amplifier 3 also has generator control inputs 9, which are used for external control of the ICP coil generator 17, in a known manner. It is also possible, for example, to switch the ICP coil generator 17 on and off or to specify a high-frequency power to be generated for coupling into the plasma 14.
  • generator status outputs 9 ⁇ are provided for feedback of generator data, such as generator status, current output power, reflected power, overload, etc., to an external control device (machine control) (not shown) or the power supply unit 23 of the plasma generator 5.
  • the amplifier input of the power amplifier 3 is now connected in the sense of a feedback circuit at least temporarily, ie during power change phases, to the ICP source 13 via a frequency-selective component 1.
  • capacitors, inductors and resistors or combinations thereof can be connected and provided in a manner known per se as a voltage divider, in order to convert the high voltages that occur at the coil of the ICP source 13 to an input variable for the frequency-selective component 1 or to weaken the amplifier input of the power amplifier 3 suitable dimension.
  • voltage dividers are state of the art and are only indicated in FIG. 2 by a coupling-out capacitor 24 between the coil of the ICP source 13, ie a signal tap 25 and the frequency-selective component 1.
  • the signal tap 25 can alternatively also be moved into the vicinity of the grounded center or center tap 26 of the coil of the ICP source 13, where correspondingly lower voltage levels prevail.
  • the distance of the signal tap 25 which can be designed, for example, as an adjustable clamping contact, from the grounded center tap 26 of the coil of the ICP source 13, a greater or lesser tapped voltage can be set and favorable level relationships can thus be achieved.
  • the frequency-selective component 1 is shown as an example as a tunable arrangement of coils and capacitors, so-called LC resonance circuits, which together form a bandpass filter.
  • This bandpass filter has a certain predetermined bandwidth as a passband of, for example, 0.1 MHz to 4 MHz and a filter characteristic curve ⁇ , as is shown schematically in FIG.
  • the bandpass filter has a resonance or stationary frequency 1 , ⁇ with maximum signal transmission.
  • This stationary frequency 1 ⁇ ⁇ amounts to 13.56 MHz in the example explained and can in particular be an additional one with a quartz crystal 6 or a piezoceramic filter element
  • Component of the bandpass filter can be precisely defined.
  • the arrangement described above of regulated power amplifier 3, matching network 2, ICP source 13 and band filter represents a feedback circuit in the manner of a Meissner 'see oscillator. This oscillates during operation first in the vicinity of the stationary frequency 1 ⁇ ⁇ in order to focus on one to rock out the predetermined output power of the power amplifier 3.
  • the phase relationship between the generator output and the signal tap 25 required for the oscillation is previously set once, for example via a delay line 7 of defined length and thus via a phase shift defined by the signal transit time or a phase shifter known per se instead of the delay line 7. This always ensures that the coil of the ICP source 13 is optimally evaporated with a correct phase.
  • the resonance condition of the feedback circuit via the frequency-selective component 1 is otherwise not sharp, so that in many cases a slight frequency shift in the vicinity of the resonance or stationary frequency l , ⁇ is sufficient to quasi automatically correct the resonance condition with regard to the phase. It is therefore sufficient to only approximately correct the resonance condition by the external wiring so that the resonance circuit swings up somewhere in the immediate range of its stationary frequency l ⁇ .
  • the explained feedback loop can be located within the pass band of the bandpass filter
  • the frequency of the ICP coil generator 17 will return to near or to the value of the maximum pass frequency, which is given by the stationary frequency 1 , ⁇ .
  • This adaptation of the impedance by frequency variation takes place automatically and very quickly within a few oscillation periods of the high-frequency alternating voltage generated by the ICP coil generator, ie in the microsecond range.
  • connection between the output of the power amplifier 3 and the input of the second impedance transformer 18 is otherwise provided by the line 8, which is designed as a coaxial cable and is capable of carrying a power of a few kWatt.
  • the output power of the ICP coil generator 17 is switched on and off, for example, periodically with a repetition frequency of typically 10 Hz to 1 MHz, preferably 10 kHz to 100 kHz. pulsed.
  • the amplitude of the Hull curve of the output voltage of the ICP coil generator 17 can be modulated with a suitable modulation voltage.
  • Such devices for amplitude modulation are well known from high frequency technology.
  • the generator control input 9 is used, for example, to set the target value for the high-frequency power of the ICP Coil generator 17 is used to feed the signal that modulates the high-frequency power of the ICP coil generator 17.
  • the ICP coil generator 17 and the other affected components of the plasma generator 5 when pulsing the plasma power must be designed so that they can handle the peak loads (current and voltage peaks) without damage. Due to the high voltage peaks at the inductive coil, the balanced supply of the ICP source 13 has a particularly advantageous effect on the maintenance of favorable plasma properties.
  • Typical pulse-to-pause ratios i.e. the ratio of the time duration of the pulses to the time duration of the pulse pauses in the plasma etching process with pulsed plasma power explained is otherwise between 1: 1 and 1: 100.
  • the amplitude of the individual high-frequency power pulses for generating the plasma power pulses is expediently between 500 watts and 20,000 watts, preferably approximately 10,000 watts, the mean plasma power being set, for example, by adjusting the pulse-to-pause ratio.
  • a further exemplary embodiment provides in a continuation of the exemplary embodiment explained above that the magnetic field generated via the magnetic field coil 21 is now also pulsed.
  • a constant or pulsed magnetic field is advantageous for the method according to the invention for plasma etching with plasma power pulses, but is not essential.
  • an additional magnetic field can also be dispensed with.
  • the pulsation of the magnetic field which is produced in a simple manner via corresponding current pulses generated by the power supply unit 23, is particularly preferably carried out in such a way that the magnetic field is only generated when a high-frequency power pulse for generating or coupling plasma power into the inductively coupled plasma is also generated at the same time 14 is pending at the ICP source 13. As long as no plasma power is coupled in or no plasma is excited, no magnetic field support is usually required.
  • Such a temporal synchronization of high-frequency power pulses for coupling plasma power into the plasma 14 and current pulses through the magnetic field coil 21 is explained with the aid of FIG. 4.
  • the coil current through the magnetic field coil 21 is switched on shortly before a high-frequency power pulse and switched off again shortly after the end of this pulse.
  • the temporal synchronization of the current or plasma power pulses can be ensured in a simple manner by means of a pulse generator known per se, for example integrated into the power supply unit 23, which is provided with additional timing elements in order to provide the plasma power pulse with a certain delay of, for example, 10% of the set one
  • a connection between the power supply unit 23 and the ICP coil generator 17 is also provided.
  • Such synchronization circuits and corresponding timers for Production of the time delays required are state of the art and generally known.
  • the power supply unit 23 is further connected to the ICP coil generator 17. It should also be emphasized that the duration of a current pulse through the magnetic field coil 21 is advantageously always somewhat longer than the duration of a plasma power pulse.
  • Typical repetition rates or pulse rates are based on the inductance of the magnetic field coil 21, which
  • Rate of change of the coil current is limited. A repetition rate of a few 10 Hz to 10 kHz, depending on their geometry, is realistic for most magnetic field coils 21. Typical pulse-to-pause ratios for the plasma power pulses are between 1: 1 and 1: 100.
  • the aperture known from DE 197 34 278.7 and already explained above below the magnetic field coil 21 a few cm above the substrate 10 or the substrate electrode 11 which carries the substrate 10.
  • This aperture on the one hand significantly improves the uniformity of the etching across the substrate surface, in particular with a symmetrically fed ICP source 13. At the same time, it also reduces the time-variable magnetic field - the transients - at the location of the substrate 10.
  • Eddy currents in the aperture ring of the aperture lead to an evaporation of the time-variable magnetic field components immediately in front of the substrate 10, so that induction processes on the substrate 10 itself are weakened.
  • Such changing magnetic fields could induce voltages on antenna structures on the substrate 10, which in turn can lead to damage to the substrate 10 if it does so for example, has integrated circuits or in particular field effect transistors.
  • a further exemplary embodiment provides, in a continuation of the above exemplary embodiments, that in addition to the pulsing of the plasma power via the ICP coil generator, if appropriate as explained above with simultaneous use of a temporally constant or pulsed magnetic field, now also the one applied to the substrate 10 via the substrate electrode 11. of the
  • High voltage power generated by the substrate voltage generator 12 is pulsed, and that these pulsations of plasma power and substrate voltage or of plasma power, substrate voltage and magnetic field are in particular synchronized with one another.
  • the pulsing of the pulsed high-frequency power coupled into the substrate electrode 11 preferably takes place in such a way that high-frequency power is coupled into the substrate 10 via the substrate voltage generator 12 only during the duration of the plasma power pulses generated via the ICP coil generator 17.
  • Plasma power pulse i.e. at maximum plasma density of positively charged ions and electrons.
  • the pulsing of the high-frequency power coupled into the substrate electrode 11 can, however, also take place in such a way that one or more
  • Substrate voltage generator pulses are only applied during the pulse pauses of the plasma power pulses.
  • the one coupled in via the substrate voltage generator High-frequency power is coupled in when the plasma generation is not active, i.e. with a minimum density of positively charged ions and electrons, but a maximum density of negatively charged ions, so-called anions, which result from the recombination of electrons and
  • substrate electrode power is activated in the form of one or more pulses, this leads to desirable wafer effects on the substrate 10 to be processed in certain applications, such as, for example, in the case of an etch stop on a buried dielectric such as SiO 2 with a simultaneously high aspect ratio of the trench trench produced, which in particular caused by the increased exposure to negatively charged ions, which otherwise
  • Plasma etching processes play practically no role.
  • special implementation of this temporal correlation of plasma power pulses and high-frequency power pulses coupled into the substrate electrode 11 is provided in that the plasma generation takes place essentially in a continuous wave and is only switched off briefly in each case in order to within this short switch-off pause of the ICP coil generator 17 to couple a high-frequency power pulse into the substrate 10 via the substrate voltage generator 12.
  • the ICP coil generator 17 is thus periodically briefly interrupted with the repetition frequency of the appearance of the substrate voltage generator pulses for a period of time that is longer, in particular slightly longer than the pulse duration of the
  • Substrate voltage generator pulse is.
  • the pulse-to-pause ratio of the ICP coil generator 17 is typically 1: 1 to 20: 1.
  • the substrate voltage generator pulses can thus be coupled in both during the plasma power pulses and during the plasma power pauses, i.e. for example, one substrate voltage generator pulse is generated during a plasma power pulse and another during a plasma power pause
  • Substrate voltage generator pulse set The ratios of the pulse numbers of the substrate voltage generator 12 in the phases “plasma on” and “plasma off” can be chosen largely freely in individual cases.
  • the substrate voltage generator pulses only during falling and / or rising pulse edges of the plasma power pulses, ie when the "afterglow phase” begins or when the plasma generation starts up.
  • the optimum correlation of plasma power pulses and substrate voltage generator pulses in each case must be determined by the person skilled in the art in individual cases for the respective etching process or the respectively etched substrate on the basis of simple test statutes.
  • the temporal synchronization or correlation of the high-frequency power pulses coupled into the substrate 10 via the substrate voltage generator 17 with the plasma power pulses is very particularly preferably such that the pulse duration of the
  • High-frequency power pulses are set so short that a single pulse only lasts a few oscillation periods, in particular less than 10 oscillation periods, of the high-frequency fundamental oscillation of the high-frequency alternating voltage generated in the substrate voltage generator.
  • a frequency of 13.56 MHz is used for the basic oscillation of the high-frequency power pulses to be coupled into the substrate, so that the duration of one oscillation period of the high-frequency basic oscillation is approximately 74 ns. In the case of 10 oscillation periods, this results in a pulse duration of the substrate voltage generator pulses of only 740 ns.
  • a repetition frequency of the individual pulses of the substrate voltage generator pulses of, for example, 200 kHz, corresponding to a pulse interval of 5000 ns, and a pulse length of, for example, 500 ns, i.e. approximately 7 oscillation periods of the high-frequency fundamental of 13.56 MHz, a pulse-to-pause ratio of 1: 9 set.
  • a pulse-to-pause ratio 1: 9 set.
  • High-frequency power therefore requires a maximum power of the substrate voltage generator pulses of 200 watts, which is obtained via correspondingly large high-frequency amplitudes.
  • substrate voltage generator pulses can also be much lower or much higher, for example up to Reach 1200 watts.
  • the high-frequency power coupled into the substrate 10 on average over time then amounts in the illustrated example to one tenth of the respective maximum value of the individual pulses.
  • the maximum value of the power of an individual substrate voltage generator pulse is thus available as a parameter for setting the high-frequency power coupled into the substrate 10 over time. Therefore, either the maximum power during the
  • Substrate voltage generator pulses are set to a fixed value of, for example, 1 kWatt and the pulse-to-pause ratio is regulated in such a way that a preset mean value of the high-frequency power in the
  • Substrate 10 is coupled, or vice versa, the pulse-to-pause ratio is fixed and the maximum power during the substrate voltage generator pulses are regulated accordingly so that this temporal average power value is reached.
  • a setpoint specification of the high-frequency power to be coupled into the substrate 10 of the machine control of the plasma generator 5 is converted into an analog voltage quantity
  • Repetition frequency of individual pulses implemented so that the average power output from the substrate voltage generator 12 and reported back to the machine controller corresponds exactly to the setpoint value as a time average.
  • V / f converter construction systems voltage / frequency converters
  • VCOs voltage controlled oscillator
  • the generation of high-frequency pulses in the specified short-term range with the substrate voltage generator 12 is per se technically relatively unproblematic, since high-frequency generators are commercially available which have a rise and fall time of 30 ns and can handle pulse durations of 100 ns at peak powers up to several kilowatts.
  • high-frequency power pulses in the range of a few hundred nanoseconds are preferably generated in such a way that the high-frequency signal always looks the same within a single pulse.
  • three full high-frequency oscillation periods of the 13.56 MHz basic oscillation are always cut out for an individual pulse so that the high-frequency signal curve begins at the beginning of each individual pulse with a zero crossing and an increasing sine and at the end of the
  • This synchronization of the individual pulse curve and the course of the high-frequency basic oscillation can alternatively also take place in such a way that a positive sine half-wave of the high-frequency basic oscillation begins at the beginning of a single pulse and a positive half-wave ends at the end of an individual pulse, i.e. the single pulse comprises a larger number of positive ones Half sine waves as negative half sine waves.
  • a corresponding number of negative sine half-waves as positive sine half-waves can be combined into one by corresponding synchronization under otherwise identical conditions
  • Single pulse can be placed by the single pulse begins and ends with a negative sine half-wave of the high-frequency signal.
  • Substrate voltage generator 17 generated high-frequency pulse to stochastic deviations in the signal curves of the individual pulses and in particular to slowly fluctuating conditions with regard to the number of positive and negative sine half-waves, which negatively affects the reproducibility of the entire etching process.
  • the electronic circuit explained with the aid of FIG. 5 is preferably additionally integrated with the substrate voltage generator 12 in this exemplary embodiment in order to synchronize the individual pulses with the high-frequency fundamental oscillation.
  • the circuit according to FIG. 5 initially provides a control device 32 with an integrated frequency generator, which specifies a square-wave signal with the frequency with which the individual pulses are to be coupled into the substrate 10, for example 200 kHz.
  • this repetition frequency can alternatively also - from the setpoint specification - with a permanently preselected pulse peak power of the substrate voltage generator 12 an average power of the system control of the plasma set 5 are derived in such a way that the average power given by the substrate voltage generator 12 in the form of individual pulses and reported back to the machine control as the setpoint
  • Average power corresponds to what is achieved, for example, by a simple voltage-frequency conversion with appropriate calibration.
  • control device 32 is then first converted into an assigned frequency in a U / f converter device 34 known per se and at the same time applied to the D input and the clear input (CLR input) of a D flip-flop 35.
  • the D flip-flop 35 thus remains erased (O level at Clear) and cannot be set (O level at D input) as long as the square wave voltage is at an O level.
  • an oscillator voltage of a high-frequency generator 31 which is suitably prepared under certain circumstances, is applied via an adjustable phase shifter 30 and generates a high-frequency AC voltage of, for example, 13.56 MHz.
  • this output is referred to as the CEX output (“common exciter”).
  • the D flip-flop 35 is set each time by the next, subsequent positive sine half-wave of the high-frequency AC voltage of the RF generator 31 and remains set until the square-wave signal of the frequency generator goes from 1 to 1 again 0 switches back and resets the D flip-flop 35 by means of the O level via the clear input.
  • the output of the D flip-flop 35 is further connected to the clock input of a monoflop 33 in such a way that the monoflop 33 simultaneously emits a single pulse when the D flip-flop 35 is set, the pulse duration of which is largely via a resistor-capacitor combination integrated in the monoflop 33 free, especially very short ie less than 100 ns can be selected.
  • Monoflops 33 are fed to the pulse input of the high-frequency generator 31 and, during the duration of the single pulse applied to the generator output 36, causes a high-frequency output pulse, i.e. one consisting of a few high-frequency oscillation periods
  • the output signal at the generator output 36 is always synchronous with the high-frequency fundamental oscillation of the internal high-frequency generator 31, so that the output signal of the substrate voltage generator 12 at the output 36, i.e. the substrate voltage generator pulses generated and coupled in via the substrate 10 always look the same.
  • Frequency generator only a single pulse of a selected duration is generated, which is synchronized to the high-frequency AC voltage of the high-frequency generator 31.
  • the substrate voltage generator thus generates 12 output pulses of adjustable duration and always the same
  • phase shifter 30 between the CEX output of the high-frequency generator 31 and the clock input of the D flip-flop 34 makes it possible to vary the phase position of the high-frequency oscillation periods contained in each individual pulse or output pulse of the high-frequency generator 31 within the pulse width.
  • the phase shifter can thus be adjusted in particular so that the high-frequency oscillation periods of the alternating voltage begin with the onset of the output pulse of the substrate voltage generator 12 and with the
  • each output pulse comprises just a whole number of oscillation periods or sine half-waves.
  • the phase shifter 30 is a coaxial cable of a defined length as a delay line.
  • the circuit described in FIG. 5 is merely an example. In their place, other devices, for example a synchronous divider, which divides the frequency of the generator-internal oscillator and derives individual pulses and pauses between the individual pulses, can also be used.
  • a synchronous divider which divides the frequency of the generator-internal oscillator and derives individual pulses and pauses between the individual pulses
  • bias voltage As is known, a negative is produced on a substrate electrode 11 which is exposed to a plasma 14 and to which a high-frequency voltage or high-frequency power is applied via the substrate voltage generator 12 DC voltage against the plasma 14 and against earth potential.
  • This direct voltage called “bias voltage” or “self-bias” results from the different mobility of electrons and positive ions in the alternating electric field. While the light ones
  • Electrons instantaneously follow the high-frequency alternating field and can very easily reach the substrate electrode 11 during the positive half-waves of the alternating voltage, this is less and less possible for the much heavier positive ions during the negative half-waves of the alternating voltage with increasing frequency of the alternating electrical field.
  • the substrate electrode 11 is negatively charged by the excess of incoming electrons compared to the incoming positive ions until the charge becomes saturated and, on average, as many electrons as positively charged ions reach the substrate electrode 11.
  • the substrate electrode voltage corresponds to this saturation value of the negative charge.
  • FIG. 6 shows a simple electrical equivalent circuit diagram for a substrate electrode surface element 37 which is exposed to a plasma 14 and is supplied with a high-frequency power from the substrate voltage generator 12.
  • the coupling to earth takes place via the plasma 14, which results from the parallel connection of resistor R and diode D is symbolized.
  • the diode D takes into account the effect of self-rectification through the different mobility of electrons and ions in the plasma 14, the resistance R of the
  • the capacitance C is essentially an apparatus constant of the structure of the substrate electrode 11.
  • a substrate electrode voltage builds up on the substrate electrode 11 at the beginning of each pulse, which after a number of high-frequency oscillation periods reaches a saturation value and remains there until the end of the pulse. After the end of the high-frequency oscillation package, this substrate electrode voltage then decays again during the pulse pause due to discharge processes.
  • a typical number of oscillation periods, which is required to achieve a stationary substrate electrode voltage, is at a high frequency of 13.56 MHz and a high-density inductively coupled plasma 14, which is in contact with the substrate electrode, at about 20 to 100 oscillation periods.
  • FIG. 7 shows how the substrate electrode voltage U B ⁇ as develops as a function of the number of oscillation periods n of the fundamental oscillation of the high-frequency AC voltage (13, 56 MHz) coupled into the substrate 10.
  • the level of local voltage ultimately reached in the event of saturation after many oscillation periods depends essentially on the effective resistance R (energy dissipation into the plasma) and the capacitance C of the capacitor
  • the saturation value of the substrate electrode voltage which occurs after many oscillation periods on the substrate surface, thus depends to a large extent on the plasma resistance R (see FIG. 6), ie on the energy dissipation into the plasma 14, which, however, is generally inhomogeneous laterally across the substrate 10.
  • the substrate surface 10 no longer represents an equipotential surface, but rather occurring voltage gradients from the center of the substrate to the edge of the substrate act as an electrical lens with respect to the plasma 14, which ultimately leads to a deflection of the ions accelerated to the substrate 10 from the vertical and thus to interference in the generated etching profiles leads.
  • Each substrate electrode power pulse thus starts from an identical, defined, discharged initial state of the substrate surface.
  • High-frequency peak performances are operated during the individual impulses.
  • phase shifter 31 high-frequency generator 32 control device 33 monoflop 34 U / f converter device 35 D flip-flop 36 generator output 37 substrate electrode surface

Abstract

Es wird ein Verfahren und eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung zum Ätzen eines Substrates (10), insbesondere eines Siliziumkörpers, mittels eines induktiv gekoppelten Plasmas (14) vorgeschlagen. Dazu wird mit einer ICP-Quelle (13) ein hochfrequentes elektromagnetisches Wechselfeld generiert, das in einem Reaktor (15) ein induktiv gekoppeltes Plasma (14) aus reaktiven Teilchen erzeugt. Das induktiv gekoppelte Plasma (14) entsteht dabei durch Einwirken des hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeldes auf ein Reaktivgas. Weiterhin ist eine Einrichtung vorgesehen, mit der eine mit der ICP-Quelle (13) in das induktiv gekoppelte Plasma (14) über das hochfrequente elektromagnetische Wechselfeld eingekoppelte Plasmaleistung pulsbar ist, so daß zumindest zeitweise eine gepulste Hochfrequenzleistung als Plasmaleistung in das induktiv gekoppelte Plasma (14) eingekoppelt werden kann. Die gepulste Plasmaleistung kann weiter mit einem gepulsten Magnetfeld und/oder einer gepulsten Substratelektrodenleistung kombiniert oder korreliert werden.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Atzen eines Substrates mittels eines induktiv gekoppelten Plasmas
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein damit durchfuhrbares Verfahren zum Atzen eines Substrates, insbesondere eines Siliziumkorpers, mittels eines induktiv gekoppelten Plasmas nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche .
Stand der Technik
Um ein anisotropes Hochratenatzenverfahren beispielsweise für Silizium unter Einsatz einer induktiven Plasmaquelle zu realisieren, ist es bei Verfahren, wie sie beispielsweise aus DE 42 41 045 C2 bekannt sind, erforderlich, m möglichst kurzer Zeit eine effiziente Seitenwandpassivierung wahrend sogenannter Passivierschritte durchzufuhren und ferner eine möglichst hohe Konzentration von Silizium atzenden Fluorradikalen wahrend sogenannter Atzschritte zu erreichen. Zur Erhöhung der Atzrate ist es dabei naheliegend, mit möglichst hohen Hochfrequenzleistungen an der induktiven Plasmaquelle zu arbeiten und dadurch möglichst hohe
Plasmaleistungen in das erzeugte induktiv gekoppelte Plasma einzukoppeln . Diesen eingekoppelbaren Plasmaleistungen sind jedoch Grenzen gesetzt, die sich einerseits aus der Belastbarkeit der elektrischen Komponenten der Plasmaquelle ergeben, andererseits aber auch prozeßtechnischer Natur sind. So verstarken hohe Hochfrequenzleistungen der induktiven Plasmaquelle, d.h. hohe einzukoppelnde Plasmaleistungen, schädliche elektrische Eingriffe aus dem Quellenbereich in das erzeugte induktiv gekoppelte Plasma, die die Atzergebnisse auf dem Substratwafer verschlechtern.
Zudem treten bei Atzprozessen nach Art der DE 42 41 045 C2 bei sehr hohen Plasmaleistungen auch Stabilitatsprobleme bei der Plasmaeinkoppelung in den Umschaltphasen zwischen Atz- und Passivierschritten auf. Dies beruht darauf, daß sich bei hohen einzukoppelnden Leistungen im kWatt-Bereich wahrend der Umschaltphasen auftretende Leistungsreflektionen und Spannungsuberhohungen zerstörerisch im elektrischen Kreis der Plasmaquelle (Spule, angeschlossene Kapazitäten, Generatorendstufe usw.) auswirken.
In der Anmeldung DE 199 00 179 ist dazu bereits eine gegenüber der DE 42 41 045 C2 weiterentwickelte induktive Plasmaquelle beschrieben, die mittels einer verlustfreien symmetrischen Hochfrequenzspeisung der Spule der induktiven Plasmaquelle für besonders hohe Plasmaleistungen geeignet ist, und die ein induktives Plasma generiert, welches besonders arm an Stoeinkopplungen ist. Doch auch für diesen Quellentyp existiert eine praktikable Leistungsgrenze von etwa 3 k att bis 5 k att, oberhalb der die benotigten Hochfrequenzkomponenten extrem teuer werden oder Probleme hinsichtlich der Plasmastabilitat uberhand nehmen.
Aus der Anmeldung DE 199 198 32 ist weiter bereits bekannt, die in ein induktiv gekoppeltes Plasma mit einem hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeld eingekoppelte Plasmaleistung adiabatisch zwischen einzelnen Verfahrensschritten, insbesondere alternierenden Atz- und Passivierschritten, zu variieren.
Ein derartiger adiabatischer Leistungsubergang, d.h. ein allmähliches Hochfahren bzw. Verringern der eingekoppelten Plasmaleistung, bei gleichzeitiger kontinuierlicher Anpassung der Impedanz der ICP-Quelle an die jeweilige, von der eingekoppelten Plasmaleistung abhangige Plasmaimpedanz mittels eines automatischen Anpaßnetzwerkes oder eines Impedanztransformators („Matchbox") ermöglicht es, die erläuterten Probleme hinsichtlich Leistungsreflexion und Spannungsuberhohung beim Ein- und Ausschalten von Plasmaleistungen im Bereich von 1 kWatt bis 5 kWatt zu beherrschen. Eine typische Zeitdauer der Einschaltvorgange liegt dabei jedoch im Bereich von 0,1 sec bis 2 sec. Schnellere Leistungsanderungen sind mit diesem Ansatz nicht möglich.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemaße Vorrichtung und das damit durchgeführte Verfahren hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, daß damit eine variabel einstellbare, gepulste
Hochfrequenzleistung erzeugt wird, die als Plasmaleistung in das induktiv gekoppelte Plasma einkoppelbar ist, wobei die Pulsung der Plasmaleistung sehr schnell, beispielsweise innerhalb von Mikrosekunden, erfolgen und gleichzeitig mit Leistungsanderungen von mehreren tausend Watt verbunden sein kann.
Die vorgenommene Pulsung der Plasmaleistung ist weiter mit einer wesentlichen Verbesserung der Wirtschaftlichkeit der ICP-Quelle verbunden und eröffnet die Möglichkeit zur Verminderung der mittleren Plasmaleistung ohne Atzratenverminderung bzw. zur Atzratenerhohung bei unveränderter mittlerer Plasmaleistung. Weiter lassen sich durch das Pulsen der Plasmaleistung elektrische Storffekte aus dem Quellenbereich der ICP-Quelle wirksam reduzieren.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den in den Unteranspruchen genannten Maßnahmen.
So ist es besonders vorteilhaft, wenn die erfindungsgemaße Plasmaatzanlage mit einer balancierten, symmetrisch aufgebauten und symmetrisch gespeisten Konfiguration der ICP-Quelle versehen ist. Auf diese Weise wird die Homogenitat der Atzraten über die Oberflache des Substrates deutlich verbessert und die elektrische Einkopplung von hohen Plasmaleistungen in das erzeugte Plasma erheblich vereinfacht .
Weiterhin ist vorteilhaft, wenn im Inneren des Reaktors ein zusatzliches, konstantes oder zeitlich variierendes longitudinales Magnetfeld erzeugt wird, das das generierte, induktiv gekoppelte Plasma von der Plasmaquelle ausgehend nach der Art einer magnetischen Flasche bis zu dem zu atzenden Substrat fuhrt.
Dieses Magnetfeld, dessen Richtung zumindest naherungsweise oder überwiegend parallel zu der durch die Verbindungslinie von Substrat und induktiv gekoppeltem Plasma definierten Richtung ist, verbessert die Ausnutzung der eingekoppelten Hochfrequenzleistung zur Erzeugung der gewünschten Plasmaspezies (Elektronen, Ionen, freie Radikale) d.h. die Effizienz der Plasmageneration deutlich. Daher sind bei gleicher Plasmaleistung damit zusatzlich deutlich höhere Atzraten möglich.
Eine besonders gute Fuhrung des erzeugten Plasmas durch das Magnetfeld und ein besonders geringer Durchgriff des erzeugten Magnetfeldes auf das zu atzende Substrat selbst ergibt sich weiter vorteilhaft dann, wenn zusatzlich eine zu der Innenwand des Reaktors konzentrisch angeordnete Apertur vorgesehen ist, die bevorzugt ca. 5 cm oberhalb des auf einer Substratelektrode angeordneten Substrates angeordnet ist. Diese Apertur fuhrt zu einer verbesserten Uniformitat der Atzung über die Substratoberflache und vermeidet gleichzeitig im Fall eines zeitlich variierenden Magnetfeldes hohe induzierte Spannungen in dem zu atzenden Substrat, die dort unter Umstanden zu Schaden an elektronischen Bauelementen fuhren.
Sehr vorteilhaft ist weiterhin, wenn in den ICP- Spulengenerator Bauteile integriert sind, die zur Impedanzanpassung als Funktion der einzukoppelnden
Plasmaleistung eine Variation der Frequenz des erzeugten elektromagnetischen Wechselfeldes vornehmen, da damit eine besonders schnelle Umschaltung zwischen Plasmaleistungspulsen und Pulspausen erreicht wird.
Durch diese Frequenzvariation wird vorteilhaft vermieden, daß zeitweise beim Pulsen der Plasmaleistung, insbesondere in Zeiten einer sich schnell ändernden eingekoppelten Plasmaleistung, d.h. bei Pulse-zu-Pause-Ubergangen, hohe reflektierte Leistungen zurück in den ICP-Spulengenerator auftreten. Dabei liegt ein weiterer wesentlicher Vorteil einer jederzeit möglichst guten Impedanzanpassung über eine variable Frequenz der Hochfrequenzleistung des ICP- Spulengenerators darin, daß diese Frequenzanderung sehr schnell durchgeführt werden kann, da sie nur durch die Regelgeschwindigkeit einer die Frequenzvariation durchfuhrenden elektronischen Schaltung begrenzt ist. So sind Reaktionszeiten oder sehr schnelle Leistungsanderungen der Ausgangsleistung des ICP-Spulengenerators im Mikrosekundenbereich stabil möglich, was es erlaubt, wahrend der Atz- und/oder Passivierschritte mit Plasmaleistungspulsen zu arbeiten, deren Dauer im Mikrosekundenbereich liegt.
Da bei einem gepulsten Betrieb der ICP-Quelle sehr schnelle Impedanzanderungen im Plasma auftreten, ist es nach dem bisherigen Stand der Technik bei Einzelpulsleistungen im kWatt-Bereich, insbesondere im Bereich oberhalb 3 kWatt unmöglich, das Auftreten hoher reflektierter Leistung beim Ein- und Ausschalten der eingekoppelten
Hochfrequenzleistungspulse zu vermeiden oder diese zumindest unschädlich zu machen. Durch die erfindungsgemaße Vorrichtung ist dagegen auch in diesem Fall die Impedanzanpassung von induktiv gekoppeltem Plasma bzw. ICP- Quelle und ICP-Spulengenerator jederzeit sichergestellt.
Ein gepulster Betrieb der ICP-Quelle hat gegenüber einem kontinuierlichen Betrieb weiter den wesentlichen Vorteil, daß wahrend der Hochfrequenzleistungspulse bzw.
Plasmaleistungspulse eine wesentlich höhere Plasmadichte erreicht wird als bei einem kontinuierlichen Betrieb. Dies beruht darauf, daß die Erzeugung eines induktiven Plasmas ein hochgradig nichtlinearer Vorgang ist, so daß die mittlere Plasmadichte in diesem gepulsten Betriebsmodus hoher ist als bei einer dem Zeitmittel entsprechenden mittleren Plasmaleistung. Man erhalt daher, bezogen auf das Zeitmittel, im Pulsbetrieb effektiv mehr reaktive Spezies und Ionen als im Dauerstrichbetrieb. Dies gilt insbesondere dann, wenn sogenannte „Riesenimpulse" eingesetzt werden, d.h. relativ kurze und extrem leistungsstarke Hochfrequenzleistungsimpulse von beispielsweise 20 kWatt Spitzenleistung, wie dies mit der erfindungsgemaßen Vorrichtung nunmehr möglich ist, wobei die mittlere Plasmaleistung im Zeitmittel dann beispielsweise bei lediglich 500 Watt liegt.
In diesem Fall sind im übrigen unvermeidbare Warmeverluste im ICP-Spulengenerator und anderen Anlagenkomponenten der Plasmaatzanlage vorteilhaft mit dem relativ niedrigen Zeitmittelwert der Plasmaleistung korreliert, wahrend erwünschte Plasmaeffekte, insbesondere die erzielbaren Atzraten, vorteilhaft mit den auftretenden Spitzenleistungen korrelieren. Infolgedessen wird die Effizienz der Erzeugung reaktiver Spezies und Ionen deutlich verbessert.
Ein weiterer Vorteil eines gepulsten Betriebs der ICP-Quelle liegt darin, daß sich in den Pausen zwischen den Hochfrequenzleistungspulsen störende elektrische Aufladungen auf dem zu atzenden Substrat entladen können und damit die Profilkontrolle beim Atzen insgesamt verbessert wird.
Schließlich ist sehr vorteilhaft, wenn das Pulsen des erzeugten Magnetfeldes mit dem Pulsen der eingekoppelten Plasmaleistung und/oder dem Pulsen der über den Substratspannungsgenerator in das Substrat eingekoppelten Hochfrequenzleistung zeitlich korreliert oder synchronisiert wird. So ergibt sich durch die zeitliche Synchronisation der Pulsung von Magnetfeld und eingekoppelter Plasmaleistung insbesondere eine deutliche Reduktion der in der Magnetfeldspule anfallende Ohm' sehen Warmeverluste, was Probleme der Kühlung und Temperaturkontrolle der Magnetfeldspule entschärft. Wird beispielsweise die eingekoppelte Plasmaleistung mit einem Puls-zu-Pause-Verhaltnis von 1:20 betrieben, so kann auch der Strom durch die Magnetfeldspule beispielsweise mit einem Puls-zu-Pause-Verhaltnis von 1:18 gepulst werden, wodurch sich vorteilhaft die benotigte Warmeabfuhr aus der Magnetfeldspule auf 1/18 des ursprunglichen Werts reduziert. Gleichzeitig sinkt auch der Verbrauch an elektrischer Energie entsprechend.
Zeichnungen
Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und in der nachfolgenden Beschreibung naher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine schematisierte Plasmaatzanlage, Figur 2 eine elektronische
Ruckkopplungsschaltung mit angeschlossener ICP-Quelle, Figur 3 ein Beispiel für eine Filterkennlinie, Figur 4 ein Beispiel für eine zeitliche Synchronisation von in das Plasma eingekoppelten Hochfrequenzplasmaleistungspulsen mit Magnetfeldpulsen, Figur 5 eine in den
Substratspannungsgenerator integrierbare Schaltungsanordnung zur Erzeugung sehr kurzer Hochfrequenzleistungspulse, Figur 6 ein Ersatzschaltbild für die Entstehung der Substratelektrodenspannung und Figur 7 die Änderung der Substratelektrodenspannung wahrend eines Hochfrequenzleistungspulses als Funktion der Zahl der Schwingungsperioden .
Ausführungsbeispiele
Ein erstes Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figur 1 naher erläutert. Eine Plasmaatzanlage 5 weist dazu zunächst einen Reaktor 15 auf, in dessen oberem Bereich in an sich bekannter Weise über eine ICP-Quelle 13 („Inductively Coupled Plasma") ein induktiv gekoppeltes Plasma 14 erzeugt wird. Weiterhin ist eine Gaszufuhr 19 zur Zufuhr eines Reaktivgases wie beispielsweise SF6, C1F3, 02, CF8, C3F6, SiF4 oder NF3, eine Gasabfuhr 20 zur Abfuhr von
Reaktionsprodukten, ein Substrat 10, beispielsweise ein mit dem erfindungsgemaßen Atzverfahren zu strukturierender Siliziumkorper oder Siliziumwafer, eine mit dem Substrat 10 in Kontakt befindliche Substratelektrode 11, ein Substratspannungsgenerator 12 und ein erster Impedanztransformator 16 vorgesehen. Der Substratspannungsgenerator 12 koppelt dabei in die Substratelektrode 11 und darüber in das Substrat 10 eine hochfrequente Wechselspannung oder Hochfrequenzleistung ein, die eine Beschleunigung von in dem induktiv gekoppelten
Plasma 14 erzeugten Ionen auf das Substrat 10 hin bewirkt. Die in die Substratelektrode 11 eingekoppelte Hochfrequenzleistung bzw. Wechselspannung liegt typischerweise zwischen 3 Watt und 50 Watt bzw. 5 Volt und 100 Volt im Dauerstrichbetrieb bzw. bei gepulstem Betrieb jeweils im Zeitmittel über die Pulssequenz.
Weiterhin ist ein ICP-Spulengenerator 17 vorgesehen, der mit einem zweiten Impedanztransformator 18 und darüber mit der ICP-Quelle 13 in Verbindung steht. Somit generiert die ICP- Quelle 13 ein hochfrequentes elektromagnetisches Wechselfeld und darüber in dem Reaktor 15 ein induktiv gekoppeltes Plasma 14 aus Reaktiven Teilchen und elektrisch geladenen Teilchen (Ionen), die durch Einwirken des hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeldes auf das Reaktivgas entstehen. Die ICP-Quelle 13 weist dazu eine Spule mit mindestens einer Windung auf. Der zweite Impedanztransformator 18 ist bevorzugt in der in der Anmeldung DE 199 00 179.0 vorgeschlagenen Weise ausgeführt, so daß eine balancierte, symmetrisch aufgebaute Konfiguration und Speisung der ICP-Quelle 13 über den ICP- Spulengenerator 17 gegeben ist. Damit wird insbesondere gewahrleistet, daß die an den beiden Enden der Spule der ICP-Quelle 13 anliegenden hochfrequenten Wechselspannungen zumindest nahezu gegenphasig zueinander sind. Weiter ist der Mittelabgriff 26 der Spule der ICP-Quelle 13, wie in Figur 2 angedeutet, bevorzugt geerdet.
Mit der Plasmaatzanlage 5 wird weiter beispielsweise der aus DE 42 41 045 C2 bekannte anisotrope Hochratenatzprozeß für Silizium mit alternierenden Atz- und Passivierschritten durchgeführt. Hinsichtlich weiterer, dem Fachmann an sich bekannter Details zu der Plasmaatzanlage 5, die insoweit als bisher beschrieben aus dem Stand der Technik bekannt ist, und des damit durchgeführten Atzverfahrens, insbesondere hinsichtlich der Reaktivgase, der Prozeßdrucke und der Substratelektrodenspannungen in den jeweiligen Atzschritten bzw. Passivierschritten sei daher auf die DE 42 41 045 C2 verwiesen.
Die erfindungsgemaße Plasmaatzanlage 5 ist im übrigen auch geeignet für eine Prozeßfuhrung, wie sie in der Anmeldung DE 199 27 806.7 beschrieben ist.
Insbesondere wird beim Atzen des Substrates 10 wahrend der Passivierschritte in dem Reaktor 15 mit einem Prozeßdruck von 5 μbar bis 20 μbar und mit einer über die ICP-Quelle 13 in das Plasma 14 eingekoppelten mittleren Plasmaleistung von 300 bis 1000 Watt passiviert. Als Passiviergas eignet sich beispielsweise C4F8 oder C3F6. Wahrend der nachfolgenden Atzschritte wird dann ein Prozeßdruck von 30 μbar bis 50 μbar und einer hohen mittleren Plasmaleistung von 1000 bis 5000 Watt geatzt. Als Reaktivgas eignet sich beispielsweise SF6 oder C1F3. Unter mittlerer Plasmaleistung wird dabei im Sinne der Erfindung stets eine zeitlich über eine Vielzahl von Plasmaleistungspulsen gemittelte eingekoppelte Plasmaleistung verstanden.
Weiterhin ist in der Plasmatzanlage 5 zwischen dem induktiv gekoppelten Plasma 14 bzw. der ICP-Quelle 13, d.h. der eigentlichen Plasmaerregungszone, und dem Substrat 10 ein sogenannter „Spacer" als Distanzstuck 22 aus einem nicht- ferromagnetischen Material wie beispielsweise Aluminium plaziert. Dieses Distanzstuck 22 ist in die Wand des Reaktors 15 konzentrisch als Distanzring eingesetzt und bildet somit bereichsweise die Reaktorwand. Er hat eine typische Hohe von ca. 5 cm bis 30 cm bei einem typischen Durchmesser des Reaktors 15 von 30 cm bis 100 cm.
Das Distanzstuck 22 wird in bevorzugter Ausgestaltung des Ausfuhrungsbeispiels weiter von einer Magnetfeldspule 21 umgeben, die beispielsweise 100 bis 1000 Windungen aufweist und aus einem für die einzusetzende Stromstarke ausreichend dick bemessenen Kupferlackdraht gewickelt ist. Zusatzlich können Kupferrohre mit in die Magnetfeldspule 21 aufgenommen werden durch die Kuhlwasser strömt, um Warmeverluste aus der Magnetfeldspule 21 abzuführen.
Es ist alternativ auch möglich, die Magnetfeldspule 21 selbst aus einem dünnen, mit einem elektrisch isolierenden Material lackierten Kupferrohr zu wickeln, welches direkt von Kuhlwasser durchströmt wird. Durch die Magnetfeldspule 21 wird weiter über eine Stromversorgungseinheit 23 ein elektrischer Strom von beispielsweise 10 bis 100 Ampere geleitet.
Im erläuterten ersten Ausfuhrungsbeispiel ist dies beispielsweise ein Gleichstrom, der im Inneren des Reaktors 15 ein statisches Magnetfeld erzeugt, das im Fall einer Magnetfeldspule 21 mit 100 Windungen und einer Lange von 10 cm sowie einem Durchmesser von 40 cm beispielsweise eine magnetische Feldstarke im Zentrum der Magnetfeldspule 21 von etwa 0,3 mTesla/A Stromfluß erzeugt.
Um eine signifikante Steigerung der Plasmaerzeugungseffizienz und eine ausreichende magnetische Fuhrung des induktiv gekoppelten Plasmas 14 zu gewahrleisten, werden Magnetfeldstarken von 10 mT bis 100 mT, beispielsweise 30 mT, benotigt. Das bedeutet, die Stromversorgungseinheit 23 stellt zumindest wahrend der Atzschritte zur Atzung eines Substrates 10 Stromstarken von etwa 30 bis 100 Ampere bereit.
Anstelle der Magnetfeldspule 21 kann im übrigen auch ein Permanentmagnet eingesetzt werden. Ein derartiger Permanentmagnet benotigt vorteilhaft keine Energie, hat jedoch den Nachteil, daß eine Einstellung der Magnetfeldstarke, die zur Einstellung eines optimalen Atzprozesses von Vorteil ist, nicht möglich ist. Überdies ist die Feldstarke eines Permanentmagneten temperaturabhangig, so daß die Magnetfeldspule 21 bevorzugt wird.
In jedem Fall ist wichtig, daß die Richtung des über die Magnetfeldspule 21 oder den Permanentmagneten erzeugten Magnetfeldes zumindest naherungsweise oder überwiegend parallel zu der durch die Verbindungslinie von Substrat 10 und induktiv gekoppeltem Plasma 14 bzw. der
Plasmaerregungszone definierten Richtung ist (longitudinale Magnetfeldorientierung) .
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erläuterten Ausfuhrungsbeispiels sieht im übrigen vor, daß zur Uni- formitatsverbesserung des Atzprozesses eine aus der DE 197 34 278 bekannte Apertur im Inneren des Reaktors 15 konzentrisch zur Reaktorwand zwischen der ICP-Quelle 13 bzw. der Plasmaerregungszone und dem Substrat 10 angebracht wird. Diese Apertur ist in Figur 1 aus Gründen der
Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Bevorzugt ist sie ca. 5 cm oberhalb der Substratelektrode 11 oder des Substrates 10 an dem Distanzstuck 22 („Spacer") befestigt.
Zudem muß im Falle der Verwendung einer Magnetfeldspule 21 in die Stromversorgungseinheit 23 eine geeignete, an sich bekannte Uberwachungsvorrichtung integriert sein, die in die Prozeßablaufsteuerung eingebunden ist und eine Überwachung der Spulentemperatur und eine Notabschaltung beispielsweise bei Kuhlwasserausfall vornimmt.
Der ICP-Spulengenerator 17 koppelt weiter wahrend der Atzschritte und/oder wahrend der Passivierschritte eine gepulste Plasmaleistung in das induktiv gekoppelte Plasma 14 ein, die im zeitlichen Mittel zwischen minimal 300 Watt bis maximal 5000 Watt liegt. Bevorzugt werden wahrend der Atzschritte im zeitlichen Mittel 2000 Watt und wahrend der Passivierschritte 500 Watt eingekoppelt.
Um das Pulsen der eingekoppelten Plasmaleistung zu ermöglichen ist weiter vorgesehen, daß wahrend des Pulsens standig eine Anpassung der Impedanz der über den ICP- Spulengenerator 17 erzeugten Hochfrequenzleistung an die sich mit verändernder d.h. gepulster Plasmaleistung verändernde Plasmaimpedanz vorgenommen wird. Dazu wird die Frequenz des hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeldes, das der ICP-Spulengenerator 17 erzeugt, zur Impedanzanpassung innerhalb einer vorgegebenen Bandbreite variiert .
Im einzelnen ist dazu das bevorzugt symmetrisch aufgebaute und die ICP-Quelle 13 symmetrisch speisende Anpaßnetzwerk in dem zweiten Impedanztransformator 18 zunächst so eingestellt, daß eine möglichst optimale Impedanzanpassung stets dann gegeben ist, wenn die eingekoppelten Hochfrequenzplasmaleistungspulse ihre Maximalwerte erreicht haben. Typische Maximalwerte der Hochfrequenzplasmaleistungspulse liegen dabei zwischen
3 kWatt und 20 kWatt bei einem Puls-zu-Pause-Verhältnis von 1:1 bis 1:10.
Weiterhin ist vorgesehen, daß die Frequenzvariation des eingekoppelten elektromagnetischen Wechselfeldes derart erfolgt, daß mit dem Erreichen der Maximalwerte der Hochfrequenzplasmaleistungspulse gleichzeitig die Stationar- oder Resonanzfrequenz 1 Λ λ des von dem ICP-Spulengenerator 17 erzeugten hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfelds erreicht ist. Die Stationarfrequenz 1,Λ betragt dabei bevorzugt 13,56 MHz.
Die Variation der Frequenz des elektromagnetischen Wechselfeldes um die Stationarfrequenz 1 x x beim Pulsen der Plasmaleistung wird vorgenommen, um zu gewahrleisten, daß beim Pulsen der Plasmaleistung stets eine zumindest weitgehende Anpassung der Impedanz der erzeugten Hochfrequenzleistung bzw. des ICP-Spulengenerators 17 an die jeweilige, sich zeitlich als Funktion der Plasmaleistung ändernde Impedanz des Plasmas 14 gegeben ist. Dazu wird die Frequenz des ICP-Spulengenerators 17 innerhalb einer gewissen Bandbreite um die Stationarfrequenz 1 λ λ freigegeben und durch eine Regelelektronik zur Impedanzanpassung innerhalb dieser Bandbreite variiert.
Diese Frequenzvariation wird mit Hilfe der Figur 3 erläutert, in der eine Filterkennlinie 1 Λ dargestellt ist, die einen voreingestellten Frequenzbereich (Bandbreite) vorgibt, innerhalb dessen die Frequenz des ICP- Spulengenerators 17 variiert wird, wobei jeder Frequenz eine gewisse Hochfrequenzleistung bzw. einzukoppelnde Plasmaleistung oder eine Dampfung A der Leistung des ICP- Spulengenerators 17 zugeordnet ist. Die zu erreichende Frequenz im stationären Leistungsfall ist dabei die
Stationarfrequenz l,λ, die zumindest naherungsweise jeweils dann vorliegt, wenn wahrend eines Plasmaleistungspulses die jeweilige Maximalleistung des Pulses erreicht ist.
Weitere Deatils einer geeigneten elektronischen Schaltung zur Impedanzanpassung durch Frequenzvariation in Form eines selbsttätig wirkenden Ruckkopplungskreises werden mit Hilfe der Figur 2 erläutert. Dabei wird zunächst die ICP-Quelle 13, d.h. konkret deren Spule, zunächst in an sich aus DE 199 00 179 bekannter Weise durch ein vorzugsweise balanciertes symmetrisches Anpaßnetzwerk 2 aus einem unbalancierten unsymmetrischen Ausgang des ICP-Spulengenerators 17 gespeist. Das Anpaßnetzwerk 2 ist dabei Teil des zweiten Impedanztransformators 18. Der ICP-Spulengenerator 17 weist weiter einen Hochfrequenz-Leistungsverstarker 3 und einen Quarzoszillator 4 zur Erzeugung einer hochfrequenten Grundschwingung mit fester Frequenz von beispielsweise 13,56 MHz auf. Die hochfrequente Grundschwingung des Quarzoszillators 4 wird im Stand der Technik normalerweise in den Verstarkereingang des Leistungsverstarkers 3 eingespeist. Diese Einspeisung jedoch zunächst dahingehend modifiziert, daß der Quarzoszillator 4 vom Verstarkereingang des Leistungsverstarkers 3 zumindest wahrend der
Leistungsanderungsphasen getrennt und dessen Eingang extern, beispielsweise über eine entsprechende Eingangsbuchse, zuganglich gemacht wird. Da der Quarzoszillator 4 in dieser Ausfuhrungsform keine Funktion mehr besitzt, kann er auch geeignet deaktiviert werden.
Es ist im übrigen auch möglich, den Quarzoszillator 4 im stationären Fall, d.h. nach Abschluß einer Leistungsvariation, wieder auf den Verstarkereingang zu schalten und den externen Ruckkoppelungskreis zu trennen.
Damit erfolgt ein elektrisch sehr schnell mögliches
Umschalten zwischen internem Oszillator und externem
Ruckkoppelungskreis, je nachdem ob die Generatorausgangsleistung gerade stationär oder in
Veränderung begriffen ist.
Der Leistungsverstarker 3 besitzt weiter in bekannter Weise Generatorsteuereingange 9, die zur externen Steuerung des ICP-Spulengenerators 17 dienen. Darüber ist beispielsweise ein Ein- und Ausschalten des ICP-Spulengenerators 17 oder die Vorgabe einer zu erzeugenden Hochfrequenzleistung zur Einkopplung in das Plasma 14 möglich. Außerdem sind Generatorstatusausgange 9 λ zur Ruckmeldung von Generatordaten, wie beispielsweise Generatorstatus, gegenwartige Ausgangsleistung, reflektierte Leistung, Überlast usw., an ein nicht dargestelltes externes Steuergerat (Maschinensteuerung) oder die Stromversorgungseinheit 23 der Plasmaatzanlage 5 vorgesehen. Der Verstarkereingang des Leistungsverstarkers 3 wird nun im Sinne einer Ruckkopplungsschaltung zumindest zeitweise, d.h. wahrend Leistungsanderungsphasen, über ein frequenzselektives Bauteil 1 mit der ICP-Quelle 13 verbunden. Dabei können zusatzlich Kondensatoren, Induktivitäten und Widerstände oder Kombinationen aus derselben in an sich bekannter Weise als Spannungsteiler verschaltet und vorgesehen sein, um die hohen Spannungen, die an der Spule der ICP-Quelle 13 auftreten, auf ein als Eingangsgroße für das frequenzselektive Bauteil 1 bzw. den Verstarkereingang des Leistungsverstarkers 3 geeignetes Maß abzuschwächen. Solche Spannungsteiler sind Stand der Technik und sind in der Figur 2 lediglich durch einen Auskoppelkondensator 24 zwischen der Spule der ICP-Quelle 13 d.h. einem Signalabgriff 25 und dem frequenzselektivem Bauteil 1 angedeutet. Man kann übrigens den Signalabgriff 25 alternativ auch in die Nahe des eingezeichneten geerdeten Mittelpunkts oder Mittelabgriffes 26 der Spule der ICP- Quelle 13 verlegen, wo entsprechend geringere Spannungspegel herrschen. Je nach Abstand des Signalabgriffs 25, der beispielsweise als verstellbarer Klemmkontakt ausgeführt sein kann, vom geerdeten Mittelabgriff 26 der Spule der ICP- Quelle 13 kann eine größere oder kleinere abgegriffene Spannung eingestellt und somit gunstige Pegelverhaltnisse erreicht werden.
Das frequenzselektive Bauteil 1 ist exemplarisch als abstimmbare Anordnung von Spulen und Kondensatoren, sogenannten LC-Resonanzkreisen dargestellt, welche zusammen ein Bandfilter bilden. Dieses Bandfilter hat als Durchlaßbereich eine gewisse vorgegebene Bandbreite von beispielsweise 0,1 MHz bis 4 MHz und eine Filterkennlinie lλ, wie sie schematisch in Figur 3 dargestellt ist. Insbesondere weist das Bandfilter eine Resonanz- oder Stationarfrequenz 1,Λ mit maximaler Signaltransmission auf. Diese Stationarfrequenz 1 λ λ betragt im erläuterten Beispiel 13,56 MHz und kann insbesondere durch einen Schwingquarz 6 oder ein Piezokeramikfilterelement als zusatzlicher
Komponente des Bandfilters exakt festgelegt werden. Es ist im übrigen auch möglich, anstelle von LC-Resonanzkreisen sogenannte piezokeramische Filterelemente oder andere, an sich bekannte frequenzselektive Bauelemente zu einem Bandfilter mit einer gewünschten Filterkennlinie, Bandbreite und Stationarfrequenz lλλ zu kombinieren.
Die vorstehend beschriebene Anordnung aus geregeltem Leistungsverstarker 3, Anpaßnetzwerk 2, ICP-Quelle 13 und Bandfilter stellt insgesamt eine Ruckkopplungsschaltung nach Art eines Meißner ' sehen Oszillators dar. Dieser schwingt bei Betrieb zunächst in der Nahe der Stationarfrequenz 1 Λ λ an, um sich auf eine vorgegebene Ausgangsleistung des Leistungsverstarkers 3 aufzuschaukeln. Die für das Anschwingen erforderliche Phasenbeziehung zwischen Generatorausgang und Signalabgriff 25 wird dazu vorher einmalig, beispielsweise über eine Verzögerungsleitung 7 definierter Lange und damit über eine durch die Signallaufzeit definierte Phasenverschiebung oder einen an sich bekannten Phasenschieber anstelle der Verzögerungsleitung 7, eingestellt. Damit ist stets gewahrleistet, daß die Spule der ICP-Quelle 13 mit einer korrekten Phase optimal entdampft wird.
über die Verzögerungsleitung 7 wird weiter sichergestellt, daß am Ort der ICP-Quelle 13 die antreibende elektrische Spannung und der Strom in der Spule der ICP-Quelle 13 eine Resonanzphase von ungefähr 90° zueinander aufweisen. In der Praxis ist im übrigen die Resonanzbedingung der Ruckkopplungsschaltung über das frequenzselektive Bauteil 1 nicht scharf, so daß vielfach eine geringe Frequenzverschiebung in der Umgebung der Resonanz- oder Stationarfrequenz l,λ ausreicht, um die Resonanzbedingung hinsichtlich der Phase quasi selbsttätig richtigzustellen. Daher ist es ausreichend, die Resonanzbedingung durch die äußere Beschaltung nur ungefähr richtigzustellen, damit der Resonanzkreis irgendwo in der unmittelbaren Umbegung seiner Stationarfrequenz l λ aufschwingt.
Sollten sich jedoch alle Phasenverschiebungen vom Signalabgriff 25 der Spule der ICP-Quelle 13 über das Bandfilter in den Eingang des Leistungsverstarkers 3 und durch den Leistungsverstarker zum zweiten
Impedanztransformator 18 zurück in die Spule der ICP-Quelle 13 so ungunstig aufsummieren, daß gerade eine Bedampfung statt einer Entdampfung des Resonanzkreises stattfindet, so kann das System nicht anschwingen. Die Ruckkopplung wird dann zu einer unerwünschten Gegenkopplung anstelle der gewünschten Mitkopplung. Die Einstellung dieser zumindest naherungsweise korrekten Phase leistet die Verzögerungsleitung 7, deren Lange daher einmalig für die Plasmaatzanlage 5 so einzustellen ist, daß die Ruckkopplung konstruktiv, also entdampfend wirkt.
Insgesamt kann im Fall einer Fehlanpassung an die Plasmaimpedanz, beispielsweise wahrend schneller Leistungsanderungen, der erläuterte Ruckkopplungskreis innerhalb des Durchlaßbereiches des Bandfilters in seiner
Frequenz ausweichen und somit stets eine weitgehend optimale Impedanzanpassung auch bei schnellen Impedanzanderungen des induktiv gekoppelten Plasmas 14 aufrechterhalten. Wahrend solcher schneller Leistungsanderungen ist der erläuterte Ruckkoppelungskreis stets aktiviert und der interne Oszillator 4 des Generators 17 deaktiviert.
Sobald sich das induktiv gekoppelte Plasma 14 dann hinsichtlich der Plasmaimpedanz bzw. der eingekoppelten Plasmaleistung stabilisiert, wird die Frequenz des ICP- Spulengenerators 17 in die Nahe oder auf den Wert der maximalen Durchlaßfrequenz zurückkehren, die durch die Stationarfrequenz 1, Λ gegeben ist. Diese Anpassung der Impedanz durch Frequenzvariation geschieht selbsttätig und sehr schnell innerhalb weniger Schwingungsperioden der hochfrequenten, vom ICP-Spulengenerator erzeugten Wechselspannung d.h. im Mikrosekundenbereich.
Die Verbindung zwischen dem Ausgang des Leistungsverstarkers 3 und dem Eingang des zweiten Impedanztransformators 18 leistet im übrigen die Leitung 8, die als Koaxialkabel ausgebildet und in der Lage ist, eine Leistung von einigen kWatt zu tragen.
Um nun eine gepulste Plasmaleistung in das induktiv gekoppelte Plasma einzukoppeln wird die Ausgangsleistung des ICP-Spulengenerators 17 beispielsweise periodisch mit einer Wiederholfrequenz von typischerweise 10 Hz bis 1 MHz, bevorzugt 10 kHz bis 100 kHz ein- und ausgeschaltet d.h. gepulst .
Alternativ kann auch die Hullkurve der Ausgangsspannung des ICP-Spulengenerators 17 mit einer geeigneten Modulationsspannung in ihrer Amplitude moduliert werden. Derartige Vorrichtungen zur Amplitudenmodulation sind aus der Hochfrequenztechnik hinlänglich bekannt. Dazu wird beispielsweise der Generatorsteuereingang 9 zur Sollwertvorgabe der Hochfrequenzleistung des ICP- Spulengenerators 17 verwendet, um damit das die Hochfrequenzleistung des ICP-Spulengenerators 17 modulierende Signal einzuspeisen.
Selbstverständlich müssen der ICP-Spulengenerator 17 und die übrigen betroffenen Komponenten der Plasmaatzanlage 5 beim Pulsen der Plasmaleistung so ausgelegt werden, daß sie auch die auftretenden Spitzenbelastungen (Strom- und Spannungsspitzen) ohne Schaden verarbeiten können. Aufgrund der hohen Spannungsspitzen an der induktiven Spule wirkt sich hierbei die balancierte Speisung der ICP-Quelle 13 besonders vorteilhaft auf den Erhalt gunstiger Plasmaeigenschaften aus.
Typische Puls-zu-Pause-Verhaltnisse, d.h. das Verhältnis der Zeitdauer der Pulse zu der Zeitdauer der Pulspausen, bei dem erläuterten Plasmaatzprozeß mit gepulster Plasmaleistung liegen im übrigen zwischen 1:1 und 1:100. Die Amplitude der einzelnen Hochfrequenzleistungspulse zur Erzeugung der Plasmaleistungspulse liegt zweckmäßig zwischen 500 Watt und 20.000 Watt, bevorzugt bei ca. 10.000 Watt, wobei die Einstellung der mittleren Plasmaleistung beispielsweise durch eine Einstellung des Puls-zu-Pause-Verhaltnisses vorgenommen wird.
Ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel sieht in Weiterfuhrung des vorstehend erläuterten Ausfuhrungsbeispiels vor, daß das über die Magnetfeldspule 21 erzeugte Magnetfeld nunmehr ebenfalls gepulst wird. Dabei sei jedoch betont, daß der Einsatz eines konstanten oder gepulsten Magnetfeldes zwar vorteilhaft für das erfindungsgemaße Verfahren zur Plasmaatzung mit Plasmaleistungspulsen, jedoch nicht zwingend ist. Je nach Einzelfall kann auf ein zusatzliches Magnetfeld auch verzichtet werden. Besonders bevorzugt erfolgt die Pulsung des Magnetfeldes, die in einfacher Weise über entsprechende von der Stromversorgungseinheit 23 erzeugte Strompulse hervorgerufen wird, derart, daß das Magnetfeld nur dann erzeugt wird, wenn gleichzeitig auch ein Hochfrequenzleistungspuls zur Erzeugung bzw. Einkopplung von Plasmaleistung in das induktiv gekoppelte Plasma 14 an der ICP-Quelle 13 ansteht. Solange keine Plasmaleistung eingekoppelt oder kein Plasma angeregt wird, ist in der Regel auch keine Magnetfeldunterstutzung erforderlich .
Eine derartige zeitliche Synchronisation von Hochfrequenzleistungspulsen zur Einkopplung von Plasmaleistung in das Plasma 14 und Strompulsen durch die Magnetfeldspule 21 wird mit Hilfe der Figur 4 erläutert. Dabei wird der Spulenstrom durch die Magnetfeldspule 21 jeweils kurz vor einem Hochfrequenzleistungspuls eingeschaltet und kurz nach dem Ende dieses Pulses wieder ausgeschaltet. Die zeitliche Synchronisation der Strom- bzw. Plasmaleistungspulse kann dabei in einfacher Weise durch einen beispielsweise in die Stromversorgungseinheit 23 integrierten, an sich bekannten Pulsgeber gewahrleistet werden, der mit zusatzlichen Zeitgliedern versehen ist, um den Plasmaleistungspuls mit einer gewissen Verzögerung von beispielsweise 10 % der eingestellten
Hochfrequenzimpulsdauer nach dem Einschalten des Stroms der Magnetfeldspule 21 aufzuschalten bzw. diesen Strom mit einer gewissen Verzögerung von beispielsweise 10 % der eingestellten Hochfrequenzimpulsdauer nach dem Ende des
Plasmaleistungspulses wieder auszuschalten. Dazu ist weiter auch eine Verbindung von Stromversorgungseinheit 23 und ICP- Spulengenerator 17 vorgesehen. Solche Synchronisationsschaltungen und entsprechende Zeitglieder zur Herstellung der benotigten Zeitverzogerungen sind Stand der Technik und allgemein bekannt. Dazu ist die Stromversorgungseinheit 23 weiter mit dem ICP- Spulengenerator 17 in Verbindung. Im übrigen sei betont, daß die Dauer eines Strompulses durch die Magnetfeldspule 21 vorteilhaft stets etwas langer als die Dauer eines Plasmaleistungspulses ist.
Typische Wiederholraten oder Pulsraten orientieren sich an der Induktivität der Magnetfeldspule 21, die die
Anderungsgeschwindigkeit des Spulenstroms begrenzt. Eine Wiederholrate von einigen 10 Hz bis 10 kHz ist, abhangig von deren Geometrie, für die meisten Magnetfeldsspulen 21 realistisch. Typische Puls-zu-Pause-Verhaltnisse für die Plasmaleistungspulse liegen zwischen 1:1 und 1:100.
In diesem Zusammenhang ist weiter vorgesehen, die aus DE 197 34 278.7 bekannte und bereits vorstehend erläuterte Apertur unterhalb der Magnetfeldspule 21 einige cm über dem Substrat 10 oder der Substratelektrode 11, die das Substrat 10 tragt, einzusetzen. Durch diese Apertur verbessert sich einerseits die Uniformitat der Atzung über die Substratoberflache insbesondere mit einer symmetrisch gespeisten ICP-Quelle 13 deutlich. Gleichzeitig reduziert sie auch das zeitvariable Magnetfeld - die Transienten - am Ort des Substrates 10.
Dabei fuhren Wirbelstrome in dem Aperturring der Apertur zu einer Bedampfung der zeitvariablen Magnetfeldanteile unmittelbar vor dem Substrat 10, so daß Induktionsvorgange auf dem Substrat 10 selbst abgeschwächt werden.
Derartige sich ändernde Magnetfelder, sogenannte Transienten, konnten an Antennenstrukturen auf dem Substrat 10 Spannungen induzieren, die ihrerseits wieder zu Schädigungen des Substrates 10 fuhren können, wenn dieses beispielsweise integrierte Schaltkreise oder insbesondere Feldeffekttransistoren aufweist.
Ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel sieht in Weiterfuhrung der vorstehenden Ausfuhrungsbeispiele vor, daß neben der Pulsung der Plasmaleistung über den ICP-Spulengenerator, gegebenenfalls wie vorstehend erläutert unter gleichzeitigem Einsatz eines zeitlich konstanten oder gepulsten Magnetfeldes, nun auch die über die Substratelektrode 11 an dem Substrat 10 anliegende, von dem
Substratspannungsgenerator 12 erzeugte Hochfrequenzleistung gepulst wird, und daß diese Pulsungen von Plasmaleistung und Substratspannung oder von Plasmaleistung, Substratspannung und Magnetfeld insbesondere miteinander synchronisiert werden.
Im einzelnen erfolgt die Pulsung der in die Substratelektrode 11 eingekoppelten gepulsten Hochfrequenzleistung bevorzugt derart, daß über den Substratspannungsgenerator 12 nur wahrend der Dauer der über den ICP-Spulengenerator 17 erzeugten Plasmaleistungspulse eine Hochfrequenzleistung in das Substrat 10 eingekoppelt wird. Dazu werden beispielsweise ein oder mehrere Hochfrequenzleistungspulse mit dem Substratspannungsgenerator 12 wahrend eines
Plasmaleistungspulses, also bei maximaler Plasmadichte an positiv geladenen Ionen und Elektronen, eingesetzt.
Alternativ kann die Pulsung der in die Substratelektrode 11 eingekoppelten Hochfrequenzleistung jedoch auch derart erfolgen, daß ein oder mehrere
Substratspannungsgeneratorpulse nur wahrend der Impulspausen der Plasmaleistungsspulse angelegt werden. In diesem Fall wird die über den Substratspannungsgenerator eingekoppelte Hochfrequenzleistung gerade dann eingekoppelt, wenn die Plasmaerzeugung nicht aktiv ist, also bei minimaler Dichte an positiv geladenen Ionen und Elektronen, aber maximaler Dichte an negativ geladenen Ionen, sogenannten Anionen, welche aus der Rekombination von Elektronen und
Neutralteilchen in den Anregungspausen im zusammenbrechenden Plasma entstehen. Diese Zeitphasen eines gerade abgeschalteten Plasmas, das sogenannte "afterglow regime", d.h. die "Nachleuchtphase" des gerade abgeschalteten Plasmas, werden durch Rekombinationsprozesse von Elektronen und positiv geladenen Ionen oder Neutralteilchen dominiert. Wenn m dieser Nachleuchtphase die
Substratelektrodenleistung in Form von einem oder mehreren Pulsen aktiviert wird, fuhrt dies auf dem zu bearbeitenden Substrat 10 bei gewissen Anwendungen, wie beispielsweise im Fall eines Atzstoppes auf einem vergrabenen Dielektrikum wie Si02 bei gleichzeitig hohen Aspektverhaltnisses der erzeugten Trenchgraben, zu wünschenswerten Wafereffekten, die insbesondere durch das vermehrte Einwirken von negativ geladenen Ionen hervorgerufen werden, die ansonsten bei
Plasmaatzprozessen praktisch keine Rolle spielen. Eine in diesem Zusammenhang besonders vorteilhafte, spezielle Ausfuhrung dieser zeitlichen Korrelation von Plasmaleistungspulsen und in die Substratelektrode 11 eingekoppelten Hochfrequenzleistungspulsen ist dadurch gegeben, daß die Plasmaerzeugung im wesentlichen im Dauerstrich stattfindet und jeweils nur kurzzeitig abgeschaltet wird, um innerhalb dieser kurzen Abschaltpausen des ICP-Spulengenerators 17 einen Hochfrequenzleistungspuls über den Substratspannungsgenerator 12 in das Substrat 10 einzukoppeln . Insgesamt unterbricht man damit periodisch kurzzeitig mit der Wiederholfrequenz des Erscheinens der Substratspannungsgeneratorpulse den ICP-Spulengenerator 17 für eine Zeitdauer, die langer, insbesondere geringfügig langer als die Pulsdauer des
Substratspannungsgeneratorpulses ist. Das Puls-zu-Pause- Verhaltnis des ICP-Spulengenerators 17 betragt in diesem Fall typischerweise 1:1 bis 20:1.
Je nach konkretem Atzprozeß bestehen eine Vielzahl von weiteren Möglichkeiten der zeitlichen Synchronisation oder Korrelation von über den Substratspannungsgenerator 12 in das Substrat 10 eingekoppelten Hochfrequenzleistungspulsen und in das induktiv gekoppelte Plasma 14 eingekoppelten Plasmaleistungspulsen. So können die Substratspannungsgeneratorpulse sowohl wahrend der Plasmaleistungsspulse als auch wahrend der Plasmaleistungsspausen eingekoppelt werden d.h. es wird beispielsweise wahrend eines Plasmaleistungspulses jeweils ein Substratspannungsgeneratorpuls und wahrend einer Plasmaleistungspause jeweils ein weiterer
Substratspannungsgeneratorpuls gesetzt. Die Verhaltnisse der Pulsanzahlen des Substratspannungsgenerators 12 in den Phasen "Plasma an" und "Plasma aus" können dabei im Einzelfall weitgehend frei gewählt werden.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Substratspannungsgeneratorpulse nur wahrend abfallender und/oder ansteigender Impulsflanken der Plasmaleistungspulse einzusetzen d.h. bei beginnender "Afterglow-Phase" oder beim Hochlaufen der Plasmaerzeugung. Die jeweils optimale zeitliche Korrelation von Plasmaleistungspulsen und Substratspannungsgeneratorpulsen muß dabei vom Fachmann im Einzelfall für den jeweiligen Atzprozeß oder das jeweils geatzte Substrat anhand von einfachen Testatzungen ermittelt werden. Ganz besonders bevorzugt erfolgt die zeitliche Synchronisation oder Korrelation der über den Substratspannungsgenerator 17 in das Substrat 10 eingekoppelten Hochfrequenzleistungspulse mit den Plasmaleistungspulsen derart, daß die Pulsdauer der
Hochfrequenzleistungspulse so kurz eingestellt wird, daß ein Einzelpuls jeweils nur wenige Schwingungsperioden, insbesondere weniger als 10 Schwingungsperioden, der hochfrequenten Grundschwingung der im Substratspannungsgenerator erzeugten hochfrequenten Wechselspannung andauert.
Im einzelnen wird dazu beispielsweise eine Frequenz von 13,56 MHz für die Grundschwingung der in das Substrat einzukoppelnden Hochfrequenzleistungspulse benutzt, so daß die Dauer einer Schwingungsperiode der hochfrequenten Grundschwingung ca. 74 ns betragt. Im Fall von 10 Schwingungsperioden ergibt sich somit eine Pulsdauer der Substratspannungsgeneratorpulse von lediglich 740 ns . Somit wird bei einer Wiederholfrequenz der Einzelimpulse der Subtratspannungsgeneratorpulse von beispielsweise 200 kHz, entsprechend einem Pulsabstand von 5000 ns, und einer Pulslange von beispielsweise 500 ns, d.h. ungefähr 7 Schwingungsperioden der hochfrequenten Grundschwingung von 13,56 MHz, ein Puls-zu-Pause-Verhaltnis von 1:9 eingestellt. Zur Erreichung einer im zeitlichen Mittel ca. 20 Watt großen, in das Substrat 10 eingekoppelten
Hochfrequenzleistung ist demnach eine Maximalleistung der Substratspannungsgeneratorpulse von 200 Watt erforderlich, die über entsprechend große Hochfrequenzamplituden erhalten wird.
Die Maximalleistung der einzelnen
Substratspannungsgeneratorpulse kann jedoch auch weitaus geringer oder weitaus hoher sein und beispielsweise bis zu 1200 Watt erreichen. Die im zeitlichen Mittel in das Substrat 10 eingekoppelte Hochfrequenzleistung betragt im erläuterten Beispiel dann jeweils ein Zehntel des jeweiligen Maximalwertes der Einzelpulse.
Als Parameter zur Einstellung der im zeitlichen Mittel in das Substrat 10 eingekoppelten Hochfrequenzleistung steht somit neben der Wahl des Puls-zu-Pause-Verhaltnisses auch der Maximalwert der Leistung eines einzelnen Substratspannungsgeneratorpulses zur Verfugung. Daher kann entweder die Maximalleistung wahrend der
Substratspannungsgeneratorpulse auf einen festen Wert von beispielsweise 1 kWatt festgelegt und das Puls-zu-Pause- Verhaltnis so geregelt werden, daß ein voreingestellter zeitlicher Mittelwert der Hochfrequenzleistung in das
Substrat 10 eingekoppelt wird, oder umgekehrt das Puls-zu- Pause-Verhaltnis fest eingestellt werden und die Maximalleistung wahrend der Substratspannungsgeneratorpulse entsprechend so geregelt werden, daß dieser zeitliche Leistungsmittelwert erreicht wird.
Zur Realisierung dieser Regelung wird beispielsweise eine Sollwertvorgabe der in das Substrat 10 einzukoppelnden Hochfrequenzleistung der Maschinensteuerung der Plasmaatzanlage 5 als analoge Spannungsgroße in eine
Wiederholfrequenz von Einzelimpulsen umgesetzt, so daß die vom Substratspannungsgenerator 12 abgegebene, und an die Maschinensteuerung ruckgemeldete Durchschittsleistung als zeitlicher Mittelwert genau der Sollwertvorgabe entspricht. Zur Übersetzung einer analogen Spannungsvorgabe in eine Frequenz werden dazu an sich bekannte, sogenannte U/f- Wandlerbausteme (Spannungs/Frequenzwandler) bzw. VCO ' s („Voltage Controlled Oscillator") eingesetzt. Die Erzeugung von Hochfrequenzpulsen im angegebenen Kurzzeitbereich mit dem Substratspannungsgenerator 12 ist an sich technisch relativ unproblematisch, da Hochfrequenzgeneratoren kommerziell erhaltlich sind, die eine Anstiegs- und Abfallzeit von 30 ns aufweisen und Pulsdauern von 100 ns bei Spitzenleistungen bis hin zu mehreren Kilowatt bewältigen können.
Die erläuterten, in das Substrat 10 eingekoppelten und mit dem Substratspannungsgenerator 12 erzeugten
Hochfrequenzleistungspulse im Bereich einiger hundert Nanosekunden werden im übrigen zur Verbesserung der Reproduzierbarkeit bevorzugt derart erzeugt, daß das hochfrequente Signal innerhalb eines Einzelimpulses immer gleich aussieht. Dazu werden für einen Einzelimpuls beispielsweise immer drei volle hochfrequente Schwingungsperioden der 13,56 MHz Grundschwingung so herausgeschnitten, daß der hochfrequente Signalverlauf zu Beginn jedes Einzelimpulses jeweils mit einem Nulldurchgang und einem ansteigenden Sinus beginnt und zum Ende des
Einzelimpulses jeweils mit einem Nulldurchgang und ebenfalls einem ansteigenden Sinus endet.
Diese Synchronisation von Einzelimpulsverlauf und Verlauf der hochfrequenten Grundschwingung kann alternativ auch derart erfolgen, daß zu Beginn eines Einzelimpulses gerade eine positive Sinushalbwelle der hochfrequenten Grundschwingung beginnt und zum Ende eines Einzelimpulses gerade eine positive Halbwelle endet, d.h. der Einzelimpuls umfaßt eine um 1 größere Zahl von positiven Sinushalbwellen als negative Sinushalbwellen. Umgekehrt kann durch entsprechende Synchronisation unter sonst gleichen Verhaltnissen auch eine um 1 größere Zahl von negativen Sinushalbwellen als positiven Sinushalbwellen in einen Einzelimpuls gelegt werden, indem der Einzelimpuls mit einer negativen Sinushalbwelle des hochfrequenten Signals beginnt und endet.
Ohne die erläuterte Synchronisation konnte die Zahl positiver und negativer Sinushalbwellen in den erzeugten Hochfrequenzpulsen unterschiedlich ausfallen, wobei in Grenzfallen Unterschiede von bis zu zwei Sinushalbwellen möglich waren. Dies führte besonders bei einer nur geringen Anzahl von Schwingungsperioden innerhalb eines über den
Substratspannungsgenerator 17 erzeugten Hochfrequenzpulses zu stochastischen Abweichungen der Signalverlaufe der Einzelpulse und insbesondere zu langsam fluktuierenden Verhaltnissen hinsichtlich der Anzahl der positiven und negativen Sinushalbwellen, was die Reproduzierbarkeit des gesamten Atzprozesses negativ beeinflußt.
Um zu gewahrleisten, daß immer der gleiche hochfrequente Spannungsverlauf innerhalb eines Einzelimpulses des Substratspannungsgenerators 12 vorliegt, wird daher zur Synchronisation der Einzelimpulse mit der hochfrequenten Grundschwingung bevorzugt die mit Hilfe der Figur 5 erläuterte elektronische Schaltung in diesem Ausfuhrungsbeispiel zusatzlich mit dem Substratspannungsgenerator 12 integriert ausgeführt.
Im einzelnen sieht die Schaltung gemäß Figur 5 zunächst eine Steuervorrichtung 32 mit einem integrierten Frequenzgenerator vor, der ein Rechtecksignal mit der Frequenz vorgibt, mit der die Einzelimpulse in das Substrat 10 eingekoppelt werden sollen, beispielsweise 200 kHz. Diese Wiederholfrequenz kann jedoch alternativ auch - bei fest vorgewählter Impulsspitzenleistung des Substratspannungsgenerators 12 - aus der Sollwertvorgabe einer Durchschnittsleistung der Anlagensteuerung der Plasmaatzanlage 5 so abgeleitet werden, daß die vom Substratspannungsgenerator 12 in Form von Einzelimpulsen abgegebene und an die Maschinensteuerung ruckgemeldete Durchschnittsleistung der als Sollwert vorgegebenen
Durchschnittsleistung entspricht, was beispielsweise durch eine einfache Spannungs-Frequenzwandlung mit entsprechender Kalibrierung erreicht wird.
Die Rechteckausgangsspannung des Frequenzgenerators der
Steuervorrichtung 32 wird im weiteren dann zunächst in einer an sich bekannten U/f-Wandlervorrichtung 34 in eine zugeordnete Frequenz gewandelt und gleichzeitig an den D- Eingang und den Clear-Eingang (CLR-Eingang) eines D- Flipflops 35 angelegt. Damit bleibt das D-Flipflop 35 solange geloscht (O-Pegel an Clear) und kann auch nicht gesetzt werden (O-Pegel an D-Eingang) , solange die Rechteckspannung einen O-Pegel aufweist.
Am Takteingang des D-Flipflops 35 liegt weiter über einen einstellbaren Phasenschieber 30 eine unter Umstanden geeignet aufbereitete Oszillatorspannung eines Hochfrequenzgenerators 31 an, der eine hochfrequente Wechselspannung von beispielsweise 13,56 MHz erzeugt. Dieser Ausgang wird bei kommerziell verfugbaren HF-Generatoren als CEX-Ausgang bezeichnet („Common Exciter") .
Sobald nun das Rechtecksignal des Frequenzgenerators von 0 auf 1 gewechselt hat, wird das D-Flipflop 35 jedesmal von der nächsten, darauffolgenden positiven Sinushalbwelle der hochfrequenten Wechselspannung des HF-Generators 31 gesetzt und bleibt solange gesetzt, bis das Rechtecksignal des Frequenzgenerators wieder von 1 auf 0 zurückschaltet und über den Clear-Eingang das D-Flipflop 35 mittels O-Pegel zurücksetzt .
Der Ausgang des D-Flipflops 35 ist weiter so mit dem Takteingang eines Monoflops 33 verbunden, daß das Monoflop 33 gleichzeitig mit dem Setzen des D-Flipflops 35 einen Einzelimpuls abgibt, dessen Impulsdauer über eine in das Monoflop 33 integrierte Widerstands-Kondensator-Kombination weitgehend frei, insbesondere sehr kurz d.h. kleiner als 100 ns gewählt werden kann. Dieser Einzelimpuls des
Monoflops 33 wird dem Pulseingang des Hochfrequenzgenerators 31 zugeführt und veranlaßt diesen, wahrend der Dauer des angelegten Einzelimpulses am Generatorausgang 36 einen hochfrequenten Ausgangsimpuls, d.h. ein aus wenigen hochfrequenten Schwingungsperioden bestehendes
Spannungspaket abzugeben. Damit ist das Ausgangssignal am Generatorausgang 36 stets synchron zu der hochfrequenten Grundschwingung des internen Hochfrequenzgenerators 31, so daß das Ausgangssignal des Substratspannungsgenerators 12 am Ausgang 36, d.h. die erzeugten und über das Substrat 10 eingekoppelten Substratspannungsgeneratorpulse stets gleich aussehen.
Die beschriebene Kombination aus D-Flipflop 35 und Monoflop 33 garantiert, daß pro Rechteckperiode des
Frequenzgenerators nur ein einziger Einzelimpuls von vorgewählter Dauer erzeugt wird, der zur hochfrequenten Wechselspannung des Hochfrequenzgenerators 31 synchronisiert ist. Damit erzeugt der Substratspannunsgenerator 12 Ausgangsimpulse einstellbarer Dauer und stets gleichen
Signalverlaufes, die zu der hochfrequenten Grundschwingung des Hochfrequnezgenerators 31 synchronisiert sind. Der Phasenschieber 30 zwischen CEX-Ausgang des Hochfrequenzgenerators 31 und dem Takteingang des D- Flipflops 34 erlaubt es, die Phasenlage der in jedem Einzelimpuls bzw. Ausgangsimpuls des Hochfrequenzgenerators 31 enthaltenen hochfrequenten Schwingungsperioden innerhalb der Pulsbreite zu variieren. Der Phasenschieber kann damit insbesondere so abgeglichen werden, daß die hochfrequenten Schwingungsperioden der Wechselspannung gerade mit dem Einsetzen des Ausgangsimpulses des Substratspannungsgenerators 12 beginnen und mit dem
Abklingen dieses Ausgangsimpulses enden, so daß jeder Ausgangsimpuls gerade eine ganze Zahl von Schwingungsperioden bzw. Sinushalbwellen umfaßt. Im einfachsten Fall ist der Phasenschieber 30 ein Koaxialkabel von definierter Lange als Verzögerungsleitung.
Die in Figur 5 beschriebene Schaltung ist im übrigen lediglich exemplarisch. An deren Stelle kommen weiter auch andere Vorrichtungen, beispielsweise ein Synchronteiler, welcher die Frequenz des generatorinternen Oszillators dividiert und daraus Einzelimpulse und Pausen zwischen den Einzelimpulsen ableitet, in Frage.
Die vorteilhafte Wirkung der in den vorstehenden Ausfuhrungsbeispielen eingesetzten, insbesondere sehr kurzen Hochfrequenzleistungspulse mit hoher Amplitude, die über den Substratsspannungsgenerator 12 in das Substrat 10 eingekoppelt werden, beruht auf folgenden Mechanismen im Plasma 14:
An einer einem Plasma 14 ausgesetzten Substratelektrode 11, welche über den Substratspannungsgenerator 12 mit einer hochfrequenten Spannung oder Hochfrequenzleistung beaufschlagt wird, stellt sich bekanntermaßen eine negative Gleichspannung gegenüber dem Plasma 14 und gegenüber Erdpotential ein. Diese als "Biasspannung" oder "Self-bias" bezeichnete Gleichspannung resultiert aus der unterschiedlichen Beweglichkeit von Elektronen und positiven Ionen im elektrischen Wechselfeld. Wahrend die leichten
Elektronen dem hochfrequenten Wechselfeld instantan folgen und wahrend der positiven Halbwellen der Wechselspannung die Substratelektrode 11 sehr leicht erreichen können, ist dies für die wesentlich schwereren positiven Ionen wahrend der negativen Halbwellen der Wechselspannung mit zunehmender Frequenz des elektrischen Wechselfelds immer weniger möglich. Infolgedessen kommt es zu einer negativen Aufladung der Substratelektrode 11 durch den Überschuß an eintreffenden Elektronen gegenüber den eintreffenden positiven Ionen, bis sich ein Sattigungswert der Aufladung einstellt und im Zeitmittel gleich viele Elektronen wie positiv geladene Ionen die Substratelektrode 11 erreichen. Diesem Sattigungswert der negativen Aufladung entspricht die Substratelektrodenspannung .
Die Figur 6 zeigt zur Erläuterung dieses Effektes ein einfaches elektrisches Ersatzschaltbild für ein einem Plasma 14 ausgesetztes, mit einer Hochfrequenzleistung aus dem Substratspannungsgenerator 12 gespeistes Substratelektrodenoberflachenelement 37. Die Ankopplung zur Erde erfolgt dabei über das Plasma 14, das durch die Parallelschaltung von Widerstand R und Diode D symbolisiert wird. Die Diode D tragt dem Effekt der Selbstgleichrichtung durch die unterschiedliche Beweglichkeit von Elektronen und Ionen im Plasma 14 Rechnung, der Widerstand R der
Energiedissipation ins Plasma 14 (Wirkwiderstand) . Die Kapazität C (Blindwiderstand) ist im wesentlichen eine apparative Konstante des Aufbaus der Substratelektrode 11. Bei einem Pulsbetrieb unter Einsatz von hochfrequenten Substratspannungsgeneratorpulsen baut sich demnach an der Substratelektrode 11 zu Anfang eines jeden Pulses eine Substratelektrodenspannung auf, die nach einer Anzahl hochfrequenter Schwingungsperioden einen Sattigungswert erreicht und dort bis zum Ende des Pulses verharrt. Nach dem Ende des hochfrequenten Schwingungspakets klingt diese Substratelektrodenspannung wahrend der Impulspause durch Entladeprozesse dann wieder ab. Eine typische Anzahl von Schwingungsperioden, welche zum Erreichen einer stationären Substratelektrodenspannung benotigt wird, liegt bei einer Hochfrequenz von 13,56 MHz und einem hochdichten induktiv gekoppelten Plasma 14, das in Kontakt mit der Substratelektrode steht, bei etwa 20 bis 100 Schwingungsperioden.
Durch den Einsatz von sehr kurzen Einzelimpulsen, welche nur wenige Schwingungsperioden, vorzugsweise weniger als 10 Schwingungsperioden umfassen, ist demnach der Sattigungswert der Substratelektrodenspannung noch nicht erreicht und die
Substratelektrodenspannung noch im Ansteigen begriffen. Dies wird in Figur 7 erläutert, die zeigt, wie sich die Substratelektrodenspannung UBιas als Funktion der Zahl der Schwingungsperioden n der Grundschwingung der in das Substrat 10 eingekoppelten hochfrequenten Wechselspannung (13, 56 MHz) entwickelt.
Die letztlich erreichte Hohe der Lokalspannung im Sattigungsfall nach vielen Schwingungsperioden hangt dabei wesentlich ab vom Wirkwiderstand R (Energiedissipation ins Plasma) und der Kapazität C des Kondensator
(Blindleistungsanteil) gemäß Figur 6. Der Sattigungswert der Substratelektrodenspannung, der sich nach vielen Schwingungsperioden auf der Substratoberflache einstellt, hangt somit in hohem Maße vom Plasmawiderstand R ab (siehe Figur 6) d.h. von der Energiedissipation in das Plasma 14, welche jedoch in der Regel lateral über das Substrat 10 inhomogen ist.
Somit treten lokale Unterschiede hinsichtlich der Energiedissipation in das Plasma 14 beispielsweise zwischen Mitte und Rand eines Substrats 10 auf, was zu Spannungsgradienten zwischen verschiedenen Oberflachenbereichen des Substrates 10 fuhrt. Diese Spannungsgradienten werden weiter dadurch wesentlich verstärkt, daß die Oberflache des Substrates 10 infolge vielfach verwendeter dielektrischer Maskierschichten (Photolack, Si0-Maske usw.) beim Atzen zumindest bereichsweise elektrisch isolierend oder nur schwach leitend ist .
Insofern stellt die Substratoberflache 10 aufgrund der erläuterten Effekte keine Äquipotentialfläche mehr dar, sondern auftretende Spannungsgradienten von Substratmitte zu Substratrand wirken gegenüber dem Plasma 14 als elektrische Linse, was schließlich zu einer Ablenkung der zum Substrat 10 beschleunigten Ionen aus der Vertikalen und damit zu Störung in den erzeugten Atzprofilen fuhrt.
Durch die eingesetzten, sehr kurzen
Substratelektrodenleistungspulse wird daher eine erhebliche Homogenisierung der Substratelektrodenspannung über die Substratoberflache unabhängig von ortlich möglicherweise verschiedenen Plasmawiderstanden R erreicht. Dies wird in Figur 7 durch den linearen Kurvenverlauf im Fall einer nur geringen Zahl von Schwingungsperioden n veranschaulicht. Insgesamt erreicht man durch die erläuterten Maßnahmen somit einen drastischen Abbau von Spannungsgradienten auf der Substratoberflache, einen Wegfall der unerwünschten elektrischen Linsenwirkung und schließlich zu deutlich verminderten Profilschragen, beispielsweise in aus dem Substrat herausstrukturierten Trenchgraben.
Weiter ist durch relativ lange Impulspausen nach jedem relativ kurzen Einzelimpuls sichergestellt, daß eine zuvor erreichte negative Substratelektrodenspannung zumindest weitgehend wieder abgebaut wird. Jeder Substratelektrodenleistungspuls startet somit von einem gleichen, definierten, entladenen Ausgangszustand der Substratoberflache .
Durch das beschriebene Pulsen der Substratelektrodenleistung wird im übrigen nur ein Bruchteil der
Substratelektrodenspannung erreicht, die sich sonst, d.h. bei Erreichen des Sattigungswerts nach vielen
Schwingungsperioden einstellen würde. Sollen daher hohe oder sehr hohe Substratelektrodenspannungen von im zeitlichen Mittel beispielsweise 20 Volt bis 100 Volt realisiert werden, muß mit entsprechend großen
Hochfrequenzspitzenleistungen wahrend der Einzelimpulse operiert werden.
Bezugszeichenliste
1 frequenzselektives Bauteil 1 ' Filterkennlinie
1 Λ Λ Stationarfrequenz
2 Anpaßnetzwerk
3 Leistungsverstarker
4 Quarzoszillator 5 Plasmaatzanlage
6 Schwingquarz
7 Verzögerungsleitung
8 Leitung
9 Generatorsteuereingang 9 Λ Generatorstatusausgang
10 Substrat
11 Substratelektrode
12 Substratspannungsgenerator 13 ICP-Quelle
14 induktiv gekoppeltes Plasma
15 Reaktor
16 erster Impedanztransformator
17 ICP-Spulengenerator 18 zweiter Impedanztransformator
19 Gaszufuhr
20 Gasabfuhr
21 Magnetfeldspule 22 Distanzstuck
23 Stromversorgungseinheit
24 Auskoppelkondensator
25 Signalabgriff
26 Mittelabgriff 30 Phasenschieber 31 Hochfrequenzgenerator 32 Steuervorrichtung 33 Monoflop 34 U/f-Wandlervorrichtung 35 D-Flipflop 36 Generatorausgang 37 Substratelektrodenoberflache
10

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Atzen eines Substrates (10), insbesondere eines Siliziumkorpers, mittels eines induktiv gekoppelten Plasmas (14) , mit einer ICP-Quelle (13) zum Generieren eines hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeldes und einem Reaktor (15) zum Erzeugen des induktiv gekoppelten Plasmas (14) aus reaktiven Teilchen durch Einwirken des hochfrequenten elektromagnetischen
Wechselfeldes auf ein Reaktivgas, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Mittel vorgesehen ist, mit dem mit der ICP- Quelle (13) in das induktiv gekoppelte Plasma (14) einzukoppelnde Plasmaleistungspulse erzeugbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Mittel ein ICP-Spulengenerator (17) ist, der eine hinsichtlich des Puls-zu-Pause-Verhaltnisses der Plasmaleistungspulse und/oder der Einzelpulsleistung variabel einstellbare, gepulste Hochfrequenzleistung erzeugt .
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anpassung einer Ausgangsimpedanz des ICP- Spulengenerators (17) an eine von der Einzelpulsleistung der einzukoppelnden Plasmaleistungspulse abhangige Plasmaimpedanz ein Impedanztransformator (18) in Form eines insbesondere balancierten symmetrischen Anpaßnetzwerkes vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Impedanztransformator (18) derart voreingestellt ist, daß bei einer vorgegebenen maximalen Einzelpulsleistung der in das induktiv gekoppelte Plasma (14) einzukoppelnden Plasmaleistungspulse im staionaren Leistungsfall eine zumindest weitgehend optimale Impedanzanpassung gewahrleistet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den ICP-Spulengenerator (17) Bauteile integriert sind, die über eine Variation der Frequenz des erzeugten elektromagnetischen Wechselfeldes eine Impedanzanpassung als Funktion der einzukoppelnden Einzelpulsleistung vornehmen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der ICP-Spulengenerator (17) mit einem selbsttätig wirkenden Ruckkopplungsschaltkreis mit einem frequenzselektiven Bauteil (1) versehen ist, wobei der Ruckkoppelschaltkreis mindestens einen geregelten
Leistungsverstarker, ein frequenzselektives Bandfilter mit einer zu erreichenden Stationarfrequenz (1") und eine Verzögerungsleitung (7) oder einem Phasenschieber aufweist.
7. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Mittel vorgesehen ist, das zwischen dem Substrat (10) und der ICP- Quelle (13) ein statisches oder zeitlich variierendes, insbesondere gepulstes Magnetfeld erzeugt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Mittel eine Magnetfeldspule (21) mit zugehöriger Stromversorgungseinheit (23) oder ein Permanentmagnet ist, wobei das von der Magnetfeldspule (21) erzeugte Magnetfeld mittels der Stromversorgungseinheit (23) zeitlich variierbar, insbesondere pulsbar ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Substratspannungsgenerator (12) vorgesehen ist, mit dem das Substrat (10) , insbesondere das auf einer Substratelektrode (11) angeordnete Substrat (10), mit einer kontinuierlichen oder zeitlich variierenden, insbesondere gepulsten Hochfrequenzleistung beaufschlagbar ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Impedanzanpassung zwischen dem
Substratspannungsgenerator (12) und dem Substrat (10) ein erster Impedanztransfomator (12) vorgesehen ist.
11. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der ICP- Spulengenerator (17) mit dem Substratspannungsgenerator (12) und/oder der Stromversorgungseinheit (23) in Verbindung steht.
12. Verfahren zum Atzen eines Substrates (10), insbesondere eines Siliziumkorpers, mit einer Vorrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zeitweise eine gepulste
Hochfrequenzleistung als gepulste Plasmaleistung in das induktiv gekoppelte Plasma (14) eingekoppelt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die gepulste Plasmaleistung über eine ICP-Quelle (13) eingekoppelt wird, die mit einem hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeld mit einer konstanten Frequenz oder mit einer innerhalb eines Frequenzbereiches um eine Stationarfrequenz (l Λ) variierenden Frequenz beaufschlagt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die gepulste Hochfrequenzleistung mit einem ICP- Spulengenerator (17) erzeugt wird, der mit einer Frequenz von 10 Hz bis 1 MHz und einem Puls-zu-Pause-Verhaltnis von 1:1 bis 1:100 gepulst betrieben wird.
15. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß im zeitlichen Mittel eine Plasmaleistung von 300 Watt bis 5000 Watt in das induktiv gekoppelte Plasma (14) eingekoppelt wird, und daß die erzeugten Einzelpulsleistungen der Hochfrequenzleistungspulse zwischen 300 Watt und 20 kWatt, insbesondere 2 kWatt bis 10 kWatt, betragen.
16. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulsen der eingekoppelten Hochfrequenzleistung von einer Veränderung der Frequenz der eingekoppelten Hochfrequenzleistung begleitet wird, wobei die Frequenzveranderung so gesteuert wird, daß die wahrend des Pulsens in das induktiv gekoppelte Plasma (14) eingekoppelte Plasmaleistung maximiert wird.
17. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Atzen ein statisches oder zeitlich variierendes, insbesondere periodisch variierendes oder gepulstes Magnetfeld erzeugt wird, dessen Richtung zumindest naherungsweise oder überwiegend parallel zu einer durch die Verbindungslinie von Substrat (10) und induktiv gekoppeltem Plasma (14) definierten Richtung ist.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld derart erzeugt wird, daß es sich in den Bereich des Substrates (10) und des induktiv gekoppelten Plasmas (14) erstreckt und im Inneren des Reaktors (15) eine Amplitude der Feldstarke zwischen 10 mTesla und 100 mTesla aufweist.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß über die Stromversorgungseinheit (23) ein mit einer Frequenz von 10 Hz bis 20 kHz gepulstes
Magnetfeld erzeugt wird, wobei das Puls-zu-Pause-Verhaltnis beim Pulsen des Magnetfeldes zwischen 1:1 und 1:100 liegt.
20. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (10) über einen Substratspannungsgenerator (12) mit einer konstanten oder zeitlich variierbaren, insbesondere gepulsten Hochfrequenzleistung beaufschlagt wird.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulsdauer der in das Substrat eingekoppelten Hochfrequenzleistung zwischen dem 1-fachen und 100-fachen, insbesondere dem 1-fachen und 10-fachen, der Schwingungsdauer der hochfrequenten Grundschwingung der Hochfrequenzleistung liegt.
22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochfrequenzleistung das Substrat (10) mit einer zeitlichen Durchschnittsleistung von 5 Watt bis 100 Watt beaufschlagt, wobei die Maximalleistung eines einzelnen Hochfrequenzleistungspulses das 1-fache bis 20- fache, insbesondere das 2-fache bis 10-fache, der zeitlichen Durchschnittsleistung betragt.
23. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der eingekoppelten Hochfrequenzleistung zwischen 100 kHz bis 100 MHz, insbesondere 13,56 MHz, betragt, und daß das Puls-zu-Pause-Verhaltnis der eingekoppelten Hochfrequenzleistungspulse zwischen 1:1 und 1:100, insbesondere 1:1 und 1:10, liegt.
24. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulsen der eingekoppelten Plasmaleistung und das Pulsen der über den Substratspannungsgenerator (12) in das Substrat (10) eingekoppelten Hochfrequenzleistung oder das Pulsen des Magnetfeldes, das Pulsen der eingekoppelten Plasmaleistung und das Pulsen der über den Substratspannungsgenerator (12) in das Substrat (10) eingekoppelten Hochfrequenzleistung zeitlich miteinander korreliert oder synchronisiert wird.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrelation derart erfolgt, daß vor einem Hochfrequenzleistungspuls des ICP-Spulengenerators (17) zunächst das Magnetfeld angelegt, und daß das Magnetfeld nach dem Abklingen dieses Hochfrequenzleistungspulses wieder abgeschaltet wird.
26. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrelation derart erfolgt, daß wahrend eines Hochfrequenzleistungspulses des ICP- Spulengenerators (17) die über den Substratspannungsgenerator (12) in das Substrat (10) eingekoppelte Hochfrequenzleistung abgeschaltet wird und/oder daß wahrend eines über den
Substratspannungsgenerator (12) in das Substrat (10) eingekoppelten Hochfrequenzleistungspulses die über den ICP- Spulengenerator (17) eingekoppelte Hochfrequenzleistung abgeschaltet wird.
27. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisation derart erfolgt, daß das Substrat (10) jeweils wahrend der Dauer eines über den ICP-Spulengenerators (17) in das Plasma (14) eingekoppelten Plasmaleistungspulses mit über den
Substratspannungsgenerator (12) in das Substrat (10) eingekoppelten Hochfrequenzleistungspulsen beaufschlagt wird.
28. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrelation derart erfolgt, daß die über den Substratspannungsgenerator (12) in das Substrat (10) eingekoppelte Hochfrequenzleistung jeweils wahrend eines Leistungsanstieges und/oder eines Leistungsabfalles eines über den ICP-Spulengenerator (17) in das Plasma (14) eingekoppelten Hochfrequenzleistungspulses erzeugt wird.
29. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrelation derart erfolgt, daß wahrend der Dauer der über den ICP-Spulengenerators (17) in das Plasma (14) eingekoppelten Plasmaleistungspulse und wahrend der Dauer der Pulspausen der einzelnen über den ICP- Spulengenerators (17) in das Plasma (14) eingekoppelten Plasmaleistungspulse das Substrat (10) jeweils mit mindestens einem über den Substratspannungsgenerator (12) in das Substrat (10) eingekoppelten Hochfrequenzleistungspuls beaufschlagt wird.
30. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Atzen in alternierenden Atz- und Passivierschritten bei einem Prozeßdruck von 5 μbar bis 100 μbar erfolgt.
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