Derartige Plasmabearbeitungsanlagen, die induktive gekoppelte Plasmaquellen verwenden, sind insbesondere zum Siliziumtiefenätzen mit sehr hohen Atzraten unter Einsatz des in DE 42 41 045 offenbarten Verfahrens geeignet und vielfach bekannt. Eine einfache und bewährte Anordnung besteht aus einer ICP-Spule (ICP ="inductively coupled plasma"), die um ein Plasmavolumen herumgewickelt ist und mit einer hochfrequenten Wechselspannung gespeist wird. Die durch die ICP-Spule fließenden hochfrequenten Strume induzieren in das Plasmavolumen ein hochfrequentes magnetisches Wechselfeld, dessen elektrisches Wirbelfeld nach dem Induktionsgesetz (rotE =-abat) wiederum die Plasmaerregung durchfuhrt. Die eingesetzte Hochfrequenz weist Werte zwischen 600 kHz und 27 MHz auf, üblicherweise findet eine Frequenz von 13,56 MHz Verwendung.

In dem aus DE 42 41 045 bekannten Verfahren wird eine Plasmaquelle mit vorzugsweiser induktiver Hochfrequenzanregung benutzt, um aus einem fluorliefernden Atzgas Fluorradikale und

aus einem teflonbildende Monomere liefernden Passiviergas (CF2) x -Radikale freizusetzen, wobei die Plasmaquelle ein hochdichtes Plasma mit einer relativ hohen Dichte von Ionen (1010_1010 cm-3) niedriger Energie generiert und die Atz-und Passiviergase alternierend eingesetzt werden. Die Ionenenergie, mit der die erzeugten Ionen zur Substratoberflache beschleunigt werden, ist ebenfalls relativ niedrig und liegt zwischen 1-50 eV, vorzugs- weise 5-30 eV. Die Figur 2 der Beschreibung zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte, üblicherweise verwendete unsymmetrische Speisung der ICP-Spule einer solchen Plas- maquelle, die im einfachsten Fall aus nur einer einzigen Windung um einen Reaktor in Form eines Kessels aus keramischem Material mit einem Durchmesser von beispielsweise 40 cm Durchmesser be- steht. Ein Spulenende ist geerdet, das andere Spulenende wird mit der hochfrequenten Wechselspannung gespeist und als"heiß" bezeichnet, weil sich an diesem Spulenende sehr hohe Spannungen von z. B. 1000-3000 Volt aufbauen, die typisch sind fUr die Amplitude der eingespeisten hochfrequenten Hochspannung.

Die in Figur 2 ebenfalls dargestellten Kapazitäten C2 und C3 dienen zur Anpassung der Impedanz eines asymmetrischen 50 Q- Koaxialkabelausgangs einer verwendeten Hochfrequenzeinspeisung an die Impedanz der asymmetrisch betriebenen ICP-Spule (sogenannte"Matchbox"oder"Matching-Kapazitaten"). Der Kondensator C4 ist parallel zur ICP-Spule geschaltet und stellt zusammen mit den Matching-Kapazitaten die Resonanzbedingung her.

Die bekannte asymmetrische und induktive Speisung der Plasmaquelle hat zur Folge, daß sich die Asymmetrie auch in das erzeugte Plasma hinein abbildet, welches im Mittel, je nach Starke einer auftretenden kapazitiven Kopplung, einige Volt bis einige 10 Volt oberhalb des Erdpotentials liegt. Ein Spulenende ~ der ICP-Spule liegt somit auf Erdpotential (0 V) und das gegenüberliegende"heiße"Spulenende liegt auf hoher

hochfrequenter Spannung von bis zu einigen tausend Volt. Dadurch werden insbesondere am"heißen"Spulenende starke elektrische Felder durch die keramische Kesselwand des Reaktors in das Plasma induziert, was wiederum Verschiebeströme durch die kera- mische Kesselwand in das Plasma zur Folge hat. Man spricht hierbei von der bereits erwähnten"kapazitiven Kopplung", während die eigentliche Plasmaerzeugung ein induktiver, d. h. auf zeitvariablen magnetischen Feldern basierender Mechanismus ist.

Im wesentlichen erfolgt vom gespeisten, d. h."heißen"Spulenende durch die kapazitive Kopplung ein Stromfluß durch die keramische Kesselwand des Reaktors in das Plasma. Dieser Stromfluß kann, da sich das mittlere Plasmapotential in der Nähe des Erdpotentials bewegt, auf das auch das"kalte"Spulenende festgelegt ist und die Spannungsdifferenz zwischen Plasma und"kaltem"Spulenende zu gering ist, um den Verschiebestrom tuber die keramische Kesselwand wieder zur Spule hin abfließen zu lassen, nicht zum geerdeten Spulenende abfließen. Somit muß der Verschiebestrom aus dem Bereich des"heißen"Spulenendes in das Plasma hinein über eine Erde wieder aus dem Plasma heraus abfließen, welche im direkten Kontakt mit dem Plasma steht. Dies ist im Stand der Technik bisher im wesentlichen die Substratelektrode, die beispielsweise als Substrat einen Wafer trägt und die tuber eine eigene Hochfrequenzspeisung auf einem niedrigen negativen DC- Biaspotential von 1-50 V gegenuber dem Plasma betrieben wird.

Sie kann daher die erwähnten Verschiebeströme direkt aufnehmen, was jedoch zu Inhomogenitäten des jeweiligen Plasmabear- beitungsverfahrens tuber die Substratoberflache und damit teil- weise zu erheblichen Profilabweichungen beim Ätzen in einzelnen Bereichen fuhrt. <BR> <BR> <P>Desweiteren verzerren die über die asymmetrische Einspeisung-- einseitig auftretenden starken elektrischen Felder die Lage und Dichteverteilung des erzeugten Plasmas, das aus der Mitte des

Reaktors heraus verschoben wird und sich beispielsweise in Richtung auf das"heiße"Spulenende verlagert. Man spricht hier von einem sogenannten"Bulls eye shift", weil sich die Inhomogenitat des Plasmas augenförmig auf den als Substrat verwendeten Wafern abbildet und sich dieses"Auge"aus der Wafermitte heraus zum Waferrand verschiebt.

Eine erste Maßnahme zur Verbesserung der Prozeßhomogenitat und zur Vermeidung des"Bulls eye shift"ist fur einen aus der DE 42 41 045 bekannten Prozeß in der unveröffentlichten Anmeldung DE 197 34 278.7 beschrieben, in der eine Aperturkonstruktion vorgeschlagen wird, die über eine ausgedehnte Ionenrekombinationszone auf der Innenwand eines auf einer Apertur montierten Metallzylinders den Ionenfluß zum Substrat über die jeweilige Substratoberflache homogenisiert, indem im Außenbereich des zum Substrat gelangenden Plasmas ein Ionenverlustmechanismus eingebaut wird, sowie das Plasma re- zentriert und elektrische Felder aus dem Quellenbereich des Plasmas auf dem Weg zum Substrat teilweise abgeschirmt werden.

Eine weitere Maßnahme, welche Profilabweichungen geätzter Strukturen auf dem Substrat oder einem Wafer reduziert, die teilweise infolge elektrischer Störfelder auftreten, wird in der unveröffentlichten Anmeldung DE 197 363 70.9 vorgeschlagen, in der ein sogenanntes"Parameter-Ramping"eingesetzt wird.

Ebenso wie das"heiße"Spulenende ist auch das"kalte" Spulenende, d. h. das im Stand der Technik geerdete Spulenende eine Problemzone, weil dieses Ende der Ort der minimalen Verschiebestromeinkopplung bzw.-auskopplung durch die kapazitive Kopplung in das erzeugte Plasma ist. Darüberhinaus ist bisher die Erdung des zugehbrigen, kalten" Speisespannungspunktes der ICP-Spule, der mit dem"kalten" Spulenende in Verbindung steht, mit größter Sorgfalt

vorzunehmen, da insbesondere vertikal fließende Ströme, d. h.

Strume von der ICP-Spule nach unten zum geerdeten Gehause, in einer wirksamen Umgebung des Plasmareaktors unbedingt vermieden werden müssen. Solche vertikalen, das heißt nicht parallel zur der von der ICP-Spule definierten Spulenebene fließenden Ströme haben ein um 90° verkipptes zeitvariables Magnetfeld mit entsprechenden elektrischen Induktionswirkungen uber das elektrische Wirbelfeld zur Folge, was zu beträchtlichen lokalen Störungen des Plasmas führt, die sich wiederum in Profil- abweichungen (Taschenbildung, negative Ätzflanken, Masken- randhinterschneidung) wiederfinden.

Ein weiterer, bei Verfahren aus dem Stand der Technik bekannter Störeffekt durch hohe Spannungen an einem"heißen"Spulenende besteht darin, daß dort die Reaktorseitenwand innenseitig durch Ionenbeschuß, d. h. von durch starke elektrische Felder zur Kammerwand beschleunigten positiv geladenen Ionen, abgesputtert wird. Dabei kann auch abgesputtertes Wandmaterial auf den Wafer bzw. das Substrat gelangen und dort als Mikromaskierung wirken, was bekanntermaßen die Bildung von Siliziumnadeln, Mikrorauhigkeiten oder Siliziumpartikeln zur Folge hat. Da der Sputterabtrag der Reaktorseitenwand mit einer Potenzfunktion der anliegenden hochfrequenten Spannung skaliert, ist es im Sinne minimaler Sputterraten wünschenswert, wenn die an der ICP-Spule anliegende hochfrequente Spannung zum Plasma hin möglichst klein gehalten wird.

Ein aus dem Stand der Technik bereits bekannter Lösungsvorschlag zur symmetrischen Speisung der ICP-Spule sieht vor, einen Transformator zu verwenden, dem primarseitig eine hochfrequente Wechselspannung tuber eine Hochfrequenzeinspeisung zugefuhrt wird, und der eine Sekundärspule mit geerdeter MittenanzapfHg- aufweist, so daß der Transformator den beiden Enden der ICP- Spule einer Plasmabearbeitungsanlage eine hochfrequente,

gegenphasige Hochspannung zumindest nahezu gleicher Amplitude zuführen kann. Ein solcher Transformator wird üblicherweise mittels einer Spulenwicklung aus Litzendraht auf einem Ferritkernmaterial ausgeführt, wobei als Ferritkern ein Topfkern oder Ringkern verwendet wird. Derartige Transformatoren haben jedoch den gravierenden Nachteil, daß hohe Magnetisierungsverluste der Kernmaterialien bei Frequenzen von beispielsweise 13,56 MHz auftreten, die im Bereich von 10-20 % betragen. Dies führt bei den hohen eingesetzten Hochfrequenzleistungen, die bei ICP-Plasmabearbeitungsanlagen üblicherweise zwischen 500 Watt bis 3000 Watt liegen, zu erheblichen thermischen Problemen. Darüberhinaus treten infolge der frequenzabhängigen Energieabsorption durch das Kernmaterial in dem Transformator auch Phasenfehler auf, die die zur gegenphasigen Einkopplung benötigte 180°-Phase der beiden einzukoppelnden Hochspannungen am symmetrischen Ausgang teilweise erheblich verfälschen. Überdies begrenzen derartige Transformatoren die einsetzbare Hochfrequenzleistung, die in das Plasma eingekoppelt wird in unerwünschter Weise.

Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Plasmabearbeitungsanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat gegenuber dem Stand der Technik den Vorteil, daß beide Spulenenden über eine symmetrische Spulenspeisung mit einer hochfrequenten Spannung gleicher Frequenz gespeist werden, wobei die symmetrische Speisung der ICP-Spule mit zwei hochfrequenten, zueinander gegenphasigen Wechselspannungen an einem ersten Spulenende und einem zweiten Spulenende mittels einer A/2-Verzögerungsleitung (einem sogenannten"Kabel-BALUN") erfolgt, die zwischen einem <BR> <BR> <BR> <BR> ersten Speisespannungspunkt und einem zweiten Speisespan-<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> nungspunkt vorgesehen ist und diese verbindet. Die A/2- Verzögerungsleitung bewirkt spannungs-und leistungsunabhangig

eine Phasenverschiebung von 180° der an einem ersten Speise- spannungspunkt eingekoppelten Spannung U (t) und somit eine Einkoppelung von-U (t) an einem zweiten Speisespannungspunkt.

Somit werden ohne großeren technischen Aufwand und ohne zusatzliche kostenintensive Bauteile aus einer von der Hochfrequenzeinspeisung bereitgestellten Spannung zwei hochfrequente gegenphasige Wechselspannungen mit gleicher Frequenz und zumindest nahezu gleicher Amplitude generiert. Ins- besondere sind damit für induktive Plasmaquellen besonders einfache, verlustarme und für hohe Hochfrequenzleistungen (mehrere Kilowatt) taugliche Plasmabearbeitungs-bzw.

Plasmaatzverfahren möglich.

Weiterhin werden bei der erfindungsgemäßen symmetrischen Speisung der ICP-Spule jetzt beide Spulenenden"heiß", das heißt die beiden Spulenenden führen nun eine hochfrequente Wechselspannung von beträchtlicher, im Idealfall identischer Amplitude, welche an den beiden Spulenenden exakt gegenphasig auftritt. Liegt also an dem ersten Spulenende eine Spannung Oft) an, so liegt an dem zweiten Spulenende entsprechend eine Span- nung-U (t) an, deren Amplitude gegenuber der asymmetrischen Speisung aus dem Stand der Technik nur noch halb so groß ist, weil die ursprungliche Wechselspannung 2*0 (t) gegen Erde nunmehr in 0 (t) und-U (t) gegen Erde aufgeteilt ist. Durch diese Halbierung der Spannungsamplitude an den beiden Spulenenden nehmen sehr vorteilhaft zunachst störende Wandsputterraten an der Reaktorinnenwand drastisch ab.

Daneben nimmt sehr vorteilhaft auch der Anteil unerwunschter, hochenergetischer Ionen ab, die ansonsten durch hohe elektrische Felder zur Reaktorwand beschleunigt und dort reflektiert werden und somit wieder in das erzeugte Plasma zuruckkehren und dorGs- Ursache für zahlreiche Störeffekte auf dem prozessierten Substrat wie beispielsweise Profilstörungen oder Schaden an

Oxidschichten auf einem geätzten Wafer sind. Gleichzeitig nimmt vorteilhaft auch der Anteil hochenergetischer Elektronen im erzeugten Plasma ab, da die kapazitive Stromeinkopplung in das erzeugte Plasma durch die symmetrische Spulenspeisung erheblich (mindestens um einen Faktor 2) reduziert ist und damit das Elektronengas nicht mehr in relevanter Weise aufgeheizt wird.

Das erzeugte Plasma wird somit sehr vorteilhaft kälter.

Hochenergetische Elektronen sind für die Plasmaprozesse überdies generell unerwünscht, weil sie unnötig Hochfrequenzleistung absorbieren.

Da die elektrischen Streufelder aus dem Spulenbereich bei symmetrischer Spulenspeisung gegensinnig gleich sind, egalisieren sie sich überdies sehr vorteilhaft, so daß der sogenannte"Bulls eye shift"nicht mehr auftritt.

Ferner sind die in das erzeugte Plasma kapazitiv eingekoppelten Ströme, die, wie erwahnt, bereits deutlich kleiner sind, nunmehr ebenfalls gegensinnig gleich, d. h. sie egalisieren sich zwischen den Spulenenden und fließen sehr vorteilhaft nicht mehr über mit dem Plasma in unmittelbaren Kontakt stehende Erdungen wie beispielsweise die Substratelektrode und das bearbeitete Substrat ab.

Da bei der erfindungsgemäßen Plasmabearbeitungsanlage an jedem der beiden Spulenenden der ICP-Spule zu jedem Zeitpunkt der negative Spannungswert des jeweils anderen Spulenendes anliegt, kann der von einem Spulenende über die keramische Reaktorwand als Dielektrikum in das erzeugte Plasma induzierte Verschiebestrom von dem anderen Spulenende ebenfalls über die keramische Reaktorwand als Dielektrikum aufgenommen werden, so daß kein Ladungsausgleich uber ein Erdpotential, d. h. beispielsweise über die Substratoberflache, erfolgen muß. Damit verbessert sich die Ätzraten-und Profilhomogenität über die

Substratoberfläche erheblich und es treten weniger Profilabwei- chungen auf.

Weiterhin ruckt das Plasmapotential vorteilhaft näher an das Erdpotential heran, da elektrische Einkopplungen in das Plasma deutlich abnehmen und die verbliebenen Einkopplungen aufgrund ihrer Symmetrie egalisiert werden. Uberdies nimmt auch die Plasmasymmetrie vorteilhaft zu, da man durch die Abnahme der das Plasma verzerrenden kapazitiven Einkopplung bzw. deren Egalisierung ein kälteres und im Idealfall rotationssymmetrisches Plasma ohne auffällige Potentialun- terschiede an einzelnen Punkten im Plasma erhält.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen.

So ist es weiterhin auch bei symmetrischer Speisung der ICP- Spule vorteilhaft, alle stromführenden Leiter in einer wirksamen Umgebung des Reaktors oder der ICP-Spule parallel zu der von der ICP-Spule definierten Spulenebene zu führen. Unter Umgebung ist dabei ein Bereich um den Reaktor und die ICP-Spule zu verstehen, in dem über elektromagnetische Wechselwirkungen zwischen den in den Leitern fließenden Strömen und dem erzeugten Plasma relevante störende Einflüsse auftreten. Somit fließen vorteilhaft nur parallel geführte konzentrierte Strume in der Nähe des erzeugten Plasmas, welche keine schadlichen magnetischen Störfelder in das Plasma induzieren, das somit weniger Störungen aufweist und kalter ist, so daß auch eine mögliche Substratschädigung durch hochenergetische Ionen oder Elektronen erheblich abnimmt. Gleichzeitig reduziert sich somit auch das Plasmapotential und nahert sich dem Erdpotential an.

Durch Kombination der A/2-Verzögerungsleitung mit einem zwischen den beiden Speisespannungspunkten und den beiden Spulenenden

installierten, vorzugsweise symmetrischen, kapazitiven Netzwerk zur Impedanzanpassung an das erzeugte induktive Plasma kann sehr vorteilhaft nahezu verlustfrei eine symmetrische Speisung der ICP-Spule erreicht werden. In Kombination mit einer Reduzierung der Speisespannungsamplituden an den beiden Spulenenden erlaubt die erfindungsgemäße symmetrische Speisung der ICP-Spule somit sehr hohe Einspeiseleistungen in das erzeugte Plasma als induktive Plasmaquelle, die bis in den Bereich mehrerer Kilowatt reichen, sowie ein Hochskalieren der Leistungsparameter der Plasmabearbeitungsanlage, was letztlich zu höheren Atzraten führt.

Da bei der erfindungsgemaßen symmetrischen Spulenspeisung beide Spulenenden"heiß"sind, wenn auch auf niedrigerem Niveau, ist es weiterhin sehr vorteilhaft, die beiden"heißen"Spulenenden in einem vergrößerten Abstand zu dem keramischen Kessel, der das erzeugte hochdichte Plasma in Form eines Reaktors umschließt, anzuordnen. Am einfachsten wird dies erreicht, indem die das Plasma erzeugende ICP-Spule, die den Reaktorkessel außerhalb bereichsweise zumindest weitgehend umgibt, einen etwas größeren Durchmesser hat als der Reaktoraußendurchmesser und so um den Reaktor plaziert wird, daß die den beiden Spulenenden gegenüberliegende Seite der ICP-Spule die Keramik des Reaktorkessels gerade beruhrt. Der Reaktorkesselkreis tangiert damit den größeren, ihn umschließenden Spulenkreis an der ent- gegengesetzt zu den Spulenenden liegenden Spulenseite. Auf diese Weise nimmt vorteilhaft der Abstand der ICP-Spule zu dem im Inneren des Reaktors erzeugten Plasma mit anwachsendem elektrischen Potential zu, wobei die beiden Spulenenden als die Orte des höchsten elektrischen Potentials den maximalen Abstand zu dem Reaktor aufweisen. Dazu genugen bereits ca. 1-2 cm.

Auch in diesem Fall ist es von großer Bedeutung, daß alle-r stromführenden Leiter in der Umgebung des Reaktors horizontal in

der von der ICP-Spule definierten Spulenebene verlaufen, um störende hochfrequente Magnetfelder vom Plasma fernzuhalten.

Weiterhin ist es nunmehr in sehr vorteilhafter Weise möglich, die beschriebene symmetrische Spulenspeisung mit der in der unveröffentlichten Anmeldung DE 197 34 278.7 vorgeschlagenen Aperturkonstruktion zu kombinieren, die das hochfrequente Magnetfeld der ICP-Spule am Ort des Substrates weiter reduziert und die Plasadichteverteilung homogenisiert.

Es ist zudem in der erfindungsgemäßen Plasmabearbeitungsanlage vorteilhaft möglich, durch ein umlaufendes, metallisches, in die Reaktorseitenwand eingesetztes Distanzstück zwischen der Plasmaquelle und der Substratelektrode den Einfluß von hochfrequenten Magnetfeldern aus dem Bereich des erzeugten hochdichten Plasmas oder der ICP-Spule auf das Substrat oder beispielsweise einen dort angeordneten Siliziumwafer zusätzlich oder alternativ zu der genannten Aperturkonstruktion zu reduzieren. Das Distanzstück hat dazu vorzugsweise eine Höhe von ca. 10 cm-30 cm und besteht vorzugsweise aus Aluminium oder einem anderen, gegenüber dem Plasmaprozeß bestandigen Metall.

Seine Verwendung vergroßert den Abstand zwischen der Plasmaquelle, d. h. dem Ort der Erzeugung des hochdichten Plasmas durch induktive Kopplung, und der Substratelektrode, die das Substrat trägt, und vermindert damit den Einfluß magnetischer und elektrischer Felder, die als Funktion des Abstands r mindestens wie 1/r abnehmen.

Da die Komponenten der erfindungsgemäßen Plasmabearbeitungsanlage keinen prinzipiellen Leistungsbe- schränkungen unterliegen, können damit sehr vorteilhaft sehr hohe Quellenleistungen im Kilowattbereich nahezu verlustfrei- gefahren werden. Durch das Fehlen energieabsorbierender Komponenten bleiben die benötigten Phasenbeziehungen zwischen

den Spulenanschlüssen unabhangig von der zugefuhrten Leistung voll erhalten und es sind keine speziellen Maßnahmen zur Kühlung von Komponenten erforderlich. Damit ist eine exzellente Repro- duzierbarkeit und Zuverlassigkeit der erfindungsgemäßen Plasmabearbeitungsanlage gegeben. Insbesondere schafft die Halbierung der Hochspannungsamplitude an den beiden Spulenenden sogar weiteren Freiraum für noch höhere Plasmaleistungen durch Hochskalieren der Leistungsparameter, so daß höchste Atzraten in Silizium erreicht werden.

Gleichzeitig nehmen durch die erfindungsgemäße Plasmabearbeitungsanlage eine Vielzahl von Störeffekten wie das Wandsputtern, die Mikromaskierung durch abgesputterte Partikel, die Erzeugung hochenergetischer Ionen oder sehr heißer Elektronen im Plasma, eine unerwunschte Energiedissipation, eine kapazitive Einkopplung von Verschiebeströmen, eine Verzerrung des Plasmas durch elektrische Felder, eine Verschiebung der Plasmaverteilung, eine Erhöhung und Verzerrung des Plasma- potentials, Inhomogenitäten innerhalb des erzeugten Plasmas und Ausgleichsströme welche über Substrat und Substratelektrode nach Erde abfließen, deutlich ab.

Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung und in der nachfolgenden Beschreibung naher erlautert. Es zeigen Figur 1 eine Prinzipskizze einer Plasmabearbeitungsanlage im Schnitt, Figur 2 eine aus dem Stand der Technik bekannte asymmetrische Schaltung zur Speisung der ICP-Spule, Figur 3 eine erste symmetrische Schaltung, Figur 4 eine zweite symmetrische Schaltung und Figur 5 eine dritte symmetrische Schaltung zur <BR> <BR> <BR> Speisung der ICP-Spule.--

Ausführungsbeispiele Die Figur 1 zeigt eine weitgehend aus der Anmeldung DE 197 34 278.7 bereits bekannte Plasmabearbeitungsanlage 1 in einer Prinzipskizze mit einem Reaktor 2, einem Zuführungsstutzen 3, beispielsweise zur Zuführung von Reaktiv-oder Atzgasen, einem Absaugstutzen 4 mit einem Regelventil 5, tuber das in dem Reaktor 2 ein gewunschter Prozeßdruck eingestellt werden kann, einer ICP-Spule 6, die als Spule mit einer Windung ausgeführt ist und den Reaktor 2 im oberen Teil bereichsweise zumindest weitgehend umgibt. Der Reaktor 2 ist im Bereich der ICP-Spule 6 weitgehend aus einem keramischen Material in Form eines keramischen Kessels mit einem typischen Durchmesser von 40 cm und einer Hoche von 20 cm ausgeführt und weist eine Reaktorseitenwand 7 auf, in die unterhalb des keramischen Kessels ein metallisches Distanzstuck 11 in Form eines umlaufenden Ringes eingesetzt ist. Das Di- stanzstück 11 hat eine Höhe von ca. 10 cm bis 30 cm und besteht insbesondere aus Aluminium. Innerhalb des Reaktors 2 wird im oberen Teil durch die ICP-Spule 6 in an sich bekannter Weise ein induktiv gekoppeltes, hochdichtes Plasma 8 erzeugt, indem in dem Reaktor 2 tuber die ICP-Spule 6 ein hochfrequentes elektromagne- tisches Wechselfeld generiert wird, das auf ein Reaktivgas einwirkt und in dem Reaktor 2 als induktiv gekoppelte Plasmaquelle 18 das hochdichte Plasma 8 aus reaktiven Teilchen und Ionen erzeugt.

Im unteren Bereich des Reaktors 2 befindet sich ein Substrat 9, das beispielsweise ein durch Plasmaatzen zu bearbeitender Siliziumwafer mit einer entsprechenden Maskierung ist. Das Substrat 9 ist auf einer Substratelektrode 10 angeordnet und seitlich von an sich bekannten Absorbern 17 umgeben, die thermisch gut an die Substratelektrode ankoppeln und aus dem- ? Plasma 8 auftreffende, überschüssige reaktive Teilchen ver- brauchen. Als Absorbermaterial für Fluorteilchen als

Atzgasbestandteile eignet sich beispielsweise Silizium oder Graphit. Der Absorber 17 kann in einer alternativen Ausführungsform jedoch auch entfallen oder durch eine Quarz- oder Keramikabdeckung ersetzt sein. Die Substratelektrode 10 ist weiter in an sich bekannter Weise mit einer Hoch- frequenzspannungsquelle 12 verbunden. Zur Homogenisierung der Plasmadichteverteilung und der Ionenstromdichte ist zwischen dem hochdichten Plasma 8 und dem Substrat 9 eine Apertur 13 eingesetzt, die eine Lochblende 14 aufweist und beispielsweise aus 15 mm dickem Aluminium gefertigt ist. Der Durchmesser der Offnung 15 der Lochblende 14 ist größer als der Durchmesser eines zu bearbeitenden Wafers auf der Substratelektrode 10.

Weiterhin befindet sich oberhalb der Lochblende 14 ein zylinderförmiger Schirm 16, der am Rand der Lochblende 14 befe- stigt ist. Der Schirm besteht aus Aluminium und hat eine Wandstärke von 10 mm und eine Höhe von 25 bis 49 mm.

Die Figur 2 zeigt schematisch eine aus dem Stand der Technik be- kannte elektrische Schaltung zur Speisung der ICP-Spule 6 mit hochfrequenter Wechselspannung und einen Schnitt entlang der Schnittlinie II der Figur 1 durch die ICP-Spule 6 und das hochdichte Plasma 8 unter Weglassung der Reaktorseitenwand 7.

Dabei wird tuber eine Hochfrequenzeinspeisung 23 eine hochfrequente Speisehochspannung über ein an sich bekanntes und handelsubliches Koaxialkabel, das eine Impedanz von 50 Q hat, einem"heißen"Spulenende 20 der ICP-Spule 6 zugefuhrt, so daß dort eine hochfrequente Hochspannung V (t) von beispielsweise 3000 Volt gegen Erde anliegt. Ein zweites,"kaltes"Spulenende 21 ist mit einer Erdung 22 verbunden. Die ICP-Spule 6 definiert eine Spulenebene 41. Die Zu-bzw. Abführung der Hochfrequenzspannung zu dem"heißen"Spulenende 20 und die Erdung des"kalten"Spulenendes 21 erfolgt tuber elektrische Leiter 40. Zur Impedanzanpassung sind weiter zwei einstellbare Kondensatoren C3 25 und C2 24 vorgesehen. Ein weiterer

Kondensator C4 26 stellt die Resonanzbedingung des zusammen mit der ICP-Spule 6 gebildeten Schwingkreises her.

Figur 3 zeigt als erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung in Weiterentwicklung der bekannten Realisierung gemäß Figur 2 eine symmetrische Speisung der ICP-Spule 6 über ein erstes Spulenende 20 und ein zweites Spulenende 21, die nunmehr beide als "heiße"Spulenenden fungieren. Die Einspeisung einer hochfrequenten Wechselhochspannung erfolgt über die Hochfrequenzeinspeisung 23 zu einem ersten Speisespannungspunkt 32 und einem mit diesem in Verbidnug stehenden zweiten Speisespannungspunkt 31. Die Wechselhochspannung wird der Hochfrequenzeinspeisung 23 über ein übliches Koaxialkabel mit einer Impedanz von 50 Q zugeführt.

Die Hochfrequenzeinspeisung 23 führt damit zunächst dem ersten Spulenende 20 uber elektrische Leiter 40 eine hochfrequente Wechselhochspannung zu. Den ersten Speisespannungspunkt 32 und den zweiten Speisespannungspunkt 31 verbindet weiterhin eine A/2-Verzögerungsleitung 30, die, abhängig von der gewählten Hochfrequenz, bei 13,56 MHz eine Lange von 7,2 Meter hat, und vorzugsweise ebenfalls aus üblichem Koaxialkabel mit einer Impedanz von 50 Q besteht. Für diesen Fall ergeben sich minimale Verluste im Kabel und keine Abstrahlung durch stehende Wellen auf der A/2-Verzögerungsleitung 30. Die Lange der /2- Verzögerungsleitung 30 bemißt sich dabei zu A/2 * V, wobei V ein kabelabhangiger Verkürzungsfaktor ist, welcher für die meisten Koaxialkabel 0,65 betragt, und X die Wellenlange der Hochfrequenzspannung bei Ausbreitung im Vakuum ist. Durch die R/2-Verzógerungsleitung 30 liegt an den beiden Speisespannungspunkten 31,32 somit jeweils eine hochfrequente Wechselhochspannung gleicher Frequenz und betragsmaßig zumindest nahezu gleicher Amplitude an, die gegeneinander um 180°

phasenverschoben und damit gegenphasig sind. Insgesamt bildet die A/2-Verzogerungsleitung 30 ein Spiegelbild der am ersten Speisespannungspunkt 32 anliegenden hochfrequenten Hochspannung und führt diese dem zweiten Speisespannungspunkt 31 zu.

Gleichzeitig symmetrisiert sie die zugeführte Hochfrequenzleistung. Die über die Hochfrequenzeinspeisung 23 und die Speisespannungspunkte 31 und 32 den beiden Enden 20 und 21 der ICP-Spule 6 zugeführten hochfrequenten gegenphasigen Hochspannungen 0 (t) und-U (t) haben beispielsweise eine Amplitude von betragsmäßig jeweils 1500 Volt gegen Erde, die nur noch halb so groß ist, wie zuvor gemäß Figur 2 die am"heißen" Ende der ICP-Spule anliegende Spannung V (t).

Man erhält insgesamt eine erdsymmetrische Speisespannung an den beiden Kabelseelen, d. h. einen Spannungsverlauf +U (t) am Hochfrequenzspeisekabel im ersten Speisespannungspunkt 32 und einen Spannungsverlauf-U (t) am Ausgang der Verzögerungsleitung im zweiten Speisespannungspunkt 31, wobei die Spannungspunkte 31,32 gegeneinander eine Impedanz von 200 Q aufweisen (Impedanzvervierfachung gegenüber dem unsymmetrischen 50 -Ein- gang). Dem ersten Spulenende 20 wird dadurch eine Spannung U (t) und dem zweiten Spulenende eine Spannung-U (t) zugefuhrt.

Zur Impedanzanpassung zwischen den Speisespannungspunkten 31,32 <BR> <BR> <BR> <BR> und dem, über die ICP-Spule 6 und den Schwingkreiskondensator C4 26 erzeugten induktiven Plasma 8, sind weiterhin drei Kondensatoren C2 24, C3 25 und Ci 27 vorgesehen, deren Kapazitäten im Fall von C2 24 und Ci 27 abstimmbar sind, und die eine sogenannte"Matchbox"bilden. Dabei ist es fur eine exakt symmetrische Speisung der ICP-Spule 6 vorteilhaft, wenn die Kapazität von Kondensator Ci 27 gleich der von Kondensator C3 25 ist. Kleine Abweichungen von dieser Symmetrie können aber ohne schädlichen Prozeßeinfluß toleriert werden. Insbesondere ist es möglich, daß einer der beiden Kondensatoren, z. B. Cl 27, ebenso

wie auch der sogenannte"Load-Capacitor"C2 als variabler Drehkondensator ausgefuhrt ist, der zur Impedanzanpassung verandert wird, wahrend der andere Kondensator, z. B. C3 25, auf einem festen Wert gehalten wird, welcher näherungsweise die Kapazität des ersteren in einer angepaßten Position wiedergibt.

In der Tabelle 1 sind beispielhaft vorteilhafte Wertekombi- nationen der Kondensatoren Cz 24, C3 25, C4 26 und C1 27 sowie die damit erzielte Symmetrie bzw. Asymmetrie, die durch das Verhältnis der Kapazitaten von C1 zu C3 gegeben ist, angegeben.

Zur Bestimmung der benötigten optimalen Kapazitäten geht man günstigerweise iterativ vor und wahlt zunächst beispielsweise einen plausiblen, festen Wert für die Kapazitat des Kondensators C3 25. Daraufhin wird eine Impedanzanpassungsprozedur mit Hilfe der Kondensatoren C1 27 und C2 24 innerhalb der"Matchbox" durchgeführt, so daß eine optimale Anpassung der 200 Q- Eingangsimpedanz zwischen den Speisespannungspunkten 32 und 31 an das erzeugte induktive Plasma 8 gegeben ist.

Aus dem Festwert der Kapazitat von C3 25 und dem eingestellten Wert von der Kapazitat von Ci 27 ergibt sich eine aus der Serienschaltung beider Kondensatoren für die Impedanzanpassung maßgebliche resultierende Gesamtkapazität C= (Ci' + ¬3')''. Wahlt man nun eine neue, feste Kapazitat des Festwertkondensators C3 25 mit einer Kapazitat C3 8 gemaß C3 \ = (2 * C = 2 * (Cl + C3<BR> l)-l, so wird die"Matchbox"mit diesem neuen Wert für die Kapazität des Kondensators C3 25 den variablen Kondensator C1 27 auf exakt denselben Wert einstellen, d. h. Cl = C3 = C, was auf dieselbe Gesamtkapazitat der Serienschaltung und damit auf dieselbe Impedanztransformation fuhrt wie zuvor, nun allerdings in einer symmetrischen Anordnung beider Kondensatoren Ci und C3 und damit der beiden Spulenspannungen an den beiden SpulenenSeTt 21 und 20. Mittels einer einzigen Iteration ist es also gelungen, den optimalen Festkapazitatswert des Kondensators C3

25 für einen symmetrischen angepaßten Betrieb der induktiven <BR> <BR> <BR> Quellenanordnung zu finden. Der Kondensator C2 24 und C4 26 sind für diese Betrachtungen ohne Belang, da sie die Symmetrie nicht beeinflussen.

Tabelle 1 : C1 = 323 pF 390 pF C2= 245 pF 245 pF C3 = 450 pF 375 pF C4 = 150 pF 150 pF Asymmetrie : 1.20 : 1 0.98 : 1 Die Figur 4 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel, bei ansonsten gleicher Ausführung wie mit Hilfe der Figuren 1 und 3 erlautert wurde, die Verwendung eines Tandemdrehkondensators fur die beiden Kondensatoren C1 27 und C3 25, so daß beide Kapazitätswerte simultan variiert werden. Diese Tandemanordnung wird beispielsweise realisiert, indem die beiden Drehkondensatoren C1 27 und C3 25 mittels einer elektrisch isolierenden mechanischen Kupplung hintereinandergesetzt und damit simultan variiert werden, oder nebeneinander plaziert und mittels eines Ketten-oder Seiltriebs simultan bewegt werden.

In einer anderen Ausfuhrungsform mit nebeneinanderliegenden Drehkondensatoren können auch elektrisch isolierende Zahnrader verwendet werden, um die beiden Drehkondensatorachsen mechanisch miteinander zu koppeln. Es ist weiter möglich, auch zwei autarke Drehkondensatoren Ci 27 und C3 25 zu verwenden, die über Servomotoren synchron gesteuert werden. Bei Bedarf können zudem kleine, zusatzliche Trimmkondensatoren, die als Festwertkondensatoren den Drehkondensatoren C1 27 und C3 25 parallelgeschaltet sind, eingesetzt werden, um einen vollstandigen Symmetrieabgleich zu erzielen. In jedem Fall wird somit erreicht, daß stets eine symmetrische Spulenspeisung in-- die ICP-Spule 6 erfolgt, so daß fur eine große Prozeßvielfalt immer optimale Symmetrieverhaltnisse in der ICP-Spule 6 und dem

erzeugten hochdichten Plasma 8 vorliegen, so daß eine große Fille von Strukturierungsprozessen mit ein und derselben Anlagenkonfiguration optimal abgedeckt werden kann.

In Tabelle 2 ist zusätzlich ein Satz optimaler KapazitAten angegeben, die für das erläuterte Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4, sowie auch für das folgende Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 geeignet sind.

Tabelle 2 : Ci= 382 pF C2 = 245 pF <BR> <BR> C3= Ci<BR> <BR> C4 = 150 pF Asymmetrie : 1 : 1 Die exakte symmetrische Spulenspeisung des mit Hilfe der Figur 4 erläuterten Ausführungsbeispiels hat den großen Vorzug, daß die Spulenmitte 42 jetzt jederzeit auf einer Spannung von 0 Volt liegt. Daher kann die Spulenmitte 42 nun explizit mit Hilfe einer Spulenerdung 33 geerdet werden, wie dies mit Hilfe von Figur 5 als weiteres Ausführungsbeispiel in Weiterführung von Figur 4 erlautert ist. Die explizite Erdung der Spulenmitte 42 löst das bei einer nicht fest mit dem Erdpotential verbundenen ICP-Spule 6 auftretende Problem, daß auf der ICP-Spule 6 sogenannte hochfrequente Gleichtaktspannungen auftreten. Diese hochfrequenten Gleichtaktspannungen, die den den Stromfluß in der ICP-Spule 6 treibenden hochfrequenten Gegentaktspannungen überlagert sind, sind an jedem Punkt der ICP-Spule 6 gleich und bewirken innerhalb des Spulenkreises selbst keinen Stromfluß.

Als Ursache für das Auftreten dieser Gleichtaktspannungen können geringe Phasenfehler zwischen den anliegenden hochfrequenten Hochspannungen an den beiden Spulenenden 20,21, Ruckwirkueten- aus dem hochdichten Plasma 8 auf die ICP-Spule 6, sowie sonstige geringe Symmetriefehler verantwortlich sein. Eine Dämpfung der

Gleichtaktspannung erfolgt nur durch eine kapazitive Kopplung in das hochdichte Plasma 8 und tuber induzierte Verschiebeströme durch die dielektrische Reaktorseitenwand 7 des Reaktors 8. Die ICP-Spule 6 wirkt somit teilweise wie eine Elektrode, die ein kapazitiv gekoppeltes Nebenplasma treibt-ähnlich einer bekannten Triodenanlage mit Dielektrikum zwischen Anode und Plasma. Die erwähnten induzierten Verschiebeströme im Plasma 8 sind relativ klein gegenüber den das induktive hochdichte Plasma 8 treibenden Spulenströmen. Entsprechend sind die dadurch zusatzlich in das Plasma 8 eingekoppelten Energiebeträge zunächst gering. Trotzdem können diese Gleichtaktspannungen die Plasmaeigenschaften, insbesondere bei sehr großen Hochfrequenzleistungen von mehr als 600 Watt an der ICP-Spule 6, signifikant verschlechtern. Durch das Anbringen der Spulenerdung 33 in der Spulenmitte 42 werden die genannten Gleichtaktspannungen an der ICP-Spule 6 wirksam unterdruckt, so daß sich beispielsweise die Profiltreue und Ätzratenhomogenitat bei Plasmaatzprozessen insbesondere bei sehr hohen Hochfrequenzleistungen deutlich verbessern.