DE10145297A1

DE10145297A1 - Method for etching structures into an etching body with a plasma

Info

Publication number: DE10145297A1
Application number: DE10145297A
Authority: DE
Inventors: Franz Laermer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-09-14
Filing date: 2001-09-14
Publication date: 2003-04-10
Also published as: JP4763236B2; WO2003028081A3; JP2005504439A; EP1430521A2; KR100910931B1; WO2003028081A2; KR20040031082A

Abstract

The invention relates to a method for etching structures in an etching body (19), especially recesses in a silicon body which are laterally and precisely defined by an etching mask, by means of a plasma (15). According to said method, a high-frequency pulsed, low-frequency modulated high frequency power is injected into the etching body (19), at least temporarily, by means of a high-frequency alternating voltage, and the intensity of the plasma (15) is modulated as a function of time.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einätzen von Strukturen in einen Ätzkörper, insbesondere von lateral exakt definierten Ausnehmungen in einen Siliziumkörper, mit einem Plasma, nach der Gattung des Hauptanspruches. The invention relates to a method for etching Structures in an etching body, especially from the lateral exact defined recesses in a silicon body, with a Plasma, according to the genus of the main claim.

State of the art

Bei Plasmaätzprozessen zum Einätzen von lateral exakt definierten Ausnehmungen in einen Siliziumkörper, beispielsweise nach Art der DE 42 41 045 C1, tritt vielfach das Problem einer unzureichenden Taschenstabilität auf, das heißt es kommt zur Ausbildung von Abweichungen vom gewünschten Ätzprofil insbesondere an der Grenzfläche zwischen dem Ätzkörper und einem dielektrischen Interface, beispielsweise zwischen Silizium und darunter befindlichen Siliziumdioxid. In plasma etching processes for etching laterally exactly defined recesses in a silicon body, for example According to the type of DE 42 41 045 C1, the problem often arises insufficient pocket stability, that is, it comes to form deviations from the desired etching profile in particular at the interface between the etching body and a dielectric interface, for example between Silicon and silicon dioxide underneath.

In der Anmeldung DE 199 57 169 A1 ist dazu bereits eine sogenannte Doppelpulstechnik beschrieben worden, bei der über eine niederfrequente Pulsung eines hochfrequent modulierten Trägersignals von hoher Impulsspitzenleistung an der Substratelektrode in der Ätzkammer einer induktiv gekoppelten Plasmaätzanlage eine Unterdrückung dieser unerwünschten Taschenbildung und gleichzeitig ein weites Prozessfenster für den Plasmaätzprozess erreicht wird. Insbesondere wird damit eine ausreichende Taschenstabilität bei Aspektverhältnissen der eingeätzten Strukturen von 5 : 1 bis 10 : 1 erreicht sowie eine gewisse Toleranz gegenüber einem Überätzen erreicht. Bei noch höheren Aspektverhältnisse der erzeugten Trenchgräben bzw. hohen Überätzzeiten ist jedoch auch in diesem Prozess die Taschenbildung nicht vollständig zu unterdrücken. There is already one in the application DE 199 57 169 A1 So-called double pulse technology has been described in which over a low-frequency pulsation of a high-frequency modulated Carrier signal of high pulse peak power at the Substrate electrode in the etching chamber of an inductively coupled Plasma etching suppresses this unwanted Pocket formation and at the same time a wide process window for the plasma etching process is achieved. In particular, it will sufficient pocket stability with aspect ratios the etched structures from 5: 1 to 10: 1 achieved as well reached a certain tolerance towards overetching. With even higher aspect ratios of the generated Trench trenches or high overetching times are also in this Process not completely suppressing pocket formation.

In DE 199 33 842 A1 wurde vorgeschlagen, auch die induktiv gekoppelte Plasmaquelle zu pulsen, so dass während der Pausen der Plasmaentladung vermehrt auftretende Anionen zur Entladung von positiven Aufladungen eines dielektrischen Ätzgrundes in Strukturen mit hohem Aspektverhältnis beitragen. Ein massives Problem bei einem derartigen Pulsen von ICP-Plasmaquellen (ICP = "inductively coupled plasma") ist das Auftreten hoher reflektierter Leistungen in dem zugeordneten Hochfrequenzgenerator, da während des Zündens der Plasmaentladung im Plasma undefinierte Bedingungen vorliegen, die eine Anpassung der eingekoppelten Hochfrequenzleistung an die Plasmaimpedanz während der Transienten sehr schwierig machen. So stellt das Zünden der Plasmaentladung einen Übergang von einem elektrisch kapazitiv gekoppelten zu einem induktiv gekoppelten Modus dar, was zu Impedanzfehlanpassungen und damit hohen reflektierten Leistungen führt. In DE 199 33 842 A1 it was proposed, also inductive pulsed coupled plasma source so that during the Pauses in the plasma discharge increase the number of anions that occur Discharge of positive charges from a dielectric Etching ground in structures with a high aspect ratio contribute. A massive problem with such a pulse of ICP plasma sources (ICP = "inductively coupled plasma") the appearance of high reflected performances in the assigned high-frequency generator, because during the ignition of the Plasma discharge in plasma undefined conditions are present, which are an adjustment of the coupled High frequency power to the plasma impedance during the transients very make difficult. So ignites the plasma discharge a transition from an electrically capacitively coupled to an inductively coupled mode represents what Impedance mismatches and thus high reflected performance leads.

Zur Überwindung dieser Probleme ist in DE 199 27 806 A1 vorgeschlagen worden, über eine Rückkoppelungsschaltung nach Art eines Meißner'schen Oszillators mit der Plasmaquelle als frequenzbestimmendes Glied und einem Hochfrequenzgenerator als Verstärker im Rückkoppelungspfad während der Transientenphasen die Frequenz der Anregungsspannung freizugeben. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass Frequenzen außerhalb des für Industrieanlagen freigegebenen Frequenzbereiches auftreten können, was eine entsprechende Abschirmung erfordert. DE 199 27 806 A1 describes how to overcome these problems have been proposed via a feedback circuit Kind of a Meissner oscillator with the plasma source as frequency-determining element and a high-frequency generator as an amplifier in the feedback path during the Transient phases to release the frequency of the excitation voltage. However, this method has the disadvantage that frequencies outside of the approved for industrial plants Frequency range can occur, which is an appropriate shielding requires.

In der unveröffentlichten Anmeldung DE 100 51 831.1 ist schließlich bereits eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ätzen eines Substrates mittels eines induktiv gekoppelten Plasmas vorgeschlagen worden, bei dem zwischen dem Substrat und der ICP-Quelle ein statisches oder zeitlich variierbares Magnetfeld vorgesehen ist, das über mindestens zwei, übereinander angeordnete, gegensinnig von Strom durchflossene Magnetspulen erzeugt wird. In the unpublished application DE 100 51 831.1 finally, an apparatus and a method for Etching a substrate using an inductively coupled Plasmas have been proposed in between the substrate and the ICP source a static or time variable Magnetic field is provided, which has at least two, arranged one above the other, through which current flows in opposite directions Magnetic coils is generated.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war die Bereitstellung eines Verfahrens zum Einätzen von Strukturen in einen Ätzkörper mit einer verbesserten Taschenstabilität, insbesondere bei hohen Aspektverhältnissen der eingeätzten Strukturen und hohen Überätzzeiten. The object of the present invention was to provide of a method for etching structures into one Etching body with improved pocket stability, especially with high aspect ratios of the etched structures and high overetching times.

Advantages of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil einer deutlich erhöhten Taschenstabilität beim Ätzen beispielsweise von Silizium, insbesondere beim Erreichen einer vergrabenen dielektrischen Ätzstoppschicht wie einer SiO₂-Schicht, sowie einer vergrößerten Toleranz gegenüber einem Überätzen. Compared to the prior art, the method according to the invention has the advantage of a significantly increased pocket stability when etching silicon, for example, in particular when a buried dielectric etching stop layer such as an SiO ₂ layer is reached, and an increased tolerance to overetching.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Erfindung ergeben sich aus in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen. Advantageous further developments and the invention result from measures mentioned in the subclaims.

So ist besonders vorteilhaft, wenn die Intensität des Plasmas so moduliert bzw. gepulst wird, dass in den "Entladungspausen" die Plasmaentladung gerade nicht erlischt und im induktiv gekoppelten Mode verbleibt, das heißt, es wird während dieser Zeitspanne gerade so viel Hochfrequenzleistung der Plasmaquelle bzw. dem induktiv gekoppelten Plasma zugeführt, wie für die Aufrechterhaltung einer Minimalentladung erforderlich ist. Dadurch dass das Plasma in diesen Entladungspausen bzw. Pulspausen nicht vollständig erlischt, wird beim nachfolgenden Hochfahren des Plasmas auf Maximalintensität jedesmal verhindert, dass eine hohe reflektierte Leistung auftritt, da die elektrisch kapazitiv gekoppelte Startphase der Plasmaentladung weitgehend vermieden, und gleich in der induktiv gekoppelten Phase der Plasmaentladung gestartet wird. So it is particularly advantageous if the intensity of the Plasma is modulated or pulsed so that in the "Discharge breaks" the plasma discharge just does not go out and in Inductively coupled mode remains, that is, it will just that much radio frequency power during that period the plasma source or the inductively coupled plasma supplied as for maintaining a minimum discharge is required. By having the plasma in this Discharge breaks or pulse breaks do not go away completely during the subsequent ramp-up of the plasma Maximum intensity each time prevents a high reflected Performance occurs because the electrically capacitively coupled Start phase of the plasma discharge largely avoided, and right in the inductively coupled phase of the plasma discharge is started.

Dabei ist weiter vorteilhaft, wenn die in die Substratelektrode eingekoppelte Hochfrequenzleistung, was gemäß der in DE 199 57 169 A1 beschriebenen Doppelpulstechnik erfolgt, zeitlich mit der Modulation der Plasmaintensität korreliert oder synchronisiert wird. It is also advantageous if the in the High frequency power coupled to the substrate electrode, which according to the in Double pulse technology described in DE 199 57 169 A1, correlated in time with the modulation of the plasma intensity or is synchronized.

In diesem Zusammenhang ist weiter vorteilhaft, dass während der Entladungspausen das zuvor von positiv geladenen Ionen und Elektronen dominierte Plasma in ein sogenanntes "ambipolares" Plasma aus positiv und negativ geladenen Ionen übergeht, d. h. es werden in sogenannten "after-glow"-Phasen, entweder durch Rekombinationen mit positiv geladenen Ionen oder durch Einfangen von Neutralteilchen, freie Elektronen eingefangen. Aufgrund des zahlenmäßigen Übergewichts der die Elektronen umgebenden Neutralteilchen, ist die Erzeugung von Anionen durch Elektroneneinfang dabei die dominierende Reaktion. Während somit in einem "normalen" Plasma die Anzahl der negativen Ladungsträger mit einer Masse, die einem Mehrfachen der Protonenmasse entspricht, um drei bis vier Größenordnungen kleiner ist als die Anzahl der positiven Ladungsträger mit einer Masse, die einem Mehrfachen der Protonenmasse entspricht, wird in diesen Phasen die Anzahl dieser negativen und positiven Ladungsträger nun annähernd gleich. Da weiter mit dem kleiner werdenden Anteil freier Elektronen gegenüber den Ionen im Plasma auch die Konsequenzen der ungleichen Ladungsträgermassen und Ladungsträgerbeweglichkeiten verschwinden, nähert sich das Plasmapotential von zuvor positiven Werten im Bereich von einigen 10 Volt einen Wert um 0 V an, so dass nun positive wie negative Ladungsträger in gleicher Weise den zu prozessierenden Ätzkörper, beispielsweise einen Siliziumwafer erreichen können, was dort einen optimalen Ladungsausgleich auch bei hohen Aspektverhältnissen ermöglicht. In this context it is further advantageous that while the discharge pauses that of previously charged ions and electrons dominated plasma in a so-called "Ambipolar" plasma from positively and negatively charged ions passes over, d. H. in so-called "after-glow" phases, either by recombinations with positively charged ions or by capturing neutral particles, free electrons captured. Due to the numerical preponderance of the Neutral particles surrounding electrons, is the production of Anions by electron capture are the dominant Reaction. So while in a "normal" plasma the number the negative charge carriers with a mass that one Multiples of the proton mass corresponds to three to four Orders of magnitude smaller than the number of positive ones Charge carriers with a mass that are a multiple of the Proton mass corresponds to the number of these in these phases negative and positive charge carriers are now approximately the same. Since further with the decreasing proportion of free electrons compared to the ions in the plasma also the consequences of unequal load carrier masses and Carrier mobility disappears as the plasma potential approaches from before positive values in the range of a few 10 volts around 0 V, so that now positive and negative charge carriers in the same way the etching body to be processed, for example, a silicon wafer can achieve what is there optimal charge balance even at high Aspect ratios.

Zwar lässt sich ein induktiv gekoppeltes Plasma völlig ohne Elektronen nicht aufrecht erhalten, je kleiner dabei aber die Dichte der Elektronen ist, umso äquivalenter werden positive und negative Ladungsträger, und umso besser funktioniert die Neutralisation störender Aufladung. Insofern ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders vorteilhaft, wenn die Elektronendichte möglichst klein ist bzw. dass diese bei dessen Durchführung klein gehalten werden kann. An inductively coupled plasma can be completely without Electrons are not maintained, but the smaller the density of the electrons becomes the more equivalent positive and negative charge carriers, and so much the better the neutralization of disruptive charging works. To that extent particularly advantageous in the method according to the invention, if the electron density is as small as possible or that this can be kept small when it is carried out.

Die vorgenommene Modulation der Plasmaintensität als Funktion der Zeit kann schließlich vorteilhaft neben einer sich insbesondere periodisch zeitlich ändernden, in das Plasma eingekoppelten Hochfrequenzleistung aus dem entsprechenden Spulengenerator alternativ oder zusätzlich auch durch eine beispielsweise periodisch sich ändernde Feldstärke eines auf das Plasma einwirkenden Magnetfeldes, beispielsweise eines Magnetfeldes einer Vorrichtung nach Art der DE 100 51 831.1, erfolgen. The modulation of the plasma intensity as Eventually, time function can be beneficial alongside yourself in particular periodically changing in time in the plasma coupled high-frequency power from the corresponding Coil generator alternatively or additionally also by a for example periodically changing field strength the plasma acting magnetic field, for example one Magnetic field of a device according to the type of DE 100 51 831.1, respectively.

drawing

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine Prinzipskizze einer Plasmaätzvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 2 erläutert ein erstes Ausführungsbeispiel einer zeitlichen Modulation der Plasmaintensität, die mit der hochfrequent gepulsten, niederfrequent modulierten Hochfrequenzleistung, die in die Substratelektrode eingekoppelt wird, synchronisiert ist, Fig. 3 erläutert die Struktur der hochfrequent gepulsten, niederfrequent modulierten Hochfrequenzleistung gemäß Fig. 2, Fig. 4 erläutert ein zweites Ausführungsbeispiel der Modulation der Plasmaintensität und deren Synchronisation mit der in die Substratelektrode eingekoppelten Hochfrequenzleistung, Fig. 5 erläutert ein drittes Ausführungsbeispiel auch während der niederfrequent getakteten Pulspausen, und Fig. 6 erläutert das zweite Ausführungsbeispiel auch während der niederfrequent getakteten Pulspausen. The invention is explained in more detail with reference to the drawings and the description below. It shows Fig. 1 is a schematic diagram of a plasma etching apparatus for performing the method according to the invention, Fig. 2 illustrates a first embodiment of a temporal modulation of the plasma intensity that is synchronized with the frequency-pulsed, low-frequency modulated high-frequency power is coupled into the substrate electrode, Fig. 3 explains the structure of the high-frequency pulsed, low-frequency modulated high-frequency power according to FIG. 2, FIG. 4 explains a second embodiment of the modulation of the plasma intensity and its synchronization with the high-frequency power coupled into the substrate electrode, FIG. 5 explains a third embodiment also during the low-frequency clocking Pulse pauses, and FIG. 6 also explains the second exemplary embodiment during the low-frequency pulse pauses.

embodiments

Die Fig. 1 zeigt eine aus DE 100 51 831.1 bekannte Plasmaätzanlage 5 mit der beispielsweise ein anisotroper Plasmaätzprozess in Silizium zur Herstellung von Trenchgräben nach Art der DE 42 41 045 C1 durchgeführt wird. Im Einzelnen ist dazu eine Ätzkammer 10, eine Substratelektrode 18 mit einem darauf angeordneten Substrat 19, beispielsweise einem Siliziumwafer, vorgesehen. Weiter steht die Substratelektrode 18 mit einer zweiten Matchbox 21 zur Impedanzanpassung und darüber mit einem Substratleistungsgenerator 22 elektrisch in Verbindung. Fig. 1 shows a prior art of DE 100 51 831.1 5 plasma etching with, for example, an anisotropic plasma etching process in silicon for the manufacture of trenches on the type of DE 42 41 045 C1 is performed. In detail, an etching chamber 10 , a substrate electrode 18 with a substrate 19 arranged thereon, for example a silicon wafer, is provided for this purpose. Furthermore, the substrate electrode 18 is electrically connected to a second matchbox 21 for impedance matching and, above that, to a substrate power generator 22 .

Im oberen Bereich der Ätzkammer 10 ist eine die Ätzkammer 10 umgebende Spule 11 vorgesehen, die über eine erste Matchbox 12 zur Impedanzanpassung mit einem Spulengenerator 13 in Verbindung steht. Über den genannten Spulengenerator 13 und die erste Matchbox 12 wird mit Hilfe der Spule 11 eine Hochfrequenzleistung in die Ätzkammer 10 eingekoppelt, so dass sich dort ein induktiv gekoppeltes Plasma 15 ausbildet. Daneben ist gemäß Fig. 1 vorgesehen, dass die Ätzkammer 10 in ihrem oberen Bereich einen Gaseinlass 14 und in ihrem unteren Bereich eine Gasabfuhr 20 zur Zufuhr bzw. Abfuhr von Prozessgasen, beispielsweise abwechselnd Ätz- und Passiviergasen, aufweist. Provided in the upper region of the etching chamber 10 is a coil 11 which surrounds the etching chamber 10 and which is connected to a coil generator 13 via a first matchbox 12 for impedance matching. A high-frequency power is coupled into the etching chamber 10 via the coil generator 13 and the first matchbox 12 with the aid of the coil 11 , so that an inductively coupled plasma 15 is formed there. In addition, according to FIG. 1 it is provided that the etching chamber 10 has a gas inlet 14 in its upper region and a gas outlet 20 in its lower region for the supply or removal of process gases, for example alternately etching and passivating gases.

Schließlich ist die Ätzkammer 10 zwischen dem Erzeugungsbereich des induktiv gekoppelten Plasmas 15 und der Substratelektrode 18 von zwei Feldspulen 16 umgeben, wozu zwei entsprechende Distanzstücke 17 in die Seitenwand der Ätzkammer 10 eingesetzt sind, die diese Spulen 16 aufnehmen. Finally, the etching chamber 10 between the generation region of the inductively coupled plasma 15 and the substrate electrode 18 is surrounded by two field coils 16 , for which purpose two corresponding spacers 17 are inserted into the side wall of the etching chamber 10 , which accommodate these coils 16 .

Hinsichtlich des detaillierten Aufbaus der Plasmaätzanlage 5 sei weiter auf die Ausführungen in DE 100 51 831.1 verwiesen. With regard to the detailed structure of the plasma etching system 5 , reference is also made to the explanations in DE 100 51 831.1.

Zur Modulation der Intensität des Plasmas 15 als Funktion der Zeit mit Hilfe des Spulengenerators 13 und der ersten Matchbox 12 ist die aus DE 199 27 805 A1 oder bevorzugt die aus DE 199 33 842 A1 bekannte Vorrichtung vorgesehen, die beispielsweise, wie dort beschrieben, in die erste Matchbox 12 oder den Spulengenerator 13 integriert ist. To modulate the intensity of the plasma 15 as a function of time with the aid of the coil generator 13 and the first matchbox 12 , the device known from DE 199 27 805 A1 or preferably the device known from DE 199 33 842 A1 is provided, which, for example, as described therein, in the first matchbox 12 or the coil generator 13 is integrated.

Weiterhin wird mit Hilfe des Substratleistungsgenerators 22, der zweiten Matchbox 21 und der Substratelektrode 18 in das Substrat 19 eine hochfrequent gepulste, niederfrequent modulierte Hochfrequenz eingekoppelt, wie dies in DE 199 57 169 A1 beschrieben ist. Furthermore, with the aid of the substrate power generator 22 , the second matchbox 21 and the substrate electrode 18, a high-frequency pulsed, low-frequency modulated high frequency is coupled into the substrate 19 , as described in DE 199 57 169 A1.

Die Fig. 3 erläutert diese hochfrequent gepulste, niederfrequent modulierte Hochfrequenzleistung, wobei in die Substratelektrode 18 periodisch abwechselnd niederfrequent getaktete Pulspakete 30 und niederfrequent getaktete Pulspausen 31 mit einer Frequenz von beispielsweise 1 Hz bis 500 Hz, vorzugsweise 10 Hz bis 250 Hz, beispielsweise 100 Hz, bei einem sogenannten "Duty Cycle" von 20% bis 80%, vorzugsweise 50%, und einer mittleren Leistung von vorzugsweise 5 Watt bis 20 Watt, beispielsweise 10 Watt, eingekoppelt werden. Die niederfrequent getakteten Pulspakete 30 gemäß Fig. 3 bestehen dabei aus einer periodisch abwechselnden Abfolge von hochfrequent getakteten Pulsen 32 und hochfrequent getakteten Pulspausen 33, wobei die Frequenz dieser Periode bei vorzugsweise 10 kHz bis 500 kHz, beispielsweise 100 kHz, und der "Duty Cycle" vorzugsweise 2% bis 20%, beispielsweise 5%, beträgt. Die dabei in die Substratelektrode 18 eingekoppelte mittlere Leistung liegt im Zeitmittel beispielsweise bei 5 Watt bis 40 Watt, insbesondere 20 Watt während der hochfrequent getakteten Pulse 32. FIG. 3 explains this high-frequency pulsed, low-frequency modulated high-frequency power, with pulse packets 30 and low-frequency pulse pulses 31 alternating periodically alternating in the substrate electrode 18 and pulse intervals 31 with a frequency of, for example, 1 Hz to 500 Hz, preferably 10 Hz to 250 Hz, for example 100 Hz , with a so-called "duty cycle" of 20% to 80%, preferably 50%, and an average power of preferably 5 watts to 20 watts, for example 10 watts. The low-frequency clocked pulse packets 30 according to FIG. 3 consist of a periodically alternating sequence of high-frequency clocked pulses 32 and high-frequency clocked pulse pauses 33 , the frequency of this period being preferably 10 kHz to 500 kHz, for example 100 kHz, and the "duty cycle" preferably 2% to 20%, for example 5%. The mean power coupled into the substrate electrode 18 is, for example, 5 watts to 40 watts, in particular 20 watts, during the high-frequency pulsed pulses 32 .

Schließlich ist in Fig. 3 erkennbar, dass ein einzelner hochfrequent getakteter Puls 32 aus einem hochfrequenten Trägersignal mit einer Frequenz von beispielsweise 13,56 MHz und einer Hochfrequenzleistung von vorzugsweise 100 Watt bis 1 kWatt, beispielsweise 400 Watt besteht. Hinsichtlich weiterer Details zur Fig. 3 sei im Übrigen auf die Anmeldung DE 199 57 169 A1 verwiesen. Finally, it can be seen in FIG. 3 that a single high-frequency clocked pulse 32 consists of a high-frequency carrier signal with a frequency of, for example, 13.56 MHz and a high-frequency power of preferably 100 watts to 1 kWatt, for example 400 watts. With regard to further details on FIG. 3, reference is also made to the application DE 199 57 169 A1.

Bei den Signalformen an der Substratelektrode 18 gemäß Fig. 3 ist insbesondere darauf zu achten, dass ausreichend lange, durch die niederfrequente Taktung entstehende Pulspausen 31 eingehalten werden, während der eine die Entladung im Bereich einer dielektrischen Grenzschicht in den geätzten Trenchgräben erfolgen kann. Während diese langsame Pulsung die Prozessstabilität an sich reduziert, und damit zu einem engen Prozessfenster führte, wird durch die zusätzliche hochfrequente Modulation des hochfrequenten Trägersignals 34 mit möglichst niedrigem Puls-zu-Pause-Verhältnis ("Duty Cycle"), beispielsweise einem Verhältnis von 1 : 10 oder 1 : 20, eine sehr hohe Substratelektrodenspannung bei gleichzeitig niedrigem Stromfluss zur Substratelektrode 18, so dass sich dennoch ein sehr weites, tolerantes Prozessfenster einstellt. Der "Duty Cycle" steuert dabei die Strom- Spannungsrelation und damit den scheinbaren ohmschen Widerstand des Plasmas 15 von der Substratelektrode 18 aus betrachtet. In the case of the signal shapes on the substrate electrode 18 according to FIG. 3, particular care must be taken to ensure that the pulse pauses 31 resulting from the low-frequency clocking are maintained for a sufficiently long time, during which the discharge can take place in the region of a dielectric boundary layer in the etched trench trenches. While this slow pulsation reduces the process stability per se and thus led to a narrow process window, the additional high-frequency modulation of the high-frequency carrier signal 34 results in the lowest possible pulse-to-pause ratio ("duty cycle"), for example a ratio of 1 : 10 or 1: 20, a very high substrate electrode voltage with a simultaneously low current flow to the substrate electrode 18 , so that a very wide, tolerant process window nevertheless arises. The “duty cycle” controls the current-voltage relation and thus the apparent ohmic resistance of the plasma 15 viewed from the substrate electrode 18 .

Die Fig. 2 erläutert ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die hochfrequent gepulste, niederfrequent modulierte Hochfrequenzleistung in der Substratelektrode 18 gerade so mit der Modulation der Plasmaintensität synchronisiert wird, dass eine Plasmaanregung mit minimaler Leistung (Plasma nahezu aus), das heißt ein erstes Plasmaintensitätsminimum 41, jeweils mit den niederfrequent getakteten Pulspausen 31 zusammen fällt. Dies führt zu einer verstärkten Entladung der erzeugten Trenchgräben während der niederfrequent getakteten Pulspausen 31, da nicht nur eine Selbstentladung der Trenchgräben stattfindet, sondern vermehrt auch Anionen zum Strukturgrund hingezogen werden und die dort befindlichen positiven Ladungen neutralisieren. Fig. 2 illustrates a first embodiment of the inventive method, wherein the frequency-pulsed, low-frequency modulated high-frequency power being synchronized in the substrate electrode 18 with the modulation of the plasma intensity that a plasma excitation with minimum power (plasma from almost), that is a first Plasma intensity minimum 41 coincides with the low-frequency pulse pauses 31 . This leads to an increased discharge of the trench trenches generated during the low-frequency pulse pauses 31 , since not only does the trench trenches self-discharge, but also anions are increasingly attracted to the structural base and neutralize the positive charges located there.

Das in Fig. 2 eingezeichnete Taktverhältnis von 1 : 1, das heißt das Verhältnis der Zeitdauer der ersten Plasmaintensitätmaxima 40 zu der Zeitdauer der ersten Plasmaintensitätsminima 41, ist im Übrigen nur exemplarisch zu sehen. Vielmehr ist es aus Gründen der Plasmaanregungseffizienz günstig, das Plasma 15 möglichst lange anzuregen und möglichst kurze Zeit auszutasten, d. h. es ist vorteilhaft, bei der Tastung der Anregung bzw. der Plasmaintensität ein Verhältnis von deutlich unter 1 : 1 einzustellen, um zu vermeiden, dass die benötigten Impulsspitzenleistungen der in das Plasma 15 einzukoppelnden Hochfrequenzleistung immens groß werden. Beispielsweise werden für eine mittlere Leistung an der Spule 11 von 3 kW bis 5 kW beim Tastverhältnis von 1 : 1 bereits 6 kW bis 10 kW Impulsspitzenleistung benötigt, um den gewünschten zeitlichen Mittelwert zu erreichen. The clock ratio of 1: 1 shown in FIG. 2, that is to say the ratio of the time duration of the first plasma intensity maxima 40 to the time duration of the first plasma intensity minima 41 , can only be seen as an example. Rather, for reasons of plasma excitation efficiency, it is advantageous to excite the plasma 15 as long as possible and to blank it out for as short a time as possible, ie it is advantageous to set a ratio of well below 1: 1 when sensing the excitation or the plasma intensity in order to avoid that the required peak pulse powers of the high-frequency power to be coupled into the plasma 15 become immensely large. For example, for an average power at the coil 11 of 3 kW to 5 kW with a pulse duty factor of 1: 1, 6 kW to 10 kW pulse peak power are already required in order to achieve the desired time average.

Der Fig. 2 ist schließlich entnehmbar, dass die Zeitdauer der ersten Plasmaintensitätmaxima 40 und der nachfolgenden ersten Plasmaintensitätsminima 41 gleich der Zeitdauer der niederfrequent getakteten Pulspakete 30 bzw. der nachfolgenden niederfrequent getakteten Pulspausen 31 ist. Zudem ist die Intensität des Plasmas 15 während der ersten Plasmaintensitätminima 41 so gering gewählt, dass das Plasma 15 während dieser Plasmaintensitätsminima gerade nicht erlischt. FIG. 2 is finally removed, that the time duration of the first plasma intensity maxima 40 and the subsequent first Plasmaintensitätsminima 41 is equal to the time duration of the low-frequency clocked pulse packets 30 and the following low-frequency clocked pulse pauses 31st In addition, the intensity of the plasma 15 during the first plasma intensity minima 41 is chosen to be so low that the plasma 15 does not go out during these plasma intensity minima.

Die Fig. 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Synchronisation der Modulation der Plasmaintensität mit der hochfrequent gepulsten, niederfrequent modulierten Hochfrequenzleistung in der Substratelektrode 18. Um dabei ein möglichst hohes Taktverhältnis aufrecht zu erhalten, werden beispielsweise, wie dargestellt, jeweils zwei oder auch mehr hochfrequent getaktete Pulse 32 an der Substratelektrode 18 von einem zweiten Plasmaintensitätsmaximum 40' eingeschlossen, und das Plasma 15 während der darauf folgenden, hochfrequent getakteten Pulspause 33 in einen "Low"-Modus geschaltet, das heißt die Plasmaintensität erreicht ein zweites Plasmaintensitätsminimum 41', das so gering gewählt ist, dass das Plasma 15 in dieser Zeit gerade nicht erlischt. Insofern fallen stets zwei oder auch mehr hochfrequent getaktete Pulse 32 in ein zweites Plasmaintensitätsmaximum 40', bevor wieder die hochfrequent getaktete Pulspause 33 mit dem zweiten Plasmintensitätsminimum 41' zusammenfällt. FIG. 4 shows a second exemplary embodiment of a synchronization of the modulation of the plasma intensity with the high-frequency pulsed, low-frequency modulated high-frequency power in the substrate electrode 18 . In order to maintain the highest possible clock ratio, for example, as shown, two or more high-frequency clocked pulses 32 on the substrate electrode 18 are enclosed by a second plasma intensity maximum 40 ', and the plasma 15 during the subsequent high-frequency clocked pulse pause 33 switched to a "low" mode, that is to say the plasma intensity reaches a second plasma intensity minimum 41 ′ which is chosen so low that the plasma 15 does not go out at this time. In this respect, two or more high-frequency clocked pulses 32 always fall into a second plasma intensity maximum 40 'before the high-frequency clocked pulse pause 33 again coincides with the second plasmin intensity minimum 41 '.

Der Vorteil des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 4 gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 liegt darin, dass sich im Fall der Fig. 4 weniger Ladungen in erzeugten Trenchgräben während der relativ langen "Ein"-Zeiten der vergleichsweise niederfrequenten Modulation der Plasmaintensität akkumulieren können. Dadurch dass jedesmal nur vergleichsweise wenige hochfrequent getaktete Pulse 32, beispielsweise maximal 20, mit dem zweiten Plasmaintensitätsmaximum 40' zusammenfallen, werden nur relativ wenige elektrische Ladungen während dieser Zeit in den Trenchgräben akkumuliert, bevor während eines nachfolgenden zweiten Plasmaintensitätsminimums 41' wieder eine Entladung auftritt. The advantage of the exemplary embodiment according to FIG. 4 compared to the exemplary embodiment according to FIG. 2 lies in the fact that in the case of FIG. 4 fewer charges can accumulate in the trench trenches produced during the relatively long "on" times of the comparatively low-frequency modulation of the plasma intensity. Because only comparatively few high-frequency clocked pulses 32 , for example a maximum of 20, coincide with the second plasma intensity maximum 40 ', only relatively few electrical charges are accumulated in the trench trenches during this time before a discharge occurs again during a subsequent second plasma intensity minimum 41 '.

Vieleher ist es sogar so, dass die höchsten Anionenkonzentrationen in dem Plasma 15 nur während einer kurzen Zeitspanne beim und unmittelbar nach dem Zusammenbrechend des zweiten Plasmaintensitätsmaximums 40' vorliegen, das heißt, die maximale Entladungswirkung wird nur für eine kurze Zeit während und nach dem Übergang in das zweite Plasmaintensitätsminimum 41' erreicht. Danach ist nur noch eine deutlich reduzierte Anionenkonzentration in dem Plasma 15 verfügbar, was für den Einsatz möglich kurzer Plasmaintensitätsminima 41' und eine entsprechend hohe Entladeeffizienz spricht. Daneben ist es auch im Fall des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 4 nicht ratsam, bei der Plasmaanregung bzw. der in das Plasma 15 eingekoppelten Hochfrequenzleistung zu einem Tastverhältnis von wesentlich weniger als 1 : 1 zu gehen, da ansonsten die benötigten Impulsspitzenleistungen für die Plasmaerzeugung unwirtschaftlich hoch werden. Rather, it is even the case that the highest anion concentrations in the plasma 15 are only present for a short period of time at and immediately after the collapse of the second plasma intensity maximum 40 ′, that is to say the maximum discharge effect is only present for a short time during and after the transition into reaches the second plasma intensity minimum 41 '. Thereafter, only a significantly reduced anion concentration is available in the plasma 15 , which speaks for the use of possible short plasma intensity minima 41 'and a correspondingly high discharge efficiency. In addition, even in the case of the exemplary embodiment according to FIG. 4, it is not advisable to go to a pulse duty factor of substantially less than 1: 1 for the plasma excitation or the high-frequency power coupled into the plasma 15 , since otherwise the peak pulse powers required for the plasma generation are otherwise uneconomically high become.

Konkret liegt die in das induktiv gekoppelte Plasma 15 eingekoppelte Hochfrequenzleistung erneut zwischen 3 kW und 5 kW, die Frequenz der hochfrequent getakteten Pulse 32 und der nachfolgenden hochfrequent getakteten Pulspausen 33 bei beispielsweise 100 kFz bei einem "Duty Cycle" von 5%, und die mittlere, in die Substratelektrode 18 eingekoppelte Hochfrequenzleistung während der niederfrequent getakteten Pulspakete 30 bei beispielsweise 20 Watt, wobei im Übrigen in Fig. 4 lediglich die Modulation der Plasmaintensität während eines einzelnen, niederfrequent getakteten Pulspaketes 30 gemäß Fig. 2 dargestellt ist. Im Anschluss an dieses niederfrequent getaktete Pulspaket 30 folgt dann eine niederfrequent getaktete Pulspause 31 gemäß Fig. 2 während der gleichzeitig auch die Intensität des Plasmas 15 auf das erste Plasmaintensitätsminimum 41 gemäß Fig. 2 sinkt und dort während der Zeit der niederfrequent getakteten Pulspause 31 verbleibt. Dies ist zur Verdeutlichung in Fig. 6 vollständig dargestellt. Specifically, the high-frequency power coupled into the inductively coupled plasma 15 is again between 3 kW and 5 kW, the frequency of the high-frequency clocked pulses 32 and the subsequent high-frequency clocked pulse pauses 33 is, for example, 100 kFz with a "duty cycle" of 5%, and the average , High frequency power coupled into the substrate electrode 18 during the low-frequency pulse packets 30, for example 20 watts, otherwise only the modulation of the plasma intensity during a single, low-frequency pulse packet 30 according to FIG. 2 is shown in FIG. 4. This low-frequency pulse packet 30 is followed by a low-frequency pulse pause 31 according to FIG. 2, during which the intensity of the plasma 15 also drops to the first plasma intensity minimum 41 according to FIG. 2 and remains there during the time of the low-frequency pulse pause 31 . This is shown in full in Fig. 6 for clarity.

Die Fig. 5 erläutert ein drittes Ausführungsbeispiel für eine zeitliche Synchronisation einer Modulation der Intensität des Plasmas 15 mit der hochfrequent gepulsten, niederfrequent modulierten Hochfrequenzleistung, die in die Substratelektrode 18 eingekoppelt wird. Dabei wird im Unterschied zu Fig. 6 auch während der niederfrequent getakteten Pulspause 31 die zeitliche Modulation der Intensität des Plasmas 15 gemäß Fig. 4 aufrechterhalten. FIG. 5 explains a third exemplary embodiment for a time synchronization of a modulation of the intensity of the plasma 15 with the high-frequency pulsed, low-frequency modulated high-frequency power, which is coupled into the substrate electrode 18 . In contrast to FIG. 6, the temporal modulation of the intensity of the plasma 15 according to FIG. 4 is maintained even during the low-frequency pulse pause 31 .

Auf diese Weise wird erreicht, dass während der relativ langen niederfrequent getakteten Pulspausen 31, wobei der Begriff "relativ lange" in Bezug auf die Abklingdauer der Anionenkonzentration in dem Plasma 15 nach dessen Zusammenbruch bzw. dem Übergang der Plasmaintensität auf das zweite Plasmaintensitätsminimum 41' zu verstehen ist, immer wieder das Plasma 15 hochgefahren und wieder heruntergefahren wird, so dass sich die Phasen eines Plasmazusammenbruchs mit der damit verbundenen erhöhten Anionenkonzentration ständig wiederholen. Insofern wird die niederfrequent getaktete Pulspause 31 effektiver genutzt, in dem nicht nur einmal zu deren Beginn ein Plasmazusammenbruch mit erhöht auftretender Anionenkonzentration generiert wird, die danach, gemessen an der Zeitdauer der niederfrequent getakteten Pulspause 31, schnell wieder abklingt, sondern immer wieder solche Phasen für die Entladung der in dem Ätzkörper erzeugten Trenchgräben bereit gestellt werden. Insofern dienen die niederfrequent getakteten Pulspausen 31 nun nicht mehr nur der Selbstentladung der Trenchgräben, sondern es werden zusätzlich periodisch während der niederfrequent getakteten Pulspausen 31 "Anionenkonzentrationsspitzen" bereitgestellt, die den Entladungsprozess beschleunigen. Daneben entschärft sich durch diese Vorgehensweise auch das Problem eines zu geringen "Duty Cycle" für die Plasmaerzeugung, da durch die Entkopplung der Plasmaerzeugung von der niederfrequenten Modulation der Hochfrequenzleistung an der Substratelektrode 18 nun in einfacher Weise auch ein "Duty Cycle" von besser als 1 : 1 erreichbar ist. In this way it is achieved that during the relatively long low-frequency pulse pauses 31 , the term “relatively long” in relation to the decay time of the anion concentration in the plasma 15 after its breakdown or the transition of the plasma intensity to the second plasma intensity minimum 41 ′ is understood, the plasma 15 is raised and lowered again and again, so that the phases of a plasma breakdown with the associated increased anion concentration are repeated continuously. In this respect, the low-frequency pulse pause 31 is used more effectively by not only generating a plasma breakdown with an increasing concentration of anions at the beginning, which then quickly subsides again, measured by the duration of the low-frequency pulse pause 31 , but always such phases for the discharge of the trench trenches produced in the etching body are provided. In this respect, the low-frequency pulse pauses 31 are no longer only used for self-discharge of the trench trenches, but “anion concentration peaks” are also provided periodically during the low-frequency pulse pauses 31 , which accelerate the discharge process. In addition, this procedure also alleviates the problem of a "duty cycle" that is too short for the plasma generation, since the decoupling of the plasma generation from the low-frequency modulation of the high-frequency power at the substrate electrode 18 now also easily results in a "duty cycle" of better than 1 : 1 can be reached.

Um die Intensität des Plasmas 15 auf das Intensitätsminimum 41, 41' nahe an einem Erlöschen des Plasmas 15 einzustellen und zu stabilisieren, macht man von der Tatsache Gebrauch, dass die in den Spulengenerator 13 reflektierte Leistung sprunghaft ansteigt, wenn das Plasma 15 zu erlöschen, das heißt aus einem induktiven Mode in einen elektrisch kapazitiv gekoppelten Mode überzugehen droht. Durch sofortiges Hochregeln der Vorwärtsleistung des Spulengenerators 13 lässt sich dieser Zustand abfangen und an der Grenze des induktiv gekoppelten Betriebsmodus halten, so dass die derart gesteigerte Leistung des Spulengenerators 13 die Elektronendichte in dem Plasma 15 wieder auf den Wert eines stabilen Betriebszustandes hebt. In order to adjust and stabilize the intensity of the plasma 15 to the intensity minimum 41 , 41 'close to the extinction of the plasma 15 , use is made of the fact that the power reflected in the coil generator 13 increases suddenly when the plasma 15 goes out. that is, from an inductive mode to an electrically capacitively coupled mode. By immediately regulating the forward power of the coil generator 13 , this state can be intercepted and kept at the limit of the inductively coupled operating mode, so that the increased power of the coil generator 13 increases the electron density in the plasma 15 to the value of a stable operating state.

Die Vorwärtsleistung P_Forward des Spulengenerators 13 wird dabei in den Plasmintensitätsminima 41, 41' mit der in den Spulengenerator 13 reflektierten Leistung P_Reflected gekoppelt nach:

P_Forward = P_Soll + V.P_Reflected

wobei V ein Verstärkungsfaktor des Regelkreises ist, für den bevorzugt gilt: V >> 1. Der Fall V = 1 entspricht der bei modernen Hochfrequenzgeneratoren üblichen "Load"-Regelung, das heißt die Vorwärtsleistung wird bei Auftreten von reflektierter Leistung so geregelt, dass die Differenz zwischen Vorwärtsleistung und Rückwärtsleistung, das heißt die tatsächlich in das Plasma 15 eingekoppelte Hochfrequenzleistung, dem vorgegebenen Sollwert entspricht und konstant bleibt. Dieser Fall der gewöhnlichen "Load"-Regelung ist vielfach unzureichend für die Stabilisierung des Plasmas 15 an der kritischen Modengrenze, da sich hierbei die effektiv in das Plasma 15 eingekoppelte Hochfrequenzleistung nicht erhöht, wie es für ein Abfangen eines zusammenbrechenden Plasmas 15 erforderlich wäre. Insofern wird der Regelfaktor V hier bevorzugt auf Werte deutlich größer 1, beispielsweise auf Werte zwischen 5 und 10, eingestellt, wobei zudem als Sollwertvorgabe (P_soll) einen Wert möglichst nahe oder sogar etwas unterhalb des Wertes einstellt, der für einen Grenzbetrieb des Plasmas 15, d. h. eine Intensität knapp oberhalb dem Erlöschen des Plasmas 15, benötigt wird. The forward power P _{Forward of} the coil generator 13 is coupled in the plasmin intensity minima 41 , 41 'to the power P _Reflected reflected in the coil generator 13 according to:

P _Forward = P _Soll + VP _Reflected

where V is a gain factor of the control loop, for which the following preferably applies: V >> 1. The case V = 1 corresponds to the "load" control customary in modern high-frequency generators, that is to say the forward power is regulated when reflected power occurs so that the Difference between forward power and reverse power, that is to say the high-frequency power actually coupled into the plasma 15 , corresponds to the predetermined target value and remains constant. This case of the usual “load” control is often insufficient for the stabilization of the plasma 15 at the critical mode boundary, since in this case the high-frequency power that is effectively coupled into the plasma 15 does not increase, as would be necessary to intercept a collapsing plasma 15 . Insofar as the control factor V is here preferably to values significantly greater than 1, for example, set to values between 5 and 10, wherein in addition _(to P) as setpoint input a value as close as possible or even slightly adjusted below the value representative of a limit operation of the plasma 15 , ie an intensity just above the extinction of the plasma 15 , is required.

Ire Übrigen kann die vorstehend erläuterte Pulsstrategie, d. h. die Modulation der Plasmaintensität und der in die Substratelektrode 18 eingekoppelte Hochfrequenzleistung als Funktion der Zeit bei einem Prozess nach Art der DE 42 41 045 C1 sowohl im Verlauf der Depositionszyklen als während der Ätzzyklen eingesetzt werden. In der Regel genügt es jedoch, sie auf die Ätzzyklen zu beschränken, da nur während der Ätzzyklen die Gefahr der Taschenbildung besteht. Zudem steht dann während der Depositionszyklen die volle Generatorleistung zur Verfügung. Zudem ist es vielfach auch vorteilhaft, während der Depositionszyklen das Einkoppeln von Hochfrequenzleistung in die Substratelektrode 19 ganz auszuschalten. The rest of the pulse strategy explained above, ie the modulation of the plasma intensity and the high-frequency power coupled into the substrate electrode 18 as a function of time, can be used in a process according to DE 42 41 045 C1 both in the course of the deposition cycles and during the etching cycles. As a rule, however, it is sufficient to limit them to the etching cycles, since there is a risk of pocket formation only during the etching cycles. In addition, the full generator power is then available during the deposition cycles. In addition, it is also often advantageous to completely switch off the coupling of high-frequency power into the substrate electrode 19 during the deposition cycles.

Eine besonders einfache Modulation der Intensität des Plasmas 15 ergibt sich durch Einsatz einer induktiv gekoppelten Plasmaquelle mit einer Magnetspulenanordnung, wie sie in der Anmeldung DE 100 51 831.1 beschrieben und in Fig. 1 dargestellt ist. Hierbei werden zwischen der ICP-Quelle, d. h. dem induktiv gekoppelten Plasma 15, und dem Substrat 19 mindestens zwei Magnetfeldspulen 16 angeordnet, wobei eine obere Magnetfeldspule 16 der ICP-Quelle zugewandt und eine untere Magnetfeldspule dem Substrat 19 zugewandt ist, die von gegensinnigen und im Allgemeinen unterschiedlich großen elektrischen Strömen durchflossen werden, so dass sie gegeneinander gerichtete, in der Regel unterschiedlich starke Magnetfelder erzeugen. A particularly simple modulation of the intensity of the plasma 15 is obtained by using an inductively coupled plasma source with a magnetic coil arrangement, as described in the application DE 100 51 831.1 and shown in FIG. 1. Here, at least two magnetic field coils 16 are arranged between the ICP source, that is to say the inductively coupled plasma 15 , and the substrate 19 , an upper magnetic field coil 16 facing the ICP source and a lower magnetic field coil facing the substrate 19 , which is caused by opposing and im Electrical currents of different sizes are generally flowed through, so that they generate magnetic fields which are directed towards one another and generally have different strengths.

Im Einzelnen wird dabei die obere, der ICP-Quelle zugewandte Magnetfeldspule 16 auf eine Magnetfeldstärke eingestellt, wie sie für eine optimale Plasmaerzeugung erforderlich ist, während die untere, dem Substrat 19 zugewandte Magnetfeldspule 16 ein entgegen gesetzt gerichtetes Magnetfeld erzeugt, dessen Stärke so eingestellt ist, wie es für eine optimale Uniformität der Ätzung, d. h. eine optimale Verteilung des Energieeintrages über die Oberfläche des Substrates 19, erforderlich ist. Specifically, the upper magnetic field coil 16 facing the ICP source is set to a magnetic field strength as required for optimal plasma generation, while the lower magnetic field coil 16 facing the substrate 19 generates an oppositely directed magnetic field, the strength of which is set in this way , as is necessary for an optimal uniformity of the etching, ie an optimal distribution of the energy input over the surface of the substrate 19 .

Der Einsatz der Magnetfeldspulen 16 bewirkt zunächst, dass damit vor allem im Grenzfall des gerade nicht erlöschenden Plasmas ein Plasma 15 mit niedrigerer Anregungsdichte und Elektronenkonzentration unterhalten werden kann, als es ohne diese möglich wäre. Dies liegt daran, dass das erzeugte Magnetfeld "die Lebensdauer" der im Plasma 15 befindlichen Elektronen erhöht, indem Wandverluste im Quellenbereich reduziert werden, so dass darüber besonders gut ein gewünschtes "ambipolares" Plasma mit minimaler Dichte an freien Elektronen während der Plasmaintensitätsminima 41, 41' aufrecht erhalten werden kann. The use of the magnetic field coils 16 initially has the effect that a plasma 15 with a lower excitation density and electron concentration can be maintained, especially in the limit case of the plasma which is not yet extinguishing, than would be possible without it. This is because the generated magnetic field "increases the lifespan" of the electrons in the plasma 15 by reducing wall losses in the source region, so that a desired "ambipolar" plasma with a minimum density of free electrons during the plasma intensity minima 41 , 41 is particularly good 'can be maintained.

Um nun eine Modulation der Intensität des Plasmas 15 zu erreichen, steht bei einer Plasmaätzanlage 5 gemäß Fig. 1 nun nicht nur die von dem Spulengenerator 13 über die Spule 11 in das Plasma 15 eingekoppelte Hochfrequenzleistung, sondern zusätzlich oder alternativ auch die Stärke des von den Feldspulen 16 erzeugten Magnetfeldes innerhalb der Kammer 10 zur Verfügung. So setzt man zur Einstellung des ersten Plasmaintensitätsmaximums 40 beispielsweise zunächst Spulenströme in Feldspulen 16 ein, die den Zielstromwerten des Prozesses gemäß DE 100 51 831.1 entsprechen, d. h. beispielsweise 10 Ampere für die obere Feldspule 16 und 7 Ampere für die entgegengesetzt gepolte untere Feldspule 16. In order to achieve a modulation of the intensity of the plasma 15 , in a plasma etching system 5 according to FIG. 1, not only is the high-frequency power coupled into the plasma 15 by the coil generator 13 via the coil 11 , but additionally or alternatively also the strength of the Field coils 16 generated magnetic field within the chamber 10 are available. For example, to set the first plasma intensity maximum 40 , coil currents in field coils 16 are first used which correspond to the target current values of the process according to DE 100 51 831.1, i.e. for example 10 amps for the upper field coil 16 and 7 amps for the oppositely polarized lower field coil 16 .

Um danach in das Plasmaintensitätsminimum 41, 41' umzuschalten, werden diese Ströme dann reduziert, beispielsweise so, dass beide Ströme in den Feldspulen 16 synchron auf null zurückgefahren oder getaktet werden. Alternativ können jedoch auch Zwischenwerte angefahren werden, beispielsweise 3 Ampere für die obere Feldspule 16 und 2 Ampere für die untere Feldspule 16. In order to then switch to the plasma intensity minimum 41 , 41 ', these currents are then reduced, for example in such a way that both currents in the field coils 16 are synchronously reduced to zero or clocked. Alternatively, however, intermediate values can also be approached, for example 3 amperes for the upper field coil 16 and 2 amperes for the lower field coil 16 .

Insofern werden in der einfachsten Ausführungsform beide Spulenströme jeweils zeitgleich zwischen einem hohen und einem niedrigen Extremwert hin und her geschaltet, wodurch der gleiche Effekt wie durch ein Zurückfahren der Leistung des Spulengenerators 13 bewirkt wird, d. h. die Plasmadichte bricht beim Zurücknehmen der Magnetspulenströme zusammen und erreicht das Plasmaintensitätsminimum 41, 41', wobei kurzzeitig eine hohe Anionendichte aus der Rekombination von Elektronen und Neutralgasteilchen entsteht. Dabei ist jedoch zu beachten, dass sich Magnetspulenströme nicht so schnell modulieren lassen wie die in das Plasma 15 eingekoppelte Hochfrequenzleistung. Insbesondere sind aufgrund der Induktivität der Feldspulen 16 lediglich Taktfrequenzen unter 10 kHz möglich. Andererseits ist die Variation eines Gleichstromes wesentlich einfacher und unproblematischer als die Variation einer hochfrequenten Wechselspannung mit Hilfe des Spulengenerators 13. In this respect, in the simplest embodiment, both coil currents are switched back and forth simultaneously between a high and a low extreme value, which has the same effect as by reducing the power of the coil generator 13 , that is to say the plasma density collapses when the magnetic coil currents are reduced and achieves this Plasma intensity minimum 41 , 41 ', for a short time a high anion density resulting from the recombination of electrons and neutral gas particles. It should be noted, however, that magnetic coil currents cannot be modulated as quickly as the high-frequency power coupled into the plasma 15 . In particular, only clock frequencies below 10 kHz are possible due to the inductance of the field coils 16 . On the other hand, the variation of a direct current is much simpler and less problematic than the variation of a high-frequency alternating voltage with the help of the coil generator 13 .

Besonders günstig zur Vermeidung von reflektierten Leistungen ist es weiterhin, wenn die Änderung des elektrischen Stromes in den Feldspulen 16 nicht instantan erfolgt, sondern eine endliche Änderungsgeschwindigkeit aufweist, was natürlich auch für die Variation der Hochfrequenzleistung des Spulengenerators 13 gilt, bei dem eine Impedanzanpassung mit Hilfe der ersten Matchbox 12 durch eine möglichst langsame Leistungsänderung generell leichter möglich ist. To avoid reflected power, it is also particularly favorable if the change in the electric current in the field coils 16 does not take place instantaneously, but instead has a finite rate of change, which of course also applies to the variation of the high-frequency power of the coil generator 13 , in which an impedance matching is carried out with the aid of the first matchbox 12 is generally easier due to a slow change in power.

Diese endliche Änderungsgeschwindigkeit lässt sich mit Hilfe einer Modulation der Magnetspulenströme besonders einfach gestalten, da man hier lediglich eine Gleichspannung bzw. einen Gleichstrom mit einer Modulationsspannung von endlicher Flankensteilheit überlagern muss. This finite rate of change can be solved with the help modulation of the solenoid currents is particularly simple design, since you only need a DC voltage or a direct current with a modulation voltage of finite slope must overlap.

So wird im Rahmen des erläuterten Ausführungsbeispiels beispielsweise eine Wechselspannung bzw. ein Wechselstrom an beiden Feldspulen 16 eingesetzt, der entsprechend den Gleichungen

U₁(t) = U₀₁.sin(ωt) U₂(t) = -U₀₂.sin(ωt)

variiert. Die Wechselspannungen bzw. Ströme an den beiden Feldspulen 16 sind dabei zu jedem Zeitpunkt gegenphasig, wobei U₀₁ und U₀₂ die Spannungsamplituden bzw. Stromamplituden an jeweils einer der beiden Magnetfeldspulen 16 bezeichnen. For example, an AC voltage or an AC current is used at both field coils 16 within the scope of the exemplary embodiment explained, which corresponds to the equations

U ₁ (t) = U ₀₁ .sin (ωt) U ₂ (t) = -U ₀₂ .sin (ωt)

varied. The AC voltages or currents to the two field coils 16 are in phase opposition at each time point, where U ₀₁ and U ₀₂ denote the voltage amplitude or current amplitudes at one of the two magnetic field coils sixteenth

Alternativ ist es auch möglich, mit gleichgerichteten Wechselspannungen bzw. Strömen zu arbeiten, wobei dann der Ausdruck sin(ωt) jeweils durch den Absolutbetrag abs(sin(ωt)) zu ersetzen ist. Alternatively, it is also possible to use rectified AC voltages or currents to work, then the Expression sin (ωt) in each case by the absolute amount abs (sin (ωt)) is to be replaced.

Schließlich ist es, wie ausgeführt, vielfach auch vorteilhaft, die Magnetspulenströme nicht auf null zurückzufahren. Die Spulenspannungen bzw. Spulenströme durch die beiden Feldspulen 16 folgen dann beispielsweise den Gleichungen:

U₁(t) = U_offset,1 + U₀₁.abs(sin(ωt)

U₂(t) = -U_offset,2 - U₀₂.abs(sin(ωt))
Finally, as stated, it is also often advantageous not to reduce the magnet coil currents to zero. The coil voltages or coil currents through the two field coils 16 then follow the equations, for example:

U ₁ (t) = U _{offset, 1} + U ₀₁ .abs (sin (ωt)

U ₂ (t) = -U _{offset, 2} - U ₀₂ .abs (sin (ωt))

Dabei sind die Offset-Ströme bzw. Offset-Spannungen U_offset,1 bzw. U_offset,2 jeweils derart dimensioniert, dass das Auftreten von sogenannten "Beaking-Effekten" im Randbereich des Substrates 19 noch wirksam unterdrückt wird und damit noch ein homogenes Ätzergebnis über die gesamte Substratoberfläche erreicht wird. The offset currents or offset voltages U _{offset, 1} or U _{offset, 2 are} each dimensioned such that the occurrence of so-called “beaking effects” in the edge region of the substrate 19 is still effectively suppressed and thus a homogeneous etching result is achieved over the entire substrate surface.

Ist weiter die Frequenz ω gemäß den vorstehenden Gleichungen vergleichsweise klein, d. h. beispielsweise 10 Hz bis 50 Hz, und die Geschwindigkeit der eingesetzten ersten Matchbox 12 bei der Impedanzanpassung hoch genug, um einer solchen Modulation der Plasmaintensität zu folgen, ist es auf die Weise sogar möglich, das Auftreten von reflektierten Leistungen in den Spulengenerator 13 gänzlich zu vermeiden, und trotzdem die unerwünschte Taschenbildung signifikant zu unterdrücken. Wesentlich ist dabei nur, dass die Dichte des Plasmas 15 moduliert wird und durch diese Modulation bevorzugt periodisch Phasen erhöhter Anionenkonzentration zur Verfügung stehen, die für eine Entladung von Trenchgräben mit hohem Aspektverhältnis sorgen. Furthermore, if the frequency ω is comparatively low according to the above equations, ie for example 10 Hz to 50 Hz, and the speed of the first matchbox 12 used in the impedance matching is high enough to follow such a modulation of the plasma intensity, it is even possible in this way to completely avoid the occurrence of reflected powers in the coil generator 13 , and yet to significantly suppress the undesired pocket formation. It is only important that the density of the plasma 15 is modulated and that this modulation preferably provides periodically phases of increased anion concentration which ensure that trench trenches with a high aspect ratio are discharged.

Claims

1. A method for etching of structures in a etching body, in particular laterally precisely defined with an etching mask recesses in a silicon body, by means of a plasma, at least temporarily, a frequency-pulsed, low-frequency modulated high-frequency power is coupled into the etching body by means of a high-frequency alternating voltage, characterized that the intensity of the plasma ( 15 ) is modulated as a function of time.

2. The method according to claim 1, characterized in that the intensity of the plasma ( 15 ) at least temporarily, in particular periodically, between a maximum value ( 40 , 40 ') maintained over a first time period and a minimum value ( 41 , 41 ') is modulated, the minimum value ( 41 , 41 ') being selected such that the plasma ( 15 ) does not go out during the second period.

3. The method according to claim 2, characterized in that the minimum value ( 41 , 41 ') is chosen so low that the plasma ( 15 ) does not go out.

4. The method according to claim 1, characterized in that the intensity of the plasma ( 15 ) is at least temporarily, in particular periodically, modulated such that it has a maximum value ( 40 , 40 ') over a first time period and to zero over a second time period decreases.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the intensity of the plasma ( 15 ) continuously periodically between a maximum value ( 40 , 40 ') maintained over a first period and a minimum value ( 41 , 41 ) maintained over a second period ') is modulated, in particular is pulsed in a rectangular shape, the minimum value ( 41 , 41 ') being selected such that the plasma does not go out during the second time period.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in a first time period, the intensity of the plasma ( 15 ) continuously periodically between a maximum value ( 40 , 40 ') maintained over a first time period and a minimum value maintained over a second time period ( 41 , 41 ') is modulated, in particular is pulsed in a rectangular shape, the minimum value ( 41 , 41 ') being selected such that the plasma ( 15 ) does not go out during the second time period, and that in a second time period the intensity of the plasma ( 15 ) is reduced to zero over a third period of time or an intensity ( 41 ) reduced compared to the maximum value ( 40 , 40 '), in particular an intensity at which the plasma ( 15 ) does not just go out.

7. The method according to claim 6, characterized in that that the first and second periods are periodic alternating, in particular immediately following one another to repeat.

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the high-frequency pulsed, low-frequency modulated high-frequency power and the modulated plasma intensity are correlated with one another in such a way that at times during which a low-frequency pulsed pulse packet ( 30 ) is coupled into the etching body ( 19 ) , there is an intensity maximum ( 40 ) of the plasma ( 15 ).

9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the high-frequency pulsed, low-frequency modulated high-frequency power and the modulated plasma intensity are correlated with one another in such a way that at times during which a low-frequency pulse pause ( 31 ) is applied to the etching body ( 19 ), there is an intensity minimum of the plasma ( 15 ).

10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the low-frequency clocked pulse packet ( 30 ) has a plurality of alternating, high-frequency clocked pulses ( 32 ) and pulse pauses ( 33 ), the duration of the pulses ( 32 ) and the duration the pulse pauses ( 33 ) define a first pulse-to-pause ratio, and that the first time period during which the intensity of the plasma ( 15 ) has the maximum value ( 40 ') and the second time period during which the intensity of the plasma ( 15 ) has the minimum value ( 41 '), define a second pulse-to-pause ratio, and that the second pulse-to-pause ratio is greater than the first pulse-to-pause ratio.

11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the frequency with which the high-frequency clocked pulses ( 32 ) and the high-frequency clocked pulse pauses ( 33 ) of the high-frequency power are repeated is greater than the frequency with which the maximum values ( 40 , 40 ' ) and the minimum values ( 41 , 41 ') of the intensity of the plasma ( 15 ) are repeated.

12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the frequency with which the low-frequency clocked pulse packets ( 30 ) and the low-frequency clocked pulse pauses ( 31 ) repeat themselves is at least approximately the same as the frequency with which the first period and the second Repeat period.

13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the frequency with which the low-frequency clocked pulse pacts ( 30 ) and the low-frequency clocked pulse pauses ( 31 ) repeat are at least approximately the same or less than the frequency with which the first time period and repeat the second period.

14. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the modulation of the intensity of the plasma ( 15 ) via an in particular periodically changing time, coupled into the plasma ( 15 ) radio frequency power and / or an in particular periodically changing field strength of a the plasma acting magnetic field takes place.

15. The method according to claim 1, characterized in that the etching body ( 19 ) is connected to a substrate electrode ( 18 ) which is acted upon by the high-frequency power.