DE3241391A1

DE3241391A1 - Hochfrequenz-aetztisch mit elektrisch vorgespanntem einfassungteil

Info

Publication number: DE3241391A1
Application number: DE19823241391
Authority: DE
Inventors: David James Santa Cruz Calif. Harra; Frederick Thomas Sunnyvale Calif. Turner
Original assignee: Varian Associates Inc
Current assignee: Varian Medical Systems Inc
Priority date: 1981-11-12
Filing date: 1982-11-09
Publication date: 1983-05-19
Also published as: IT1153022B; JPS5889826A; IT8224237A0; GB2109282B; FR2516308A1; GB2109282A; US4392938A; IT8224237A1; FR2516308B1

Description

Hochfrequenz-Ätztisch mit elektrisch vorgespanntem Einfassunqsteil

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erzielen einer gleichmäßigeren Ätzwirkung bei einem Halbleiterplättchen und betrifft insbesondere einen Hochfrequenz-Ätztisch, bei dem nahe seinem Rand ein elektrisch vorgespanntes Element angeordnet ist, damit sich beim Ätzen eines Halbleiterplättchens eine gleichmäßigere Ätzgeschwindigkeit erzielen läßt.

Bei der Herstellung von Halbleiterbausteinen ist es in verschiedenen Fertigungsstadien erforderlich, die Oberfläche des Plättchens zu ätzen. Hierzu gehören verschiedene Arbeitsschritte, z.B. ein Ätzen zur Reinigung einer Fläche vor dem Aufbringen einer Metallisierung oder vor der Durchführung eines epitaxialen Züchtungsschritts sowie die Erzeugung eines Musters in der Metallisierungsschicht oder einem Oxid durch selektives Ätzen einer Schicht, die teilweise mit einem Photolack beschichtet ist. Hierbei ist es bis jetzt üblich, chemische Ätzmittel einzusetzen. In zunehmendem Maße werden jedoch neuerdings sogenannte trockene Ätzverfahren angewendet; hierzu gehören das Sprühätzverfahren, das Ionenstrahl-Fräsen sowie das Ätzen mittels reaktiver Ionen. Das gelegentlich auch als Plasmaätzen bezeichnete Sprühätzen ist bekannt und z.B. beschrieben in G.N. Jackson, "R.F. Sputtering", Thin Solid Films» Bd. 5, S. 209, 236 ff. (1970) und R. Glang u.a., "Generation of Patterns in Thin Films" in Handbook of Thin Film Technology, S. 7-49 (1970). Die Theorie der Wirkungsweise des Sprühätzens

• · —Ο —

ist im folgenden kurz dargestellt« Das Substrat wird auf einem hohen Potential gehalten, und zwar einer Gleichspannung oder einer Hochfrequenzspannung, und über der Oberfläche des Substrats wird ein Glimmentladungsplasma erzeugt. Das Plasma besteht aus einem Gemisch aus Elektronen, Ionen und neutralen Atomen oder Molekülen; die Anzahl der Ionen und Elektronen ist annähernd ausgeglichen, so daß die Netto—Ladung nahezu den Wert Null hat und die Ionen nicht durch Abtriften in einem aufgedrückten elektrischen F.eld, sondern durch Diffusion .bewegt werden. In dem Raum unmittelbar über dem Substrat und unterhalb des Plasmas existiert ein als Dunkelraum bezeichneter Bereich, in dem Elektronen nicht in einer bemerkenswerten Anzahl zu finden sind» Wenn positive Ionen in Richtung auf die Grenze zwischen dem Dunkelraum und dem Plasma (auch den Plasmahüllen) diffundieren, werden sie nicht mehr durch die Elektronen abgedeckt, und sie werden durch das Potential eines negativ geladenen Substrats abgezogen. Sie werden in Richtung auf die Oberfläche des auf dem Ätztisch angeordneten Gegenstandes angezogen, um auf den Gegenstand aufzutreffen und hierbei eine Ätzwirkung hervorzurufen.

Der Erzielung einer gleichmäßigen Ätzwirkung bei allen Teilen eines Halbleiterplättchens kommt neuerdings bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen eine zunehmend«? Bedeutung zu. Dies hat seinen Grund darin, daß auch das Ausmaß der Integration von Schaltkreisen zunimmt, während die kleinste Linienbreite bei lithographischen Mustern ständig weiter verringert wird. Kleine lithographische Merkmale könnten in Bereichen zerstört werden, in denen eine hohe Ätzleistung hervorgerufen wird, während sich eine einwandfreie Ätzwirkung bei anderen Teilen des gleichen Halbleiterplättchens erzielen lassen könnte. Daher ist es häufig erwünscht und notwendig, den Ätzvorgang mit einer Gleichförmigkeit von _+10% durchzuführen. Um eine gleichmäßige Ätzwirkung zu gewährleisten, werden bereits elektrisch nicht geerdete Abschirmungen benutzt, wie es von R. Mundt u.a. beschrieben ist in "Etch Uniformity in a CCl₄ Plasma Aluminum Etch", Proceedings,

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International Electron Device Meeting, 1980, S. 16.3; ferner kann man den zu ätzenden Gegenstand in der Mitte eines großen Ätztisches anordnen, wie es von R.S. Nowicki in "Properties of RF-Sputtered Al₉O₃ Films Deposited by Planar Magnetron", J. Vac. Sei. Tech., Bd. 14, Nr. 1, S. 127 (1977) beschrieben wurde.

Beim Hochfrequenz-Sprühätzen ist es bekanntlich erforderlich, über dem Substrat eine konstante Höhe des Dunkelraums aufrechtzuerhalten, um eine gleichmäßige Ätzwirkung zu gewährleisten. Diese Bedingung muß erfüllt werden, da die relative Höhe der Plasmahülle die Anzahl der Ionen bestimmt, die extrahiert werden, sowie die Richtung der anfänglichen Bahnen in Richtung auf das Substrat, so daß hierdurch die Gleichmäßigkeit der Ätzgeschwindigkeit bestimmt wird. Außerdem krümmt sich die Plasmahülle am Rand des zu ätzenden Substrats nach unten, um mit den geerdeten Konstruktionen zusammenzutreffen, welche den Rand des Ätztisches umgeben. Dies führt zu einer Fokussierwirkung, denn Ionen, die aus dem Plasma in der Nähe des Randes des Ätztisches extrahiert werden, bewegen sich längs konvergierender Bahnen, so daß sich eine größere Anzahl von Ionen ergibt^ die auf den äußeren Rand des Substrats auftreffen. Um bei Hochfrequenz-Ätztischen gleichmäßige Ätzgeschwindigkeiten zu erzielen, ist es daher bis jetzt üblich, die Tische mit einer ebenen Form herzustellen und ihre Abmessungen erheblich größer zu machen als diejenigen des zu ätzenden Gegenstandes, um solche Fokussierwirkungen im Bereich des Randes des zu ätzenden Gegenstandes zu vermeiden; alternativ wird' die umgebende Erdungselektrode mit einer solchen Form ausgebildet, daß ein Abschluß des Plasmas in der gewünschten Entfernung von den Rändern des Halbleiterplattchens erfolgt. ·

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochfrequenz-Ätztisch anzugeben, der im Vergleich zum Stand der Technik ein gleichmäßigeres Ätzen eines Halbleiterplattchens ermöglicht. Weiter soll ein elektrisch vorgespanntes Einfassungsteil vorhanden sein, welches sich entlang der Peripherie des Tisches erstreckt,

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um die Begrenzung der Plasmahülle weiter nach außen zu ■verrlegai, insbesaxkns soll an das Einfassungsteil eine bekannte Vorspannung angelegt wird, um eine im wesentlichen gleichmäßige Höhe des Dunkelraums über dem Tisch mindestens im Bereich eines auf dem Tisch angeordneten Substrats aufrechtzuerhalten.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand schernatischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen diametralen Schnitt eines Hochfrequenz-Ätztisches bekannter Art;

Fig. 2 einen diametralen Schnitt eines erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Ätztisches;

Fig. 3 die Draufsicht des Hochfrequenz-Ätztisches nach Fig» 2;

Fig. 4 in einem Teilschnitt eine Plasmahülle, wie sie sich über einem Hochfrequenz-Ätztisch bekannter Art ausbildet;

Fig. 5 einen Teilschnitt'einer Plasmahülle, wie sie sich über einem Hochfrequenz-Ätztisch nach der Erfindung ausbildet;

Fig. 6 in einer graphischen Darstellung die Ätzgeschwindigkeit in Ä/min bei einem auf einem Hochfrequenz—Ätztisch bekannter Art angeordneten Plättchen aus ..Aluminium;

Fig. 7 in einer graphischen Darstellung die Ätzgeschwindigkeit bei einem auf einem erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Ätztisch angeordneten Aluminiumplattchen, bei dem der Ätztisch auf einer Spannung von -1200 V und das Einfassungsteil jeweils auf einer Spannung von 0 bzw» -100 bzw. -200 bzw. -500 V gehalten wird; und

Fig. 8 in einer graphischen Darstellung die Ätzgeschwindigkeit bei einem auf dem erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Ätztisch

angeordneten Plättchen aus Siliziumdioxid, wobei der Ätztisch auf einer Spannung von -2000 V und das Einfassungsteil jeweils auf einer Spannung von -600 bzw. -680 bzw. -760 V gehalten wird.

Erfindungsgemäß ist die vorstehend genannte Aufgabe durch die Schaffung eines Hochfrequenz-Atztisches gelöst, dessen äußerem Rand ein elektrisch vorgespanntes Einfassungsteil benachbart ist, das zwar elektrisch leitfähig, jedoch von anderen leitfähigen Elementen der Vorrichtung isoliert ist. Dieses Einfassungsteil ist gegenüber dem Rand des Tisches so angeordnet, daß sich die Begrenzung des oberhalb des Ätztisches erzeugten■ Plasmas über den Rand des Ätztisches hinaus fortsetzt, um zu verhindern, daß Ionen auf den Rändern eines auf dem Tisch zu ätzenden Gegenstandes fokussiert werden. Das dem Einfassungsteil aufgedrückte Potential erzeugt über der Oberfläche des Tisches und des Einfassungsteils einen Dunkelraum von ausreichender Höhe, so .daß sich die waagerechte Erstreckung der Plasmahülle oberhalb des Ätztisches über dessen Ränder hinaus erweitern läßt.

Bei einem Hochfrequenzplasma wird die Ätzwirkung durch die positiven Ionen hervorgerufen, die aus dem Plasma extrahiert werden, wenn die positiven Ionen in Richtung auf die Begrenzung zwischen dem Dunkelraum und der Plasmazone diffundieren* Diese positiven Ionen werden dadurch angezogen, daß an das Substrat eine hohe negative Vorspannung angelegt wird. Hat das Substrat eine ebene Form, z.B. handelt es sich um ein Halbleiterplätt— chen, müßte die Plasmahülle oberhalb des Plättchens im Idealfall eine ebene Form haben, wobei ihre Grundri.ßflache größer ist als diejenige das Substrats und teplanar su diesr. Die Icoan wkdai so eraagfc, als ob sie von einer unendlich großen ebenen Quelle ausgingen, und jeder Punkt auf dem Substrat würde dem gleichen Ionenfluß ausgesetzt sein. Bei zur praktischen Benutzung geeigneten Vorrichtungen ist jedoch die Plasmahülle an ihrem Rand gekrümmt,

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was auf die endliche Größe des Ätztisches sowie auf die Tatsache der Erdung der den Atztisch umgebenden Bauteile zurückzuführen ist. Daher werden im Bereich des Randes erheblich zahlreichere Ionen extrahiert und veranlaßt, sich an den Rändern des Ätztisches in einer solchen Richtung zu bewegen, daß ihre Bahnen an den Rändern des' zu ätzenden Plättchens konvergieren»

Es wurden bereits verschiedene Verfahrungen und Konstruktionen mit dem Ziel vorgeschlagen, die bei dem Sprühätzverfahren auftretenden Ungleichmäßigkeiten zu verringern,, Gemäß dem Abschnitt ,"Uniformity" in der Veröffentlichung von GoN, Jackson, "RF Sputtering", Thin Solid Films, Bdo 5, S₀ 290 und 236-239 (1970) läßt sich die Gleichmäßigkeit dadurch verbessern, daß man die Lage der Erdungsabschirmung verringert und Magnetfelder zur Wirkung bringt«, Jedoch haben diese Vorschläge nicht zu den hohen Werten der Gleichmäßigkeit in der Größenordnung von +/10% geführt, die gegenwärtig bei der Halbleiterfertigung gefordert wird. Eine weitere relativ rohe, jedoch wirksame Alternative besteht darin, die Abmessungen des Ätztisches so zu wählen, daß sie erheblich größer sind als diejenigen des zu ätzenden Werkstücks, so daß im zentralen Bereich, wo sich der Ätzvorgang abspielt, der lonenfluß im wesentlichen konstant ist» In der Praxis ist es jedoch nicht möglich, einen ausreichenden Raum verfügbar zu machen, und außerdem wurden die Kosten eines solchen Ätztisches so hoch, daß sich die Anwendung dieser Lösung verbietet.

Die Vorrichtung nach der Erfindung erzeugt eine Erweiterung der Plasmadecke über den Rand des Ätztisches hinaus, um ein gleichmäßiges Ätzen eines auf dem Tisch angeordneten Halbleiterplättchens zu gewährleisten. Auf welche Weise dies geschieht, wird erkennbar, wenn man Fig. 4 und 5 miteinander vergleicht» Zu dem in Fig» 4 schematisch dargestellten Ätztisch bekannter Art gehört ein Tischteil 10 mit einem Tragstück 11 und einer sich über seinen Umfang erstreckenden Lippe 13, an der sich ein

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Halbleiterplättchen 14 abstützt, das über einem offenen Bereich 5 angeordnet ist, um eine Kühlung mit Hilfe eines Gases zu ermöglichen, das über eine zentrale Leitung bzw. einen Kanal 6 zugeführt wird; da beim Sprühätzen mit hohen Werten der Leistungsdichte gearbeitet wird, kommt diesem Merkmal eine erhebliche Bedeutung zu. Das Tragstück 10 bzw. der eigentliche Tisch wird dadurch auf einem hohen Hochfrequenzpotential in der Größenordnung von mehreren Kilovolt gehalten, daß er über ein Anpassungsnetzwerk 34 kapazitiv mit einer Hochfrequenzenergiequelle 35 gekoppelt ist. Über dem Ätztisch 10 wird ein Plasma 26 erzeugt, das von dem Halbleiterplattchen 14 durch einen Dunkelraum 27 getrennt ist. Ionen werden quer zur Hauptfläche der Plasmahülle 25 sowie die Grenze zwischen dem Plasma 26 und dem Dunkelraum 27 extrahiert, und diese Ionen bewegen sich entlang den Bahnen 28, um schließlich zur Oberfläche des Plättchens 14 zu gelangen. Bei der bekannten Vorrichtung wird ein Bauteil 17, das den Rand 9 des Ätztisches 10 umgibt, auf dem Potential der Maschine gehalten, das gewöhnlich dem Erdpotential entspricht. Der Dunkelraum verschwindet jenseits des Randes des Ätztisches 10, und die Plasmalage 25 krümmt sich so nach unten, daß sie mit dem Bauteil 17 zusammentrifft. Daher wird nahe dem Rand des Ätztisches eine größere Zahl von Ionen erzeugt, so daß sich im Bereich des Randes erheblich höhere Ätzgeschwindigkeiten ergeben als im mittleren Teil. Beispielsweise veranschaulicht Fig. 6 die Ätzgeschwindigkeit · in Ä/min bei einem Aluminiumfilm auf einem Halbleiterplattchen, das in einem Argonplasma auf einem Ätztisch bekannter Art angeordnet ist. Am Rand ist die Ätzgeschwindigkeit mehr als fünfmal höher als in der Mitte.

In Fig. 5 ist die erweiterte Plasmahülle 30 nach der Erfindung dargestellt. Diese Hülle bildet die Begrenzung zwischen dem Plasmabereich 3? und einem Dunkelraumbereich 33. Ebenso wie bei den bekannten Hochfrequenz-Ätztischen stützt sich das Halbleiterplattchen 14 in der Lippe 13 des Unterbaus 11 ab, und der Tisch 10 ist über ein Anpassungsnetzwerk 34 an eine Hochfrequenz-

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energiequelle 35 angeschlossen. Bine Kühlung mit Hilfe eines Gases ist mit Hilfe des offenen Bereichs 5 möglich, wenn man ein Kühlgas über einen zentralen Kanal 6 zuführt. Bei dem erfindungsgemäßen Ätstisch wird jedoch die Plasmahülle 30 dadurch nach außen erweitert, daß ein elektrisch leitendes Einfassunosteil 20 vorhanden ist, das dem Rand 9 des Atztisches benachbart ist und an das mit Hilfe einer Vorspannungsquelle 37 eino Vorspannung angelegt wird. Es hat r>ich gezeigt, daß man eine solche Vorspannung anlegen muß, um die Plasmahülle zu erweitern, denn ein geerdetes Bauteil würde die Plasmahülle nach unten ziehen, und eine nicht geerdete Elektrode würde ein Potential annehmen, das sich erheblich von demjenigen unterscheidet, welches benötigt wird, um eine horizontale Plasmahülle aufrechtzuerhalten. Das Einfassungsteil 20 ist an nicht dargestellten äußeren Tragstücken befestigt und gegenüber der Maschine, der Erdungsleitung und dem Ätztisch 10 elektrisch isoliert. Bei der an das Einfassungsteil 20 angelegten Vorspannung handelt es sich vorzugsweise um eine Gleichspannung,, Zwar könnte man auch eine hochfrequente Vorspannung verwenden, doch müßte diese gegenüber der hochfrequenten Spannungdqueile für den Ätztisch isoliert sein, damit keine Energie von dem Tisch abgezogen wird. Der bevorzugte Wert der.Spannung ist derjenige, welcher ausreicht, um eine horizontale Erweiterung der Plasmahülle über den Arbeitsbereich, des Ätztisches hinaus zu erreichen, doch soll das Potential nicht so hoch sein, daß sich die Plasmahülle nach oben krümmt und Ionen im Bereich des Randes des Tisches 10 in einer zu geringen Anzahl erzeugt werden. Bei einer typischen Ausführung liefert die Vorspannungsquelle 37 eine Gleichspannung im Bereich von -100 bis -1000 V. In der Praxis richtet sich der Wert des Potentials nach der Anordnung des Einfassungsteils 20 über der Oberseite des Ätztisches. Auf die zweckmäßige Festlegung dieser bevorzugten Werte wird weiter unten näher eingegangen. Bei der Benutzung des Einfassungsteils 20 findet zwar immer noch eine Fokussierung von Ionen statt, doch geschieht dies, wie durch die Bahnen 38 in Fig» 5 angedeutet, in einem größeren Abstand vom Mittelpunkt des Tisches,

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so daß eine gleichmäßige Ätzung des Plättchens 14 gewährleistet ist. Bei einer nicht dargestellten anderen Ausführungsform bildet das Ginfassungsteil 20 das·einzige sich über den Tischumfang erstreckende Konstruktionselement. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 und 5 dient ein geerdetes Abschirmungsteil 22 dazu, den Isolator 21 so abzuschirmen, daß sich auf ihm keine zerstäubten Metalle niederschlagen, wodurch verhindert wird, daß der Isolator leitfähig wird.

Die Gleichmäßigkeit der gemäß der Erfindung erzielten Ätzwirkung ist aus Fig. 7 und 8 ersichtlich. Fig. 7 ist eine zusammengesetzte graphische Darstellung, aus der Ätzprofile bei einem Aluminiumfilm ersichtlich sind, der auf einem SiIiziumplättchen mit einem Durchmesser von 100 mm erzeugt wird. Hierbei wird der Ätztisch auf einem Potential von -1200 V gehalten. Das Einfassungsteil 20 ist in einem Abstand von 4 mm über der Oberseite des Ätztisches 10 angeordnet. Bei den verschiedenen Kurven sind die verschiedenen Gleichspannungen angegeben, die mit Hilfe der Vorspannungsquelle 37 an das Einfassungsteil 20 angelegt werden. Der Grad der Flachheit der Kurve bildet jeweils ein Maß für die Gleichmäßigkeit der Ätzwirkung. Wird koine Vorspannung angelegt, ist die Ätzwirkung am Rand des Plättchens mehr als doppelt so groß wie im.mittleren Teil. Beim Anlegen einer Vorspannung von -100 V wird die Ätzwirkung am Rand etwa auf das 1,5-fache der Ätzwirkung im mittleren Teil des Plättchens verringert. Beim Anlegen einer Vorspannung von -200 V ist .die Ätzwirkung am Rand etwas größer als in der Mitte; es ist ersichtlich, daß die Gleichmäßigkeit innerhalb von _+9% liegt. Legt man eine Vorspannung von -500 V an, ist die Ätzwirkunq am Rand offenbar um etwa 20% geringer als in der M^tte des Plättchens. Es dürfte zulässig sein, festzustellen, daß diese Ergebnisse erkennen lassen, daß die Plasmahülle oberhalb des Randes des Ätztisches aus einer Höhenlage unterhalb des mittleren Teils des Plättchens auf eine Höhenlage oberhalb letzterer in der Mitte angehoben wird. Beim Anlegen einer Vorspannung von etwas weniger als -200 V muß sich

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ein nahezu horizontaler Verlauf der Plasmahülle ergeben; hierbei handelt es sich um die bevorzugte Bedingung für die Erzielung der gleichmäßigsten Ätzwirkung. Die Existenz eines einzigen optimalen Potentials wird durch Fig. 8 bestätigt, wo Ätzprofile in SiO₀ dargestellt sind, die bei einem Ätztisch entstanden, der auf einer Vorspannung von -2000 V gehalten wurde. Verringert man das an das Einfassunqsteil 20 angelegte Potential von -760 V auf -600 V, nimmt die Ätzgeschwindigkeit am Rand zu, bis sie höher ist als im mittleren Teil des Plättchens.

Die Anordnung des Einfassungsteils 20 gegenüber dem Rand des Ätztisches richtet sich nach den folgenden Gesichtspunkten: das Einfassungsteil muß in seitlicher Richtung dem Rand des Ätztisches nahe benachbart sein, damit sich für das Plasma keine wesentliche "Sichtverbindung" zu einem geerdeten Bauteil jenseits des Tischrandes ergibt., Wäre eine solche Sichtverbindung vorhanden, würde die Plasmahülle keine horizontale Erweiterung der Hülle oberhalb des Ätztisches bilden, sondern in diesem Bereich nach unten abfallen«. Die Höhe des Eir.fassungsteils kann zwischen einem Punkt unterhalb des Niveaus des Ätztisches bis zu einem Punkt oberhalb dieses Niveaus variieren. Aus der Veröffentlichung von Vossen, "Thin Film Processing", S. 85 (1978) ist es bekannt, daß die Stromdichte, die sich bei einem Plasma ergibt, der nachstehenden Gleichung entspricht:

1/2 _v3/2

J = 27,3 Ä) ±— ⁿ d

Hierin bezeichnet

d die Höhe des Dunkelraums in mm V die an dem Ätztisch liegende Spannung in kV M das Molekulargewicht der zerstäubten Atome und

ρ
J die Stromdichte in mA/cm <,

Man kann diese Gleichung so umwandeln, daß man einen Wert für die Höhe des Dunkelraums erhält, der durch die an eine

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leitfähige Fläche angelegte Spannung und den Ionenstrom ge geben ist:

d - (27 3 Fi^{01 1/2} ^ )^1/2

Spannung ( V )	KmA)	2 J(mA/cm
-760	17	0,73
-680	-	-
-600	17	0,73
-400	12	0,52
-200	12	0,52
-100	10	0,43

Man kann diese Gleichung auch anwenden, um die Höhe des Dunkelraums oberhalb des Einfassungsteils 20 für mehrere Spannungen und ihnen zugeordnete Stromstärken abzuschätzen, die

-3 sich in Verbindung mit einem Druck von 6 χ 10 Torr ergeben.

Hohe des Dunkelraums ( mm )

4,9

4,57

4,16

3,64

2,38

1,41

Bezüglich des Einfassungsteils selbst ist dann ersichtlich, daß die Höhe des Dunkelraums und damit auch die Lage der Plasmahülle oberhalb des Einfassungsteils als Funktion der angelegten Vorspannung gegeben ist. Bei einem gegebenen Wert der angelegten Vorspannung verlagert sich die Plasmahülle nach oben, wenn das Einfassungsteil in eine höhere Lage gebracht wird, und die Plasmahülle verlagert sich nach unten, wenn man das Einfassungsteil in eine tiefere Lage bringt. Bei einem ortsfest angeordneten Einfassungsteil verlagert sich die Plasmahülle nach oben, wenn die angelegte Vorspannung erhöht wird, und bei einer Verringerung angelegten Vorspannung erfolgt eine Verlagerung der Plasmahülle nach unten. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist das Einfassungsteil gegenüber dem waagerechten Niveau des Xtztisches erhöht angeordnet, damit es möglich ist, an das Einfassungsteil eine niedrigere Spannung anzulegen, jedoch trotzdem eine waagerechte Erweiterung der Plasmahülle über den Rand des Ätztisches hinaus zu erreichen. Es hat sich gezeigt, daß das Einfassungsteil nicht in einer sol-

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chen Höhe über dem Ätztisch angeordnet werden soll, daß sich geerdete Konstruktionsteile in der Umgebung des Ätztischrandes nicht auf einer zu dem Plasma verlaufenden Sicht linie befinden, doch soll das Einfassungsteil auch nicht so tief oder in einem so geringen Abstand vom Rand des Ätztisches angeordnet werden, daß ein zufälliges Versprühen von Material des Einfassungsteils zur Entstehung metallischer Verunreinigungen führen kann, durch die die Oberfläche des zu ätzenden HalbleiterplMttchens verunreinigt werden könnte» Bei einem typischen Hochfrequenz-Ätztisch, an den ein Vorspannpotential von -2000 V angelegt ist, kann der Abstand des Einfassungsteils von der Oberseite des Ätztisches im Bereich von etwa 2 bis etwa 4 mm liegen, während die angelegte Vorspannung im Bereich von etwa -200 bis etwa -800 V liegt. Somit liegt die bevorzugte Vorspannung des Einfassungsteils zwischen dem 0,1-fachen und dem 0,4-fachen der an dem Ätztisch liegenden Vorspannung.

In Fig. 1 ist ein Ätztisch bekannter Art in einem diametralen Schnitt dargestellt. Zu diesem Tisch gehört ein allgemein kreisrundes Tragstück 10 mit einer Plättchenaufnahmeiippe 13 und einem offenen Bereich 5. Ist ein Plättchen 14 in den Tisch eingelegt, das mit Hilfe eines nicht dargestellten Plasmas geätzt werden soll, wird eine Kühlung des Plättchens dadurch bewirkt, daß man ein Kühlgas über einen Kanal 6 in den offenen Bereich 5 einleitet; diese Kühlung erfolgt z»B. so, wie es in M. King, "Method for Conducting Heat to or From an Article Being Treated Under Vacuum", US-PS 4 261 762, beschrieben ist. Der Tisch 10 wird dadurch auf einer hohen Hochfrequenzspannung gehalten, daß er über ein Anpassungsnetzwerk 7 kapazitiv mit einer Hochfrequenzenergiequelle 8 gekoppelt ist» Die Plättchen 14 werden mit Hilfe von Klammern 15 festgehalten, die z.B. an einem isolierten Bauteil 16 befestigt sind, wie es". z.B. in der DE-OS 30 47 530.0 beschrieben ist,

die sich auf eine Anordnung zum Unterstützen von Plättchen bezieht. Der Ätztisch 10 ist von einem Bauteil 17, z.B. einer Druckplatte oder einer geerdeten Abschirmung, umschlossen. Das

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Bauteil 17 ist durch Kopfschrauben 4 mit einem Bauteil 3 verbunden, das an einer Unterstützung 19 der Maschine mit Hilfe von Schrauben 18 befestigt ist. Somit handelt es sich bei dem Bauteil 17 um dasjenige Bauteil, welches über dem Rand des Atztisches und diesem benachbart ist sowie auf dem Potential der Maschine gehalten wird, bei dem es sich gewöhnlich um das Erdpotential handelt. Beim Betrieb des Ätztisches wird das oberhalb des Tisches 10 und somit auch oberhalb des Ilalbleiterplathchens 14 erzeuqte Plasma in den Bereich unmittelbar oberhalb des Tisches und des Plättchens eingeschlossen, da eine hohe Spannung erforderlich ist, um das Plasma zu erzeugen und aufrechtzuerhalten. Das Maschinenpotential der in der Umgebung vorhandenen Konstruktion ist nicht ausreichend, um ein Plasma zu erzeugen und aufrechtzuerhalten, so daß sich die Plasmahülle nach unten krümmt und an der geerdeten Konstruktion endet.

Ein erfindungsqemäßer Ätztisch ist in Fig. 2 und 3 dargestellt. Ebenso wie bei einem Ätztisch bekannter Art wird eine hohe Hochfrequenzspannung an den Unterbau 11 des Tisches 10 mit Hilfe einer Hochspannungsquelle 8 über ein Anpassungsnetzwerk 7 angelegt. Klammern 15 halten das Halbleiterplättchen auf der Stützlippe 13 in seiner Lage. Im Gegensatz zu dem bekannten Ätztisch ist jedoch das Einfassungsteil 20, d.h. der der Oberseite und dem Rand des Ätztisches am nächsten benachbarte Gegenstand, gegenüber der Maschine durch ein Einsatzstück 21 aus Keramik elektrisch isoliert, das mit der Tragkonstruktion der Maschine durch Kopfschrauben 24 verbunden ist. Ein Abschirmungsteil 22 dient dazu, zu verhindern, daß das ke- ■ ramische Einsatzstück 21 mit einer unerwünschten Beschichtung versehen und hierdurch leitfähig'wird. Das Einfassungsteil 20 ist mit dem keramischen Einsatzstück 21 durch Kopfschrauben verbunden. Das an dem Einfassungsteil 20 liegende Potential und damit auch der Potentialzustand im Bereich kurz jenseits des Randes 9 dos Atztisches wird durch die mit Hilfe der Vorspannungsquellc 5 angolccjte Spannung bestimmt. Während des

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■- -17-

Betriebs wird das Potential des Einfa'ssungsteils 20 im wesentlichen unterhalb des Erd- oder Maschinenpotentials gehalten, doch ist es nicht in einem solchen .Ausmaß negativ wie das in der Ebene des Atztisches vorhandene Potential» Wie erwähnt, liegt dieses Potential vorzugsweise im Berc?ich vom 0,1-fachen bis zum 0,4-fachen des Atztisehpotentinls, und das F.infassungsteil ;i:".t in einer Höhe von etwa 2 bis 4 mm über dem Ätztisch angeordnet. Vorzuqswni.T"· liegt dar. PotonHa] im Bereich vom 0,2-fac:hen bis zum O, 3—feichen dös Atz.tischpotnntialn.

Claims

Patentansprüche

^fl.) Hochfrequenz-Ätztisch zum gleichmäßigen Ätzen eines HaIbleiterplättchens mit Hilfe eines Sprühverfahrens, gekennzeichnet durch eine Tischkonstruktion (10) zum Aufnehmen und Festhalten eines nach dem Sprühätzverfahren zu behandelnden Halbleiterplättchens (14), eine mit der Tischkonstruktion elektrisch verbundene Hochfrequenz-Spannungsquelle (8), ein nahe dem Rand des Tisches angeordnetes Einfassungsteil (20), das elektrisch leitfähig und ■gegenüber anderen leitfähigen Bauteilen isoliert ist, sowie eine Vorspannungsquelle (37) zum Anlegen eines elektrischen Potentials an das Einfassungsteil derart, daß das über der Tischkonstruktion erzeugte Plasma (30) eine Erweiterung über den Rand des Ätztisches hinweg und über mindestens einen Teil des Einfassungsteils hinweg erfährt.
2. Ätztisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des Einfassungsteils (20) und die Vorspannungsquelle (37) so gewählt sind, daß eine horizontale Fortsetzung der Plasmahülle (30) oberhalb des Ätztisches (10) hervorgerufen wird.
3. Ätztisch nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß'die hochfrequente Spannungsquelle (35) mit dem Ätztisch (10) kapazitiv gekoppelt ist.
4. Ätztisch nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tischkonstruktion mit Einrichtungen (6, 5) zum aktiven Kühlen des Halbleiterplättchens (14) versehen ist.
5. Ätztisch nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Einrichtungen zum Herbeiführen einer aktiven Kühlung Einrichtungen (6, 5) zum Zuführen eines Kühlgases gehören.
6. Ätztisch nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Einfassungsteil (20) oberhalb des Niveaus der Oberseite der Tischkonstruktion (10)' und unterhalb der unteren Begrenzung der Plasmahülle (30), die oberhalb der Tischkonstruktion erzeugt wird, angeordnet ist.
7. Ätztisch nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Einfassungsteil (20) in einem Abstand von 2 bis 4 mm über dem Niveau der Tischkonstruktion (10) angeordnet ist.
8. Ätztisch nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es die Vorspannungsquelle (37) ermöglicht, an das Einfassungsteil (20) ein Potential anzulegen, das im Bereich vom 0,1-fachen bis 0,4-fachen des an die Tischkonstruktion (10) angelegten Potentials liegt.
9. Ätstisch nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es
die Vorspannungsquelle (37) ermöglicht, an das Einfassungsteil (20) ein elektrisches Potential anzulegen, das im Bereich vom 0,2-fachen bis zum 0,3-fachen des an die Tischkonstruktion (10) angelegten Potentials liegt.
10. Ätztisch nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Tischkonstruktion (10) eine kreisrunde Form hat und daß das Einfassungsteil als Ring (20) ausgebildet ist, der so angeordnet ist, daß er die kreisrunde Tischkonstruktion als
damit konzentrischer Ring umgibt.

11» Ätztisch nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch seine Korn- ■ bination mit einem Abschirmungsteil (22), das über dem von dem Atztisch (10) am weitesten entfernten Abschnitt des Einfassungsteils (20), jedoch nicht in elektrischer Verbindung damit angeordnet ist.

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