DE10305602A1

DE10305602A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen eines Gasplasmas, Gaszusammensetzung zum Erzeugen von Plasma und Verfahren zum Erzeugen einer Halbleitervorrichtung, das dieses verwendet

Info

Publication number: DE10305602A1
Application number: DE10305602A
Authority: DE
Inventors: Young Min Min; Dae Kyu Choi; Do In Bae; Yun Sik Yang; Wan Goo Hwang; Jin Man Kim
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd; New Power Plasma Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd; New Power Plasma Co Ltd
Priority date: 2002-11-11
Filing date: 2003-02-11
Publication date: 2004-06-03
Anticipated expiration: 2023-02-12
Also published as: JP4515712B2; JP2004165594A; DE10305602B4; CN1499584A; US20040092119A1; US20090229758A1; US7193369B2; KR20040041416A; KR100542740B1; US20060084269A1; CN100392824C; US7578944B2; US8083892B2; TW200408315A; TW200904265A; TWI323143B; TWI323142B

Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Plasmas und ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen einer Halbleitervorrichtung unter Verwendung des Plasmas. Ein Gas strömt entlang eines Strömungsweges mit einer Verschiebungsflußdichte identisch zu den Magnetfeldlinien des Hauptmagnetfeldes, und ein hochfrequenter Wechselstrom wird an das Gas angelegt, um ein Gasplasma zu erzeugen. Das Gasplasma wird in eine Verfahrenskammer vorgesehen, um ein Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung durchzuführen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft die Erzeugung eines Plasmas unter Verwendung einer Gaszusammensetzung zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung; insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Plasmas unter Verwendung eines Remote Process bzw. Fernverfahrens, einer Gaszusammensetzung zum Erzeugen des Plasmas zum Ätzen einer Schicht und ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung unter Verwendung der Gaszusammensetzung.
2. Beschreibung des Stands der Technik
In jüngster Zeit sind Halbleitervorrichtungen rasch entwickelt worden, um verschiedene Anforderungen der Konsumenten und der Entwicklung von Informationsverarbeitungsvorrichtungen zu erfüllen. Die Halbleitervorrichtungen benötigen eine hohe Betriebsgeschwindigkeit und eine große Speicherkapazität. Somit sollten die Halbleitervorrichtungen hochintegriert mit einer Entwurfsregel unterhalb von 0,15 um sein. Folglich sind die Halbleiterherstellungsverfahren zum Verwenden eines Plasmas bei dem Mikromaschinentechnologieverfahren übergegangen.
Verfahren zum Erzeugen von Plasma können in Abhängigkeit von dem Plasmatyp in ein In-Situ-Verfahren und ein Remote- bzw. Fernverfahren eingeteilt werden. Das In-Situ-Verfahren erzeugt das Plasma in einer Kammer die zur Herstellung einer Halblei tervorrichtung verwendet wird. Das Fernverfahren andererseits bringt das Plasma in die Kammer ein, nachdem das Plasma außerhalb der Kammer erzeugt worden ist. Bei Verwendung des In-Situ-Verfahrens kann ein Substrat, das in der Kammer angeordnet ist, und das Innere der Kammer aufgrund des direkt in der Kammer erzeugten Plasmas beschädigt werden. Daher wird das Fernverfahren bei den jüngsten Halbleiterherstellungsverfahren öfters benutzt.
Beispiele für Verfahren und Vorrichtungen zum Erzeugen eines Plasmas durch ein Fernverfahren wird in der veröffentlichten koreanischen Patentanmeldung Nr. 1998-79855, der veröffentlichten koreanischen Patentanmeldung Nr. 2001-49697, dem US-Patent Nr. 5,458,754 (erteilt für Sathrum et al.), dem US-Patent Nr. 6,263,830 (erteilt für Kamarehi et al.), der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. 6-293980 und der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. 8-323873 offenbart.
Das US-Patent Nr. 5,458,754 offenbart ein Verfahren zum Erzeugen eines Plasmas unter Verwendung eines Magnetfelds. US-Patent Nr. 6,263,830 offenbart ein Verfahren zum Erzeugen eines Plasmas durch Anwendung von Mikrowellen. Ob bei Benutzung des Magnetfelds oder der Mikrowelle, die Erzeugungseffizienz des Plasmas kann durch ein Steuern der Bewegung des Plasmas, wenn das Plasma erzeugt wird, verbessert werden.
1 zeigt eine schematische Ansicht, die eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Plasmas durch ein herkömmliches Fernverfahren, das ein Magnetfeld verwendet, darstellt.
Gemäß 1 besitzt eine Plasmaerzeugungsvorrichtung 1 ein Rohr 11, in welchem ein Gas strömt. Das Rohr 11 ist in ein erstes Zweigrohr 11a und ein zweites Zweigrohr 11b an dem Abschnitt des Rohres 11 geteilt, wo das Quellgas strömt. Die ersten und zweiten Zweigrohre 11a und 11b werden an dem Abschnitt des Rohres 11, bei dem das Plasmagas ausströmt, wieder verbunden. Das Quellgas passiert durch die zwei Zweige P₁ und P₂, und wird in ein Gas verwandelt, das einen Plasmazustand besitzt.
Die Plasmaerzeugungsvorrichtung 1 enthält ein Magnetfelderzeugungsteil 13 zum Erzeugen eines Magnetfelds, um das Gas in ein Plasma umzuwandeln. Das Magnetfelderzeugungsteil 13 ist so angeordnet, daß das erste Zweigrohr 11a umschlossen wird, kann jedoch ebenso so angeordnet sein, daß das zweite Zweigrohr 11b umschlossen wird.
Eine Leistungsquelle 15 erzeugt einen hochfrequenten Rechteckwellenwechselstrom, um elektrische und magnetische Felder zum Umwandeln des Gases in Plasma zu erzeugen. Eine elektrische Leitung, die mit der Leistungsquelle 15 verbunden ist, ist als eine Spule zum Umschliessen des Magnetfelderzeugungsteils 13 angeordnet.
Wenn der hochfrequente Wechselstrom, der von der Leistungsquelle 15 erzeugt wird, zum Passieren durch das Magnetfelderzeugungsteil 13 angelegt bzw. zugeführt wird, wird den Gaspartikeln in dem Rohr 11 Energie zugeführt, wodurch das Plasma erzeugt wird.
Bei der zuvor beschriebenen herkömmlichen Plasmaerzeugungsvorrichtung 1 wird die von dem Kernabschnitt des Magnetfelderzeugungsteils 13 (des Abschnitts, bei dem die Spule positioniert ist), induzierte Energie zu dem ersten Zweigrohr 11a des Rohres 11 übertragen. Ein elektrisches Induktionsfeld wird bei dem Zweig P, ausgebildet. Der Zweig P, dient als eine Sekundärwicklung.
Das Gas strömt durch die zwei Zweige P₁ und P₂. Das elektrische Feld, das direkt von der Leistungsquelle 15 erzeugt wird, wird an den einen Zweig P₁ der beiden Zweige P₁ und P₂ angelegt, während das elektrische Induktionsfeld, das von dem elektrischen Feld der Leistungsquelle 15 durch die Spule induziert wird, an den anderen Zweig P, angelegt wird. Somit wird ein Teil der Energie auf das Gas in dem zweiten Zweigrohr 11b übertragen.
Wenn das elektrische Induktionsfeld verwendet wird, kann aufgrund eines Leistungsverlustes die Energie nicht ausreichend den Gaspartikeln in dem Rohr 11 zugeführt werden. Somit kann die Erzeugungseffizienz für das Plasma verringert sein. Um die Erzeugungseffizienz für das Plasma zu verbessern, kann eine große Menge an Gas in der Plasmaerzeugungsvorrichtung verwendet werden. Jedoch steigen die Herstellungskosten stark an, wenn die Plasmaerzeugungsvorrichtung das Gas im großen Ausmaß verbraucht.
Obgleich gewöhnlicherweise ein auf Perfluorkohlenstoff-basiertes Gas bei der Herstellung einer Halbleitervorrichtung verwendet wird, das chemisch stabil ist, ist das auf Perfluorkohlenstoff-basierte Gas ein Gas, das den Treibhauseffekt verstärken kann. Somit sollte die Ausstoßmenge an Perfluorkohlenstoff-basiertem Gas verringert werden, wenn Perfluorkohlenstoff-basiertes Gas bei der Herstellung der Halbleitervorrichtung verwendet wird. Verschiedene Verfahren, die keinen Einfluß auf die Produktivität der Halbleitervorrichtung besitzen, sind entwickelt worden, um die Ausstoßmenge des auf Perfluorkohlenstoff-basierten Gases zu verringern. Ein Beispiel dafür ist ein Verfahren, das ein NF₃-Gas zum Erzeugen des Plasmas verwendet, um Fluorradikale während des Verfahrens zum Reinigen der Halbleitervorrichtung auszubilden. Jedoch ist NF₃-Gas teuer, so daß die Herstellungskosten der Halbleitervorrichtung sich erhöhen.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Erzeugen eines Plasmas gerichtet, welches die Erzeugungseffizienz des Plasmas verbessern kann, wenn das Plasma durch ein Fernverfahren erzeugt wird.
Bei einer anderen exemplarischen Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung auf eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Plasmas gerichtet, welche für das voranstehend erwähnte Verfahren zum Erzeugen des Plasmas genutzt werden kann.
Bei einer anderen exemplarischen Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung auf eine Gaszusammensetzung zum Ätzen eines Layers gerichtet, welches zum Erzeugen des Plasmas verwendet werden kann.
Bei einer anderen exemplarischen Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung unter Verwendung der Gaszusammensetzung gerichtet.
Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung auf ein Plasmaerzeugungsverfahren gerichtet, bei dem, nachdem ein Hauptmagnetfeld, das eine Achse aufweist, ausgebildet worden ist, ein Hilfsmagnetfeld parallel oder im wesentlichen parallel zu der Achse ausgebildet wird. Es wird eine elektrische Leistung vorgesehen, so daß ein hochfrequenter Wechselstrom entlang eines Weges zwischen dem Haupt- und den Hilfsmagnetfeldern zugeführt wird. Ein Gas strömt entlang des Weges des Stroms, so daß das Gas in einen Plasmazustand umgewandelt wird.
Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform strömt das Gas, nachdem ein Hauptmagnetfeld, das eine Achse aufweist, ausgebildet worden ist, in das Magnetfeld entlang einer ersten Richtung rechtwinklig oder im wesentlichen rechtwinklig zu der Achse. Ein elektrisches Feld wird an das Gas entlang einer zweiten Richtung, die unterschiedlich zu der ersten Richtung ist, angelegt, so daß ein Plasma aus dem Gas erzeugt wird.
Eine andere exemplarische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist auf eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Plasmas gerichtet, die eine Magnetfelderzeugungseinrichtung und eine Plasmaerzeugungseinrichtung aufweist. Die Magnetfelderzeugungseinrichtung erzeugt ein Haupmagnettfeld, das eine Achse aufweist, und ein Hilfsmagnetfeld parallel zu der Achse. Die Plasmaerzeugungseinrichtung erzeugt ein Plasma aus einem Gas, dadurch, daß es dem Gas möglich ist, in einen Bereich zwischen den Haupt- und Hilfsmagnetfeldern zu strömen. Die Plasmaerzeugungseinrichtung kann einen hochfrequenten Wechselstrom entlang des Weges parallel oder im wesentlichen parallel zu dem Strömungsweg des Gases anlegen.
Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung auf eine Gaszusammensetzung zum Erzeugen eines Plasmas gerichtet, die C₃F₈-Gas, Sauerstoffgas und Argongas aufweist.
Bei einer anderen exemplarischen Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren gerichtet, welches eine Vorrichtung unter Verwendung des Gasplasmas ätzt, das aus der Mischung aus C₃F₈-Gas, Sauerstoffgas und Argongas unter Verwendung eines Fernplasmaverfahrens erzeugt worden ist.
Gemäß einer anderen exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Bewegung des Gasplasmas wirksam unter Verwendung eines Haupt- und Hilfsmagnetfeldes gesteuert werden. Da ebenso der hochfrequente Wechselstrom entlang des Weges, der identisch bzw. im wesentlichen identisch mit dem Strömungsweg des Gases ist, angelegt werden kann, können freie Elektronen zum Ionisieren des Gases beschleunigt werden, wodurch die Erzeugungseffizienz des Plasmas wirksam verbessert werden kann. Ferner ist die Gaszusammensetzung zum Erzeugen des Plasmas nicht teuer und die Erzeugungseffizienz des Plasmas kann durch die Verwendung einer größeren Menge der Gaszusammensetzung vergrößert werden, was die Herstellungskosten der Halbleitervorrichtung verringern kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die obigen und anderen Vorteile der beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden aus der detaillierten Beschreibung ihrer exemplarischen Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung besser ersichtlich, in welcher:
1 eine schematische Ansicht ist, die eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Plasmas unter Verwendung eines herkömmlichen Fernplasmaverfahrens darstellt;
2 eine Ansicht ist, die Haupt- und Hilfsmagnetfelder darstellt, die bei einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindng verwendet werden;
3 eine schematische Ansicht ist, die eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Plasmas gemäß einer anderen exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
4 eine schematische Querschnittsansicht ist, die die Erzeugung des Plasmas in einem Plasmaerzeugungsteil gemäß einer anderen exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
5 ein Graph ist, der die Bewegung der Partikel in dem Plasmaerzeugungsteil gemäß einer anderen exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 eine perspektivische Ansicht ist, die die Vorrichtung zum Erzeugen eines Plasmas gemäß einer anderen exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
7 eine perspektivische Ansicht ist, die die Vorrichtung zum Erzeugen eines Plasmas gemäß einer anderen exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
8 eine schematische Perspektivenansicht ist, die eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Plasmas gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
9 ein Blockdiagramm ist, das eine Vorrichtung zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
10 eine schematische Querschnittsansicht ist, die eine Ätzvorrichtung gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
11 eine schematische Perspektivenansicht ist, die eine andere beispielhafte Ausführungsform des Sprühkopfes der 10 zeigt;
12 ein Graph ist, der die Meßergebnisse von Reaktionsnebenprodukten bei Benutzung des Gasplasmas in Übereinstimmung mit dem Vergleichsbeispiel 1 zeigt;
13 ein Graph ist, der die Meßergebnisse der Reaktionsnebenprodukte bei Benutzung des Gasplasmas in Übereinstimmung mit Beispiel 2 zeigt;
14 ein Graph ist, der die Zersetzungsrate des NF₃-Gases realtiv zur Strömungsrate bei der in 1 gezeigten beispielhaften Plasmaerzeugungsvorrichtung zeigt; und
15 ein Graph ist, der die Zusammensetzungsrate des NF₃-Gases relativ zu der Strömungsrate der in 3 gezeigten beispielhaften Plasmaerzeugungsvorrichtung zeigt.
BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Im folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. Bei der folgenden Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen ähnliche oder identische Elemente.
Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen eines Plasmas
2 ist eine schematische Ansicht, die Haupt- und Hilfsmagnetfelder darstellt, die bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Die Haupt- und Hilfsmagnetfelder werden durch ein oder mehrere Magnetfelderzeugungsteile erzeugt.
Gemäß 2 erzeugt ein Hauptmagnetfelderzeugungsteil 20 das Hauptmagnetfeld 23, das entlang der Achse 21 des Hauptmagnetfelderzeugungsteils 20 (z. B. einer x-Achsenrichtung) ausgebildet wird. Erste und zweite Nebenfelderzeugungsteile 20a und 20b können parallel oder im wesentlichen parallel zu dem Hauptmagnetfelderzeugungsteil 20 angeordnet sein. Das Hauptmagnetfelderzeugungsteil 20 ist zwischen den ersten und zweiten Hilfsmagnetfelderzeugungsteilen 20a und 20b positioniert. Die ersten und zweiten Hilfsmagnetfelderzeugungsteile 20a und 20b erzeugen jeweils Hilfsmagnetfelder 25. Die Hilfsmagnetfelder 25 werden parallel oder im wesentlichen parallel zu der Achse 21 des Hauptmagentfelderzeugungsteils 20 ausgebildet. Somit sind die Hilfsmagnetfelder 25 parallel oder im wesentlichen parallel zu dem Hauptmagnetfeld 23.
Zwischen den Haupt- und Hilfsmagnetfeldern 23 und 25 werden Abstoßungskräfte erzeugt. so daß die Magnetflußdichten sich entlang der Achse 21 in den Räumen zwischen dem Hauptmagentfelderzeugungsteil 20 und den ersten und zweiten Hilfsmagnetfelderzeugungsteilen 20a bzw. 20b erhöhen.
Die Hilfsmagnetfelder 25 können symmetrisch bezüglich dem Hauptmagnetfeld 23 ausgebildet sein. Obgleich die Hilfsmagnetfelder 25 durch Benutzen der ersten und zweiten Hilfsmagnetfelderzeugungsteile 20a und 20b erzeugt werden, wie in 2 gezeigt, können zwei Paare von Hilfsmagnetfelderzeugungsteilen zum Erzeugen der Hilfsmagnetfelder eingesetzt werden. Auch drei oder mehr Paare von Hilfsmagnetfelderzeugungsteilen können zum Erzeugen der Hilfsmagnetfelder falls erforderlich benutzt werden. Ein oder zwei Paare der Hilfsmagnetfelderzeugungsteile können zum Erzeugen der Hilfsmagnetfelder symmetrisch bezüglich des Hauptmagentfeldes verwendet werden.
Ein zweites elektrisches Feld wird zwischen den Haupt- und Hilfsmagnetfeldern 20 und 25 in einer z-Achsenrichtung erzeugt. Ein Gas strömt zwischen den Haupt- und Hilfsmagnetfeldern 23 und 25 und anschließend in Richtung des zweiten elektrischen Feldes in der z-Achsenrichtung.
3 ist eine schematische Ansicht, die eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Plasmas gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Gemäß 3 besitzt eine Plasmaerzeugungsvorrichtung 4 ein Magnetfelderzeugungselement 41. Das Magnetfelderzeugungselement 41 enthält ein Hauptmagentfelderzeugungsteil 41a und ein Paar von Hilfsmagnetfelderzeugungsteilen 41b und 41c. Das Hauptmagnetfelderzeugungsteil 41a erzeugt ein Hauptmagnetfeld, das entlang der Achse des Magnetfelderzeugungselements 41 ausgebildet wird, und die Hilfsmagnetfelderzeugungsteile 41b und 41c erzeugen Hilfsmagnetfelder parallel oder im wesentlichen parallel zu dem Hauptmagnetfeld.
Das Magnetfelderzeugungselement 41 enthält ein Permanentmagnetmaterial wie etwa Ferrit. Außerdem kann das Magnetfelderzeugungselement 41 einen Elektromagneten enthalten. Die Haupt- und Hilfsmagnetfelder können ebenso unter Verwendung des Permanentmagnetmaterials, wie etwa Ferrit, erzeugt werden. Ferrit besitzt im allgemeinen eine hohe magnetische Permeabilität in dem Frequenzbereich von ungefähr einigen zehn bis 500 kHz. Eine Leistungsquelle 45 zieht den sinusförmigen Strom mit einer niedrigen Frequenz von ungefähr 350 kHz bis 13,56 MHz mit einer hohen Leistung von ungefähr 1,5 bis 10 kW vor. Bei einer beispielhaften Ausführungsform liefert die Leistungsquelle 45 den sinusförmigen Strom von ungefähr 400 kHz mit der Leistung von ungefähr 6 bis 8 kW, um in vorteilhafter Weise ein Kohlenstofffluoridgas wie etwa C₃F₈ zu zersetzen.
Die Plasmaerzeugungsvorrichtung 4 enthält ebenso ein Plasmaerzeugungs- und Gasstromteil 43 und die Leistungsquelle 45. Das Plasmaerzeugungs- und Gasstromteil 43 besitzt eine Spulenform um das Hauptmagnetfelderzeugungsteil 41a zu umschliessen. Ein Starkstrom wird von der Leistungsquelle 45 an das Plasmaerzeugungs- und Gasstromteil 43 angelegt. Wie in 3 gezeigt, durchläuft das Plasmaerzeugungs- und Gasstromteil 43 den Bereich mit einer hohen Magnetflußdichte zwischen den Haupt- und Hilfsmagnetfelderzeugungsteilen 41a, 41b und 41c. Der Druck des Plasmaerzeugungs- und Gasstromteils 43 beträgt ungefähr 500 mTorr bis 8 Torr, bei einer beispielhaften Ausführungsform beträgt der Druck 1 bis 2 Torr.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann das Gas vorteilhaft bei dem niedrigen Druck des Plasmaerzeugungs- und Gasstromteils 43 zerlegt werden, da die Leistungsquelle 45 eine Hochleistungsquelle ist und das Plasma, das aus dem Gas entsteht, eine hohe Dichte in Übereinstimmung mit der Form des Plasmaerzeugungs- und Gasstromteils 43 aufweist.
Bei der Plasmaerzeugungsvorrichtung 4 in 3 wird der Starkstrom direkt an das Plasmaerzeugungs- und Gasstromteil 43 angelegt, so daß das elektrische Feld in dem Plasmaerzeugungs- und Gasstromteil 43 erzeugt wird. Somit unterscheidet sich die Plasmaerzeugungsvorrichtung 4 von der herkömmlichen Plasmaerzeugungsvorrichtung 1, bei der das elektrische Feld, das in dem Rohr 11 erzeugt wird, durch das Magnetfelderzeugungsteil 13 induziert wird, wie in 1 gezeigt.
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung setzen das Prinzip eines Einzelwicklungsübertragers anstelle eines Doppelwicklungsüberrtagers ein, um die Plasmaerzeugungsvorrichtung 4 aufzubauen, da die Effizienz des Doppelwicklungsübertragers ungefähr 30-50% niedriger als die des Einzelwicklungsübertragers ist. Folglich weist die Plasmaerzeugungsvorrichtung 4 der beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Effizienz auf.
4 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Erzeugung des Plasmas in einem Plasmaerzeugungsteil gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Gemäß 4 wird ein primäres elektrisches Feld 48a in dem Plasmaerzeugungs- und Gasstromteil 43 durch den von der Leistungsquelle 45 vorgesehenen Starkstrom erzeugt. Ebenso wird das sekundäre elektrische Feld 48b in dem Plasmaerzeugungs- und Gasstromteil 43 durch die Haupt- und Hilfsmagnetfelderzeugungsteile 41a, 41b bzw. 41c, die in 3 beschrieben sind, erzeugt. In dem Plasmaerzeugungs- und Gasstromteil 43 ist das primäre elektrische Feld 48a im wesentlichen rechtwinklig zu dem sekundären elektrischen Feld 48b.
Durch die primären und sekundären Felder 48a und 48b, welche rechtwinklig oder im wesentlichen rechtwinklig zueinander sind, eine Radikal-Atmosphäre in dem Plasmaerzeugungs- und Gasstromteil 43 erzeugt, was eine spiralförmige Beschleunigung 49, die in 4 gezeigt ist, bewirkt.
5 enthält eine Kurve 49b, die die Bewegung der Partikel in dem Plasmaerzeugungsteil gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In 5 gibt die vertikale Achse die Geschwindigkeit V der Partikel an, während die horizontale Achse die Zeit darstellt. Gemäß S werden die Partikel durch die primären und sekundären elektrischen Felder 48a und 48b beschleunigt und bewegen sich anschließend spiralförmig entlang der Bewegungsrichtung des Gases fort.
Gemäß 3 enthält das Plasmaerzeugungs- und Gasstromteil 43 ein Leitungsrohr 42 in dem Bereich zwischen den Haupt- und Hilfsmagnetfelderzeugungsteilen 41a, 41b und 41c, um das dadurch passierende Gas in eine Plasmaphase (oder -zustand) aufgrund der angelegten elektrischen Felder 48a und 48b, die in 4 beschrieben sind, umzuwandeln.
Das Leitungsrohr 42 enthält ein leitendes Metall, wie etwa Aluminium oder eine Aluminiumlegierung. Wenn der Starkstrom an beiden Enden des Leitungsrohrs angelegt wird, passiert der Starkstrom durch den Bereich zwischen den Haupt- und Hilfsmagnetfelderzeugungsteilen 41a, 41b und 41c, und durch den Bereich mit einer hohen Magnetflußdichte zwischen den Haupt- und Hilfsmagnetfelderzeugungsteilen 41a, 41b und 41c. Der Starkstrom, der durch den Bereich mit einer hohen Magnetflußdichte passiert, fließt im wesentlichen rechtwinklig oder im wesentlichen rechtwinklig zu dem positiven Magnetfeld, das durch die Haupt- und Hilfsmagnetfelderzeugungsteile 41a, 41b und 41c ausgebildet wird. Somit wird das elektrische Feld in dem Plasmaerzeugungs- und Gasstromteil 43 erzeugt und das darin strömende Gas wird ionisiert, um dadurch das Plasma auszubilden. Wie in 3 gezeigt, besitzt das Leitungsrohr 42 eine Spulenform, um das Hauptmagnetfelderzeugungsteil 41a zu umschliessen, so daß das in dem Leitungsrohr 42 strömende Gas einen spulenförmigen Strömungsweg aufweist. Der Strom, der durch das Leitungsrohr 42 passiert und das Gas das in dem Leitungsrohr 42 strömt, fließen in die gleiche oder im wesentlichen in die gleiche Richtung. Da der Strom als ein sinusförmiger hochfrequenter Wechselstrom angelegt ist, wird der Strom in einer Vorwärts- bzw. Rückwärtsrichtung bezüglich der Richtung des Gasstroms angelegt.
Ein Gasversorgungsrohr 42a ist mit einem Ende des Leitungsrohrs 42 verbunden, bei dem das Gas von einer Gasquelle (nicht gezeigt) außerhalb des Bereichs der Magnetfelder vorgesehen wird. Das Gas wird von dem Gasversorgungsrohr 42a zu dem Leitungsrohr 42 zugeführt. Ebenso ist ein Plasmaauslaßrohr mit dem anderen Ende des Leitungsrohrs 42 zum Ausströmenlassen des Plasmas verbunden. Das Plasma wird in dem Leitungsrohr 42 ausgebildet und bei einer beispielhaften Ausführungsform durch das Plasmaauslaßrohr 42b zu der Halbleitervorrichtung außerhalb des Magnetfeldbereichs (nicht gezeigt) vorgesehen.
Ein Rohrverbindungsteil 44a verbindet das Gasversorgungsrohr 42a mit dem Leitungsrohr 42 und ein anderes Rohrverbindungsteil 44b verbindet das Plasmaauslaßrohr 42b mit dem Leitungsrohr 42. Die Rohrverbindungsteile 44a und 44b enthalten ein Isolationsmaterial (z. B. Plastik oder Isolierkeramik). Somit wird der Strom, der durch das Leitungsrohr 42 strömt daran gehindert aus dem Gasversorgungsrohr 42a und dem Plasmaauslaßrohr 42b zu entweichen.
6 ist eine perspektivische Ansicht, die die Vorrichtung zum Erzeugen eines Plasmas gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Gemäß 6 ist ein Hauptmagnetfelderzeugungsteil 50a in der Mitte der Plasmaerzeugungsvorrichtung 50 positioniert. Das Hauptmagnetfelderzeugungsteil 50a ist entlang der Achse des Plasmaerzeugungsapparates 50 angeordnet. Ein Paar von Hilfsmagnetfelderzeugungsteilen 50b und 50c sind im wesentlichen symmetrisch bezüglich des Hauptmagnetfelderzeugungsteils 50a positioniert. Die Hilfsmagnetfelderzeugungsteile 50b und 50c sind parallel oder im wesentlichen parallel zu der Achse des Hauptmagnetfelderzeugungsteils 50a angeordnet. Da die Hilfsmagnetfelderzeugungsteile 50b und 50c im wesentlichen symmetrisch sind und parallel oder im wesentlichen parallel zu dem Hauptmagnetfelderzeugungsteil 50a angeordnet sind, kann der Magnetfluß des Magnetfeldes in der Nähe des Hauptmagnetfelderzeugungsteils 50a verstärkt werden.
Ein Plasmaerzeugungs- und Gasstromteil 51 ist zum Umschliessen des Hauptmagnetfelderzeugungsteils 50a mit einem spiralförmigen Strömungsweg angeordnet, wobei das Plasmaerzeugungs- und Gasstromteil 51 in den Magnetfeldern, die durch die Haupt- und Hilfsmagnetfelderzeugungsteile 50a, 50b und 50c erzeugt werden, positioniert wird.
Die Haupt- und Hilfsmagnetfelderzeugungsteile 50a, 50b und 50c erzeugen statische Magnetfelder, d. h., das Hauptmagnetfeld wird entlang der Achse des Hauptmagnetfelderzeugungsteils 50a ausgebildet und die Hilfsmagnetfelderzeugungsteile 50b und 50c erzeugen ein Paar von Hilfsmagnetfeldern parallel zu der Achse des Hauptmagnetfelderzeugungsteils 50a.
Eine Leistungsquelle 55 ist mit einem Endabschnitt des Plasmaerzeugungs- und Gasstromteils 51 zum Zuführen eines Hochleistungs- bzw. Starkstroms verbunden. Der Starkstrom wird direkt dem Plasmaerzeugungs- und Gasstromteils 51 zugeführt, so daß ein elektrisches Feld direkt in dem Plasmaerzeugungs- und Gasstromteils 51 erzeugt wird.
7 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Plasmas gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Gemäß 7 ist ein Hauptmagnetfelderzeugungsteil 60a entlang der Achse einer Plasmaerzeugungsvorrichtung 60 angeordnet. Hilfsmagnetfelderzeugungsteile 60b, 60c, 60d und 60e sind im wesentlichen symmetrisch bezüglich des Hauptmagnetfelderzeugungsteils 60a angeordnet. Somit sind die Hilfsmagnetfelderzeugungsteile 60b, 60c, 60d und 60e ungefähr in 90°-Abständen von der Mitte des Hauptmagnetfelderzeugungsteils 60a angeordnet. Außerdem sind die Hilfsmagnetfelderzeugungsteile 60b, 60c, 60d und 60e parallel oder im wesentlichen parallel zu der Achse des Hauptmagnetfelderzeugungsteils 60a positioniert.
Ein Plasmaerzeugungs- und Gasstromteils 61 ist zum Umschliessen des Hauptmagnetfelderzeugungsteils 60a mit einem spiralförmigen Strömungspfad angeordnet. Das Plasmaerzeugungs- und Gasstromteils 61 ist so angeordnet, daß es den Bereich mit hoher Magnetflußdichte zwischen den Haupt- und Hilfsmagnetfelderzeugungsteilen 60a, 60b, 60c, 60d und 60e durchläuft. Wenn ein Gasplasma ausgebildet ist, erzeugt das Hauptmagnetfelderzeugungsteil 60a das Hauptmagnetfeld, das entlang der Achse des Hauptmagnetfelderzeugungsteils 60a ausgebildet wird, und die Hilfsmagnetfelderzeugungsteile 60b, 60c, 60d und 60e erzeugen Hilfsmagnetfelder parallel oder im wesentlichen parallel zu der Achse des Hauptmagnetfelderzeugungsteils 60a.
Wie in 6 und 7 gezeigt, sind die Hilfsmagnetfelderzeugungsteile parallel oder im wesentlichen parallel zu dem Hauptmagnetfelderzeugungsteil. Die Anzahl an Hilfsmagnetfelderzeugungsteilen kann als eine Funktion der Magnetflußdichte zwischen den Haupt- und Hilfsmagnetfelderzeugungsteilen bestimmt werden.
Bei der Plasmaerzeugungsvorrichtung in 6 und 7 strömt ein Gas entlang des Weges, der identisch oder im wesentlichen identisch ist mit dem des Hochfrequenzstroms, der von der Leistungsquelle vorgesehen wird. Insbesondere strömt das Gas in dem Rohr, an welchem der Starkstrom angelegt ist, so daß das Gas entlang des Weges korrespondierend zu dem angelegten hochfrequenten Strom passiert. Das Gas wird durch Kollision mit freien Elektronen, die durch das von dem Starkstrom erzeugte elektrische Feld beschleunigt werden, ionisiert.
Die Magnetflußdichte ist dicht bzw. groß entlang der Achse des Hauptmagnetfelderzeugungsteils aufgrund der Haupt- und Hilfsmagnetflußerzeugungsteile. Somit bewegt sich der größte Teil des Gasplasmas entlang der Achse des Hauptmagnetfelderzeugungsteils. Außerdem kann die Effizienz der Erzeugung des Plasmas aufgrund des elektrischen Feldes, das direkt von dem Starkstrom durch Anwendung des Prinzips des Einzelwicklungstransformators erzeugt wird, verbessert werden. Schlußendlich kann die Zeit zum Erzeugen des Plasmas auf ungefähr 3 Sekunden bei Verwendung der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verkürzt werden.
8 ist eine schematische Perspektivansicht, die eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Plasmas gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Gemäß 8 ist ein Hauptmagnetfelderzeugungsteil 70a entlang der Achse einer Plasmaerzeugungsvorrichtung 70 angeordnet und ein Hilfsmagnetfelderzeugungsteil 70b ist parallel oder im wesentlichen parallel zu der Achse des Hauptmagnetfelderzeugungsteils 70a angeordnet. Bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Elektromagnet, bei welchem eine Spule um einen Permanentmagneten gewickelt ist, benutzt, d. h., die Haupt- und Hilfsmagnetfelderzeugungsteile 70a und 70b enthalten Eisenkerne, die als Passagen für die Magnetfeldlinien verwendet werden. Eine Spule 76 ist so angeordnet, daß das Hauptmagnetfelderzeugungsteil 70a umschlossen wird. Ein Hochfrequenzgenerator 75 wird mit der Spule 76 zum Anlegen einer hohen Leistung und eines niederfrequenten Wechselstroms an die Spule verbunden. Ein elektromagnetisches Feld wird parallel oder im wesentlichen parallel zu dem Hauptmagnetfelderzeugungsteil 70a erzeugt und ein magnetisches Induktionsfeld wird durch das Hilfsmagnetfelderzeugungsteil 70b erzeugt.
Ein Plasmaerzeugungs- und Gasstromteils 71 enthält ein Leitungsrohr und umschließt das Hauptmagnetfelderzeugungsteil 70a. Außerdem besitzt das Plasmaerzeugungs- und Gasstromteils 71 eine teilweise geöffnete Ringform, die einen Bereich zwischen den Haupt- und Hilfsmagnetfelderzeugungsteilen 70a und 70b einschließlich des Bereichs mit einer hohen Magnetflußdichte durchläuft.
Wie in 8 gezeigt, weist das Plasmaerzeugungs- und Gasstromteils 71 eine teilweise offene Ringform auf. Ein Rohrverbindungsteil 72, ähnlich zu den Rohrverbindungsteilen 44a und 44b in 3, ist zwischen den beiden Enden des teilweise offenen Rings positioniert. Das Rohrverbindungsteil 72 enthält ein Isoliermaterial (z. B. Plastik oder Isolierkeramik). Somit kann der Strom im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn entlang des Plasmaerzeugungs- und Gasstromteils 71 fließen. Der Strom wird parallel oder im wesentlichen parallel zu der Strömungsrichtung des Gases in einer Vorwärts- bzw. Rückwärtsbewegung bezüglich der Richtung des Gasstroms vorgesehen. Somit erzeugt der Strom ein elektrisches Feld, um das strömende Gas in ein Plasma umzuwandeln.
Ein Ende des Plasmaerzeugungs- und Gasstromteils 71, das die offene Ringform aufweist, ist mit der Spule 76 zum Umschließen des Hauptmagnetfelderzeugungsteils 70a durch eine erste elektrische Leitung 77 verbunden. Das andere Ende des Plasmaerzeugungs- und Gasstromteils 71 ist durch eine zweite elektrische Leitung 78 geerdet. Ein Gaseinlaß 71a ist an dem oberen Abschnitt des Plasmaerzeugungs- und Gasstromteils 71 ausgebildet und ein Gasauslaß 71b erstreckt sich von dem seitlichen Abschnitt des Plasmaerzeugungs- und Gasstromteils 71.
Bei der Plasmaerzeugungsvorrichtung 70 einer beispielhaften Ausführungsform wird der Starkstrom der Leistungsquelle 75 hauptsächlich dem Hauptmagnetfelderzeugungsteil 70a zugeführt, um die Haupt- und Hilfsmagnetfelder auszubilden. Der hochfrequente Wechselstrom wird ebenso dem Plasmaerzeugungs- und Gasstromteils 71 zugeführt, wodurch das elektrische Feld in dem Plasmaerzeugungs- und Gasstromteils 71 erzeugt wird.
Somit wird das Gas zum Erzeugen des Plasmas durch den Gaseinlaß 71a eingebracht. Das Gas wird in dem Plasmazustand durch die Magnetfelder, das sekundäre elektrische Feld, das von den Haupt- und Hilfsmagnetfelderzeugungsteilen 70a und 70b erzeugt wird, und von dem primären elektrischen Feld, das von dem Plasmaerzeugungsund Gasstromteils 71 erzeugt wird, umgewandelt.
Wie für die beispielhafte Ausführungsform in 7 gezeigt, strömt das Gas parallel oder im wesentlichen parallel zu dem Zuführweg des Starkstroms und das Gas wird zum Erzeugen des Plasmas ionisiert. Wie hierin erörtert, kollidiert das Gas mit freien Elektronen, die durch den Starkstrom erzeugt werden und in dem elektrischen Feld zum Ionisieren des Gases beschleunigt werden.
Beispielhaftes Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung Im folgenden werden beispielhafte Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung unter Verwendung des Plasmas, das durch das oben beschriebene Fernverfahren erzeugt worden ist, erläutert.
Gemäß 3, 6 und 7 wird das Hauptmagnetfeld entlang der Achse des Hauptmagnetfelderzeugungsteils erzeugt und die Hilfsmagnetfelder werden parallel oder im wesentlichen parallel zu der Achse ausgebildet. Das Leitungsrohr ist so angeordnet, daß es die Achse spiralförmig umschließt. Wenn der hochfrequente Strom an das Leitungsrohr angelegt wird, wird der Starkstrom entlang eines Weges zwischen den Haupt- und Hilfsmagnetfeldern vorgesehen. Die magnetischen und die elektrischen Induktionsfelder werden durch den Starkstrom erzeugt.
Das Gas strömt durch das Leitungsrohr einschließlich des Bereichs zwischen den Haupt- und Hilfsmagnetfeldern. Das Gasplasma wird aus dem Gas durch die magnetischen und elektrischen Induktionsfelder erzeugt. Bei einer beispielhaften Ausführungsform enthält das Gas Fluoratome. Beispielsweise enthält das Gas NF₃-Gas oder C_xF_y-Gas (wobei x > 0 und y > 0). Außerdem kann das C_xF_y-Gas CF₄, C₃F₆ oder C₃F₈ enthalten, bei einer beispielhaften Ausführungsform ist das C_xF_y-Gas C₃F₈.
Das Plasma wird in einer Kammer vorgesehen, in der das Verfahren zur Herstellung der Halbleitervorrichtung durchgeführt wird. Die Kammer ist von der Plasmaerzeugungsvorrichtung getrennt. Somit wird das Gasplasma in die Kammer durch das Plasmaauslaßrohr, das an einem Endabschnitt des Leitungsrohrs angeordnet ist, (wie in 3, 5 und 7 gezeigt), vorgesehen.
Durch Verwendung des Plasmas, das in der Kammer für das Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung vorgesehen wird, kann ein Atzverfahren, ein Schichtabscheidungsverfahren und ein Reinigungsverfahren in der Kammer durchgeführt werden. Jedoch können auch andere Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung in der Kammer unter Verwendung des Plasmas ausgeführt werden.
Wenn das Gasplasma durch die zuvor beschriebenen beispielhaften Verfahren erzeugt wird und zum Herstellen der Halbleitervorrichtung benutzt wird, kann die Produktivität des Halbleiterherstellungsverfahrens verbessert werden. Die Herstellungskosten der Halbleitervorrichtung können ebenso verringert werden, da das Plasma unter Verwendung des billigen C_xF_y-Gases (z.B. C₃F₈) ausgebildet werden kann.
Wenn das Plasma unter Verwendung eines NF₃-Gases erzeugt wird, wird ein Trägergas (z. B. Argongas) zum Übertragen des Plasmas für den Betrieb der Kammer mit niedriger Leistung verwendet. Argongas muß in der gleichen Menge wie das NF₃-Gas erzeugt werden. Jedoch kann gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine hohe Effizienz bei der Erzeugung des Plasmas erzielt werden, wenn das Argongas in einer Menge von ungefähr ein Drittel des NF₃-Gases hinzugefügt wird. Somit kann die Effizienz des Herstellungsverfahrens verbessert werden und die Zündungszeit des Plasmas kann verkürzt werden. Im folgenden werden beispielhafte Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung weiter beschrieben mit weiterem Bezug auf die beiligende Zeichnung.
9 ist ein Blockdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden. Erfindung darstellt.
Gemäß 9 weist eine Vorrichtung 80 zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung eine Gasquelle 81 zum Vorsehen eines Gases auf. Bei einer beispielhaften Ausführungsform enthält das Gas Fluoratome, z. B., NF₃-Gas oder C_xF_y (wobei x > 0 und y > 0). Das Gas kann passend in Übereinstimmung mit dem Verfahren, das für die Herstellung der Halbleitervorrichtung verwendet wird, ausgewählt werden.
Die Plasmaerzeugungsvorrichtung 83, die in 3, 6 und 7 gezeigt ist, ist mit der Gasquelle 81 verbunden. Die Gasquelle 81 ist mit dem Plasmaerzeugungsteil 83 durch ein Gasversorgungsrohr verbunden (z. B. in 3).
Die Plasmaerzeugungsvorrichtung 83 enthält das Hauptmagnetfelderzeugungsteil um das Hauptmagnetfeld primär entlang der Achse des Hauptmagnetfelderzeugungsteils zu erzeugen. Außerdem weist die Plasmaerzeugungsvorrichtung 83 zumindest ein Hilfsmagnetfelderzeugungsteil zum Erzeugen des Hilfsmagnetfeldes parallel zu der Achse, so daß die Magnetflußdichte des Hauptmagnetfeldes entlang der Achse sich erhöhen kann. Die Plasmaerzeugungsvorrichtung 83 weist ferner das Leitungsrohr einschließlich des Leitungsmaterials auf. Das Leitungsrohr passiert durch das Hauptmagnetfeld, das entlang der Achse ausgebildet ist.
Das Gas, das durch das Gasversorgungsrohr zugeführt wird, passiert durch das Leitungsrohr. Wenn der Starkstrom an das Leitungsrohr angelegt wird, wird das Gas in das Plasma 85 umgewandelt. Somit arbeitet die Plasmaerzeugungsvorrichtung 83 wie hierin unter Bezugnahme auf die verschiedenen Ausführungsformen und die verschiedenen Verfahren zum Umwandeln des Gases in Plasma 85 beschrieben.
Das Plasma 85, das von dem Gas (im folgenden häufig als das Gasplasma bezeichnet) erzeugt wird, wird in die Verfahrenskammer 87 eingebracht. Die Verfahrenskammer 87 wird als die Atzkammer zum Ätzen der Schichten, die auf einem Substrat ausgebildet sind oder als eine Abscheidungskammer zum Ausbilden von Schichten auf dem Substrat verwendet.
Eine Vakuumpumpe 89 kann mit der Verfahrenskammer 87 verbunden sein, um ein Vakuum in der Verfahrenskammer 87 zu erzeugen, wenn das Verfahren zum Ausbilden der Halbleitervorrichtung ausgeführt wird. Die Vakuumpumpe 89 kann ebenso die verbleibenden Reaktionsnebenprodukte in der Verfahrenskammer 87 abführen.
Die Plasmaerzeugungseinrichtung 83 ist mit der Verfahrenskammer 87 durch das Plasmaauslaßrohr verbunden, wie in 3 gezeigt. Wie oben beschrieben, wird das Plasma in der Verfahrenskammer 87 durch ein Fernverfahren vorgesehen.
10 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Ätzvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Gemäß 10 weist eine Ätzvorrichtung 100 eine Fernplasmaerzeugungsvorrichtung 101 auf. Beispielhafte Ausführungsformen der Plasmaerzeugungsvorrichtung 101 werden in 3, 6 und 7 gezeigt. Die Ätzvorrichtung 100 enthält ferner eine Ätzkammer 103 und eine Vakuumpumpe 105 zum Erzeugen eines Vakuums in der Ätzkammer 103.
Ein Gas, das Fluor, wie etwa NF₃-Gas oder C_xF_y-Gas (wobei x > 0 und y > 0), wird in der Plasmaerzeugungsvorrichtung 101 vorgesehen. Der Druck des Gases beträgt ungefähr 500 mTorr bis 8 Torr. Bei einer beispielhaften Ausführungsform weist das Gas einen relativ niedrigen Druck von ungefähr 1 bis 2 Torr auf. Die Plasmaerzeugungsvorrichtung 101 erzeugt das Plasma, das Fluor-(F)-Radikale enthält, durch Ionisieren des Gases. Der sinusförmige Wechselstrom mit einer Frequenz von ungefähr 350 kHz bis 13,56 MHz wird an die Plasmaerzeugungsvorrichtung 101 mit einer Leistung von ungefähr 1,5 bis 10 kW angelegt. Bei einer beispielhaften Ausführungsform wird der sinusförmige Wechselstrom mit einer relativ niedrigen Frequenz von ungefähr 400 kHz an die Plasmaerzeugungsvorrichtung mit einer Leistung von ungefähr 6 bis 8 kW angelegt. Somit werden die freien Elektronen, die in dem Gasstromabschnitt der Plasmaerzeugungsvorrichtung 101 vorhanden sind, effektiv beschleunigt. Die beschleunigten freien Elektronen kollidieren mit dem Gas in dem Gasstromabschnitt der Plasmaerzeugungsvorrichtung 101, so daß sich das Gas in Plasma verändert. Folglich wird Plasma erzeugt, welches Fluorradikale enthält. Die Magnetfelderzeugungsteile der Plasmaerzeugungsvorrichtung 101 steuern wirksam die Bewegung des Plasmas.
Das Plasma, das Fluorradikale enthält, wird in der Ätzkammer 103 vorgesehen. Ein Sprühkopf 102 ist in der Ätzkammer 103 zum Versprühen des Gasplasmas installiert. Eine Vielzahl von Sprühöffnungen 102a und 102b sind in dem Sprühkopf 102 ausgebildet. Um das Plasma gleichförmig zu versprühen, sind die Sprühöffnungen 102a und 102b bei einer beispielhaften Ausführungsform am Eingang bzw. am Ausgang der Atzkammer 103 positioniert.
11 zeigt eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform, die dem Sprühkopf in 10 zeigt.
Gemäß 11 enthält der Sprühkopf 102 vier Sprüöffnungen 102a, 102b, 102c und 102d, die in Abständen angeordnet sind. Durch Verwendung der Sprühöffnungen 102a, 102b, 102c und 102d kann das Plasma gleichförmig dem Randabschnitt eines zu ätzenden Wafers zugeführt werden, während die Ätzeffizienz des Gasplasmas durch ein Seitenstromverfahren verbessert werden kann.
Obgleich vier Sprühöffnungen 102a, 102b, 102c und 102d in dem Sprühkopf 102 in 11 ausgebildet sind, ist es für einen Fachmann ersichtlich, daß die Anzahl an Sprühöffnungen falls erforderlich variiert werden kann. Somit können zwei Sprühöffnungen benachbart zu dem Eingang und dem Ausgang der Ätzkammer ausgebildet sein oder mehr als vier Sprühöffnungen können in dem Sprühkopf angeordnet sein.
Gemäß 10 reagieren die Fluorradikale des Gasplasmas, wenn das Gasplasma in die Ätzkammer 103 eingebracht wird, mit dem Material, das auf einem Substrat W ausgebildet ist, das in einer Haltevorrichtung 107 angeordnet ist. Demgemäß werden Schichten (Layer) auf dem Substrat W ausgebildet und Abschnitte der Schichten (Layer) werden durch eine Mustermaske belichtet. Das Gasplasma reagiert mit den belichteten Schichten (Layern), so daß die Schichten (Layer) geätzt werden.
Nachdem das Ätzverfahren durchgeführt worden ist, wird die Ätzkammer 103 gereinigt.
Das Substrat W, das durch das Ätzverfahren behandelt worden ist, wird aus der Ätzkammer 103 entladen. Anschließend wird ein Gas z. B. ein C₃F₈-Gas in der Plasmaerzeugungsvorrichtung 101 vorgesehen. Die Plasmaerzeugungsvorrichtung 101 ionisiert das G₃F₈-Gas, um das Plasma einschließlich der Fluorradikale zu erzeugen. Der Starkstrom mit der niedrigen Frequenz von ungefähr 400 kHz wird an die Plasmaerzeugungsvorrichtung 101 mit einer Leistung von ungefähr 2000 W angelegt, so daß die freien Elektronen, die im Plasmaerzeugungsabschnitt vorhanden sind, wirksam beschleunigt werden. Somit kollidieren die freien Elektronen mit dem C₃F₈-Gas, das in dem Plasmaerzeugungsteil strömt, um das Plasma zu erzeugen. Das Gas wird in Plasma verändert, das Fluorradikale enthält.
Das Plasma, das Fluorradikale enthält wird in der Ätzkammer 103 vorgesehen. Die Fluorradikale reagieren mit den Reaktionsnebenprodukten, wie etwa Polymeren, die an der Innenwand der Ätzkammer 103 haften, um die Reaktionsnebenprodukte von der Wand der Ätzkammer 103 zu entfernen. Die Reaktionsnebenprodukte werden aus der Ätzkammer 103 unter Verwendung der Vakuumpumpe 105 abgeführt, wodurch die Ätzkammer 103 gereinigt wird.
Die Vorrichtung zum Herstellen der Halbleitervorrichtung, welche die Plasmaerzeugungsvorrichtung enthält, kann in Übereinstimmung mit dem ausgewählten Gas und der Konstruktion der Verfahrenskammer benutzt werden.
Im folgenden wird die neue Gaszusammensetzung zum Erzeugen eines Plasmas gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die Gaszusammensetzung zum Erzeugen des Plasmas in der beispielhaften Ausführungsform enthält ein C₃F₈-Gas als einen Bestandteil. Das C₃F₈-Gas wird ionisiert und durch die oben beschriebene Fernplasmaerzeugungsvorrichtung erregt, so daß freie Fluorradikale, angeregte Radikale, Anionen und Kationen aus dem C₃F₈-Gas erzeugt werden. Die freien Fluorradikale und die angeregten Radikale, Anionen und Kationen bewegen sich in der Verfahrenskammer und reagieren chemisch mit den restlichen Substanzen (im allgemeinen Siliziumreste, wie Siliziumoxid und Siliziumoxynitrid), die an der Innenwand der Kammer haften, so daß diese als Gasphasennebenprodukte nach außen abgeführt werden können.
Die Gaszusammensetzung des erzeugten Plasmas kann Sauerstoffgas enthalten. Wenn das C₃F₈-Gas lediglich für die Herstellung der Halbleitervorrichtung benutzt wird, werden Kohlenstoffverbindungen als Verfahrensnebenprodukte erzeugt. Die Kohlenstoffverbindungen können im Inneren der Rohre oder einer Herstellungsvorrichtung anhaften, so daß die Kohlenstoffverbindungen als Kohlenstoffdioxid unter Verwendung ihrer Reaktion mit dem Sauerstoffgas entfernt werden sollten.
Das C₃F₈-Gas und das Sauerstoffgas können Siliziumoxynitrid gemäß folgender Reaktionsgleichung entfernen: C₃F₈ + 3O₂ + 2SiON = 2SiF₄ + 3CO₂ + N₂
Obwohl die obige Reaktionsgleichung in Übereinstimmung mit dem zu ätzenden oder zu entfernenden Material variiert werden kann, kann der geeignete Durchsatz bzw. die geeignete Strömungsrate des Sauerstoffgases unter Berücksichtigung der obigen Reaktionsgleichung allgemein bestimmt werden.
Wenn die Strömungrate des Sauerstoffgases niedriger als das Doppelte der Strömungsrate des C₃F₈-Gases ist, können die Reste der Kohlenstoffverbindungen unvorteilhafterweise in der Kammer vorhanden sein, da Kohlenstoff nicht ausreichend in Kohlenstoffdioxid verwandelt worden ist und der Kohlenstoff kann nicht entfernt werden. Wenn andererseits die Strömungsrate des Sauerstoffgases das Fünffache der Strömungsrate des C₃F₈-Gases übersteigt, kann die Erzeugung der Fluorradikale unvorteilhafterweise in der Plasmaerzeugungsvorrichtung verringert sein. Daher ist die Strömungsrate des Sauerstoffgases ungefähr zwei bis fünf Mal größer als die des C₃F₈-Gases. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist die Strömungsrate des Sauerstoffgases ungefähr 2,5 bis viermal so groß wie die des C₃F₈-Gases. Eine andere beispielhafte Ausführungsform benutzt eine Strömungsrate des Sauerstoffgases, die ungefähr dreimal so groß ist wie die des C₃F₈-Gases.
Die Gaszusammensetzung zum Erzeugen eines Plasmas einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält ein Inertgas, wie etwa Argongas, als ein Trägergas, um das C₃F₈-Gas und das Sauerstoffgas in der Kammer vorzusehen. In diesem Fall besitzt das Argongas bei einer beispielhaften Ausführungsform eine Strömungsrate, die ungefähr drei bis fünfzehn Mal so groß wie die des C₃F₈-Gases ist, um den Transport des C₃F₈-Gases und des Sauerstoffgases zu erzielen.
Zum Beispiel beträgt die Strömungsrate des C₃F₈-Gases ungefähr 400 bis 800 sccm, bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform ungefähr 600 bis 700 sccm, während die Strömungsrate des Argongases ungefähr 1000 bis 6000 sccm beträgt, und bei einer weiteren anderen beispielhaften Ausführungsform beträgt sie ungefähr 2000 bis 4000 sccm. Ebenso beträgt die Strömungsrate des Sauerstroffgases ungefähr 1000 bis 3600 sccm und bei einer beispielhaften Ausführungsform ungefähr 1400 bis 2100 sccm. Es können jedoch auch andere Gase in Übereinstimmung mit den zuvor erwähnten Bedinungen genutzt werden.
Erzeugung eines beispielhaften Plasmas durch Benutzung einer Gaszusammensetzung zum Erzeugen des Plasmas
Beispiel 1
Bei einer beispielhaften Ausführungsform wird ein Gas, das C₃F₈-Gas mit einer Strömungsrate von ungefähr 400 sccm, Sauerstoffgas mit einer Strömungsrate von ungefähr 1000 sccm und Argongas mit einer Strömungsrate von ungefähr 2000 sccm enthält, in die Fernplasmaerzeugungsvorrichtung, die in 6 gezeigt ist, eingebracht. Anschließend wurde ein Plasma aus dem Verfahrensgas in der Plasmaerzeugungsvorrichtung unter einem Druck von ungefähr 0,7 Torr und mit einer Leistung von ungefähr 5600 W erzeugt.
Beispiel 2
Bei einer weiteren anderen beispielhaften Ausführungsform wird, nachdem ein Verfahrensgas, das C₃F₈-Gas enthält bei einer Strömungsrate von 600 sccm eingebracht worden ist, Sauerstoffgas mit einer Strömungsrate von ungefähr 1800 sccm und Argongas mit einer Strömungsrate von ungefähr 4000 sccm in die Fernplasmaerzeugungsvorrichtung, die in 6 gezeigt ist, eingebracht. Ein Plasma wurde aus dem Verfahrensgas in der Plasmaerzeugungsvorrichtung unter einem Druck von ungefähr 1,1 Torr und mit einer Leistung von ungefähr 6400 W erzeugt.
Beispiel 3
Bei einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wurde ein Plasma auf die gleiche Art und Weise wie in 2 erzeugt, mit dem Unterschied, daß der Druck ungefähr 1,5 Torr betrug.
Beispiel 4
Bei einer beispielhaften Ausführungsform wurde ein Plasma auf die gleiche Art und Weise wie im Beispiel 2 erzeugt, mit dem Unterschied, daß die Strömungsrate des Argongases ungefähr 6000 sccm betrug, der Druck ungefähr 3,5 Torr und die Leistung ungefähr 6100 W.
Beispiel 5
Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform wurde ein Plasma auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 2 erzeugt, mit dem Unterschied, daß die Strömungsrate des Argongases ungefähr 6000 sccm betrug, der Druck ungefähr 6,5 Torr und die Leistung ungefähr 6700 W.
Vergleichsbeispiel
Bei einer beispielhaften Ausführungsform wurde ein Verfahrensgas, das NF₃-Gas enthält, bei einer Strömungsrate von ungefähr 1100 sccm und Argongas bei einer Strömungsrate von ungefähr 2000 sccm in die Fernplasmaerzeugungsvorrichtung, die in 1 gezeigt ist und die durch die ASTEX Company hergestellt wird, eingebracht. Anschließend wurde aus dem Verfahrensgas in der Plasmaerzeugungsvorrichtung unter einem Druck von 0,8 Torr und mit einer Leistung von ungefähr 3000 W ein Plasma erzeugt.
Messung einer Ätzrate
Bei einer beispielhaften Ausführungsform wurde eine Siliziumoxynitridschicht (SiON) mit einer Dicke von ungefähr 6000 Å auf einem Substrat (einem blanken Wafer) durch ein plasmaverstärktes chemisches Dampfphasenabscheidungsverfahren ausgebildet. Die Ätzrate der Siliziumoxynitridschicht würde gemessen, nachdem die Siliziumoxynitridschicht unter Verwendung des Gasplasmas geätzt worden ist, das in Übereinstimmung mit den Beispielen 1 bis 5 und das Vergleichsbeispiel in der Ätzvorrichtung, die in 9 gezeigt ist, erzeugt worden ist. Die gemessenen Ätzraten werden in der Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1
Wie in Tabelle 1 gezeigt, zeigen die Beispiele 1 bis 5, die die Fernplasmaerzeugungsvorrichtung in Übereinstimmung mit beispielhaften Ausführungsformen der vor liegenden Erfindung zeigen, relativ exzellente Ätzraten im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel, das die herkömmliche Plasmavorrichtung benutzt. Insbesondere wird eine wünschenswerte Ätzrate erzielt, wenn der Druck ungefähr 1 Torr beträgt und das Sauerstoffgas eine Strömungsrate aufweist, die ungefähr dreimal so groß ist wie die des C₃F₈-Gases.
Reinigungstest
Bei einer beispielhaften Ausführungsform wurde eine Ätzvorrichtung unter Verwendung des in Übereinstimmung mit Beispiel 2 und dem Vergleichsbeispiel erzeugten Gasplasmas gereinigt. Die Reinigungszeit wurde mit einer Siliziumoxynitridschicht mit einer Dicke von ungefähr 600 Å bestimmt, die durch ein plasmaverstärktes chemisches Dampfphasenabscheidungsverfahren abgeschieden worden ist. Die Reinigungsergebnisse bezüglich der Reaktionsnebenprodukte wurden mit einem RGA-Quadruple-Massenspektrometer (QMS) (wobei erzeugtes SiF₄ zur qualitativen Messung ionisiert wird) in Übereinstimmung mit den vorbestimmten Zeitdauern gemessen.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform zeigt 12 einen Graph, der Meßergebnisse der Reaktionsnebenprodukte bei Benutzung des Gasplasmas in Übereinstimmung mit dem Vergleichsbeispiel zeigt. Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform, ist 13 ein Graph, der die Meßergebnisse der Reaktionsnebenprodukte bei Benutzung des Gasplasmas in Übereinstimmung mit Beispiel 2 zeigt. Bei den 12 und 13 zeigt die vertikale Achse die Ionenkonzentration an und die horizontale Achse stellt die Zeit dar.
Bei den 12 und 13 verringert sich nach eine vorbestimmten Zeit der Spitzenwert von SiF₄ stark. Wenn ein verringerter Betrag von SiF₄ konstant bleibt, wird solch ein Punkt ein Endpunkt für die Erfassungszeit. Wie in 12 gezeigt, bleibt der Spitzenwert von SiF₄ entsprechend zu dem Reinigungsnebenprodukt für die vorbestimmte Zeit konstant und ist nicht verringert, wenn das herkömmliche NF₃-Gas benutzt wird. Das Reinigungsverfahren kann ununterbrochen ausgeführt werden, für den Fall, daß der Spitzenwert von SiF₄ für die vorbestimmte Zeit aufrechterhalten wird. Somit betrug die gesamte Reinigungszeit ungefähr 1410 Sekunden.
Wie andererseits in 13 gezeigt, hat sich der Spitzenwert von SiF₄ nach der vorbestimmten Zeit allmählich verringert, so daß der Spitzenwert von SiF₄ auf einem konstanten verringerten Wert verbleibt, wenn das Reinigungsverfahren, das das Gasplasma des Beispiels 2 verwendet, durchgeführt wird. Somit kann der Punkt, bei dem der Wert von SiF₄ konstant bleibt, als der Endpunkt für die Erfassungszeit angenommen werden, da die Reinigungsnebenprodukte nicht zusätzlich erzeugt werden können. Die gemessene Reinigungszeit betrug ungefähr 848 Sekunden. Die gemessenen Ergebnisse werden in Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle 2
Gemäß Tabelle 2, kann die Reinigungszeit des Beispiels 2 unter Verwendung des C₃F₈-Gases um ungefähr 562 Sekunden im Vergleich mit der Reinigungszeit des Vergleichsbeispiels, das das NF₃-Gas verwendet, verringert sein. Außerdem ist die Strömungsrate des C₃F₈-Gases um ungefähr 45% verringert. Überdies können die Herstellungskosten verringert werden, da C₃F₈-Gas billiger als NF₃-Gas ist.
Wirksamkeit der Gaszusammensetzung bezüglich eines identischen Gases
Wenn das NF₃-Gas in der in 1 gezeigten Plasmaerzeugungsvorrichtung verwendet wird, sollte das Trägergas (z. B. Argongas mit der Strömungsrate identisch mit der des NF₃-Gases) benutzt werden, um die Plasmaerzeugungsvorrichtung mit einer niedrigen Leistung zu betreiben. Somit kann die Reinigungseffizienz des Plasmas nicht ansteigen, da die Flußrate des NF₃-Gases nicht mehr als einen vorbestimmter Wert aufgrund des Argongases betragen kann.
14 ist ein Graph, der die Zersetzungsrate des NF₃-Gases relativ zu der Strömungsrate in der Plasmaerzeugungsvorrichtung in 1 zeigt. Wie in 14 gezeigt, erhöht sich mit dem Anstieg der Strömungsrate des NF₃-Gases auch der Druck in der Kammer, so daß der Druck in der Kammer nicht auf einen passenden Wert gesteuert werden kann. Ebenso ist die anfängliche Zersetzungsrate des NF₃-Gases verringert, wodurch die Zündungszeit des Plasmas sich erhöht.
15 ist ein Graph, der eine andere beispielhafte Ausführungsform zeigt, wobei die Zersetzungsrate des NF₃-Gases relativ zu der Strömungsrate in der Plasmaerzeugungsvorrichtung in 3 aufgetragen ist.
Gemäß 15 beträgt die Zersetzungsrate des NF₃-Gases einen hohen Wert von mehr als ungefähr 95% in einem weiten Bereich des Drucks und ebenso zeigt die Zersetzungseffizienz des NF₃-Gases einen hohen Wert, wenn die Strömungsrate des NF₃-Gases sich auf ungefähr 3000 sccm erhöht. Überdies kann das Plasma ausreichend in den Fällen benutzt werden, bei dem das Verhältnis der Strömungsrate zwischen dem NF₃-Gas und dem Argongas bei ungefähr 3:1 gehalten wird.
Im allgemeinen verringert sich die Zersetzungsrate des NF₃-Gases, wenn die Strömungsrate des NF₃-Gases gesteigert wird. Außerdem vergrößert sich die Zeit zum Erzeugen des Plasmas stark. Folglich nimmt die Effizienz für die Erzeugung des Plasmas mit fortschreitender Zeitdauer ab. Die Plasmaerzeugungsvorrrichtung einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine verringerte Gasströmungsrate benutzten, um die Herstellungskosten zu verringern, da die Gasströmungsrate gesteuert werden kann. Da ebenso die Zersetzungsrate des NF₃-Gases ungefähr 99% bei dem niedrigen Anfangsdruck betragen kann, kann die Strömungsrate des NF₃-Gases verringert werden. Überdies kann die Plasmaerzeugungsvorrichtung von beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine natürliche Zündung des Argongases erzielen, so daß eine zusätzliche Zündvorrichtung nicht erforderlich ist.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Effizienz des Verfahrens zum Erzeugen des Plasmas verbessert werden und die Zeit zum Erzeugen des Plasmas kann verkürzt werden, wenn das Plasma mittels Fernverfahren erzeugt wird. Folglich kann die Produktivität des Verfahrens zum Erstellen der Halbleitervorrichtung verbessert werden, wenn das Plasma benutzt wird.
Da insbesondere ein billiges Gas wie das C₃F₈-Gas zur Herstellung der Halbleitervorrichtung verwendet werden kann, können die Herstellungskosten für die Halbleitervorrichtung verringert werden.
Nachdem die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, ist anzumerken, daß verschiedene Modifikationen und Variationen durch einen Fachmann angesichts der obenstehenden Lehre gemacht werden können. Es ist daher offensichtlich, daß Änderungen an den bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden offenbarten Erfindung vorgenommen werden können, die innerhalb des Umfangs und des gedanklichen Grundkonzepts der Erfindung liegen, wie sie durch die beigefügten Ansprüche festgelegt sind.

Claims

Verfahren zum Erzeugen eines Plasmas aufweisend: Ausbilden eines Hauptmagnetfeldes, das eine Achse aufweist, und eines Hilfsmagnetfeldes parallel zu der Achse; Vorsehen einer elektrischen Leistung, so daß ein hochfrequenter Wechselstrom entlang eines Weges zwischen den Haupt- und Hilfsmagnetfeldern angelegt ist; und Ermöglichen eines Gasstroms entlang des gleichen Weges wie Wechselstromweg, so daß das Gas in einen Plasmazustand umgewandelt wird.
Verfahren zum Erzeugen eines Plasmas nach Anspruch 1, wobei die elektrische Leistung entlang eines spiralförmigen Weges vorgesehen wird, der die Achse des Hauptmagnetfeldes umschließt.
Verfahren zum Erzeugen eines Plasmas nach Anspruch 1, wobei die elektrische Leistung als ein sinusförmiger Wechselstrom mit einer Frequenz von ungefähr 350 kHz bis ungefähr 13,56 MHz vorgesehen wird.
Verfahren zum Erzeugen eines Plasmas nach Anspruch 1, wobei die elektrische Leistung 1,5 bis 10 kWatt beträgt.
Verfahren zum Erzeugen eines Plasmas nach Anspruch 1, wobei zumindest ein Paar der Hilfsmagnetfelder symmetrisch bezüglich des Hauptmagnetfeldes ausgebildet wird.
Verfahren zum Erzeugen eines Plasmas nach Anspruch 5, wobei zwei Paare der Hilfsmagnetfelder mit dem gleichen Abstand getrannt ausgebildet werden.
Verfahren zum Erzeugen eines Plasmas nach Anspruch 1, wobei das Gas ein fluorhaltiges Gas, Sauerstoffgas und Argongas enthält.
Verfahren zum Erzeugen eines Plasmas nach Anspruch 1, wobei die Haupt- und Hilfsmagnetfelder durch Permanentmagnete erzeugt werden.
Verfahren zum Erzeugen eines Plasmas nach Anspruch 1, wobei das Hauptmagnetfeld ein elektromagnetisches Feld ist und das Hilfsmagnetfeld ein magnetisches Induktionsfeld ist, das von dem Hauptmagnetfeld induziert wird.
Verfahren zum Erzeugen eines Plasmas aufweisend: Ausbilden eines Magnetfelds, das eine Achse aufweist; Ermöglichen eines Gases in dem magnetischen Feld entlang einer ersten Richtung im wesentlichen rechtwinklig zu der Achse zu strömen; und Anlegen eines elektrischen Feldes an das Gas entlang einer zweiten Richtung, die sich von der ersten Richtung unterscheidet, so daß ein Plasma aus dem Gas erzeugt wird.
Verfahren zum Erzeugen eines Plasmas nach Anspruch 10, wobei zumindest ein Paar von Hilfsmagnetfeldern symmetrisch bezüglich dem Hauptmagnetfeld ausgebildet wird, die im wesentlichen parallel zu dem Magnetfeld sind, so daß eine magnetische Flußdichte eines Bereichs, in dem das Gas strömt, gesteigert wird.
Verfahren zum Erzeugen eines Plasmas nach Anspruch 10, wobei das elektrische Feld durch Anlegen eines niederfrequenten Wechselstroms mit einer hohen Leistung ausgebildet wird.
Verfahren zum Erzeugen eines Plasmas nach Anspruch 12, wobei der Wechselstrom entlang eines Weges in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung entlang eines Strömungsweges des Gas angelegt wird.
Verfahren zum Erzeugen eines Plasmas nach Anspruch 10, wobei die erste Richtung im wesentlichen rechtwinklig zu der zweiten Richtung ist.
Verfahren zum Erzeugen eines Plasmas aufweisend: Ausbilden eines primären elektrischen Feldes mit einer ersten Richtung durch ein Magnetfeld; Ermöglichen eines Gasstroms in dem Magnetfeld entlang einer zweiten Richtung, die im wesentlichen rechtwinklig zu der ersten Richtung ist; und Anlegen eines sekundären elektrischen Feldes an das Gas entlang der zweiten Richtung, so daß ein Plasma aus dem Gas erzeugt wird.
Verfahren zum Erzeugen eines Plasmas nach Anspruch 15, wobei das sekundäre elektrische Feld durch ein Anlegen eines Wechselstroms entlang eines Weges in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung entlang eines Strömungsweges des Gases ausgebildet wird.
Verfahren zum Erzeugen eines Plasmas nach Anspruch 15, wobei das Gas ein fluorhaltiges Gas, Sauerstoffgas und Argongas enthält.
Verfahren zum Erzeugen eines Plasmas, in welchem ein Strom entlang eines Weges entlang eines Strömungsweges eines fluidisierten Gases angelegt wird, um ein primäres elektrisches Feld entlang einer ersten Richtung, die im wesentlichen rechtwinklig zu dem Strömungsweg ist, auszubilden, wobei ein sekundäres elektrisches Feld im wesentlichen parallel zu dem Strömungsweg ausgebildet wird und ein Plasma durch Anlegen der primären und sekundären elektrischen Felder erzeugt wird.
Verfahren zum Erzeugen eines Plasmas nach Anspruch 18, wobei das Gas ein fluorhaltiges Gas, Sauerstoffgas und Argongas enthält.
Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung aufweisend: Ausbilden eines Hauptmagnetfelds, das eine Achse aufweist, und Ausbilden eines Hilfsmagnetfeldes im wesentlichen parallel zu der Achse; Anlegen eines Wechselstroms entlang eines Weges zwischen den Haupt- und den Hilfsmagnetfeldern; Ermöglichen eines Gasstroms entlang eines Strömungsweges entlang des Wechselstromwegs, so daß ein Gasplasma aus dem Gas erzeugt wird; Vorsehen des Gasplasmas in einer Kammer, getrennt von einer Position, wo das Gasplasma erzeugt worden ist; und Durchführen eines Verfahrens zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung durch Benutzung des Gasplasmas.
Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 20, wobei das Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung ein Ätzverfahren ist, in welchem Schichten, die auf einem Substrat ausgebildet sind, unter Verwendung des Gasplasmas geätzt werden.
Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 20, wobei das Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung ein Abscheidungsverfahren ist, in welchem Schichten unter Verwendung des Gasplasmas auf einem Substrat ausgebildet werden.
Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 20, wobei das Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung ein Reinigungsverfahren ist, bei welchem verbleibende Produktionsnebenprodukte in der Kammer unter Verwendung des Gasplasmas aus der Kammer entfernt werden.
Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 20, wobei das Gas ein fluorhaltiges Gas enthält und das Gasplasma Fluorradikale enthält.
Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 24, wobei das Gas NF₃-Gas oder C_XF_Y-Gas (wobei x > 0 und y > 0) enthält.
Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 20, wobei das Gas C₃F₈-Gas, Sauerstoffgas und Argongas enthält.
Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung aufweisend: Ausbilden eines Magnetfelds, das eine Achse aufweist; Ermöglichen eines Gasstroms entlang einer Richtung im wesentlichen rechtwinklig zu der Achse des Magnetfeldes; Anlegen eines elektrischen Feldes, das von einem Wechselstrom entlang einer Richtung entlang eines Strömungswegs des Gases erzeugt wird, so daß aus dem Gas ein Plasma erzeugt wird; Vorsehen des Gasplasmas in einer Kammer, separat von einer Postition, bei dem das Plasma erzeugt worden ist; Durchführen eines Verfahrens zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung unter Benutzung des Gasplasmas.
Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 27, das ferner ein symmetrisches Ausbilden von zumindest einem Paar von Hilfsmagnetfeldern bezüglich des Magnetfeldes aufweist, wobei die Hilfsmagnetfelder im wesentlichen parallel zu dem Magnetfeld sind.
Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 27, wobei der Wechselstrom in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung entlang einer Richtung angelegt wird, die im wesentlichen parallel zu dem Strömungsweg des Gases ist.
Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 27, wobei das Gas ein flourhaltiges Gas, Sauerstoffgas und Argongas enthält.
Vorrichtung zum Erzeugen eines Plasmas aufweisend: Eine Magnetfelderzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Hauptmagnetfeldes, das eine Achse aufweist, und eines Hilfsmagnetfeldes im wesentlichen parallel zu der Achse; und eine Plasmaerzeugungsreinrichtung zum Erzeugen eines Plasmas aus einem Gas durch Ermöglichen eines Gasstroms in einem Bereich zwischen den Haupt- und Hilfsmagnetfeldern und durch Anlegen eines hochfrequenten Wechselstroms entlang eines Weges im wesentlichen parallel zu dem Strömungsweg des Gases.
Vorrichtung zum Erzeugen eines Plasmas nach Anspruch 31, wobei die Magnetfelderzeugungseinrichtung enthält: ein Hauptmagnetfelderzeugungsteil zum Erzeugen des Hauptmagnetfeldes, das die Achse aufweist; und Hilfsmagnetfelderzeugungsteile zum Erzeugen des Hilfsmagnetfeldes, wobei die Hilfsmagnetfelderzeugungsteile im wesentlichen parallel zu dem Hauptmagnetfelderzeugungsteil angeordnet sind und im wesentlichen symmetrisch bezüglich des Hauptmagnetfelderzeugungsteils angeordnet sind.
Vorrichtung zum Erzeugen eines Plasmas nach Anspruch 31, wobei die Magnetfelderzeugungseinrichtung Ferrit enthält.
Vorrichtung zum Erzeugen eines Plasmas nach Anspruch 31, wobei die Plasmaerzeugungseinrichtung einen spiralförmigen Weg aufweist, der die Magnetfelderzeugungseinrichtung entlang der Achse umschließt.
Vorrichtung zum Erzeugen eines Plasmas nach Anspruch 31, wobei die Plasmaerzeugungseinrichtung enthält: eine Spule, die so angeordnet ist, daß sie das Hauptmagnetfeld zum Erzeugen eines magnetischen Induktionsfelds mittels Stromdurchfluß umschließt; und ein Leitungsrohr, daß durch den Bereich zwischen den Haupt- und den Hilfsmagnetfeldern passiert und mit der Spule zum Ausbilden eines elektrischen Feldes verbunden ist, wobei das Gas durch das Leitungsrohr strömt.
Vorrichtung zum Erzeugen eines Plasmas nach Anspruch 31, wobei die. Plasmaerzeugungseinrichtung enthält: ein Leitungsrohr zum Erzeugen des Plasmas durch Anlegen des hochfrequenten Wechselstroms an den Bereich; ein Gasversorgungsrohr, das mit einer von dem Bereich getrennten Gasquelle verbunden ist, um das Leitungsrohr mit Gas zu versorgen; und ein Plasmaauslaßrohr zum Abführen des Plasmas getrennt von dem Bereich, in dem Leitungsrohr erzeugt worden ist, und zum Vorsehen des Plasmas in eine Vorrichtung zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung.
Vorrichtung zum Erzeugen eines Plasmas nach Anspruch 31, das ferner einen Frequenzgenerator zum Vorsehen eines Wechselstroms mit einer Frequenz von 350 kHz bis 13,56 MHz zu der Plasmaerzeugungseinrichtung.
Vorrichtung zum Erzeugen eines Plasmas nach Anspruch 31, wobei die Magnetfelderzeugungseinrichtung enthält: ein Magnetfelderzeugungsteil zum Ausbilden eines elektromagnetischen Feldes, das eine Achse aufweist; und ein Hilfsmagnetfelderzeugungsteil, das im wesentlichen parallel zu dem Hauptmagnetfelderzeugungsteil zum Erzeugen eines magnetischen Hilfsinduktionsfeldes benachbart zu dem Hauptmagnetfelderzeugungsteil entlang einer im wesentlichen parallelen Richtung zu der Achse.
Vorrichtung zum Erzeugen eines Plasmas aufweisend: eine Magnetfelderzeugungseinrichtung zum Ausbilden eines Magnetfeldes, das eine Achse aufweist; und eine Gasstromeinrichtung zum Ermöglichen eines Gasstromes entlang eines Weges, der die Achse des Magnetfeldes umschließt und zum Anlegen eines elektrischen Feldes an das Gas, um aus dem Gas ein Plasma zu erzeugen.
Vorrichtung zum Erzeugen eines Plasmas nach Anspruch 39, wobei die Magnetfelderzeugungseinrichtung enthält: ein Hauptmagnetfelderzeugungsteil zum Ausbilden eines Hauptmagnetfeldes, das die Achse aufweist; und ein Hilfsmagnetfelderzeugungsteil zum Erzeugen eines Hilfsmagnetfeldes im wesentlichen parallel zu der Achse, wobei das Hilfsmagnetfelderzeugungsteil im wesentlichen parallel zum dem Hauptmagnetfelderzeugungsteil angeordnet ist und benachbart zu dem Hauptmagnetfelderzeugungsteil ist.
Vorrichtung zum Erzeugen eines Plasmas nach Anspruch 39, das ferner eine Einrichtung zum Anlegen eines hochfrequenten Wechselstroms zum Ausbilden des elektrischen Feldes durch Anlegen eines hochfrequenten Wechselstroms entlang eines Strömungswegs des Gases aufweist.
Gaszusammensetzung zum Erzeugen eines Plasmas, das C₃F₈-Gas, Sauerstoffgas und Argongas aufweist.
Gaszusammensetzung zum Erzeugen eines Plasmas nach Anspruch 42, wobei eine Strömungsrate des Argongases 1000 bis 6000 sccm beträgt und eine Strömungsrate des Sauerstoffgases 1000 bis 3600 sccm beträgt, wenn eine Strömungsrate des C₃F₈-Gases 400 bis 800 sccm beträgt.
Gaszusammensetzung zum Erzeugen eines Plasmas nach Anspruch 43, wobei die Strömungsrate des Argongases 2000 bis 6000 sccm beträgt und die Strömungsrate des Sauerstoffgases 1400 bis 2100 sccm beträgt, wenn die Strömungsrate des C₃F₈-Gases 600 bis 700 sccm beträgt.
Plasmaätzverfahren aufweisend: Erzeugen eines Gasplasmas aus einer Mischung aus C₃F₈-Gas, Sauerstoffgas und Argongas durch ein Fernplasmaverfahren; und Ätzen eines Objekts unter Verwendung des Gasplasmas.
Plasmaätzverfahren nach Anspruch 45, wobei das Objekt Siliziumoxynitrit enthält.
Plasmaätzverfahren nach Anspruch 45, wobei das Objekt Siliziumoxynitrit enthält, das in einer Kammer ausgebildet worden ist und das Siliziumoxynitrit unter Verwendung des Gasplasmas aus der Kammer entfernt wird.