DE19506745A1 - Verfahren und Vorrichtung für reaktives Heisswand-Ionenätzen unter Verwendung einer dielektrischen oder metallischen Abschirmung mit Temperatursteuerung zur Erzielung von Prozeßstabilität - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung für reaktives Heisswand-Ionenätzen unter Verwendung einer dielektrischen oder metallischen Abschirmung mit Temperatursteuerung zur Erzielung von ProzeßstabilitätInfo
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Description
Diese Erfindung bezieht sich auf Halbleiterfertigung, insbeson
dere auf die Verhinderung der Bildung unerwünschter Filme auf
den Oberflächen von Ätzkammern, die während des Ätzens von Halb
leiterbauelementen einem Plasma ausgesetzt sind.
Um Unzulänglichkeiten von Ätzkammern nach dem Stand der Technik
zu überwinden, werden ein neues Verfahren und eine neue Vorrich
tung zum Ätzen von Halbleiterbauelementen bereitgestellt.
Reaktoren für trockenes Plasmaätzen sind Vakuumkammern, in denen
ein elektrisches Plasma erzeugt wird, um Halbleiterwafer zu ät
zen. Das Ätzen wird üblicherweise durch eine Photoresistmaske
hindurch ausgeführt.
Trockene Ätztechniken werden häufig als reaktives Ionenätzen
oder Plasmaätzen bezeichnet. Trockene Ätzeinrichtungen nach dem
Stand der Technik bilden ein Plasma durch Injizieren von Aus
gangsgasen in ein Gebiet, in dem ein HF-Feld erzeugt wird. Die
Ausgangsgase können Gase umfassen, die Fluor enthalten, zum Bei
spiel CHF₃ oder CF₄.
Das HF-Feld kann durch zwei oder drei interne Elektroden, die an
eine HF-Quelle gekoppelt sind, oder mit Hilfe von externen Elek
troden oder einer Spule erzeugt werden. Die Hochfrequenzanregung
bewirkt, daß sich die Ausgangsgase in ein Plasma umwandeln, das
Ionen und reaktive Spezies erzeugt. Die erzeugten reaktiven Spe
zies diffundieren zu den zu ätzenden Oberflächen, an denen der
Ätzvorgang chemischer Art ist. In ionenunterstützten Prozessen
werden die Halbleiterbauelemente den energiereichen Ionen des
Plasmas ausgesetzt. Die Ionen werden zu dem Halbleiterbauelement
geleitet, an dem die Ionen dann mit den Substraten kollidieren,
was bewirkt, daß Teile der Oberfläche des Substrates weggeätzt
oder abgetragen werden. Die ionenunterstützten Ätzprozesse bein
halten sowohl chemisches als auch physikalisches Ätzen.
Während des Ätzprozesses werden Fluorkohlenstoff-Filme auf den
Wänden der Ätzkammer abgeschieden. Die Deposition der Fluorkoh
lenstoff-Filme ändert die Impedanz des Systems und führt mit der
Zeit zu einer Abnahme der selbstregulierenden Vorspannung der
Ätzkammer. Dies ändert die Betriebseigenschaften der Ätzeinrich
tung, was den Ätzvorgang beeinflußt. Außerdem kann der auf den
Wänden der Ätzkammer abgeschiedene Fluorkohlenstoff-Film abblät
tern und zu einer Partikelquelle innerhalb der Ätzkammer werden.
Die Deposition von Fluorkohlenstoff-Filmen auf den Wänden der
Ätzkammer wird herkömmlicherweise durch Reinigen der Ätzkammer
unter Verwendung eines O₂-Plasmas und nachfolgendes Rekonditio
nieren der Ätzkammer behandelt. Der Reinigungs- und Alterungs
prozeß der Kammer kann bis zu 30 Prozent der gesamten verfügba
ren Betriebszeit des Systems erfordern.
Einige Entwürfe nach dem Stand der Technik haben Verfahren und/
oder Vorrichtungen in einem Versuch vorgeschlagen, einige der
durch die Deposition der Fluorkohlenstoff-Filme auf den Oberflä
chen innerhalb der Ätzkammer verursachten Probleme zu eliminie
ren. In einem System wird zum Beispiel ein zu ätzendes Substrat
innerhalb der Ätzkammer angeordnet und gekühlt, während die Wän
de der Kammer auf eine Temperatur von ungefähr 80°C erwärmt
werden. Eine Erwärmung der Oberflächen wird durch Zuführung von
heißem Wasser zu einem an den Außenflächen der trockenen Ätzvor
richtung angebrachten Rohr erreicht. Dies wird durchgeführt, um
das Binden eines Polymerfilmes an die Wände der Ätzvorrichtung
während des Ätzens des Substrates zu reduzieren.
Dieses Verfahren und/oder diese Vorrichtung reduziert jedoch die
Depositionsrate der Fluorkohlenstoff-Filme auf den Innenwänden
der Kammer nur marginal. Des weiteren resultiert in Fällen, in
denen Einrichtungen mit einem Plasma hoher Dichte während des
Ätzprozesses verwendet werden, eine teilweise Eliminierung der
Depositionsrate um zum Beispiel 10 Prozent bis 20 Prozent durch
Erwärmen auf 80°C weiterhin in einer großen Häufigkeit der Rei
nigung der Ätzkammer.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und
eine Vorrichtung zum Ätzen von Halbleiterbauelementen, wobei die
unerwünschte Deposition von Filmen auf den Innenflächen der Vor
richtung während des Ätzprozesses verhindert wird.
Das Ätzsystem beinhaltet eine Ätzkammer mit einer depositions
resistenten Oberfläche, einem Halter zum Halten des zu ätzenden
Bauelementes und einer Heizeinrichtung zum Aufheizen der deposi
tionsresistenten Oberfläche auf eine Temperatur zwischen 100°C
bis 600°C, um die Bildung von Filmen auf den Wänden der Kammer
zu hemmen. Es ist des weiteren möglich, daß die depositionsresi
stente Oberfläche in dem Ätzsystem den Halter umgibt, während
sie das Plasma, das zum Ätzen des Substrates verwendet wird,
nicht stört.
Die Erfindung wird am besten beim Lesen der folgenden detail
lierten Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeich
nungen verständlich, in denen durchweg gleiche Bezugszeichen
entsprechende Elemente bezeichnen und in denen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer ersten exemplarischen
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 2-2 der er
sten exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
in Fig. 1 ist;
Fig. 3a eine schematische Ansicht einer zweiten exemplarischen
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 3b eine Querschnittsansicht entlang der Linie 3b-3b der
zweiten exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfin
dung in Fig. 3a ist;
Fig. 3c eine Querschnittsansicht entlang der Linie 3c-3c der
zweiten exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfin
dung in Fig. 3a ist;
Fig. 4 eine graphische Darstellung ist, welche die Depositions
rate der Filme auf einer erwärmten Oberfläche innerhalb einer
Ätzkammer in Abhängigkeit von der Temperatur jener Oberfläche
bei Verwendung dreier verschiedener Ätzgase zeigt.
Fig. 1 zeigt eine Plasmaätzeinrichtung vom Abwärtsströmungstyp,
die allgemein mit 1 bezeichnet ist. Die Abwärtsströmungs-Plasma
ätzeinrichtung 1 beinhaltet Elektroden 2 zur Erzeugung eines
Plasmas, die einen Gaseinlaß 3 umgeben. Der Gaseinlaß 3 stellt
eine Zuführung von fluorhaltigen Gasen, wie CF₄ und CHF₃, bereit.
Wenn die fluorhaltigen Gase die Elektroden 2 passieren, wird das
Gas in ein Plasma umgewandelt. Eine Düse 4 verteilt das Gas in
die Ätzkammer 9. Der Düse 4 gegenüberliegend und in der Ätzkam
mer 9 angeordnet befindet sich ein Substrathalter 10 zum Halten
von zu ätzenden Substraten 5. Außerdem ist ein Auslaß 6 vorgese
hen, um das Plasma abzuführen.
Die Düse 4 und den Substrathalter 10 umgebend ist in der Ätzkam
mer 9 eine Abschirmung 7 angeordnet, um Wände 15, 16 und 17 der
Ätzkammer 9 zu schützen. Die Abschirmung 7 besteht aus einem
ätzbeständigen Material, das geheizt werden kann. Die Abschir
mung 7 ist mit einer Heizquelle 8 gekoppelt, um die Abschirmung
7 während des Ätzprozesses zu heizen. Die Heizquelle 8 kann zum
Beispiel eine elektrische Heizquelle zum Aufheizen der Abschir
mung 7 unter Verwendung einer Widerstandsheizung oder Heizlampe
beinhalten. Alternativ kann die Heizquelle 8 eine Flüssigkeit
beinhalten, die geheizt wird und die man um die Abschirmung 7
herum oder durch sie hindurch zirkulieren läßt.
Anstelle der Bereitstellung einer externen Heizquelle kann eine
Heizquelle in die Abschirmung eingebaut sein, womit die Notwen
digkeit einer separaten Heizquelle eliminiert ist.
Die Heizquelle 8 beinhaltet ein Steuerungselement zur Steuerung
und Aufrechterhaltung der Temperatur der Abschirmung 7. Es kann
zum Beispiel ein (nicht gezeigter) Meßfühler, wie ein Thermoele
ment, in der Ätzkammer 9 in unmittelbarer Nachbarschaft zur Ab
schirmung 7 angeordnet werden, um die Temperatur der Abschirmung
7 zu bestimmen. Das Steuerungselement innerhalb der externen
Heizquelle 8 stellt die der Abschirmung 7 zugeführte oder die
von derselben erzeugte Wärme in Reaktion auf die von dem Thermo
element empfangenen Temperaturdaten ein, um die Abschirmung 7
auf einer gewünschten Temperatur zu halten.
Das Halten der Abschirmung 7 auf einer bestimmten Temperatur
unter Verwendung eines Rückkopplungssystems, wie dem Steuerungs
element, wird während des Ätzprozesses besonders wichtig. Wäh
rend des Ätzens stellt das erzeugte Plasma eine zusätzliche Wär
mequelle dar, welche die Abschirmung 7 erwärmt. Um die durch das
Plasma erzeugte Wärme zu kompensieren, reduziert das Steuerungs
element die der Abschirmung 7 durch die Heizquelle 8 zugeführte
Wärme. Somit wird eine Regelung zur Aufrechterhaltung der Tempe
ratur der Abschirmung 7 bereitgestellt.
Es kommen viele verschiedene Verfahren und/oder Vorrichtungen
zur Steuerung und Aufrechterhaltung der Temperatur der Abschir
mung 7 in Kombination mit der Heizquelle 8 in Betracht. Diese
können zum Beispiel manuelle oder automatische Steuerungen oder
eine Kombination derselben zur Aufrechterhaltung der gewünschten
Temperatur in der Kammer umfassen. Das Steuerungselement kann
durch Rechner-Hardware und/oder -Software ausgeführt werden.
Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht von Fig. 1 entlang der
Linie 2-2. In dieser Ansicht wurden die Substrate 5 aus Gründen
der Klarheit aus Fig. 2 weggelassen.
Fig. 2 zeigt den Halter 10, der von der Abschirmung 7, welche
die Wände 15, 16 und 17 der Ätzkammer 9 abschirmt, umgeben ist.
Auf diese Weise verhindert die Abschirmung 7, daß die Wände 15,
16, 17 dem Plasma und den Nebenprodukten des Ätzprozesses ausge
setzt sind, was ansonsten zu einer Filmdeposition auf den Wänden
15, 16 und 17 führt,
Fig. 2 zeigt außerdem die Abschirmung 7 als eine einzige kon
tinuierliche Oberfläche, die innerhalb der Ätzkammer 9 angeord
net ist. Die Abschirmung 7 kann jedoch aus zwei oder mehr ein
zelnen Komponenten gebildet sein, die in der Ätzkammer 9 ange
ordnet sind, um die Oberflächen der Ätzkammer zu schützen. Es
ist bevorzugt, daß die Abschirmung 7 ein möglichst großes Ober
flächengebiet der Wände 15, 16 und 17 schützt, solange die Ab
schirmung 7 das in der Ätzkammer 9 zum Ätzen der Substrate 5
erzeugte Plasma nicht stört. Die Abschirmung 7 sollte zum Bei
spiel die Sichtlinie zwischen dem erzeugten Plasma und den Sub
straten 5 nicht stören.
Außerdem kann die Abschirmung 7 durch eine einzige, mit einer
Abschirmung mit einzelnen Komponenten gekoppelten Heizquelle
gesteuert werden, oder es können zwei oder mehr Heizquellen 8
zum Aufheizen der Abschirmung 7 als ganzes, einzeln oder als
eine Untergruppe vorgesehen sein.
Im Betrieb sind die Substrate 5 innerhalb der Ätzkammer 9 auf
dem Substrathalter 10 angeordnet. Die Abschirmung 7 wird unter
Verwendung der Heizeinrichtung 8, welche die Abschirmung 7 auf
eine ungefähre Temperatur von 300°C für den Fluorkohlenstoff-
Oxid-Ätzverfahrensablauf heizt, auf eine erhöhte Temperatur auf
geheizt. Wenngleich Temperaturen von etwa 300°C bevorzugt sind,
sind Temperaturen im Bereich von 100°C bis 600°C wünschens
wert, da in diesem Bereich signifikante Abnahmen der Deposition
des Fluorkohlenstoffes auf der Abschirmung 7 festzustellen sind.
Nachdem die Abschirmung 7 die gewünschte Temperatur erreicht
hat, wird der Ätzprozeß dadurch eingeleitet, daß man das Gas
durch die Elektroden 2 hindurchströmen läßt, die ein HF-Feld
erzeugen, welches das Gas anregt und bewirkt, daß es in ein
Plasma umgewandelt wird. Die Abschirmung 7 wird während des Ätz
prozesses auf einer erhöhten Temperatur gehalten, so daß die
Deposition von Fluorkohlenstoff-Filmen auf den Wänden 15, 16 und
17 der Ätzkammer 9 und auf der Abschirmung 7 stark gehemmt wird.
Das Steuerungselement überwacht die Temperatur der Abschirmung 7
und hält sie durch Überwachen der von dem Meßfühler gelieferten
Temperaturdaten aufrecht. In Reaktion auf die Temperaturdaten
des Meßfühlers wird die der Abschirmung 7 durch die Heizquelle 8
zugeführte Wärmemenge entsprechend eingestellt, so daß die ge
wünschte Temperatur der Abschirmung 7 aufrechterhalten wird.
Die Verwendung der auf eine Temperatur von 300°C erwärmten Ab
schirmung 7 führt zu einer Vergrößerung des Prozeßfensters für
die Plasmaätzeinrichtung 1. Das Prozeßfenster stellt den Satz
von Randbedingungen dar, unter denen die Plasmaätzeinrichtung
arbeitet. Diese Randbedingungen beinhalten, ohne jedoch hierauf
beschränkt zu sein, die Zeitdauer, während der die Kammer zum
Ätzen betrieben werden kann, die Arten von Gasgemischen, die
verwendet werden können, und die Leistung, bei der das System
betrieben werden kann.
Die Verwendung der Abschirmung 7 reduziert die Ausfallzeit des
Systems für Reinigungsvorgänge, womit die gesamte verfügbare
Betriebs zeit der Plasmaätzeinrichtung zum Ätzen erhöht wird.
Dies ist deshalb der Fall, weil eine drastische Reduktion der
Deposition der Fluorkohlenstoff-Filme auf den Wänden 15, 16 und
17 der Ätzkammer bei der Verwendung von auf 300°C aufgeheizten
Abschirmungen festgestellt wird. Somit ist eine entsprechende
Abnahme der Ausfallzeit der Einrichtung zur Reinigung der Ätz
kammer festzustellen.
Bei Verfahren nach dem Stand der Technik werden auf den Wänden
der Ätzkammer abgeschiedene Filme durch Verwendung eines O₂-Plas
mas und nachfolgendes Rekonditionieren der Ätzkammer entfernt.
Dieser Prozeß erfordert 30 Prozent der gesamten verfügbaren Be
triebszeit des Systems. Die Verwendung der Abschirmung 7 gemäß
der exemplarischen Ausführungsform führt jedoch zu einer vermin
derten Ausfallzeit der Plasmaätzeinrichtung 1.
Außerdem können Fluorkohlenstoff-Gase, die normalerweise nicht
zum Ätzen eingesetzt werden, in Verbindung mit der Abschirmung 7
verwendet werden. Während des Ätzens von Oxiden können zum Bei
spiel Gase wie C₂F₄, C₂F₆, C₂F₈ und C₂HF₅ wegen ihrer höheren Selek
tivität beim Ätzen der Halbleiterbauelemente verwendet werden.
Diese Gase weisen jedoch den unerwünschten Nebeneffekt auf, daß
sie die Abscheidung großer Mengen von Fluorkohlenstoff-Filmen
auf den freiliegenden Oberflächen der Ätzkammer verursachen. Um
dieses Problem zu überwinden, können diese Gase in Verbindung
mit der Abschirmung 7 verwendet werden, welche die Bildung der
Fluorkohlenstoff-Filme stark unterbindet.
Eine Ätzkammer kann auch bei erhöhten Leistungspegeln betrieben
werden, bei denen die Anregung des Gases bei höheren Energiewer
ten auftritt. Die höheren Leistungspegel stellen eine höhere
Ätzrate bereit, verursachen jedoch ein Anwachsen der Deposition
von Fluorkohlenstoff-Filmen. Die Deposition von Fluorkohlen
stoff-Filmen wird jedoch bei Verwendung einer auf 300°C aufge
heizten Abschirmung signifikant reduziert.
Außerdem wird die inhärente Instabilität bei dem Ätzprozeß unter
Verwendung von Fluorkohlenstoffgasen reduziert, da die Deposi
tion von Fluorkohlenstoff-Filmen während des Ätzprozesses stark
gehemmt wird. Da die Rate der Bildung von Fluorkohlenstoff-Fil
men auf den Wänden der Ätzkammer signifikant reduziert ist, wird
die Ätzimpedanz während des Ätzens nicht verändert.
Bei einer alternativen Ausführungsform können die Wände der in
Fig. 1 gezeigten Ätzkammer 9 auf eine erhöhte Temperatur aufge
heizt werden, ohne eine separate Abschirmungsoberfläche inner
halb der Kammer anzuordnen. Die Aufheizung der Ätzkammer 9 wird
in einer ähnlichen Weise wie bei der ersten exemplarischen Aus
führungsform durchgeführt, bei welcher die Abschirmung 7 in der
Ätzkammer 9 verwendet wird. Bei dieser Ausführungsform werden
die Wände der Kammer auf 300°C aufgeheizt, was die gleichen er
wünschten Wirkungen erzielt, wie wenn die Abschirmung 7 aufge
heizt wird. Alternativ kann die Abschirmung 7 auf den Wänden 15,
16 und 17 angeordnet werden.
Der Typ von Plasmaätzeinrichtung, bei dem die aufgeheizte Ab
schirmung verwendet werden kann, ist nicht auf Abwärtsströmungs-
Ätzeinrichtungen beschränkt, sondern kann bei einer breiten
Vielzahl von Ätzvorrichtungen verwendet werden, zum Beispiel
Reaktoren mit parallelen Elektroden, Trommelätzeinrichtungen,
zylindrischen Serienätzreaktoren und Magnetronionenätzeinrich
tungen. Außerdem kann eine Plasmaquelle hoher Dichte in Verbin
dung mit einer Resonanzfrequenzvorspannung verwendet werden. Das
Plasma hoher Dichte kann zum Beispiel ein Elektronenresonanz
plasma oder ein Plasma mit gekoppelter Resonanzfrequenz sein.
Eine zweite exemplarische Ausführungsform der vorliegenden Er
findung ist in den Fig. 3a bis 3c gezeigt. Die Ätzeinrichtung
31 mit parallelen Plattenelektroden beinhaltet eine Elektrode
36, die auch als Substrathalter dient. Die zweite Elektrode 33
ist mit Masse verbunden und stellt außerdem die obere Wand der
Ätzkammer 38 dar. Während des Ätzprozesses wird zwischen den
Elektroden 33, 36 oberhalb von Substraten 35 ein Plasma erzeugt.
Eine Abschirmung, die die Komponenten 37, 39 umfaßt, ist in der
Ätzkammer 38 angeordnet, um die Deposition von Fluorkohlenstoff-
Filmen auf den freiliegenden Wänden 40, 41 der Ätzkammer 38 zu
verhindern.
Im Betrieb verhindert die in den Fig. 3a bis 3c gezeigte Aus
führungsform die Bildung von Fluorkohlenstoff-Filmen in einer
ähnlichen Weise wie bei der in Fig. 1 gezeigten ersten exempla
rischen Ausführungsform. Wie bei der ersten exemplarischen Aus
führungsform verwendet diese Ausführungsform eine (nicht gezeig
te) externe Heizquelle zum Heizen der Abschirmung 37, 39. Die
Abschirmungsoberfläche wird vor der Einleitung des Ätzprozesses
auf eine Temperatur von 300°C aufgeheizt.
Die Abschirmung und/oder die Wände der Ätzkammer bei der ersten
und der zweiten exemplarischen Ausführungsform können aus einer
breiten Vielzahl von Materialien aufgebaut sein, zum Beispiel
aus Keramik, Aluminium, Stahl und/oder Quarz. Aluminium ist das
bevorzugte Material, da es leicht maschinell zu bearbeiten ist.
Aluminium ist jedoch gegenüber dem aus einigen der Ausgangsgase,
die während des Ätzprozesses verwendet werden, erzeugten Plasma
reaktiv. Folglich wird Aluminiumoxid oder eine Beschichtung aus
demselben, die auf der Abschirmung oder den Kammerwänden aufge
bracht sind, verwendet, da Aluminiumoxid gegenüber dem Plasma
chemisch inert ist.
Zusätzlich zu den Materialien, die zum Aufbau der Abschirmung
und/oder der Kammerwände verwendet werden, kann eine Schutz
schicht auf den Oberflächen der Abschirmung und/oder der Kammer
wände angebracht werden. Zum Beispiel können Al₂-O₃, Sc₂O oder Y₂O₃
als Beschichtungsmaterialien für die freiliegenden Oberflächen
verwendet werden. Diese Materialien werden wegen ihrer Ätzbe
ständigkeit gegenüber dem während des Ätzprozesses erzeugten
Plasma ausgewählt.
Die Kriterien für die Auswahl der obigen Materialien und/oder
Beschichtung basieren auf der Beständigkeit des Materials und/
oder der Beschichtungen gegenüber einem chemischen Angriff der
Spezies, die in dem Plasma durch Anregung des Ausgangsgases wäh
rend des Ätzprozesses erzeugt werden, und der Fähigkeit des Ma
terials und/oder der Beschichtung, die Bildung von Partikeln zu
verhindern, die von der Oberfläche oder dem Material innerhalb
der Ätzkammer abblättern können.
Aluminiumoxid ist zum Beispiel ein wichtiges Beschichtungsmate
rial, da es chemisch inert gegenüber den bei einigen Ätzprozes
ses verwendeten Fluorkohlenstoffgasen ist. Außerdem ist es ein
gutes Material zur Beschichtung von Aluminium, das häufig zum
Aufbau der Ätzkammer verwendet wird.
Die Abschirmung sollte innerhalb der Ätzkammer so angeordnet
sein, daß sie den größten Teil des Oberflächengebiets der Ätz
kammer gegen die Bildung von Fluorkohlenstoff-Filmen abschirmt,
ohne das Ätzen der Halbleiterbauelemente zu stören. Folglich
beinhaltet bei der in den Fig. 3a bis 3c gezeigten zweiten
exemplarischen Ausführungsform die Abschirmung mehrere einzelne
Komponenten, um eine maximale Abdeckung der Oberflächen der Ätz
kammer zu gewährleisten, ohne das Plasma, das erzeugt wird, zu
stören. Alternativ kann eine einzige kontinuierliche Abschir
mung, wie bei der ersten exemplarischen Ausführungsform von
Fig. 1 gezeigt, für die Abdeckung der Oberflächen der Ätzkammer
geeignet sein.
Obwohl nicht alle Oberflächen der Ätzkammer durch die Abschir
mung abgeschirmt werden müssen, ist es erwünscht, daß die
Oberflächen in größtmöglichem Maße abgeschirmt werden, um die
Deposition von Fluorkohlenstoff-Filmen zu verhindern.
Fig. 4 zeigt die erzielten Ergebnisse, wenn eine innerhalb ei
ner Ätzkammer angeordnete Oberfläche auf eine erhöhte Temperatur
aufgeheizt wird. Ein Siliciumsubstrat wurde bei einem Druck von
100 mTorr geätzt, wobei die Spitzenspannung während des Ätzpro
zesses ungefähr -580 V betrug. Zu Vergleichszwecken wurden drei
verschiedene Gase, die CHF₃ (100%), CHF₃/H₂ (30%) und CHF₃/H₂
(50%) umfassen, zur Erzeugung des Plasmas verwendet. Die Figur
vergleicht die Depositionsrate von Fluorkohlenstoff-Filmen bei
Verwendung der drei verschiedenen Gase. Wie für die drei ver
schiedenen Gase ersichtlich ist, ist die Depositionsrate der
Fluorkohlenstoff-Filme auf der aufgeheizten Oberfläche bei
300°C ausgehend von einer Depositionsrate von ungefähr 10 nm/min
bei Raumtemperatur auf nahezu null vermindert. Außerdem zeigen,
wenngleich eine gewisse Reduktion der Depositionsrate bereits
unterhalb 100°C erreicht wird, Temperaturen über 100°C und bis
zu 300°C und darüber eine wesentliche Reduktion der Deposi
tionsrate.
Obwohl die vorliegende Erfindung hierin unter Bezugnahme auf be
stimmte spezielle Ausführungsformen dargestellt und beschrieben
wurde, ist es dennoch nicht beabsichtigt, sie auf die gezeigten
Details zu beschränken. Vielmehr können verschiedene Modifika
tionen in den Details innerhalb des Umfangs und Bereiches von
Äquivalenten der Ansprüche und ohne Abweichen vom Inhalt der
Erfindung realisiert werden.
Claims (23)
1. Vorrichtung zur Verhinderung der unerwünschten Deposition
eines Films in einem System zum Ätzen eines Bauelementes
mit einem Plasmastrom, die folgendes umfaßt:
eine Ätzkammer mit einer depositionsresistenten Oberflä cheneinrichtung;
Mittel zum Halten des Bauelementes in der Ätzkammer, wobei die depositionsresistente Oberflächeneinrichtung die Halte mittel umgibt;
Mittel zum Aufheizen der depositionsresistenten Oberflä cheneinrichtung auf eine Temperatur zwischen 100°C und 600°C, um die Bildung der Filme innerhalb der Ätzkammer zu hemmen.
eine Ätzkammer mit einer depositionsresistenten Oberflä cheneinrichtung;
Mittel zum Halten des Bauelementes in der Ätzkammer, wobei die depositionsresistente Oberflächeneinrichtung die Halte mittel umgibt;
Mittel zum Aufheizen der depositionsresistenten Oberflä cheneinrichtung auf eine Temperatur zwischen 100°C und 600°C, um die Bildung der Filme innerhalb der Ätzkammer zu hemmen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die depositionsresisten
te Oberflächeneinrichtung den Plasmastrom nicht stört.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die depositionsresisten
te Oberflächeneinrichtung auf eine Temperatur zwischen
200°C und 400°C aufgeheizt wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die depositionsresisten
te Oberflächeneinrichtung auf eine Temperatur zwischen
275°C und 325°C aufgeheizt wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die depositionsresisten
te Oberflächeneinrichtung auf eine Temperatur von ungefähr
300°C aufgeheizt wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die depositionsresisten
te Oberflächeneinrichtung die Wände der Ätzkammer umfaßt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die depositionsresisten
te Oberflächeneinrichtung eine innerhalb der Ätzkammer an
geordnete Abschirmung beinhaltet.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die depositionsresisten
te Oberflächeneinrichtung auf den Wänden der Ätzkammer an
geordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die depositionsresisten
te Oberflächeneinrichtung mit einem Material beschichtet
ist, das in dem Plasmastrom eine niedrige Erosionsrate auf
weist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die depositionsresisten
te Oberflächeneinrichtung mit einem Material beschichtet
ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Al₂O₃, Y₂O₃
und Sc₂O₃ besteht.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die depositionsresisten
te Oberflächeneinrichtung ein Material beinhaltet, das aus
der Gruppe ausgewählt ist, die aus Metallen und Dielektrika
besteht.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die depositionsresi
stente Oberflächeneinrichtung ein Material beinhaltet, das
aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Edelstahl, Keramik,
Quarz und Aluminium besteht.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die depositionsresisten
te Oberflächeneinrichtung dem in der Ätzkammer erzeugten
Plasma gegenüberliegt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ätzkammer entweder
eine oxid-reaktive Ionenätzkammer oder eine Trockenätzkam
mer ist, bei der ein Fluorkohlenstoffgasgemisch verwendet
wird.
15. Vorrichtung nach Anspruch 1, die eine Quelle für ein Plasma
hoher Dichte mit einer Resonanzfrequenzvorspannung beinhal
tet.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Quelle für das
Plasma hoher Dichte entweder ein Elektronenresonanzplasma
oder ein Plasma mit gekoppelter Resonanzfrequenz ist.
17. Verfahren zum Hemmen der Deposition von unerwünschten Fil
men in einer Ätzkammer, das folgende Schritte umfaßt:
Anordnen einer depositionsresistenten Oberfläche in dem Hohlraum der Ätzkammer; und
Aufheizen der depositionsbeständigen Oberfläche in der Ätz kammer auf eine Temperatur zwischen 100°C und 600°C, um die Bildung der Filme in der Ätzkammer während des Ätzvor gangs zu verhindern.
Anordnen einer depositionsresistenten Oberfläche in dem Hohlraum der Ätzkammer; und
Aufheizen der depositionsbeständigen Oberfläche in der Ätz kammer auf eine Temperatur zwischen 100°C und 600°C, um die Bildung der Filme in der Ätzkammer während des Ätzvor gangs zu verhindern.
18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die depositionsresistente
Oberfläche auf eine Temperatur zwischen 200°C und 400°C
aufgeheizt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die depositionsresistente
Oberfläche auf eine Temperatur zwischen 275°C und 325°C
aufgeheizt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die depositionsresistente
Oberfläche auf eine Temperatur von ungefähr 300°C aufge
heizt wird.
21. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die depositionsresistente
Oberfläche die Wand der Ätzkammer darstellt.
22. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Ätzkammer ein Plasma
erzeugt und wobei die depositionsresistente Oberfläche mit
einem Material beschichtet ist, das in dem Plasma eine nie
drige Erosionsrate aufweist.
23. Verfahren nach Anspruch 22, wobei die depositionsresistente
Oberfläche mit einem Material beschichtet ist, das aus der
Gruppe ausgewählt ist, die aus Al₂O₃, Y₂O₃ und Sc₂O₃ besteht.
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