DE19614524A1 - Plasmavorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Plasmavorrichtung, die für ein Plasmaätz­ verfahren in einem Herstellungsverfahren für Halbleitervorrichtungen verwen­ det wird, und insbesondere auf eine Plasmavorrichtung zur Durchführung eines Plasmaätzverfahrens unter Verwendung von Ionen und Radikalen, die durch Umwandlung von Gasen in eine Plasmaphase erzeugt werden.

Fig. 11 ist eine Schnittansicht, die eine konventionelle Plasmavorrichtung dar­ stellt. In Fig. 11 bezeichnet eine Bezugszahl 1 eine Quarzglasglocke zum Einlei­ ten einer Mikrowelle in eine Reaktionskammer 20, wobei die Quarzglasglocke 1 einen oberen Bereich der Reaktionskammer 20 bildet. Eine Bezugszahl 2 be­ zeichnet einen Wellenleiter zum Übertragen einer Mikrowelle in die Reaktions­ kammer 20, eine Bezugszahl 3 bezeichnet einen Solenoid zum Erzeugen eines elektromagnetischen Feldes, der in einem Umgebungsbereich der Quarzglas­ glocke 1 angeordnet ist. Eine Bezugszahl 4 bezeichnet einen Wafertisch, auf dem ein Halbleiterwafer 8 angebracht ist. Eine Bezugszahl 51 bezeichnet eine Er­ dungsplatte, die aus Aluminium hergestellt ist und die die eine Elektrode (Er­ dungselektrode) für das elektromagnetische Feld darstellt, das an den Halblei­ terwafer 8 angelegt wird. Eine Bezugszahl 61 bezeichnet einen Gaseinleitungs­ ring zum Einleiten von Gasen, wie zum Beispiel Ätzgasen und anderen Gasen, die in die Reaktionskammer 20 durch eine Gaseinleitungsleitung 7 eingebracht werden. Eine Bezugszahl 9 bezeichnet ein Waferbelastungsgewicht zum Drücken des Halbleiterwafers 8 auf den Wafertisch 4. Eine Bezugszahl 10 bezeichnet eine Fotomultiplierröhre und eine Bezugszahl 11 bezeichnet einen 0-förmigen Ring oder einen 0-Ring zum Befestigen und Abdichten der Quarzglasglocke 1 auf der Reaktionskammer 20, um den Vakuumgrad in der Reaktionskammer 20 stabil zu halten.

Als nächstes wird die Wirkungsweise der konventionellen Plasmavorrichtung, wie sie in Fig. 11 dargestellt ist, erklärt.

Zuerst wird der Vakuumgrad der Reaktionskammer 20 auf etwa 10^-4 Torr gehal­ ten. Dann werden die Ätzgase durch die Gaseinleitungsleitung 7 in den inneren Bereich des Gaseinleitungsringes 61 eingeleitet. Die eingeleiteten Ätzgase wer­ den in die Reaktionskammer 20 durch Löcher im Gaseinleitungsring 61 einge­ tragen, die auf den Oberflächen des Gaseinleitungsringes 61 gebildet sind. Zu­ sätzlich wird die Mikrowelle durch den Wellenleiter 2 und die Quarzglasglocke 1 in die Reaktionskammer 20 eingeleitet. Die Energie der Mikrowelle wird in den Elektronen der Plasmaätzgase in der Reaktionskammer 20 unter Verwendung der Elektronenzyklotronresonanz im elektromagnetischen Feld, das durch den Solenoid 3 erzeugt wird, im hohen Ausmaße absorbiert. Entsprechend wird der Zustand der Ätzgase, die in die Reaktionskammer 20 eingeleitet werden, in ei­ nen Plasmazustand geändert. Ein hochfrequentes, elektromagnetisches Feld wird zwischen dem Halbleiterwafer 8 und der Erdplatte 51 angelegt. Materialien auf der Oberfläche des Halbleiterwafers 8 verdampfen durch eine Ionenstoßreak­ tion, die durch Ionen und Radikale im Plasma verursacht wird. Die verdampften Materialien füllen die Reaktionskammer 20 und werden dann aus der Reakti­ onskammer 20 nach außerhalb der Plasmavorrichtung abgesaugt. So wird das Plasmaätzverfahren wie vorstehend beschrieben durchgeführt.

Wenn das Plasmaätzverfahren für den Halbleiterwafer 8 durchgeführt wird un­ ter Verwendung von Halogengasen, wie zum Beispiel Tetrafluorkohlenstoffgas (CF₄), Chlorgas (Cl₂) und/oder Bromgas (Br₂), als Ätzgasen, wird der Gaseinlei­ tungsring 61 dem Plasma ausgesetzt, durch die Halogengase korrodiert und durch ein Zerstäubungsphänomen beschädigt. Die Erdungsplatte 51, die auch stark dem Plasma und dem Ionenbombardement ausgesetzt ist, wird auch durch die Halogengase korrodiert und durch Zerstäuben beschädigt. Um den Gaseinlei­ tungsring 61 und die Erdungsplatte 51 vor Beschädigung zu schützen, die durch die Halogengase und die aktivierten Halogengase verursacht werden, werden, wie zum Beispiel in der japanischen Patentanmeldung Nr. 2-213480 offenbart, die Oberflächen des Gaseinleitungsringes 61 und der Erdungsplatte 51, die aus Aluminium bestehen, in eine Oxalsäurelösung getaucht, um einen korrosionsbe­ ständigen Film auf den Oberflächen der beiden Teilen 61 und 51 zu bilden. Die­ ses Verfahren wird als Alumitbildungsverfahren bezeichnet. So wird der korrosi­ onsbeständige Film (oder ein Alumitfilm) eine oxidbeschichtete, positive Elektro­ de durch das Alumitbildungsverfahren. Fig. 12A ist eine Schnittansicht, die die Oberfläche der Erdungsplatte 51 oder des Gaseinleitungsringes 61 aus Alumini­ um zeigt, dessen Oberfläche mit dem Alumitfilm beschichtet ist, der durch das Alumitbildungsverfahren erzeugt wurde, das bei der konventionellen Plasma­ vorrichtung verwendet wurde, wie in Fig. 11 dargestellt. Fig. 12B stellt eine er­ klärende Zeichnung dar, die den Gaseinleitungsring 61 oder die Erdungsplatte 51 in einem Zustand darstellt, in dem der Alumitfilm von der Oberfläche des Teils abgelöst ist. Im allgemeinen wird, wie in Fig. 12 B dargestellt, der Alumit­ film (oder der Oxidfilm), der auf die Oberfläche einer Komponente aufgebracht ist, abgelöst, wenn die Komponente lange Zeit verwendet wird. Der abgelöste Film haftet an der Oberfläche des Halbleiterwafers 8. Dadurch verringert der abgelöste Alumitfilm die Ausbeute an Halbleiterchips. Um die Verringerung der Ausbeute an Halbleiterchips zu verhindern, muß das Alumitverfahren erneut durchgeführt werden.

Im übrigen werden, wenn das Plasmaätzverfahren viele Male wiederholt wird, Reaktionsprodukte erzeugt und ein Teil davon heftet sich an die innere Oberflä­ che der Reaktionskammer 20. Zum Beispiel haften, wie durch ein Bezugszeichen "x" in Fig. 11 dargestellt, die Reaktionsprodukte an der inneren Wandung der Quarzglasglocke 1, die einen Einleitungsbereich für die Mikrowelle darstellt. Dadurch wird die Plasmaätzgeschwindigkeit verringert, weil die Energie der Mikrowelle durch die festhaftenden Reaktionsprodukte verringert wird. Zusätz­ lich wird die Plasmaätzgeschwindigkeit auch durch die Reaktion zwischen den Reaktionsprodukten und den aktivierten Gasen verringert. Um die Verringerung der Ätzgeschwindigkeit zu vermeiden, die durch das vorstehende Phänomen ver­ ursacht wird, wie es in den japanischen Patentanmeldungen Nr. 5-243163 und 2-12818 offenbart ist, wird ein Plasmareinigungsverfahren durchgeführt, bei dem Schwefelhexafluoridgas (SF₆) in die Reaktionskammer 20 eingeleitet wird, um ein Plasma zu erzeugen und die Reaktionsprodukte durch das Plasma zu be­ seitigen. Dieses Plasmareinigungsverfahren wird einmal pro Charge, die 25 Halbleiterwafern umfaßt, durchgeführt. Allerdings werden während des Plas­ mareinigungsverfahren Fremdmaterialien, wie zum Beispiel Reaktionsprodukte oder dergleichen, auch aus anderen Materialien erzeugt, die andere Komponen­ ten der Reaktionskammer 20 der Plasmavorrichtung bilden.

Die Probleme der konventionellen Plasmavorrichtung mit der Konfiguration, wie sie in Fig. 11 dargestellt ist, lassen sich wie folgt zusammenfassen:

• (1) Die Alumitfilme, die auf die Oberflächen des Gaseinleitungsringes 61 und der Erdungsplatte 51 aufgebracht sind, werden als Fremdmaterialien abgelöst (siehe Fig. 12A und 12B und dann an den Halbleiterwafer 8 gebunden. Um dies zu vermeiden, muß ein Alumitverfahren für den Gaseinleitungsring 61 und die Er­ dungsplatte 51 durchgeführt werden. Dies verringert die Effektivität des Plas­ maätzverfahrens.
• (2) Trotz der Durchführung des Plasmareinigungsverfahrens haften Reaktions­ produkte an den inneren Oberflächen der Reaktionskammer 20 während des Plasmaätzverfahrens im Laufe von mehreren zig Chargen. Dadurch wird Licht, das zum Fotomultiplier 10 übertragen wird, durch die Reaktionsprodukte, die an der inneren Oberfläche der Quarzkammer 1 haften, weggefiltert. Dies führt zu einem fehlerhaften Nachweis des Endpunktes bei Vervollständigung des Plas­ maätzverfahrens. Mit anderen Worten ist es schwierig, den korrekten Endpunkt bei Vervollständigung des Plasmaätzverfahrens festzustellen. Um dieses Pro­ blem zu vermeiden, muß der Betrieb der Plasmavorrichtung unterbrochen wer­ den, um ein Reinigungsverfahren für die Reaktionskammer 20 ungefähr alle 10 Chargen durchzuführen (periodische Wartung). Kein Plasmaätzverfahren wird während des Reinigungsverfahrens bei der periodischen Wartung durchgeführt, weil die Plasmavorrichtung vollständig gestoppt werden muß. Als Ergebnis be­ wirkt dies eine Verringerung der Effektivität des Plasmaätzverfahrens.

Die Erfindung dient dazu, die im Zusammenhang mit der konventionellen Plas­ mavorrichtung auftretenden Probleme zu beseitigen.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine Plasmavorrichtung bereitzustel­ len, die die Erzeugung von Fremdprodukten aus den Komponenten in einer Re­ aktionskammer verringert, selbst wenn das Plasmaätzverfahren und das Plas­ mareinigungsverfahren viele Male wiederholt wird.

Zusätzlich besteht eine andere Aufgabe der Erfindung darin, eine Plasmavor­ richtung bereitzustellen, bei der die Verarbeitungszeit der Plasmavorrichtung ohne Reinigungsverfahren verlängert werden kann. In diesem Fall wird der Zeitraum zwischen den einzelnen Reinigungsschritten lang beziehungsweise die Häufigkeit des Reinigungsverfahrens klein.

Darüber hinaus besteht eine andere Aufgabe der Erfindung darin, eine Plasma­ vorrichtung bereitzustellen, in der die Zeit, die für die Durchführung des Plas­ mareinigungsverfahrens erforderlich ist, verringert werden kann.

Im Hinblick auf einen Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Plasmavorrich­ tung bereitgestellt, die ein Plasmaätzverfahren und ein Plasmareinigungsver­ fahren durchführt, und folgendes umfaßt: Eine Reaktionskammer, in der das Plasmaätzverfahren und das Plasmareinigungsverfahren durchgeführt werden, eine Plasmaerzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines Plasmas in der Reakti­ onskammer, einen Wafertisch, der in der Reaktionskammer angeordnet ist und eine Gasversorgungseinrichtung zum Bereitstellen von Gasen einschließlich von Cl₂-Gas und Br₂-Gas in der Reaktionskammer, worin ein Plasmaätzverfahren in einer Plasmaaktivierungszone in der Reaktionskammer während des Plasmaätz­ verfahrens durchgeführt wird, wobei jede der Komponenten in der Plasmaakti­ vierungszone der Reaktionskammer aus einem Aluminium (Al), das Magnesium (Mg) enthält, hergestellt ist, und die Oberflächen dieser Komponenten nicht be­ schichtet sind.

In der Plasmavorrichtung als anderer bevorzugter Ausführungsform der Erfin­ dung umfaßt die Plasmaerzeugungseinrichtung folgendes: Einen Wellenleiter für die Übertragung einer Mikrowelle in die Reaktionskammer und eine Erdungs­ elektrode, die an einer dem Wellenleiter auf der anderen Seite des Halbleiterwa­ fers gegenüberliegenden Position angebracht ist, wobei die Gasversorgungsein­ richtung folgendes umfaßt eine Gaseinleitungsleitung zum Einführen der Gase von der Außenseite der Plasmavorrichtung in die Reaktionskammer und einen Gaseinleitungsring mit einer Vielzahl von Löchern, durch die die Gase in die Re­ aktionskammer eingebracht werden, wobei der Gaseinleitungsring an die Gas­ einleitungsleitung angeschlossen ist, die Erdungselektrode und der Gaseinlei­ tungsring in der Plasmaaktivierungszone angeordnet sind und die Erdungselek­ trode und der Gaseinleitungsring ein Aluminium (Al) umfassen, das Magnesium (Mg) enthält, und die Oberflächen der Erdungselektrode und des Gaseinleitungs­ ringes nicht beschichtet sind.

Entsprechend kann, weil die Komponenten, wie zum Beispiel die Erdungsplatte und der Gaseinleitungsring, die dem Plasma ausgesetzt sind, aus einem Alumi­ niummaterial (Al) bestehen, das Magnesium (Mg) enthält und nicht mit Alumit beschichtet ist, die Bildung von Fremdprodukten aus den vorstehend genannten Komponenten verringert werden, während das Plasmaätzverfahren und das Plasmareinigungsverfahren unter Verwendung von Gasen durchgeführt werden, die Cl₂-Gas und Br₂-Gas einschließen.

In der Plasmavorrichtung als einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Komponenten in der Plasmaaktivierungszone aus einem Aluminium (Al) hergestellt, das Magnesium (Mg) in einer Menge von 2,2 bis 2,8 Gew.-% enthält. Entsprechend sind die Komponenten, wie zum Beispiel die Er­ dungsplatte und der Gaseinleitungsring, die dem Plasma ausgesetzt sind, aus dem Aluminiummaterial hergestellt, das das Magnesium (Mg) in einer Menge von 2,2 bis 2,8 Gew.-% enthält, ohne irgendeinen Beschichtungsfilm, wie zum Beispiel das Alumit, aufzuweisen. Zusätzlich kann die Erzeugung von Fremd­ produkten aus den Komponenten, die vorstehend genannt wurden, verringert werden, während das Plasmaätzverfahren und das Plasmareinigungsverfahren unter Verwendung von Gasen einschließlich Cl₂-Gas und Br₂-Gas durchgeführt werden. Der Anteil der Erzeugung von Fremdprodukten in der Erfindung ist kleiner als der in der konventionellen Plasmavorrichtung.

Die Plasmavorrichtung als anderer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt weiter eine Heizeinrichtung zum Beheizen einer Zone in der Reaktions­ kammer, die nicht die Plasmaaktivierungszone darstellt. Zusätzlich wird die Heizeinrichtung an die Komponenten angeschlossen, die in der Zone, die nicht die Plasmaaktivierungszone darstellt, angeordnet sind, wobei die Komponenten nicht der Wafertisch, die Erdungselektrode und der Gaseinleitungsring sind. Entsprechend kann, da die Heizeinrichtung 12 zum Beheizen der unteren Zone der Reaktionskammer in die Plasmavorrichtung eingebaut ist, die Geschwindig­ keit des Plasmareinigungsverfahrens in der unteren Zone (in der es schwierig ist, wirksam die Wärme, die durch das Plasma erzeugt wird, in die untere Zone zu übertragen) vergrößert werden.

Die erfindungsgemäße Plasmavorrichtung umfaßt weiter: Eine Plasmaversor­ gungseinrichtung zur Durchführung einer Plasmaentladung und zur Erzeugung von Radikalen durch die Plasmaentladung und zur Bereitstellung der Radikale in der Reaktionskammer während des Plasmareinigens. Entsprechend können die Radikale in die äußere Zone, die getrennt ist von der Plasmaaktivierungszo­ ne (oder der unteren Zone), in der Reaktionskammer bereitgestellt werden, so daß die Effektivität des Plasmareinigungsverfahrens für die untere Zone der Re­ aktionskammer vergrößert werden kann.

In der erfindungsgemäßen Plasmavorrichtung als einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind Komponenten, die in einer Zone in der Reaktionskammer, die nicht die Plasmaaktivierungszone darstellt, bereitgestellt sind, aus einem Aluminium (Al), das Magnesium (Mg) enthält, hergestellt und ihre Oberflächen sind mit einem Nickelfluoridfilm (NiF) beschichtet. Entsprechend kann die Er­ zeugung von Fremdprodukten aus diesen Komponenten verringert werden, da die Oberfläche der Komponenten, die das Aluminium umfassen, das das Magne­ sium enthält, und außerhalb der Plasmaaktivierungszone angeordnet sind (oder in der unteren Zone der Reaktionskammer), mit dem NiF-Film beschichtet sind, der eine stärke Korrosionsbeständigkeit besitzt.

In der Plasmavorrichtung als einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein hochreaktives Gas in die Reaktionskammer mit Hilfe der Gasversorgungseinrichtung während der Plasmareinigung eingebracht, und die Gasversorgungseinrichtung stellt eines der Gase, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem ClF₃-Gas, einem ClF₃-Gas unter Einschluß von Br₂, einem NF₃-Gas und einer Gasmischung aus NF₃ und F₂, als dieses hochreaktive Gas bereit. Entsprechend kann die Erzeugung von Fremdprodukten aus den Kompo­ nenten während des Plasmareinigungsverfahrens verringert werden, weil die hochreaktiven Gase, wie zum Beispiel ein ClF₃-Gas, ein ClF₃-Gas unter Ein­ schluß von Br, ein NF₃-Gas und eine Gasmischung aus NF₃ und F₂ und derglei­ chen, in die Reaktionskammer eingeleitet werden, um sie als Plasmareinigungs­ gas zu verwenden, zusätzlich zur Verwendung von Aluminiummaterial, das Ma­ gnesium enthält, für die Komponenten, die dem Plasma ausgesetzt sind.

Diese und andere Aufgaben, Besonderheiten, Gesichtspunkte und Vorteile der Erfindung werden klarer dargelegt in der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen.

Fig. 1 stellt eine Schnittansicht dar, die eine Plasmavorrichtung einer erfin­ dungsgemäßen Ausführungsform 1 darstellt.

Fig. 2 ist eine Schnittansicht, die eine Komponente darstellt, die aus einem Aluminium hergestellt ist, das Magnesium (Mg) enthält, in der Plasmavorrich­ tung, die in Fig. 1 dargestellt ist.

Fig. 3 ist eine erklärende, grafische Darstellung, die die Gewichtsänderung meh­ rerer Arten von Aluminiummaterialien darstellt, die mit einem Alumitmaterial beschichtet sind, wenn die Aluminiummaterialien einem Chlortrifluoridplasma­ gas (ClF₃) ausgesetzt sind.

Fig. 4 ist eine erklärende, grafische Darstellung, die die Gewichtsänderung meh­ rerer Arten von Aluminiummaterialien darstellt, die Magnesium (Mg) enthalten und nicht mit einem Alumitmaterial beschichtet sind, wenn die Aluminiumma­ terialien einem Chlortrifiuoridplasmagas (ClF₃) ausgesetzt sind.

Fig. 5 ist eine erklärende grafische Darstellung zum Vergleich der Anzahl der Aluminiumatome pro Flächeneinheit in dem Halbleiterwafer unter Verwendung von zwei Arten von Erdungsplatten, wobei die eine Erdungsplatte aus einem Aluminium hergestellt ist, das Magnesium (Mg) enthält und nicht mit Alumit beschichtet ist, und die andere Erdungsplatte aus einem Aluminium besteht, das mit Alumit beschichtet ist.

Fig. 6 ist eine erklärende grafische Darstellung, die die Anzahl von Unterbre­ chungszeiten einer jeden Plasmavorrichtung pro Tag während eines Monats dar­ stellt.

Fig. 7 ist eine schematische Ansicht, die eine Plasmavorrichtung einer erfin­ dungsgemäßen Ausführungsform 2 darstellt.

Fig. 8 ist eine schematische Ansicht, die eine Plasmavorrichtung einer erfin­ dungsgemäßen Ausführungsform 3 darstellt.

Fig. 9 ist eine schematische Ansicht, die eine Plasmavorrichtung einer erfin­ dungsgemäßen Ausführungsform 4 darstellt.

Fig. 10 ist eine Schnittansicht einer Komponente in der erfindungsgemäßen Plasmavorrichtung, die aus einem Aluminium besteht, das Magnesium (Mg) enthält, und die mit einem NiF-Film beschichtet ist.

Fig. 11 ist eine Schnittansicht, die eine konventionelle Plasmavorrichtung dar­ stellt.

Fig. 12A ist eine Schnittansicht, die eine Komponente darstellt, die aus Alumini­ um hergestellt und mit einem Alumit beschichtet ist, in der konventionellen Plasmavorrichtung, die in Fig. 11 dargestellt ist.

Fig. 12B ist eine erklärende grafische Darstellung, die die Ablösung des Alumites von einer Komponente darstellt, die aus Aluminium besteht und in Fig. 12A dar­ gestellt ist.

Es folgt eine Erläuterung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung.

Ausführungsform 1

Fig. 1 ist eine Schnittansicht, die eine Plasmavorrichtung 100 einer erfindungs­ gemäßen Ausführungsform 1 darstellt. In Fig. 1 bezeichnet eine Bezugszahl 1 ei­ ne Quarzglasglocke zum Einbringen einer Mikrowelle in eine Reaktionskammer 20, wobei die Quarzglasglocke 1 eine obere Zone der Reaktionskammer 20 bildet. Eine Bezugszahl 2 bezeichnet einen Mikrowellenwellenleiter (Plasmaerzeu­ gungseinrichtung) zur Übertragung einer Mikrowelle in die Reaktionskammer 20, eine Bezugszahl 3 bezeichnet einen Solenoid (Plasmaerzeugungseinrichtung), der in einem Bereich in der Umgebung der Quarzglasglocke 1 zur Erzeugung ei­ nes elektromagnetischen Feldes angeordnet ist. Eine Bezugszahl 4 bezeichnet einen Wafertisch, auf dem ein Halbleiterwafer 8 aufgebracht ist. Eine Bezugs­ zahl 5 bezeichnet eine Erdungselektrode oder eine Erdungsplatte (Plasmaerzeu­ gungseinrichtung) aus Aluminium (Al), das Magnesium (Mg) enthält, die die ei­ ne Elektrode im elektromagnetischen Feld darstellt, das an den Halbleiterwafer 8 angelegt ist. Eine Bezugszahl 6 bezeichnet einen Gaseinleitungsring (Gasver­ sorgungseinrichtung) aus einem Aluminium (Al), das Magnesium (Mg) enthält, zum Einleiten von Gasen, wie zum Beispiel Ätzgasen und anderen Gasen in die Reaktionskammer 20 durch eine Gaseinleitungsleitung 7. Eine Bezugszahl 9 be­ zeichnet ein Wafergewicht zum Drücken des Halbleiterwafers 8 auf den Wafer­ tisch 4. Eine Bezugszahl 10 bezeichnet eine Fotomultiplierröhre zum Nachweis der Vervollständigungszeit eines Plasmaätzverfahrens und eine Bezugszahl 11 bezeichnet einen 0-förmigen Ring oder einen 0-Ring zum Befestigen und Abdich­ ten der Quarzglasglocke 1 auf der Reaktionskammer 20, um einen festgelegten Vakuumgrad in der Reaktionskammer 20 beizubehalten. Eine Bezugszahl 22 be­ zeichnet eine Gasabsaugleitung zum Absaugen von Reaktionsprodukten, den Ätzgasen und dergleichen in einen Bereich außerhalb der Plasmavorrichtung 100. So besitzt die Plasmavorrichtung 100 der Ausführungsform 1 die vorstehend beschriebene Konfiguration. Die Plasmaerzeugungseinrichtung umfaßt den Mikrowellenwellenleiter 2, den Solenoid 3 und die Erdungselektrode 5. Die Gas­ versorgungseinrichtung umfaßt den Gaseinleitungsring 6 und die Gaseinlei­ tungsleitung 7.

Als nächstes wird die Betriebsweise der Plasmavorrichtung 100 erklärt, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist.

Zuerst wird der Druck oder Vakuumgrad in der Reaktionskammer 20 auf etwa 10^-4 Torr gebracht. Dann werden die Ätzgase in die innere Zone des Gaseinlei­ tungsringes 6 durch die Gaseinleitungsleitung 7 eingeleitet. Die eingeleiteten Ätzgase werden in die Reaktionskammer 20 durch Löcher im Gaseinleitungsring 6 eingeleitet, die an der Oberfläche des Gaseinleitungsringes 6 gebildet sind. Zu­ sätzlich wird die Mikrowelle durch den Wellenleiter 2 und die Quarzglasglocke 1 in die Reaktionskammer 20 eingeleitet. Die Energie der Mikrowelle wird in den Elektronen der Plasmaätzgase in der Reaktionskammer 20 mit hoher Geschwin­ digkeit unter Verwendung der Elektronenzyklotronresonanz im elektromagneti­ schen Feld, das vom Solenoid 3 erzeugt wird, absorbiert. Entsprechend wird der Zustand der Ätzgase, die in die Reaktionskammer 20 eingeleitet wurden, in dem Plasmazustand geändert. Ein hochfrequentes elektromagnetisches Feld wird zwischen dem Halbleiterwafer 8 und der Erdungsplatte 5 angelegt. Materialien auf der Oberfläche des Halbleiterwafers 8 verdampfen durch eine Ionenstoßre­ aktion, die durch die Ionen im Plasma und durch die Radikale im Plasma verur­ sacht wird. Die verdampften Materialien füllen die Reaktionskammer 20 und werden dann aus der Reaktionskammer 20 nach außerhalb der Plasmavorrich­ tung durch die Gasabsaugleitung 22 abgesaugt. So wird der Plasmaätzprozeß, wie vorstehend beschrieben, durchgeführt.

Wie im Abschnitt über den Stand der Technik beschrieben, muß, um das Herstel­ lungsverfahren für die Halbleitervorrichtung glatt ausführen zu können, gefor­ dert werden, daß die Erzeugung von Fremdprodukten, wie zum Beispiel des Alumitfilmes oder dergleichen, die während des Plasmaätzprozesses und des Plasmareinigungsprozesses erzeugt werden, so gering wie möglich gehalten wird. Um insbesondere die periodische Wartung der Plasmavorrichtung 100 so lange wie möglich hinauszuzögern, muß die Erzeugung der Reaktionsprodukte, die zwischen dem Plasma, das im Plasmareinigungsverfahren verwendet wird, und den Komponenten in der Plasmavorrichtung 100 gebildet werden, auf einen möglichst geringen Wert verringert werden.

Fig. 2 ist eine Schnittansicht, die eine Komponente darstellt, die aus einem Aluminium besteht, das Magnesium (Mg) enthält, die verwendet wird für den Gaseinleitungsring 6 und die Erdungselektrode 5 in der Plasmavorrichtung, die in Fig. 1 dargestellt ist. Fig. 3 ist eine erklärende grafische Darstellung, die die Änderung des Gewichtes verschiedener Typen von Aluminiummaterialien dar­ stellt, die mit dem Alumitmaterial beschichtet sind, wenn die Aluminiummate­ rialien einem Chlortrifiuoridplasmagas (ClF₃) ausgesetzt werden. Fig. 4 ist eine erklärende grafische Darstellung, die die Änderung des Gewichtes verschiedener Typen von Aluminiummaterialien darstellt, die Magnesium (Mg) enthalten und die nicht mit einem Alumitmaterial beschichtet sind, wenn die Aluminiummate­ rialien einem ClF₃-Plasmagas ausgesetzt sind.

Im Rahmen der Erfindung wurde der Korrosionsgrad verschiedener Arten von Aluminiummaterialien untersucht. Als Ergebnis dieser Untersuchungen wurde offensichtlich, daß, wie in Fig. 2 dargestellt, das Material mit dem geringsten Korrosionsgrad ein Aluminiummaterial (Al) ist, das Magnesium (Mg) in einer Menge von 0,2 bis 2,8% enthält, wie zum Beispiel die Legierung 5052, die im ja­ panischen Industriestandard (JIS) beschrieben ist. Der Korrosionsgrad des Aluminiummaterials (Al), das das Magnesium (Mg) in einer Menge von 0,2 bis 2,8% enthält, ist niedriger als der des Aluminiummaterials, das mit Alumit be­ schichtet ist.

Aus Fig. 3 und 4 wird offensichtlich, daß die Änderung des Gewichtes des Aluminiummaterials, das mit Alumit beschichtet ist, größer ist als die des Alu­ miniummaterials, das das Magnesium (Mg) enthält. Anders ausgedrückt ist der Korrosionsgrad des Aluminiummaterials, das mit Alumit beschichtet ist, ziem­ lich viel größer als der des Aluminiummaterials, das das Magnesium (Mg) ent­ hält. In Fig. 3 bedeuten die Bezugszeichen "○" "" und "⊗" die Aluminiummate­ rialien, die jeweils mit Alumit beschichtet sind. Auf der anderen Seite bezeich­ net, wie in Fig. 4 dargestellt, das Bezugszeichen "▭" das Aluminiummaterial, das Magnesium (Mg) in einer Menge von 0,2 bis 2,8 Gew.-% enthält, wie zum Beispiel die Legierung 5052 gemäß JIS. Das Bezugszeichen "⬩" bezeichnet das Aluminiummaterial, das das Magnesium (Mg) in einer Menge von 1,2 bis 1,8 Gew.-% enthält, wie zum Beispiel die Legierung 2024 gemäß JIS. Das Bezugszei­ chen "∎" bezeichnet das Aluminiummaterial, das das Magnesium (Mg) in einer Menge von 0,5 Gew.-% oder weniger enthält, wie zum Beispiel die Legierung 1050 gemäß JIS. In Fig. 4 überdecken die drei Linien, die durch die Bezugszei­ chen "▭" "⬩" und "∎" dargestellt sind, einander. Mit anderen Worten gibt es ungefähr keine Änderung des Gewichtes bei diesen Aluminiummaterialien.

Ein Teil der Komponenten in der Plasmavorrichtung 100 der Ausführungsform 1 sind aus dem Aluminiummaterialien hergestellt, das das Magnesium enthält, auf Grundlage der vorstehend beschriebenen Ergebnisse der Untersuchung im Rahmen der Erfindung.

Insbesondere bestehen die Erdungsplatte 5 oder die Erdungselektrode und der Gaseinleitungsring 6 in der Plasmavorrichtung 100 aus dem Aluminiummaterial (Al), das Magnesium (Mg) enthält und nicht mit Alumit beschichtet ist, und die Erdungsplatte 5 und der Gaseinleitungsring 6 sind während des Plasmaätzver­ fahrens und des Plasmareinigungsverfahrens dem Plasma ausgesetzt. Die Er­ zeugungsgeschwindigkeit der Fremdprodukte, die während des Plasmaätzver­ fahrens und des Plasmareinigungsverfahrens in der Plasmavorrichtung 100 er­ zeugt werden, kann verringert werden und ist niedriger als die bei der konven­ tionellen Plasmavorrichtung, wie sie in Fig. 11 dargestellt ist.

In der Plasmavorrichtung 100 der Ausführungsform 1, die in Fig. 1 dargestellt ist, gibt es keine Beschichtungsmetallmaterialien, wie zum Beispiel Alumit, auf den Oberflächen der Erdungsplatte 5 und des Gaseinleitungsringes 6. Im Rah­ men der Erfindung wird die Anzahl der Aluminiumatome im Halbleiterwafer 8 pro Flächeneinheit gemessen als Grad der Verunreinigung, die durch die Er­ dungsplatte 5 und den Gaseinleitungsring 6 in der Plasmavorrichtung 100 unter den gleichen Bedingungen wie beim tatsächlichen Plasmaätzprozeß verursacht wird.

Fig. 5 ist ein erklärende grafische Darstellung zum Vergleich der Anzahl der Aluminiumatome pro Flächeneinheit im Halbleiterwafer unter Verwendung von zwei Arten von Erdungsplatten, wobei eine Erdungsplatte aus einem Aluminium hergestellt ist, das Magnesium (Mg) enthält und nicht mit Alumit beschichtet ist, was durch das Bezugszeichen "▭" dargestellt ist, und die andere Erdungsplatte aus Aluminium besteht, das mit Alumit beschichtet ist, was durch die durchge­ zogene Linie bezeichnet ist. Wie eindeutig aus Fig. 5 hervorgeht, ist die Verun­ reinigungsgeschwindigkeit in dem Fall, in dem die Erdungsplatte 5 gemäß Aus­ führungsform 1 verwendet wird, die das Aluminium umfaßt, das das Magnesium enthält und nicht mit Alumit beschichtet ist, fast gleich groß wie die in dem Fall, in dem die Erdungsplatte 51 gemäß dem Stand der Technik verwendet wird, die Aluminium umfaßt, das mit Alumit beschichtet ist. Entsprechend kann unter Verwendung der Plasmavorrichtung 100 der Ausführungsform 1, wie in Fig. 1 dargestellt, die Korrosionsgeschwindigkeit der Erdungsplatte und des Gaseinlei­ tungsringes 6 verringert werden, ohne die Geschwindigkeit der Aluminiumkon­ tamination zu vergrößern. In der Praxis wird die Prüfung für den Nachweis von Fremdprodukten durchgeführt, nachdem eine Halbleitervorrichtung auf dem Halbleiterwafer 8 gebildet wurde. Insbesondere wird der Halbleiterwafer 8 auf den Wafertisch 4 aufgebracht und das Reinigungsgas in die Reaktionskammer 20 innerhalb einer festgelegten Zeitdauer eingeleitet und dann die Anzahl der Fremdprodukte auf dem Halbleiterwafer 8 nachgewiesen. Als Ergebnis beträgt der Anteil der Aluminiumfremdprodukte an der Gesamtmenge der Fremdpro­ dukte auf dem Halbleiterwafer 8 ungefähr 40%, wenn das Aluminiummaterial, das mit Alumit beschichtet ist, als Erdungsplatte in der Plasmavorrichtung ver­ wendet wird. Im Gegensatz dazu beträgt der Anteil der Aluminiumfremdproduk­ te an der Gesamtmenge der Fremdprodukte auf dem Halbleiterwafer 8 zwischen 0 und einigen 10%, wenn das Aluminiummaterial, das das Magnesium enthält und nicht mit Alumit beschichtet ist, als Erdungsplatte 5 verwendet wird.

Fig. 6 ist eine erklärende grafische Darstellung, die der Anzahl der Unterbre­ chungszeiten jeder von mehreren Plasmavorrichtungen (EN 52, 55, 56, 57, 62, 63 und 64) pro Tag während eines Monats darstellt. Während des ersten Zeitrau­ mes (1 bis 14 Tage, wie in Fig. 6 dargestellt) werden die Plasmavorrichtungen verwendet, deren Erdungsplatte, Gaseinleitungsring und dergleichen aus Alu­ miniummaterial bestehen, das Magnesium (Mg) enthalten und deren Oberflä­ chen nicht mit Alumit beschichtet sind. Während der zweiten Zeitdauer (18 bis 28 Tage, wie in Fig. 6 dargestellt) werden die Plasmavorrichtungen verwendet, deren Erdungsplatte, Gaseinleitungsring und dergleichen aus Aluminiummate­ rial hergestellt sind, das mit Alumit beschichtet ist. Der Betrieb der Plasmavor­ richtung EN 62 wird unter den strengsten Bedingungen im Vergleich zu den an­ deren Plasmavorrichtungen durchgeführt.

Wie klar aus Fig. 6 hervorgeht, ist es schwierig, die Beendigungszeit des Plasma­ ätzprozesses nachzuweisen, wenn die Erdungsplatte und der Gaseinleitungsring aus Aluminiummaterial bestehen, das mit Alumit beschichtet ist. In diesem Fall ist die Anzahl der Unterbrechungszeiten des Betriebes der Plasmavorrichtung größer als in anderen Fällen, in denen das Aluminiummaterial, das Magnesium enthält, für die Erdungsplatte, den Gaseinleitungsring und dergleichen verwen­ det wird.

Weiter wird die Anzahl der Unterbrechungszeiten des Betriebes der Plasmavor­ richtungen aufgezeichnet, wenn die Plasmareinigungsoperation wird unter Be­ dingungen durchgeführt wird, von denen die eine Bedingung die Verwendung von Chlortrifluoridgas (ClF₃-Gas) und die andere die Verwendung von Schwefel­ hexafluoridgas (SF₆) als Plasmareinigungsgas vorsieht, nachdem der Plasmaätz­ prozeß für eine Charge beendet ist. Wenn Schwefelhexafluoridgas (SF₆) verwen­ det wird, wird der Betrieb der Plasmavorrichtung viele Male unterbrochen, bis die Verarbeitung von 40 Chargen vervollständigt ist. Im Gegensatz dazu kann, wenn das ClF₃-Gas verwendet wird, der Betrieb der Plasmavorrichtung kontinu­ ierlich durchgeführt werden ohne Unterbrechen der Plasmaätzoperation, selbst wenn die Verarbeitung von 40 Chargen vervollständigt ist.

Wie aus den vorstehenden Angaben ersehen werden kann, kann, wenn Metall­ komponenten, wie zum Beispiel die Erdungsplatte oder die Erdungselektrode 5, der Gaseinleitungsring 6 und dergleichen, die in der Plasmaaktivierungszone in der Reaktionskammer 20 angeordnet und dem Plasma ausgesetzt sind, aus Aluminiummaterial, das Magnesium (Mg) enthält und nicht mit dem Alumit be­ schichtet ist, bestehen, die Korrosionsbeständigkeit gegenüber den Halogenga­ sen, wie zum Beispiel Cl₂-Gas, vergrößert werden, so daß ClF₃-Gas mit hoher Re­ aktivität für den Plasmareinigungsprozeß verwendet werden kann. Als Ergebnis kann die Anzahl der Chargen vergrößert werden, die verarbeitet wird, bevor die Plasmavorrichtung angehalten wird aufgrund der Tatsache, daß es schwierig ist, die Beendigung des Plasmaätzprozesses nachzuweisen. Anders ausgedrückt wird die Häufigkeit der periodischen Wartung verringert. Obwohl ClF₃-Gas als Plas­ mareinigungsgas in dieser Ausführungsform 1 verwendet wird, ist die Erfindung nicht darauf begrenzt, sondern es kann zum Beispiel annehmbar sein, Gase mit hoher Reaktivität als Plasmareinigungsgas anstelle des ClF₃-Gases zu verwen­ den, wie zum Beispiel ein Gas, das Bromgas (Br₂), Stickstofffluoridgas (NF₃), ein Gemisch aus Stickstofffluorid und Fluorgas (NF₃ + F₂) und dergleichen ein­ schließt.

Ausführungsform 2

Fig. 7 ist eine Schnittansicht, die eine Plasmavorrichtung 200 einer erfindungs­ gemäßen Ausführungsform 2 darstellt.

In Fig. 7 bezeichnet eine Bezugszahl 12 eine Heizeinrichtung zum Erhitzen der unteren Zone der Reaktionskammer 20. Andere Bestandteile der Plasmavorrich­ tung 200 sind die gleichen wie die Bestandteile der Plasmavorrichtung 100, was Konfiguration und Funktion betrifft, wie in Fig. 1 dargestellt. Deshalb wird die Erklärung der Wirkungsweise und der Konfiguration der Komponenten außer der Heizeinrichtung 12 hier weggelassen.

Der Betrieb der Plasmavorrichtung 200 entspricht grundsätzlich dem Betrieb der Plasmavorrichtung 100 der Ausführungsform 1. Der Unterschied besteht darin, daß die untere Zone der Reaktionskammer 20 durch die Heizeinrichtung 12 während des Plasmareinigungsprozesses erhitzt wird.

Wenn das Plasmaätzverfahren durchgeführt wird, haften Reaktionsprodukte an der unteren Zone der Reaktionskammer 20, die durch das Bezugszeichen "x" be­ zeichnet ist und eine der oberen Zone, die den Halbleiterwafer 8, die Erdungs­ platte 5, den Gaseinleitungsring 6 und dergleichen einschließt, gegenüberliegen­ de Zone darstellt. Die Reaktionsprodukte, die in der unteren Zone festhaften und durch die Bezugszeichen "x" bezeichnet sind, müssen durch das Plasmareini­ gungsverfahren entfernt werden. Allerdings kann die Hitzewirkung, die durch die elektrische Plasmaentladung verursacht wird, nicht die untere Zone beein­ flussen, die durch das Bezugszeichen "x" bezeichnet ist, wie in Fig. 7 dargestellt.

Entsprechend wird die Plasmareinigungsgeschwindigkeit in der unteren Zone niedrig. Um dies zu vermeiden, wird die untere Zone, die durch die Bezugszei­ chen "x" bezeichnet ist, durch die Heizeinrichtung 12 erhitzt. Die Heiztempera­ tur für die untere Zone beträgt mehr als 300°C. So kann das Erhitzen unter Verwendung der Heizeinrichtung 12 während des Plasmareinigungsverfahrens wirksam Reaktionsprodukte entfernen, die in der unteren Zone der Reaktions­ kammer 20 festhaften.

Ausführungsform 3

Fig. 8 ist eine Schnittansicht, die eine Plasmavorrichtung 300 einer erfindungs­ gemäßen Ausführungsform 3 darstellt. In Fig. 8 bezeichnet eine Bezugszahl 13 eine Hochfrequenzenergiequelle, eine Bezugszahl 14 eine Elektrode, die an die Hochfrequenzenergiequelle 13 angeschlossen ist. Eine Bezugszahl 15 bezeichnet eine Raum für die elektrischen Entladung, in dem der Plasmaentladungsprozeß durchgeführt wird, und der Raum für die elektrische Entladung 15 ist zwischen der Hochfrequenzenergiequelle 13 und der Elektrode 14 angeordnet. Eine Be­ zugszahl 16 bezeichnet ein Loch, durch das das Plasma, das im Raum für die elektrische Entladung 15 erzeugt wird, in die Reaktionskammer 20 eingeleitet wird. Die Plasmaversorgungseinrichtung schließt die Hochfrequenzenergiequelle 13 die Elektrode 14, den Raum für die elektrische Entladung 15 und das Loch 16 ein. Die anderen Komponenten in der Plasmavorrichtung 300 mit Ausnahme der Komponenten, die durch die Bezugszahlen 13, 14, 15 und 16 dargestellt sind, sind die gleichen wie die Komponenten in der Plasmavorrichtung 100, und ihre Erklärung wird deshalb weggelassen.

Während des Plasmareinigungsprozesses wird das Plasma, das im Raum für die elektrische Entladung 15 erzeugt wird, in die untere Zone der Reaktionskammer 20 durch das Loch 16 eingeleitet.

Es wurde bereits in der Erklärung der Ausführungsform 2 beschrieben, daß es schwierig ist, die untere Zone, die durch das Bezugszeichen "x" in der Reaktions­ kammer 20 bezeichnet ist, nur durch die elektrische Plasmaentladung zu erhit­ zen, weshalb dort die Geschwindigkeit der Plasmareinigung niedriger ist. Zu­ sätzlich können die Radikale, die für den Plasmareinigungsprozeß verwendet werden, nicht in die untere Zone der Reaktionskammer 20 eingebracht werden, weil fast alle diese Radikale in der oberen Zone der Reaktionskammer 20 aufge­ braucht werden. Um die Geschwindigkeit der Plasmareinigung in der Reakti­ onskammer 20 zu vergrößern, muß die Temperatur der Reaktionskammer 20 auf mehr als 300°C erhöht werden. In diesem Fall ist allerdings die Korrosionsbe­ ständigkeit einer jeden der Komponenten der Reaktionskammer 20, wie zum Beispiel der Erdungsplatte 5 und des Gaseinleitungsringes 6, verringert. Um das zu vermeiden, wird während des Plasmareinigungsverfahrens das Plasma im Raum für elektrische Entladung 15 erzeugt und dann das erzeugte Plasma in die untere Zone der Reaktionskammer 20 durch das Loch 16 eingebracht. Dadurch werden Radikale im Plasmazustand, die in der Lage sind, die Reinigungsfunkti­ on bereitzustellen, in angemessener Menge in der unteren Zone der Reaktions­ kammer 20 zur Verfügung gestellt, und die Reaktionsprodukte, die an der Ober­ fläche der unteren Zone in der Reaktionskammer 20 anhaften, können während des Plasmareinigungsprozesses wirksam entfernt werden.

Ausführungsform 4

Fig. 9 stellt eine Schnittansicht dar, die eine Plasmavorrichtung der erfindungs­ gemäßen Ausführungsform 4 zeigt. In Fig. 9 bezeichnet die Bezugszahl 12 eine Heizeinrichtung zum Erhitzen der unteren Zone der Reaktionskammer 20, eine Bezugszahl 13 eine Hochfrequenzenergiequelle, die sich in einem Bereich außer­ halb der Reaktionskammer 20 befindet, und eine Bezugszahl 14 eine Elektrode, die an die Hochfrequenzenergiequelle 13 angeschlossen ist. Eine Bezugszahl 15 bezeichnet einen Raum für die elektrische Entladung, in dem der Plasmaentla­ dungsprozeß durchgeführt wird, und der Raum zur elektrischen Entladung ist zwischen der Hochfrequenzenergiequelle 13 und der Elektrode 14 angeordnet. Eine Bezugszahl 16 bezeichnet ein Loch, durch das das im Raum zur elektri­ schen Entladung 15 erzeugte Plasma in die Reaktionskammer 20 eingebracht wird. Andere Komponenten in der Plasmavorrichtung 300 außer den Komponen­ ten, die durch die Bezugszahlen 12, 13, 14, 15 und 16 bezeichnet sind, sind die gleichen, wie die Komponenten der Plasmavorrichtung 100 im Bezug auf Konfi­ guration und Funktion- und ihre Erklärung wird deshalb hier weggelassen.

In der Plasmavorrichtung 400 der Ausführungsform 4 wird das Plasma, das im Raum zur elektrischen Entladung 15 erzeugt wird, in die untere Zone der Reak­ tionskammer 20 eingebracht. Zusätzlich wird die untere Zone der Reaktionskam­ mer 20 durch die Heizeinrichtung 12 erhitzt. Die untere Zone der Reaktionskam­ mer 20 bezeichnet einen Bereich außerhalb der Plasmaaktivierungszone, die den Halbleiterwafer 8, die Erdungsplatte 5 und den Gaseinleitungsring 6 einschließt.

Die Temperatur der unteren Zone der Reaktionskammer 20 liegt relativ gesehen niedriger als die der oberen Zone der Reaktionskammer 20, die direkt der Plas­ maentladung ausgesetzt ist. Die obere Zone stellt die Plasmaaktivierungszone dar, die den Halbleiterwafer 8, die Erdungsplatte 5 und den Gaseinleitungsring 6 einschließt. Entsprechend ist die Reinigungsgeschwindigkeit der unteren Zone in der Reaktionskammer 20 niedriger als die der oberen Zone, selbst wenn Plas­ ma aus dem Raum zur elektrischen Entladung 15 eingespeist wird, der im Be­ reich außerhalb der Reaktionskammer 20 angeordnet ist. Um dies während des Plasmareinigungsprozesses zu vermeiden, wird das im Raum für elektrische Entladung 15 erzeugte Plasma in die untere Zone der Reaktionskammer 20 durch das Loch 16 eingeleitet zusätzlich zum Erhitzen der unteren Zone durch die Heizvorrichtung 12. Dadurch wird die Effektivität des Plasmareinigungspro­ zesses für die Reaktionskammer 20 vergrößert. Zusätzlich wird die Korrosions­ beständigkeit der Komponenten, wie zum Beispiel der Erdungsplatte 5, des Gas­ einleitungsringes 6 und dergleichen in der Reaktionskammer 20 nicht verringert und die Erzeugung von Fremdprodukten aus der Erdungsplatte 5 und dem Ga­ seinleitungsring 6 kann deshalb verhindert werden.

Ausführungsform 5

In der Reaktionskammer 20 werden Fremdprodukte aus den Komponenten im Bereich außerhalb der Plasmaaktivierungszone erzeugt zusätzlich zu denen aus den Komponenten der Plasmaaktivierungszone selbst. Es ist auch wichtig, die Erzeugung von Fremdprodukten aus Bereichen außerhalb der Plasmaaktivie­ rungszone während eines Halbleiterherstellungsverfahrens zu verringern. Bei der Beschreibung der Ausführungsformen 1 bis 4, die vorstehend beschrieben wurden, ist es erforderlich, die untere Zone der Reaktionskammer 20 zu erhit­ zen, um die Effektivität des Plasmareinigungsprozesses zu verstärken. Wenn allerdings die Temperatur in der Reaktionskammer 20 angehoben wird, wird die Korrosionsbeständigkeit der Komponenten in der Reaktionskammer 20 verrin­ gert.

Fig. 10 ist eine Schnittansicht einer Komponente in der erfindungsgemäßen Plasmavorrichtung, die aus Aluminium besteht, das Magnesium (Mg) enthält, und deren Oberfläche mit einem Nickelfluoridfilm (NiF) beschichtet ist.

Wie in Fig. 10 dargestellt, ist die Oberfläche des Aluminiummaterials, das das Magnesium (Mg) enthält, mit dem NiF-Film beschichtet. Das Aluminiummate­ rial, das in Fig. 10 dargestellt ist, wird verwendet für die Komponenten im Be­ reich außerhalb der Plasmaaktivierungszone in der Reaktionskammer 20, näm­ lich in der unteren Zone der Reaktionskammer 20. Anders ausgedrückt wird das Aluminiummaterial, das das Magnesium (Mg) enthält und im Bereich außerhalb der Plasmaaktivierungszone eingesetzt wird, mit dem NiF-Film beschichtet. In diesem Fall wird während des Plasmareinigungsprozesses, selbst, wenn die un­ tere Zone der Reaktionskammer 20 auf mehr als 300°C durch die Heizeinrich­ tung 12 erhitzt wird, die Korrosionsbeständigkeit der Komponenten im unteren Zone der Reaktionskammer 20 nicht verringert. Insbesondere ist es besser für die Komponenten in der unteren Zone der Reaktionskammer 20 oder in der Zone außerhalb der Plasmaaktivierungszone, das Aluminiummaterial einzusetzen, das das Magnesium in einer Menge von 2,2 bis 2,8 Gew.-% enthält und dessen Oberfläche mit dem NiF-Film beschichtet ist. Es tritt nicht das Problem auf, daß der Plasmareinigungsprozeß durchgeführt wird, während die Komponenten im Bereich außerhalb der Plasmaaktivierungszone durch die Heizeinrichtung 12 erhitzt werden. In der Tat wird im Rahmen der Erfindung bestätigt, daß Fremdprodukte aus dem Aluminiummaterial fast nicht erzeugt werden, wenn die Komponenten in Bereich außerhalb der Aktivierungszone mit dem NiF-Film beschichtet sind.

Wie vorstehend im Detail beschrieben, kann in den erfindungsgemäßen Plasma- Vorrichtungen, weil Komponenten, wie zum Beispiel die Erdungsplatte 5 und dem Gaseinleitungsring 6, die dem Plasma ausgesetzt sind, aus einem Alumini­ ummaterial (Al) bestehen, das Magnesium (Mg) enthält, und nicht mit Alumit beschichtet sind, die Erzeugung von Fremdprodukten aus den Komponenten verringert werden, wenn der Plasmaätzprozeß und der Plasmareinigungsprozeß unter Verwendung von Gasen einschließlich dem Chlorgas (Cl₂) und dem Brom­ gas (Br₂) durchgeführt werden. Zusätzlich kann die Ausbeute der Halbleiterchips in einem Halbleiterherstellungsverfahren vergrößert werden und die Betriebsef­ fektivität der erfindungsgemäßen Plasmavorrichtung kann vergrößert werden durch Verringern der Häufigkeit der periodischen Wartung der Plasmavorrich­ tung. In der periodischen Wartung wird der Betrieb der Plasmavorrichtung un­ terbrochen.

Zusätzlich sind in den erfindungsgemäßen Plasmavorrichtungen die Komponen­ ten, wie zum Beispiel die Erdungsplatte 5 und der Gaseinleitungsring 6, die dem Plasma ausgesetzt sind, aus dem Aluminiummaterial hergestellt, das Magnesi­ um (Mg) in einer Menge von 2,2 bis 2,8 Gew.-% enthält und dessen Oberfläche nicht beschichtet ist. Entsprechend kann die Erzeugung von Fremdprodukten aus den vorstehend genannten Komponenten verringert werden, wenn der Plas­ maätzprozeß und der Plasmareinigungsprozeß durchgeführt werden unter Ver­ wendung von Gasen einschließlich Chlorgas und Bromgas (Cl₂, Br₂). Zusätzlich können die Ausbeute an Halbleiterchips im Halbleiterherstellungsverfahren und die Betriebseffektivität der erfindungsgemäßen Plasmavorrichtung gesteigert werden durch die Verringerung der Häufigkeit periodischer Wartungsmaßnah­ men an den Plasmavorrichtungen. Die periodische Wartung unterbricht den normalen Betrieb der Plasmavorrichtung vollständig.

Zusätzlich kann bei den erfindungsgemäßen Plasmavorrichtungen, weil die Heizvorrichtung 12 zum Beheizen der unteren Zone der Reaktionskammer in die Plasmavorrichtung eingebaut ist, die Geschwindigkeit des Plasmareinigungsver­ fahren in der unteren Zone erhöht werden, wo es doch schwierig ist, die durch das Plasma erzeugte Wärme wirksam in die untere Zone zu übertragen, so daß die Zeit, die für das Plasmareinigungsverfahren in der Reaktionskammer erfor­ derlich ist, verringert werden kann.

Zusätzlich können, weil die erfindungsgemäße Plasmavorrichtung zusätzlich die Plasmaversorgungseinrichtung zur Bereitstellung der Radikale, die durch das Plasma erzeugt werden, in der Reaktionskammer während des Plasmareini­ gungsverfahrens umfaßt, die Radikale in den Bereich außerhalb der Plasmaak­ tivierungszone (oder die unteren Zone) in der Reaktionskammer eingebracht werden, so das die Wirksamkeit des Plasmareinigungsverfahrens für die untere Zone der Reaktionskammer erhöht werden kann und die Häufigkeit und die er­ forderliche Zeit für das Plasmareinigungsverfahren in der Reaktionskammer verringert werden kann.

Weiter kann in der erfindungsgemäßen Plasmavorrichtung, weil die Oberflächen der Komponenten, die das Aluminium umfassen, das das Magnesium enthält, und die außerhalb der Plasmaaktivierungszone (in der unteren Zone der Reakti­ onskammer) angeordnet sind, mit dem NiF-Film beschichtet sind, der eine stär­ kere Korrosionsbeständigkeit besitzt, die Erzeugung der Fremdprodukte aus die­ sen Komponenten verringert werden. Insbesondere kann, wenn zusätzlich zu den vorstehend genannten Maßnahmen die Heizeinrichtung in die Plasmavor­ richtung eingebaut ist, die Erzeugung von Fremdprodukten aus den Komponen­ ten die in einem Bereich außerhalb der Plasmaaktivierungszone angebracht sind, verringert werden, selbst, wenn die Temperatur in der Reaktionskammer mehr als 300°C beträgt, um die Effektivität des Plasmareinigungsverfahrens zu erhöhen.

Darüber hinaus kann in der erfindungsgemäßen Plasmavorrichtung, weil hoch­ reaktive Gase, wie zum Beispiel ClF₃-Gas, ClF₃-Gas einschließlich Br₂, NF₃-Gas, eine Gasmischung aus NF₃ und F₂ und dergleichen in die Reaktionskammer ein­ gebracht werden, um sie als Plasmareinigungsgas zu verwenden, zusätzlich zur Verwendung des Aluminiummaterials, das Magnesium enthält, für die Kompo­ nenten, die dem Plasma ausgesetzt sind, die Erzeugung von Fremdprodukten aus den Komponenten verringert werden und Effektivität des Plasmareini­ gungsverfahrens erhöht werden.

Claims (12)

1. Plasmavorrichtung zur Durchführung eines Plasmaätzverfahrens, umfassend:

• - Eine Reaktionskammer, in der das Plasmaätzverfahren durchgeführt wird,
• - eine Plasmaerzeugungseinrichtung zur Herstellung eines Plasmas in der Re­ aktionskammer
• - einen Wafertisch, auf den ein Halbleiterwafer, der in der Reaktionskammer geätzt werden soll, aufgebracht ist, und
• - eine Gasversorgungseinrichtung zur Einleitung von Halogengasen in die Re­ aktionskammer,

worin die Metallkomponenten in der Reaktionskammer, die diesem Plasma aus­ gesetzt sind, aus einem Aluminiummaterial (Al) bestehen, das Magnesium (Mg) enthält, und worin die Oberfläche der Komponenten nicht beschichtet ist.

2. Plasmavorrichtung nach Anspruch 1, worin die Plasmaerzeugungseinrichtung umfaßt

• - Einen Wellenleiter für die Übertragung einer Mikrowelle in die Reaktions­ kammer und
• - eine Erdungselektrode, die auf der dem Wellenleiter gegenüber liegenden Sei­ te des Halbleiterwafers angeordnet ist,

wobei die Gasversorgungseinrichtung folgendes umfaßt:

• - Eine Gaseinleitungsleitung zum Einleiten der Gase von außerhalb der Plas­ mavorrichtung in die Reaktionskammer und
• - einen Gaseinleitungsring mit einer Vielzahl von Löchern, durch die die Gase in die Reaktionskammer eingeleitet werden,

wobei der Gaseinleitungsring an die Gaseinleitungsleitung angeschlossen ist, und die Erdungselektrode und der Gaseinleitungsring aus dem Aluminium (Al), das das Magnesium (Mg) enthält, bestehen und die Oberfläche der Erdungselek­ trode und des Gaseinleitungsringes nicht beschichtet sind.

3. Plasmavorrichtung nach Anspruch 1, worin die Metallkomponenten aus Alu­ minium (Al) bestehen, das Magnesium (Mg) in einer Menge von 2,2 bis 2,8 Gew.-% enthält.

4. Plasmavorrichtung nach Anspruch 2, worin die Erdungselektrode und der Gaseinleitungsring aus Aluminium (Al) hergestellt sind, das Magnesium (Mg) in einer Menge von 2,2 bis 2,8 Gew.-% enthält.

5. Plasmavorrichtung nach Anspruch 1, die weiter eine Heizeinrichtung zum Be­ heizen eines Bereiches umfaßt, wenn eine Plasmareinigung durchgeführt wird, der nicht die Plasmaaktivierungszone darstellt, wo ein Plasmaätzen in der Re­ aktionskammer durchgeführt wird.

6. Plasmavorrichtung nach Anspruch 1, die weiter eine Plasmaversorgungsein­ richtung umfaßt zum Durchführen einer Plasmaentladung und zur Erzeugung von Radikalen durch diese Plasmaentladung und zum Bereitstellen der Radikale in der Reaktionskammer, wenn eine Plasmareinigung durchgeführt wird.

7. Plasmavorrichtung nach Anspruch 1, worin die Komponenten, die in einem Bereich in der Reaktionskammer angeordnet sind, der nicht die Plasmaaktivie­ rungszone darstellt, in der ein Plasmaätzen durchgeführt wird, aus Aluminium (Al) bestehen, das Magnesium (Mg) enthält, und deren Oberfläche mit einem Nickelfluoridfilm (NiF) beschichtet ist.

8. Plasmavorrichtung nach Anspruch 1, worin ein hochreaktives Gas in die Re­ aktionskammer durch die Gasversorgungseinrichtung während der Plasmareini­ gung eingebracht wird.

9. Plasmavorrichtung nach Anspruch 8, worin die Gasversorgungseinrichtung eines der folgende Gase oder Gasgemische als hochreaktives Gas bereitstellt: Chlortrifluoridgas (ClF₃), Chlortrifluoridgas (ClF₃) unter Einschluß von Brom (Br₂), Stickstofffluoridgas (NF₃) und eine Gasmischung aus Stickstofffluoridgas und Fluorgas (NF₃ + F₂).