DE19614524C2

DE19614524C2 - Plasmaätzvorrichtung

Info

Publication number: DE19614524C2
Application number: DE19614524A
Authority: DE
Inventors: Masayuki Kobayashi; Kiyoshi Maeda; Masato Toyota; Hiroshi Ohnishi; Hiroshi Tanaka; Toshio Komemura; Tamio Matsumura
Original assignee: Renesas Semiconductor Engineering Corp; Shikoku Instrumentation Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Renesas Semiconductor Engineering Corp; Shikoku Instrumentation Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1995-09-22
Filing date: 1996-04-12
Publication date: 2001-09-13
Anticipated expiration: 2016-04-13
Also published as: JPH0992641A; US5679204A; KR970018648A; DE19614524A1; KR100208769B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Plasmavorrichtung, die für ein Plasmaätzverfahren in einem Herstellungsverfahren für Halb leitervorrichtungen verwendet 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 Plas mavorrichtung darstellt. In Fig. 11 bezeichnet eine Bezugszahl 1 eine Quarzglasglocke zum Einleiten 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 Reaktionskammer 20, eine Bezugszahl 3 bezeichnet ein Sole noid zum Erzeugen eines magnetischen Feldes, das in einem Umge bungsbereich der Quarzglasglocke 1 angeordnet ist. Eine Bezugs zahl 4 bezeichnet einen Wafertisch, auf dem ein Halbleiterwafer 8 angebracht ist. Eine Bezugszahl 51 bezeichnet eine Erdungs platte, die aus Aluminium hergestellt ist und die die eine Elektrode (Erdungselektrode) für das elektrische Feld dar stellt, das an den Halbleiterwafer 8 angelegt wird. Eine Be zugszahl 61 bezeichnet einen Gaseinleitungsring zum Einleiten von Gasen, wie zum Beispiel Ätzgasen und anderen Gasen, die in die Reaktionskammer 20 durch eine Gaseinleitungsleitung 7 ein gebracht werden. Eine Bezugszahl 9 bezeichnet ein Waferbe lastungsgewicht zum Drücken des Halbleiterwafers 8 auf den Wa fertisch 4. Eine Bezugszahl 10 bezeichnet eine Fotomultiplier röhre und eine Bezugszahl 11 bezeichnet einen O-förmigen. Ring oder einen O-Ring zum Befestigen und Abdichten der Quarzglas glocke 1 auf der Reaktionskammer 20, um den Vakuumgrad in der Reaktionskammer 20 stabil zu halten.

Als nächstes wird die Wirkungsweise der konventionellen Plasma vorrichtung, wie sie in Fig. 11 dargestellt ist, erklärt. Zuerst wird der Vakuumgrad der Reaktionskammer 20 auf etwa 1,33 . 10^-2 Pa gehalten. Dann werden die Ätzgase durch die Gaseinlei tungsleitung 7 in den inneren Bereich des Gaseinleitungsringes 61 eingeleitet. Die eingeleiteten Ätzgase werden in die Reak tionskammer 20 durch Locher im Gaseinleitungsring 61 eingetra gen, die in den Oberflächen des Gaseinleitungsringes 61 gebil det sind. Zusätzlich wird die Mikrowelle durch den Wellenleiter 2 und die Quarzglasglocke 1 in die Reaktionskammer 20 eingelei tet. Die Energie der Mikrowelle wird in den Elektronen der Plasmaätzgase in der Reaktionskammer 20 unter Verwendung der Elektronenzyklotronresonanz im magnetischen Feld, das durch das Solenoid 3 erzeugt wird, in hohem Ausmaße absorbiert. Entspre chend wird der Zustand der Ätzgase, die in die Reaktionskammer 20 eingeleitet werden, in einen Plasmazustand geändert. Ein hochfrequentes, elektrisches Feld wird zwischen dem Halbleiter wafer 8 und der Erdplatte 51 angelegt. Materialien auf der Oberfläche des Halbleiterwafers 8 verdampfen durch eine Ionenstoßreaktion, die durch Ionen und Radikale im Plasma ver ursacht wird. Die verdampften Materialien füllen die Reaktions kammer 20 und werden dann aus der Reaktionskammer 20 nach au ßerhalb der Plasmavorrichtung abgesaugt. So wird das Plasmaätz verfahren wie vorstehend beschrieben durchgeführt.

Wenn das Plasmaätzverfahren für den Halbleiterwafer 8 unter Verwendung von Halogengasen durchgeführt wird, wie zum Beispiel Tetrafluorkohlenstoffgas (CF₄), Chlorgas (Cl₂) und/oder Bromgas (Br₂) als Ätzgasen, wird der Gaseinleitungsring 61 dem Plasma ausgesetzt, durch die Halogengase korrodiert und durch ein Zer stäubungsphänomen beschädigt. Die Erdungsplatte 51, die auch stark dem Plasma und dem Ionenbombardement ausgesetzt ist, wird auch durch die Halogengase korrodiert und durch Zerstäuben be schädigt. Um den Gaseinleitungsring 61 und die Erdungsplatte 51 vor Beschädigung zu schützen, die durch die Halogengase und die aktivierten Halogengase verursacht werden, werden, wie zum Bei spiel in US 5039388 offenbart, die Oberflächen des Gasein leitungsringes 61 und der Erdungsplatte 51, die aus Aluminium bestehen, in eine Oxalsäurelösung getaucht, um einen korrosi onsbeständigen Film auf den Oberflächen der beiden Teile 61 und 51 zu bilden. Dieses Verfahren wird als Alumitbildungsverfahren bezeichnet. So entsteht ein korrosionsbeständiger Film bzw. eine oxidbeschichtete, positive Elektrode. Fig. 12A ist eine Schnittansicht, die die Oberfläche der Erdungsplatte 51 oder des Gaseinleitungsringes 61 aus Aluminium zeigt, dessen Ober fläche mit dem Alumitfilm beschichtet ist, der durch das Alu mitbildungsverfahren erzeugt wurde, das bei der konventionellen Plasmavorrichtung verwendet wurde, wie in Fig. 11 dargestellt. Fig. 12B stellt eine erklärende Zeichnung dar, die den Gasein leitungsring 61 oder die Erdungsplatte 51 in einem Zustand dar stellt, in dem der Alumitfilm von der Oberfläche des Teils ab gelöst ist. Im allgemeinen wird, wie in Fig. 12B dargestellt, der Alumitfilm (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 abge löste Alumitfilm die Ausbeute an Halbleiterchips. Um dies zu verhindern, muß das Alumitverfahren erneut durchgeführt werden.

Im übrigen werden, wenn das Plasmaätzverfahren viele Male wie derholt wird, Reaktionsprodukte erzeugt und ein Teil davon hef tet sich an die innere Oberfläche 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 Mikro welle darstellt. Dadurch wird die Plasmaätzgeschwindigkeit ver ringert, weil die Energie der Mikrowelle durch die festhaften den Reaktionsprodukte verringert wird. Zusätzlich 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 verursacht wird, wie es in JP-A-05-243 163 und JP-A-02-12818 offenbart ist, wird ein Plasmareinigungsver fahren durchgeführt, bei dem Schwefelhexafluoridgas (SF₆) in die Reaktionskammer 20 eingeleitet wird, um ein Plasma zu er zeugen und die Reaktionsprodukte durch das Plasma zu beseiti gen. Dieses Plasmareinigungsverfahren wird einmal pro Charge, die 25 Halbleiterwafer umfaßt, durchgeführt. Allerdings werden während des Plasmareinigungsverfahrens Fremdmaterialien, wie zum Beispiel Reaktionsprodukte oder dergleichen, auch aus ande ren Materialien erzeugt, die andere Komponenten der Reaktions kammer 20 der Plasmavorrichtung bilden.

Die Probleme der konventionellen Plasmavorrichtung mit der Kon figuration, wie sie in Fig. 11 (bspw. ein "polyetcher" M-216 von Hitachi Ltd., Japan) dargestellt ist, lassen sich wie folgt zusammenfassen:

1. Die Alumitfilme, die auf die Oberflächen des Gaseinlei tungsringes 61 und der Erdungsplatte 51 aufgebracht sind, wer den 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 Erdungsplatte 51 durchgeführt werden. Dies verringert die Effektivität des Plasmaätzverfahrens.
2. Trotz der Durchführung des Plasmareinigungsverfahrens haf ten Reaktionsprodukte an den inneren Oberflächen der Reaktions kammer 20 während des Plasmaätzverfahrens im Laufe von vielen Chargen. Haften sie z. B. an der inneren Oberfläche der Quarz kammer, wird Licht, das zum Fotomultiplier 10 übertragen wird, weggefiltert. Dies führt zu einem fehlerhaften Nachweis des Endpunktes des Plasmaätzverfahrens. Mit anderen Worten ist es schwierig, den korrekten Endpunkt des Plasmaätzverfahrens fest zustellen. Um dieses Problem zu vermeiden, muß der Betrieb der Plasmavorrichtung unterbrochen werden, um ein Reinigungsverfah ren für die Reaktionskammer 20 ungefähr alle 10 Chargen durch zuführen (periodische Wartung). Die turnusmäßigen Ausfälle be wirken eine Verringerung der Effektivität des Plasmaätzverfah rens.

Legierungen auf Basis von Aluminium, die u. a. Korrosionsbe ständigkeit aufweisen, sind grundsätzlich aus US-A-5,211,910 bekannt.

Die JP-A-4-99282 beschreibt eine Elektrode zur Erzeugung eines Hochfrequenzplasmas, deren Oberflächen Magnesium oder eine magnesium-enthaltende Aluminiumlegierung aufweisen. Der Magnesiumgehalt liegt bei 22 Gew.-%.

Plasmaverarbeitungskammern sind ferner in EP 0 673 056 A1 und JP-A-4-191 379 beschrieben. Die erste Druckschrift beschreibt eine Plasmaverarbeitungskammer, in der die Oberflächen einer erwärmten Metallelektrode mit einem keramischen Schutzmaterial überzogen sind. Die zweite Entgegenhaltung bezieht sich auf eine Plasmabearbeitungsvorrichtung, deren dem Plasma ausgesetzte Oberflächen mit einem Fluorid einer spezifischen Erdalkalimetallverbindung oder mit einem Fluorid eines Lanthanidmetalls beschichtet sind.

Ferner offenbart US-A-5,039,388 eine Plasmaerzeugungselektrode in einer Plasmakammer, welche aus Aluminium oder einer Alumi niumlegierung besteht. Eine Ag-Mg-Legierung mit einem Magne siumgehalt von 2 bis 6 Gew.-% ist genannt.

Schließlich offenbart die EP 0 639 851 A1 eine Plasmakammer, die mit nicht kontaminierendem Material zur Plasmaätzung ausgekleidet ist. Dieses Auskleidungsmaterial besteht im wesentlichen aus reinem Magnesium oder aus Aluminium, das mit Magnesiumfluorid beschichtet ist.

Auch diese Lösungen des Standes der Technik sind nicht hinrei chend geeignet, die im Zusammenhang mit der konventionellen Plasmavorrichtung auftretenden Probleme zu beseitigen.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine Plasmaätzvor richtung bereitzustellen, die die Erzeugung von Fremdprodukten aus den Komponenten in einer Reaktionskammer verringert, selbst wenn das Plasmaätz- bzw. -reinigungsverfahren viele Male wieder holt wird.

Zusätzlich ist eine Plasmaätzvorrichtung bereitzustellen, deren Betriebszeit ohne Reinigungsverfahren verlängert werden kann, d. h. der Zeitraum zwischen den einzelnen Reinigungsschritten ist lang beziehungsweise die Häufigkeit des Reinigungsverfah rens gering.

Darüber hinaus ist eine Plasmaätzvorrichtung bereitzustellen, bei der die Zeit, die für die Durchführung des Plasmareini gungsverfahrens erforderlich ist, verringert werden kann.

Die Plasmaätzvorrichtung gemäß der Erfindung umfaßt: Eine Reaktionskammer, in der das Plasmaätzverfahren und das Plasmareinigungsverfahren durchgeführt werden, eine Plasmaer zeugungseinrichtung zur Erzeugung eines Plasmas in der Reak tionskammer, einen Wafertisch, der in der Reaktionskammer ange ordnet ist und auf den ein Halbleiterwafer aufgebracht ist, der in der Reaktionskammer geätzt werden soll und eine Gasversor gungseinrichtung zum Bereitstellen von Halogengasen in der Reaktionskammer, worin ein Plasmaätzverfahren in einer Plas maaktivierungszone in der Reaktionskammer durchgeführt wird, wobei die Metallkomponenten in der Plasmaaktivierungszone der Reaktionskammer aus Aluminium (Al), das Magnesium (Mg) in einer Menge von 2,2 bis 2,8 Gew.-% enthält, hergestellt ist, und die. Oberflächen dieser Komponenten nicht beschichtet sind.

In einer Plasmaätzvorrichtung als bevorzugte Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Plasmaerzeugungseinrichtung ferner folgendes: Einen Wellenleiter für die Übertragung einer Mikro welle in die Reaktionskammer und eine Erdungselektrode, die an einer dem Wellenleiter auf der anderen Seite des Halbleiterwa fers gegenüberliegenden Position angebracht ist, wobei die Gas versorgungseinrichtung folgendes umfaßt: eine Gaseinleitungs leitung 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 Reak tionskammer eingebracht werden, wobei der Gaseinleitungsring an die Gaseinleitungsleitung angeschlossen ist, die Erdungselek trode und der Gaseinleitungsring in der Plasmaaktivierungszone angeordnet sind und die Erdungselektrode und der Gaseinlei tungsring die oben genannten Metallkomponenten sind.

In der Plasmaätzvorrichtung der Erfindung sind die Komponenten in der Plasmaaktivierungszone aus Aluminium (Al) hergestellt, das Magnesium (Mg) in einer Menge von 2,2 bis 2,8 Gew.-% ent hält. Entsprechend sind die Komponenten, wie zum Beispiel die Erdungsplatte und der Gaseinleitungsring, die dem Plasma ausge setzt sind, aus dem Aluminiummaterial hergestellt, das das Mag nesium (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 Fremdprodukten aus den Komponenten, die vorstehend genannt wurden, verringert werden, während das Plasmaätzverfahren und das Plasmareini gungsverfahren 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 Plasmaätzvorrichtung.

Die Plasmaätzvorrichtung als andere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung umfaßt weiter eine Heizeinrichtung zum Beheizen einer Zone in der Reaktionskammer, die nicht die Plasmaaktivie rungszone darstellt. Zusätzlich wird die Heizeinrichtung an Komponenten angeschlossen, die in der Zone, die nicht die Plas maaktivierungszone darstellt, angeordnet sind, nicht aber an den Wafertisch, die Erdungselektrode oder den Gaseinleitungs ring. Entsprechend kann, da die Heizeinrichtung 12 zum Beheizen der unteren Zone der Reaktionskammer in die Plasmaätzvorrich tung eingebaut ist, die Geschwindigkeit des Plasmareinigungs verfahrens in der unteren Zone (in die es schwierig ist, die Wärme, die durch das Plasma erzeugt wird, zu übertragen) ver größert werden.

Die erfindungsgemäße Plasmaätzvorrichtung umfaßt in einer be vorzugten Ausführungsform weiter: Eine Plasmaversorgungsein richtung zur Durchführung einer Plasmaentladung und zur Erzeu gung von Radikalen durch die Plasmaentladung und zur Bereit stellung der Radikale in der Reaktionskammer während des Plas mareinigens. Entsprechend können die Radikale in die äußere Zo ne, die getrennt ist von der Plasmaaktivierungszone (oder der unteren Zone), in der Reaktionskammer bereitgestellt werden, so daß die Effektivität des Plasmareinigungsverfahrens für die un tere Zone der Reaktionskammer vergrößert werden kann.

In der erfindungsgemäßen Plasmavorrichtung als einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind Komponenten, die in einer Zone in der Reaktionskammer angeordnet sind, die nicht die Plasmaak tivierungszone darstellt, aus einem Aluminium (Al), das Magne sium (Mg) enthält, hergestellt und ihre Oberflächen sind mit einem Nickelfluoridfilm (NiF) beschichtet. Entsprechend kann die Erzeugung von Fremdprodukten aus diesen Komponenten verrin gert werden, da die Oberfläche der außerhalb der Plasmaaktivie rungszone (z. B. in der unteren Zone der Reaktionskammer) ange ordneten Komponenten aus magnesiumhaltigem Aluminium mit einem NiF-Film beschichtet ist, der eine starke Korrosionsbeständig keit besitzt.

In der Plasmaätzvorrichtung als einer anderen bevorzugten Aus führungsform der Erfindung wird ein hochreaktives Gas in die Reaktionskammer mit Hilfe der Gasversorgungseinrichtung während der Plasmareinigung eingebracht, und die Gasversorgungseinrich tung stellt eines der Gase, ausgewählt aus der Gruppe, beste hend 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 Komponenten während des Plasmareinigungsverfahrens verringert werden, weil die genannten als Plas mareinigungsgase verwendeten und in die Reaktionskammer einge leiteten hochreaktiven Gase das Aluminiummaterial, das 2,2 bis 2,8 Gew.-% Magnesium enthält, für die Komponenten, die dem Plasma ausgesetzt sind, nicht wesentlich angreifen.

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

Fig. 1 stellt eine Schnittansicht dar, die eine Plasmaätzvor richtung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 1 darstellt.

Fig. 2 ist eine Schnittansicht, die eine Komponente darstellt, die aus einem Aluminium hergestellt ist, das 2,2 bis 2,8 Gew.-% Magnesium (Mg) enthält, in der Plasmaätzvorrichtung, die in Fig. 1 dargestellt ist.

Fig. 3 ist eine erklärende, grafische Darstellung, die die Ge wichtsänderung mehrerer Arten von Aluminiummaterialien dar stellt, die mit einem Alumitmaterial beschichtet sind, wenn die Aluminiummaterialien einem Chlortrifluoridplasmagas (ClF₃) aus gesetzt sind.

Fig. 4 ist eine erklärende, grafische Darstellung, die die Ge wichtsänderung mehrerer Arten von Aluminiummaterialien dar stellt, die Magnesium (Mg) enthalten und nicht mit einem Alu mitmaterial beschichtet sind, wenn die Aluminiummaterialien ei nem Chlortrifluoridplasmagas (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 Erdungs platten, wobei die eine Erdungsplatte aus einem Aluminium her gestellt ist, das Magnesium (Mg) enthält und nicht mit Alumit beschichtet ist, und die andere Erdungsplatte aus einem Alumi nium besteht, das mit Alumit beschichtet ist.

Fig. 6 ist eine erklärende grafische Darstellung, die die An zahl von Unterbrechungszeiten einer jeden Plasmaätzvorrichtung pro Tag während eines Monats darstellt.

Fig. 7 ist eine schematische Ansicht, die eine Plasmaätzvor richtung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 2 darstellt.

Fig. 8 ist eine schematische Ansicht, die eine Plasmaätzvor richtung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 3 darstellt.

Fig. 9 ist eine schematische Ansicht, die eine Plasmaätzvor richtung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 4 darstellt.

Fig. 10 ist eine Schnittansicht einer Komponente in der erfin dungsgemäßen Plasmaätzvorrichtung, die aus einem Aluminium be steht, das Magnesium (Mg) enthält, und die mit einem NiF-Film beschichtet ist.

Fig. 11 ist eine Schnittansicht, die eine konventionelle Plas maätzvorrichtung darstellt.

Fig. 12A ist eine Schnittansicht, die eine Komponente dar stellt, die aus Aluminium hergestellt und mit einem Alumit be schichtet ist, in der konventionellen Plasmavorrichtung, die in Fig. 11 dargestellt ist.

Fig. 12B ist eine erklärende grafische Darstellung, die die Ab lösung des Alumites von einer Komponente darstellt, die aus Aluminium besteht und in Fig. 12A dargestellt ist.

Es folgt eine Erläuterung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung.

Ausführungsform 1

Fig. 1 ist eine Schnittansicht, die eine Plasmaätzvorrichtung 100 einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 1 darstellt. In Fig. 1 bezeichnet eine Bezugszahl 1 eine 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 Mikrowellenwellen leiter (Plasmaerzeugungseinrichtung) zur Übertragung einer Mik rowelle in die Reaktionskammer 20, eine Bezugszahl 3 bezeichnet ein Solenoid (Plasmaerzeugungseinrichtung), das in einem Be reich in der Umgebung der Quarzglasglocke 1 zur Erzeugung eines magnetischen Feldes angeordnet ist. Eine Bezugszahl 4 bezeich net einen Wafertisch, auf dem ein Halbleiterwafer 8 aufgebracht ist. Eine Bezugszahl 5 bezeichnet eine Erdungselektrode oder eine Erdungsplatte (Plasmaerzeugungseinrichtung) aus Aluminium (Al), das Magnesium (Mg) in einer Menge von 2,2 bis 2,8 Gew.-% enthält, die die eine Elektrode des elektrischen Feldes dar stellt, das an den Halbleiterwafer 8 angelegt ist. Eine Bezugs zahl 6 bezeichnet einen Gaseinleitungsring (Gasversorgungseinrichtung) aus einem Aluminium (Al), das Mag nesium (Mg) in einer Menge von 2,2 bis 2,8 Gew.-% enthält, zum Einleiten von Gasen, wie zum Beispiel Ätzgasen und anderen Ga sen in die Reaktionskammer 20 durch eine Gaseinleitungsleitung 7. Eine Bezugszahl 9 bezeichnet ein Wafergewicht zum Drücken des Halbleiterwafers 8 auf den Wafertisch 4. Eine Bezugszahl 10 bezeichnet eine Fotomultiplierröhre zum Nachweis des Endpunktes eines Plasmaätzverfahrens und eine Bezugszahl 11 bezeichnet ei nen O-förmigen Ring oder einen O-Ring zum Befestigen und Ab dichten der Quarzglasglocke 1 auf der Reaktionskammer 20, um einen festgelegten Vakuumgrad in der Reaktionskammer 20 beizu behalten. Eine Bezugszahl 22 bezeichnet eine Gasabsaugleitung zum Absaugen von Reaktionsprodukten, den Ätzgasen und derglei chen in einen Bereich außerhalb der Plasmaätzvorrichtung 100. So besitzt die Plasmaätzvorrichtung 100 der Ausführungsform 1 die vorstehend beschriebene Konfiguration. Die Plasmaerzeugungseinrichtung umfaßt den Mikrowellenwellenleiter 2, das Solenoid 3 und die Erdungselektrode 5. Die Gasversorgungseinrichtung um faßt den Gaseinleitungsring 6 und die Gaseinleitungsleitung 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 1,33 . 10^-2 Pa gebracht. Dann werden die Ätzgase in die innere Zone, des Gaseinleitungsringes 6 durch die Gaseinlei tungsleitung 7 eingeleitet. Die eingeleiteten Ätzgase werden in die Reaktionskammer 20 durch Löcher im Gaseinleitungsring 6 eingeleitet, die in der Oberfläche des Gaseinleitungsringes 6 gebildet sind. Zusätzlich wird die Mikrowelle durch den Wellen leiter 2 und die Quarzglasglocke 1 in die Reaktionskammer 20 eingeleitet. Die Energie der Mikrowelle wird von den Elektronen der Plasmaätzgase in der Reaktionskammer 20 mit hoher Geschwin digkeit unter Verwendung der Elektronenzyklotronresonanz im magnetischen Feld, das vom Solenoid 3 erzeugt wird, absorbiert. Entsprechend wird der Zustand der Ätzgase, die in die Reak tionskammer 20 eingeleitet wurden, in den Plasmazustand geän dert. Ein hochfrequentes elektrisches Feld wird zwischen dem Halbleiterwafer 8 und der Erdungsplatte 5 angelegt. Materialien auf der Oberfläche des Halbleiterwafers 8 verdampfen durch eine Ionenstoßreaktion, die durch die Ionen im Plasma und durch die Radikale im Plasma verursacht wird. Die verdampften Materialien füllen die Reaktionskammer 20 und werden dann aus der Reak tionskammer 20 nach außerhalb der Plasmavorrichtung 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 Herstellungsverfahren für die Halbleitervorrichtung glatt ausführen zu können, gefordert werden, daß die Erzeugung von Fremdprodukten, wie zum Beispiel des Alumitfilmes oder der gleichen, die während des Plasmaätzprozesses und des Plasmareinigungsprozesses erzeugt werden, so gering wie möglich gehalten wird. Um insbesondere die periodische Wartung der Plasmaätzvor richtung 100 so lange wie möglich hinauszuzögern, muß die Er zeugung der Reaktionsprodukte, die zwischen dem Plasma, das im Plasmareinigungsverfahren verwendet wird, und den Komponenten in der Plasmaätzvorrichtung 100 gebildet werden, auf einen mög lichst geringen Wert verringert werden.

Fig. 2 ist eine Schnittansicht, die eine Komponente darstellt, die aus einem Aluminium besteht, das Magnesium (Mg) in einer Menge von 2,2 bis 2,8 Gew-% enthält, die verwendet wird für den Gaseinleitungsring 6 und die Erdungselektrode 5 in der Plasma ätzvorrichtung, die in Fig. 1 dargestellt ist. Fig. 3 ist eine erklärende grafische Darstellung, die die Änderung des Gewich tes verschiedener Typen von Aluminiummaterialien darstellt, die mit dem Alumitmaterial beschichtet sind, wenn die Aluminiumma terialien einem Chlortrifluoridplasmagas (ClF₃) ausgesetzt wer den. Fig. 4 ist eine erklärende grafische Darstellung, die die Änderung des Gewichtes verschiedener Typen von Aluminiummate rialien darstellt, die Magnesium (Mg) enthalten und die nicht mit einem Alumitmaterial beschichtet sind, wenn die Aluminium materialien 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 darge stellt, das Material mit dem geringsten Korrosionsgrad ein Alu miniummaterial (Al) ist, das Magnesium (Mg) in einer Menge von 0,2 bis 2,8 Gew.-% enthält, wie zum Beispiel die Legierung 5052, die im japanischen Industriestandard (JIS) beschrieben ist. Der Korrosionsgrad des Aluminiummaterials (Al), das das Magnesium (Mg) in einer Menge von 0,2 bis 2,8 Gew.-% enthält, ist niedriger als der des Aluminiummaterials, das mit Alumit beschichtet ist.

Aus Fig. 3 und 4 wird offensichtlich, daß die Änderung des Ge wichtes des Aluminiummaterials, das mit Alumit beschichtet ist, größer ist als die des Aluminiummaterials, das das Magnesium (Mg) enthält. Anders ausgedrückt ist der Korrosionsgrad des Aluminiummaterials, das mit Alumit beschichtet ist, beträcht lich größer als der des Aluminiummaterials, das das Magnesium (Mg) enthält. In Fig. 3 bedeuten die Bezugszeichen "○", "◊" und "⊙" die Aluminiummaterialien, die jeweils mit Alumit be schichtet sind. Auf der anderen Seite bezeichnet, 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 Bezugszei chen "⬩" 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 Bezugszeichen "∎" bezeichnet das Aluminiummaterial, das das Magnesium (Mg) in ei ner Menge von 0,5 Gew.-% oder weniger enthält, wie zum Beispiel die Legierung 1050 gemäß JIS. In Fig. 4 überdecken die drei Li nien, die durch die Bezugszeichen "", "⬩" und "∎" darge stellt sind, einander. Mit anderen Worten gibt es so gut wie keine Änderung des Gewichtes bei diesen Aluminiummaterialien.

Die vorstehenden Aluminiummaterialien sind zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit der Metallkomponenten in der Plasma reaktionskammer nützlich, aber das Problem der häufigen War tungsunterbrechungen aufgrund des Einflusses der Plasmareini gungsgase kann nur wirksam gelöst werden, wenn ein Aluminium material mit einem Magnesiumgehalt in einer Menge von 2,2 bis 2,8 Gew.-% eingesetzt wird.

Ein Teil der Komponenten in der Plasmaätzvorrichtung 100 der Ausführungsform 1 ist aus dem Aluminiummaterial hergestellt, das Magnesium in einer Menge von 2,2 bis 2,8 Gew.-% enthält, auf Grundlage der vorstehend beschriebenen Ergebnisse der Un tersuchung im Rahmen der Erfindung.

Insbesondere bestehen die Erdungsplatte 5 oder die Erdungs elektrode und der Gaseinleitungsring 6 in der Plasmaätzvorrich tung 100 aus dem Aluminiummaterial (Al), das Magnesium (Mg) in einer Menge von 2,2 bis 2,8 Gew.-% enthält und nicht mit Alumit beschichtet ist, und die Erdungsplatte 5 und der Gaseinlei tungsring 6 sind während des Plasmaätzverfahrens und des Plas mareinigungsverfahrens dem Plasma ausgesetzt. Die Erzeugungsra te der Fremdprodukte, die während des Plasmaätzverfahrens und des Plasmareinigungsverfahrens in der Plasmaätzvorrichtung 100 erzeugt werden, kann verringert werden und ist niedriger als die bei der konventionellen Plasmaätzvorrichtung, wie sie in Fig. 11 dargestellt ist.

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

Fig. 5 ist eine erklärende grafische Darstellung zum Vergleich der Anzahl der Aluminiumatome pro Flächeneinheit im Halbleiter wafer unter Verwendung von zwei Arten von Erdungsplatten, wobei eine Erdungsplatte aus einem Aluminium hergestellt ist, das Magnesium (Mg) in einer Menge von 2,2 bis 2,8 Gew.-% enthält und nicht mit Alumit beschichtet ist, was durch das Bezugszei chen "" dargestellt ist, und die andere Erdungsplatte aus Aluminium besteht, das mit Alumit beschichtet ist, was durch die durchgezogene Linie bezeichnet ist. Wie eindeutig aus Fig. 5 hervorgeht, ist die Verunreinigungsrate in dem Fall, in dem die Erdungsplatte 5 gemäß Ausführungsform 1 verwendet wird, die das Aluminium umfaßt, das das Magnesium in einer Menge von 2,2 bis 2,8 Gew.-% 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 Plasmaätzvorrichtung 100 der Ausführungsform 1, wie in Fig. 1 dargestellt, die Korrosionsgeschwindigkeit der Erdungsplatte und des Gaseinleitungsringes 6 verringert werden, ohne die Geschwindigkeit der Aluminiumkontamination zu vergrö ßern. 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 Rei nigungsgas in die Reaktionskammer 20 innerhalb einer festgeleg ten Zeitdauer eingeleitet und dann die Anzahl der Fremdprodukte auf dem Halbleiterwafer 8 nachgewiesen. Als Ergebnis beträgt der Anteil der Aluminiumfremdprodukte an der Gesamtmenge der Fremdprodukte auf dem Halbleiterwafer 8 ungefähr 40%, wenn das Aluminiummaterial, das mit Alumit beschichtet ist, als Erdungs platte in der Plasmaätzvorrichtung verwendet wird. Im Gegensatz dazu beträgt der Anteil der Aluminiumfremdprodukte an der Ge samtmenge der Fremdprodukte auf dem Halbleiterwafer 8 zwischen 0 und einigen 10%, wenn das Aluminiummaterial, das das Magne sium enthält und nicht mit Alumit beschichtet ist, als Erdungs platte 5 verwendet wird.

Fig. 6 ist eine erklärende grafische Darstellung, die der An zahl der Unterbrechungszeiten jeder von mehreren Plasmaätzvor richtungen (EN 52, 55, 56, 57, 62, 63 und 64) pro Tag während eines Monats darstellt. Während des ersten Zeitraumes (1 bis 14 Tage, wie in Fig. 6 dargestellt) werden die Plasmaätzvorrich tungen verwendet, deren Erdungsplatte, Gaseinleitungsring und dergleichen aus Aluminiummaterial bestehen, das Magnesium (Mg) enthalten und deren Oberflächen nicht mit Alumit beschichtet sind. Während der zweiten Zeitdauer (18 bis 28 Tage, wie in Fig. 6 dargestellt) werden die Plasmaätzvorrichtungen verwen det, deren Erdungsplatte, Gaseinleitungsring und dergleichen aus Aluminiummaterial hergestellt sind, das mit Alumit be schichtet ist. Der Betrieb der Plasmaätzvorrichtung EN 62 wird unter den strengsten Bedingungen im Vergleich zu den anderen Plasmaätzvorrichtungen durchgeführt.

Wie klar aus Fig. 6 hervorgeht, ist es schwierig, die Beendi gungszeit des Plasmaätzprozesses nachzuweisen, wenn die Er dungsplatte und der Gaseinleitungsring aus Aluminiummaterial bestehen, das mit Alumit beschichtet ist. In diesem Fall ist die Anzahl der Unterbrechungszeiten des Betriebes der Plasma vorrichtung größer als in anderen Fällen, in denen das Alumi niummaterial, das Magnesium enthält, für die Erdungsplatte, den Gaseinleitungsring und dergleichen verwendet wird.

Weiter wird die Anzahl der Unterbrechungszeiten des Betriebes der Plasmavorrichtungen aufgezeichnet, wenn die Plasmareini gungsoperation unter Bedingungen durchgeführt wird, von denen die eine Bedingung die Verwendung von Chlortrifluoridgas (ClF₃- Gas) und die andere die Verwendung von Schwefelhexafluoridgas (SF₆) als Plasmareinigungsgas vorsieht, nachdem der Plasma ätzprozeß für eine Charge beendet ist. Wenn Schwefelhexafluo ridgas (SF₆) verwendet wird, muß der Betrieb der Plasmaätzvor richtung bis zur vollständigen Verarbeitung von 40 Chargen vie le Male unterbrochen werden. Im Gegensatz dazu kann, wenn das ClF₃-Gas verwendet wird, der Betrieb der Plasmaätzvorrichtung ohne Unterbrechung der Plasmaätzoperation kontinuierlich durch geführt werden, selbst nachdem 40 Chargen vollständig verarbei tet wurden.

Wie aus den vorstehenden Angaben ersehen werden kann, kann, wenn Metallkomponenten, wie zum Beispiel die Erdungsplatte oder die Erdungselektrode 5, der Gaseinleitungsring 6 und derglei chen, die in der Plasmaaktivierungszone in der Reaktionskammer 20 angeordnet und dem Plasma ausgesetzt sind, aus Aluminiumma terial, das Magnesium (Mg) in einer Menge von 2,2 bis 2,8 Gew.- % enthält und nicht mit dem Alumit beschichtet ist, bestehen, die Korrosionsbeständigkeit gegenüber den Halogengasen, wie zum Beispiel Cl₂-Gas, vergrößert werden, so daß ClF₃-Gas mit hoher Reaktivität für den Plasmareinigungsprozeß verwendet werden kann. Als Ergebnis kann die Anzahl der Chargen vergrößert wer den, die verarbeitet wird, bevor die Plasmaätzvorrichtung auf grund der Schwierigkeit, die Beendigung des Plasmaätzprozesses nachzuweisen, angehalten werden muß. Anders ausgedrückt wird die Häufigkeit der periodischen Wartung verringert. Obwohl ClF₃-Gas als Plasmareinigungsgas in dieser Ausführungsform 1 verwendet wird, ist die Erfindung nicht darauf begrenzt, son dern es kann zum Beispiel annehmbar sein, Gase mit hoher Reak tivität als Plasmareinigungsgas anstelle des ClF₃-Gases zu ver wenden, wie zum Beispiel ein Gas, das Bromgas (Br₂), Stick stoffluoridgas (NF₃), ein Gemisch aus Stickstoffluorid und Fluorgas (NF₃ + F₂) und dergleichen einschließt.

Ausführungsform 2

Fig. 7 ist eine Schnittansicht, die eine Plasmaätzvorrichtung 200 einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 2 darstellt.

In Fig. 7 bezeichnet eine Bezugszahl 12 eine Heizeinrichtung zum Erhitzen der unteren Zone der Reaktionskammer 20. Ändere Bestandteile der Plasmaätzvorrichtung 200 sind die gleichen wie die Bestandteile der Plasmaätzvorrichtung 100, was Konfigura tion 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 Plasmaätzvorrichtung 200 entspricht grundsätz lich dem Betrieb der Plasmaätzvorrichtung 100 der Ausführungs form 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 Reak tionsprodukte an der unteren Zone der Reaktionskammer 20, die durch das Bezugszeichen "x" bezeichnet ist und eine der oberen Zone, die den Halbleiterwafer 8, die Erdungsplatte 5, den Gas einleitungsring 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 Plasmareinigungsverfahren entfernt wer den. Allerdings kann die Hitzewirkung, die durch die elektri sche Plasmaentladung verursacht wird, nicht die untere Zone be einflussen, die durch das Bezugszeichen "x" bezeichnet ist, wie in Fig. 7 dargestellt. Entsprechend wird die Plasmareinigungs geschwindigkeit in der unteren Zone niedrig. Um dies zu vermei den, wird die untere Zone, die durch die Bezugszeichen "x" be zeichnet ist, durch die Heizeinrichtung 12 erhitzt. Die Heiz temperatur für die untere Zone beträgt mehr als 300°C. So kann das Erhitzen unter Verwendung der Heizeinrichtung 12 während des Plasmareinigungsverfahrens wirksam Reaktionsprodukte ent fernen, die in der unteren Zone der Reaktionskammer 20 festhaf ten.

Ausführungsform 3

Fig. 8 ist eine Schnittansicht, die eine Plasmaätzvorrichtung 300 einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 3 darstellt. In Fig. 8 bezeichnet eine Bezugszahl 13 eine Hochfrequenzenergie quelle, eine Bezugszahl 14 eine Elektrode, die an die Hochfre quenzenergiequelle 13 angeschlossen ist. Eine Bezugszahl 15 be zeichnet einen Raum für die elektrische Entladung, in dem der Plasmaentladungsprozeß durchgeführt wird, und der Raum für die elektrische Entladung 15 ist zwischen der Hochfrequenzenergie quelle 13 und der Elektrode 14 angeordnet. Eine Bezugszahl 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 ande ren Komponenten in der Plasmaätzvorrichtung 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 wegge lassen.

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

Es wurde bereits in der Erklärung der Ausführungsform 2 be schrieben, daß es schwierig ist, die untere Zone, die durch das Bezugszeichen "x" in der Reaktionskammer 20 bezeichnet ist, nur durch die elektrische Plasmaentladung zu erhitzen, weshalb dort die Geschwindigkeit der Plasmareinigung niedriger ist. Zusätz lich 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 aufgebraucht werden. Um die Geschwindigkeit der Plasmareinigung in der Reaktionskammer 20 zu vergrößern, muß die Temperatur der Reaktionskammer 20 auf mehr als 300°C erhöht werden. In diesem Fall ist allerdings die Korrosionsbeständigkeit einer jeden der Komponenten der Reak tionskammer 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 Reinigungsfunktion bereitzustellen, in ange messener Menge in der unteren Zone der Reaktionskammer 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 Plasmaätzvor richtung der erfindungsgemäßen Ausführungsform 4 zeigt. In Fig. 9 bezeichnet die Bezugszahl 12 eine Heizeinrichtung zum Erhit zen der unteren Zone der Reaktionskammer 20, eine Bezugszahl 13 eine Hochfrequenzenergiequelle, die sich in einem Bereich au ßerhalb der Reaktionskammer 20 befindet, und eine Bezugszahl 14 eine Elektrode, die an die Hochfrequenzenergiequelle 13 ange schlossen ist. Eine Bezugszahl 15 bezeichnet einen Raum für die elektrische Entladung, in dem der Plasmaentladungsprozeß durch geführt wird, und der Raum zur elektrischen Entladung ist zwi schen der Hochfrequenzenergiequelle 13 und der Elektrode 14 an geordnet. Eine Bezugszahl 16 bezeichnet ein Loch, durch das das im Raum zur elektrischen Entladung 15 erzeugte Plasma in die Reaktionskammer 20 eingebracht wird. Andere Komponenten in der Plasmaätzvorrichtung 400 außer den Komponenten, die durch die Bezugszahlen 12, 13, 14, 15 und 16 bezeichnet sind, sind die gleichen, wie die Komponenten der Plasmaätzvorrichtung 100 im Bezug auf Konfiguration und Funktion, und ihre Erklärung wird deshalb hier weggelassen.

In der Plasmaätzvorrichtung 400 der Ausführungsform 4 wird das Plasma, das im Raum zur elektrischen Entladung 15 erzeugt wird, in die untere Zone der Reaktionskammer 20 eingebracht. Zusätz lich wird die untere Zone der Reaktionskammer 20 durch die Heizeinrichtung 12 erhitzt. Die untere Zone der Reaktionskammer 20 bezeichnet einen Bereich außerhalb der Plasmaaktivierungszo ne, die den Halbleiterwafer 8, die Erdungsplatte 5 und den Gas einleitungsring 6 einschließt.

Die Temperatur der unteren Zone der Reaktionskammer 20 liegt relativ gesehen niedriger als die der oberen Zone der Reak tionskammer 20, die direkt der Plasmaentladung ausgesetzt ist. Die obere Zone stellt die Plasmaaktivierungszone dar, die den Halbleiterwafer 8, die Erdungsplatte 5 und den Gaseinleitungsring 6 einschließt. Entsprechend ist die Reinigungsgeschwindig keit der unteren Zone in der Reaktionskammer 20 niedriger als die der oberen Zone, selbst wenn Plasma aus dem Raum zur elek trischen Entladung 15 eingespeist wird, der im Bereich außer halb 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 Plasmareinigungsprozesses für die Reaktionskammer 20 vergrößert. Zusätzlich wird die Korrosions beständigkeit der Komponenten, wie zum Beispiel der Erdungs platte 5, des Gaseinleitungsringes 6 und dergleichen in der Reaktionskammer 20 nicht verringert und die Erzeugung von Fremdprodukten aus der Erdungsplatte 5 und dem Gaseinleitungs ring 6 kann deshalb verhindert werden.

Ausführungsform 5

In der Reaktionskammer 20 werden Fremdprodukte aus den Kompo nenten im Bereich außerhalb der Plasmaaktivierungszone erzeugt, zusätzlich zu denen aus den Komponenten der Plasmaaktivierungs zone selbst. Es ist auch wichtig, die Erzeugung von Fremdpro dukten aus Bereichen außerhalb der Plasmaaktivierungszone wäh rend 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 erhitzen, um die Effektivität des Plasma reinigungsprozesses zu verstärken. Wenn allerdings die Tempera tur in der Reaktionskammer 20 angehoben wird, wird die Korro sionsbeständigkeit der Komponenten in der Reaktionskammer 20 verringert.

Fig. 10 ist eine Schnittansicht einer Komponente in der erfin dungsgemäßen Plasmaätzvorrichtung, die aus Aluminium besteht, das Magnesium (Mg) enthält, und deren Oberfläche mit einem Ni ckelfluoridfilm (NiF) beschichtet ist.

Wie in Fig. 10 dargestellt, ist die Oberfläche des Aluminiumma terials, das das Magnesium (Mg) enthält, mit dem NiF-Film be schichtet. Das Aluminiummaterial, das in Fig. 10 dargestellt ist, wird verwendet für die Komponenten im Bereich außerhalb der Plasmaaktivierungszone in der Reaktionskammer 20, nämlich 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 untere Zone der Reaktionskammer 20 auf mehr als 300°C durch die Heizeinrichtung 12 erhitzt wird, die Korrosionsbeständigkeit der Komponenten in der unteren Zone der Reaktionskammer 20 nicht verringert. Ins besondere ist es besser für die Komponenten in der unteren Zone der Reaktionskammer 20 oder in der Zone außerhalb der Plasmaak tivierungszone, das Aluminiummaterial einzusetzen, das das Mag nesium 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 Plasmaaktivie rungszone 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 im Bereich außerhalb der Aktivierungszone mit dem NiF-Film beschichtet sind.

Wie vorstehend im Detail beschrieben, kann in den erfindungsge mäßen Plasmaätzvorrichtungen, weil Komponenten, wie zum Bei spiel die Erdungsplatte 5 und der Gaseinleitungsring 6, die dem Plasma ausgesetzt sind, aus einem Aluminiummaterial (Al) beste hen, das Magnesium (Mg) in einer Menge von 2,2 bis 2,8 Gew.-% enthält, und nicht mit Alumit beschichtet sind, die Erzeugung von Fremdprodukten aus den Komponenten verringert werden, wenn der Plasmaätzprozeß und der Plasmareinigungsprozeß unter Ver wendung von Gasen einschließlich dem Chlorgas (Cl₂) und dem Bromgas (Br₂) durchgeführt werden. Zusätzlich kann die Ausbeute der Halbleiterchips in einem Halbleiterherstellungsverfahren vergrößert werden und die Betriebseffektivität der erfindungs gemäßen Plasmavorrichtung kann vergrößert werden durch Verrin gern der Häufigkeit der periodischen Wartung der Plasmaätzvor richtung. In der periodischen Wartung wird der Betrieb der Plasmaätzvorrichtung unterbrochen.

Zusätzlich kann bei den erfindungsgemäßen Plasmaätzvorrichtun gen, weil die Heizvorrichtung 12 zum Beheizen der unteren Zone der Reaktionskammer in die Plasmaätzvorrichtung eingebaut ist, die Geschwindigkeit des Plasmareinigungsverfahrens in der unte ren 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 erforderlich ist, verringert werden kann.

Zusätzlich können, weil die erfindungsgemäße Plasmaätzvorrich tung zusätzlich die Plasmaversorgungseinrichtung zur Bereit stellung der Radikale, die durch das Plasma erzeugt werden, in der Reaktionskammer während des Plasmareinigungsverfahrens um faßt, die Radikale in den Bereich außerhalb der Plasmaaktivie rungszone (oder die untere Zone) in der Reaktionskammer einge bracht werden, so dass die Wirksamkeit des Plasmareinigungsver fahrens für die untere Zone der Reaktionskammer erhöht werden kann und die Häufigkeit und die erforderliche Zeit für das Plasmareinigungsverfahren in der Reaktionskammer verringert werden kann.

Weiter kann in der erfindungsgemäßen Plasmaätzvorrichtung, weil die Oberflächen der Komponenten, die das Aluminium umfassen, das das Magnesium enthält, und die außerhalb der Plasmaaktivie rungszone (in der unteren Zone der Reaktionskammer) angeordnet sind, mit dem NiF-Film beschichtet sind, der eine stärkere Korrosionsbeständigkeit besitzt, die Erzeugung der Fremdprodukte aus diesen Komponenten verringert werden. Insbesondere kann zur Erhöhung der Effektivität des Plasmareinigungsverfahrens, wenn zusätzlich zu den vorstehend genannten Maßnahmen die Heizein richtung in die Plasmaätzvorrichtung eingebaut ist, die Erzeu gung von Fremdprodukten aus den Komponenten, die in einem Be reich außerhalb der Plasmaaktivierungszone angebracht sind, verringert werden, selbst wenn die Temperatur in der Reaktions kammer mehr als 300°C beträgt.

Darüber hinaus kann in der erfindungsgemäßen Plasmaätzvorrich tung, weil hochreaktive Gase, wie zum Beispiel ClF₃-Gas, ClF₃- Gas einschließlich Br₂, NF₃-Gas, eine Gasmischung aus NF₃ und F₂ und dergleichen in der Reaktionskammer als Plasmareinigungsgas verwendet werden, zusätzlich zur Verwendung des Aluminiummate rials, das Magnesium in einer Menge von 2,2 bis 2,8 Gew.-% ent hält, für die Komponenten, die dem Plasma ausgesetzt sind, die Erzeugung von Fremdprodukten aus den Komponenten verringert werden und die Effektivität des Plasmareinigungsverfahrens er höht werden.

Claims

1. Plasmaätzvorrichtung umfassend:

- eine Reaktionskammer mit darin enthaltenen Metallkomponenten, in der das Plasmaätzverfahren durchgeführt wird,
- eine Plasmaerzeugungseinrichtung zur Herstellung eines Plasmas in der Reaktionskammer,
- einen Wafertisch, auf den ein Halbleiterwafer, der in der Reaktionskammer geatzt werden soll, aufgebracht ist, und
- eine Gasversorgungseinrichtung zur Einleitung von Halogengasen in die Reaktionskammer,

dadurch gekennzeichnet, dass
die innerhalb der Plasmaaktivierungszone angeordneten Metallkomponenten in der Reaktionskammer aus Aluminium (Al) bestehen, das Magnesium (Mg) in einer Menge von 2,2 bis 2,8 Gew.-% enthält, und die Oberfläche der Komponenten nicht beschichtet ist.

2. Plasmaätzvorrichtung nach Anspruch 1, umfassend:

- einen Wellenleiter für die Übertragung einer Mikrowelle in die Reaktionskammer und
- eine Erdungselektrode, die auf der dem Wellenleiter gegenüberliegenden Seite des Halbleiterwafers angeordnet ist,

wobei die Gasversorgungseinrichtung folgendes umfasst:

- eine Gaseinleitungsleitung zum Einleiten der Gase von ausserhalb der Plasmaätzvorrichtung in die Reaktionskammer und
- einen Gaseinleitungsring mit einer Vielzahl von Lochern, durch die die Gase in die Reaktionskammer eingeleitet werden, wobei

der Gaseinleitungsring an die Gaseinleitungsleitung angeschlossen ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Erdungselektrode und der Gaseinleitungsring die Metallkomponenten sind, welche aus dem das Magnesium (Mg) in einer Menge von 2,2 bis 2,8 Gew.-% enthaltenden Aluminium (Al) bestehen.

3. Plasmaätzvorrichtung nach Anspruch 1, die eine Heizeinrichtung zum Beheizen eines nicht die Plasmaaktivierungszone darstellenden Bereiches der Reaktionskammer umfasst.

4. Plasmaätzvorrichtung nach Anspruch 1, die eine Plasmaversorgungseinrichtung umfasst zum Durchführen einer Plasmaentladung und zur Erzeugung von Radikalen durch diese Plasmaentladung und zum Bereitstellen der Radikale in der Reaktionskammer.

5. Plasmaätzvorrichtung nach Anspruch 1, worin die Komponenten, die in einem Bereich in der Reaktionskammer angeordnet sind, der nicht die Plasmaaktivierungszone darstellt, aus Aluminium (Al) bestehen, das Magnesium (Mg) enthält, und deren Oberfläche mit einem Nickelfluoridfilm (NiF) beschichtet ist.

6. Plasmaätzvorrichtung nach Anspruch 1, worin ein hochreaktives Gas zur Plasmareinigung durch die Gasversorgungseinrichtung in die Reaktionskammer eingebracht wird.

7. Plasmaätzvorrichtung nach Anspruch 6, worin die Gasversorgungseinrichtung eines der folgenden 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).