DE69723566T2 - Verfahren zur Behandlung eines Halbleitersubstrates - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten eines Halbleitersubstrats nach Anspruch 1.
  • In einer Plasmabearbeitungsvorrichtung wird ein in einer Kammer platziertes Halbleitersubstrat mit Plasma bearbeitet; das unter Verwendung eines Prozessgases erzeugt wird. Es ist bekannt, dass die Prozesseigenschaften einer derartigen Plasmabearbeitungsvorrichtung sich in Reaktion auf die Temperaturveränderungen der Innenfläche der Kammer verändern. Insbesondere bei Verwendung eines Kohlenstofffluoridsystem-Prozessgases als Prozessgas zum Ätzen werden die Prozesseigenschaften in Reaktion auf die Veränderungen der Temperatur in der Kammer erheblich verändert. Das Kohlenstofffluoridsystemgas kann C2F6, C3F8, C4F8 und dergleichen sein.
  • Zum Ätzen einer auf einem Halbleitersubstrat gebildeten Siliziumoxidschicht wird ein Ätzgas mit einem hohen Kohlenstoffanteil verwendet, beispielsweise C4F8, um die Selektivität zwischen der Siliziumoxidschicht und der Unterschicht zu verbessern. Ein derartiges Kohlenstofffluoridsystemgas wird in Plasma dissoziiert, um plasma-aktivierte Spezies wie Ionen und Radikale zu erzeugen. Die Siliziumoxidschicht wird durch die plasma-aktivierten Spezies geätzt. Während des Ätzvorgangs werden plasma-aktivierte Spezies, die nicht für das Ätzen verwendet werden, abgelassen oder haften an der Innenwand der Kammer, um Polymere zu bilden, da ein hoher Kohlenstoffanteil und ein niedriger Dampfdruck vorliegt. Die aktivierten Spezies haften an der Innenwand der Kammer mit einer Geschwindigkeit, die sich basierend auf der Temperatur der Wand ändert. Weist die Innenwand der Kammer eine hohe Temperatur auf, werden die an der Wand haftenden Polymere eliminiert oder vergast und kehren in das Plasma zurück. Somit verändert sich die Dichte der plasma-aktivierten Spezies in Reaktion auf die Temperatur veränderungen an der Innenwand und daher verändern sich auch die Ätzrate und die Selektivität der Siliziumoxidschicht erheblich.
  • Daher ist es erforderlich, das Innere der Kammer auf einer hohen Temperatur zu halten, um das Substrat unter Verwendung eines Prozessgases akkurat zu verarbeiten, dessen Reaktionsprodukte einen niedrigen Dampfdruck aufweisen. Beispielsweise ist es erforderlich, das Innere der Kammer bei ungefähr 200 Grad (°C) zu halten, wenn die Siliziumdioxidschicht geätzt wird. Wenn die Kammer nicht ausreichend erwärmt ist, haften mehr Polymere an der Innenfläche der Kammer und die Selektivität der Siliziumdioxidschicht ist reduziert.
  • Um die Kammer vorab zu erwärmen wird beispielsweise Plasma in der Kammer erzeugt, bevor das Bearbeiten von Substraten beginnt, um ein akkurates und stabiles Ausführen der Plasmabearbeitung zu erreichen. Im folgenden wird dieser Vorgang als "Vorheizen" bezeichnet. Bei einem derartigen Vorheizvorgang ist es wichtig, die Kammer für einen kurzen Zeitraum auf eine vorbestimmte Temperatur zu erwärmen, um dem Gesamtdurchsatz der Bearbeitung von Halbleitersubstraten zu verbessern.
  • Eine bekannte Plasmabearbeitungsvorrichtung ist in JP-A-273086 beschrieben, welche eine innere Gasglocke verwendet, welche die Innenfläche der Kammer bedeckt. Bei dieser Vorrichtung wird die innere Gasglocke anstatt der Kammer selbst mit Plasma auf eine vorbestimmte Temperatur aufgewärmt. Bei dieser Vorrichtung wird, wenn eine innere Gasglocke aus Aluminium, das eine geringe spezifische Wärme hat, verwendet wird, das Innere der Kammer im Vergleich zum Erwärmen der Kammer selbst schnell erwärmt. Bei der erwähnten herkömmlichen Vorrichtung wird im Grunde ein Sauerstoffgas zum Vorheizen verwendet.
  • EP-A-732 732 offenbart ein Verfahren zum Vorreinigen eines Siliziumwafers zum Entfernen einer Schicht nativen Siliziumoxids auf diesem, mit dem Schritt des Zugebens einer Mischung aus Argon und Sauerstoff in eine Plasmaätzkammer, in der ein zu reinigender Wafer an einer Kathode in der Kammer angebracht ist.
  • EP-A-650 182 offenbart ein Verfahren zum Ätzen von Siliziumoxid unter Verwendung eines Fluorkohlenstofffilms.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Bearbeiten eines Halbleitersubstrats zu schaffen, bei dem das Innere einer inneren Kammer in kurzer Zeit auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt werden kann.
  • Die Aufgabe wird mit dem Merkmal des Anspruchs 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß kann das Inertgas Helium (He) sein und das Sauerstoffgas ist vorzugsweise mit einem Volumenanteil von 10 bis 50% im gemischten Gas enthalten. Höchst bevorzugt ist das Sauerstoffgas mit einem Volumenanteil von 20 bis 40% im gemischten Gas enthalten.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt einen Querschnitt eines ersten in der Erfindung verwendeten Plasmabearbeitungssystems.
  • 2 zeigt einen Querschnitt eines zweiten in der Erfindung verwendeten Plasmabearbeitungssystems.
  • 3 zeigt ein Ablaufdiagramm mit Schritten der Plasmabearbeitung.
  • 4 zeigt eine Kurve der Temperaturveränderung des Inneren einer in dem Plasmabearbeitungssystem nach 2 verwendeten Kammer bezogen auf die Zeit.
  • 5 zeigt eine Kurve der Zeitveränderung zum Erwärmen des Inneren einer in dem Plasmabearbeitungssystem nach 2 und dem Stand der Technik verwendeten Kammer auf eine vorbestimmte Temperatur (200°C).
  • 6 zeigt eine Kurve zur Darstellung der Beziehung zwischen einem Sauerstoffprozentanteil in einem gemischten Gas und einer Zeitspanne zum Erwärmen des Inneren einer in dem Plasmabearbeitungssystem nach 2 verwendeten Kammer auf eine vorbestimmte Temperatur (200°C).
  • Detaillierte Offenbarung der Erfindung
  • 1 zeigt ein erstes Plasmabearbeitungssystem, das der Bearbeitung von Halbleiterwafern mit Plasma dient, das unter Verwendung von ECR (Electron Cyclotron Resonance) erzeugt wurde. Das System weist einen Wellenleiter 12, in dem eine Mikrowelle läuft, eine Plasmakammer 11, in der Plasma erregt wird, eine Bearbeitungskammer 14, in der ein Wafer bearbeitet wird, eine Magnetspule 13 und eine Waferaufnahme 17 auf. Der Wellenleiter 12 ist mit einem (nicht dargestellten) Mikrowellenoszillator verbunden, der Mikrowellen einer vorbestimmten Frequenz und Energie erzeugt. Die Magnetspule 13 umgibt die Plasmakammer 11 auf der selben Achse, um ein Magnetfeld zum Erregen des darin enthaltenen Plasmas zu erzeugen.
  • Die Plasmakammer 11 ist an einer Seitenwand mit Gaseinlässen 14a versehen. Die Bearbeitungskammer 14 ist am Boden mit einem Gasauslass 14b versehen. Ein gemischtes Gas zum Vorheizen und ein Kohlenstofffluoridgas zum Ätzen werden durch die Gaseinlässe 14a in die Reaktionskammer gelei tet. Die Plasmakammer 11 ist an der Oberseite mit einer Mikrowelleneinleitöffnung 11a versehen, die durch ein Mikrowellenfenster 11b aus Quarz verschlossen ist.
  • In der Bearbeitungskammer 14 ist ein zu bearbeitender Wafer auf einem Waferhalter 15 angeordnet. Der Waferhalter 15 ist mit einem (nicht dargestellten) Kühlmechanismus und einer (nicht dargestellten) Hochfrequenzelektrode versehen, die die von einer Hochfrequenzquelle 15a mit Hochfrequenz gespeist wird. Die Hochfrequenz wird dem Waferhalter 15 während des Betriebs zugeführt, um die Energie der den Wafer angreifenden Ionen zu steuern.
  • Die Waferaufnahme 17 enthält eine Waferkassette 60, in der mehrere zu bearbeitende Wafer 61b–61e enthalten sind. Die Waferaufnahme 17 ist am Boden mit Auslassöffnung 17b und auf der der Reaktionskammer zugewandten Seite mit einem Schieber 16a versehen. Der Schieber 16a wird geöffnet, wenn die Wafer 61b–61e in die Bearbeitungsammer 14 verbracht werden, und er wird anderenfalls geschlossen. Die Wafer 61b–61e werden von einem Roboter 16b auf den Waferhalter 15 verbracht, wenn sie bearbeitet werden, und sie werden nach dem Bearbeiten zurück in die Waferkassette 60 verbracht. Bevor die Wafer 61b–61e in die Bearbeitungskammer 14 verbracht werden, wird die Luft in der Waferaufnahme 17 aus der Auslassöffnung 17b abgelassen, um den Druck in dieser so zu regeln, dass der Druck in der Waferaufnahme 17 gleich demjenigen in der Bearbeitungskammer 14 ist.
  • Im folgenden wird die Arbeitsweise des zuvor beschriebenen Plasmabearbeitungssystems erläutert. Der Betrieb des Systems kann in die zwei Modi des Vorheizens und des normalen Ätzens unterteilt werden. Im Vorheizmodus wird der Innendruck der Plasmakammer 11 und der Bearbeitungskammer 14 durch ein (nicht dargestelltes) Vakuumsystem auf einen vorbestimmten Druck verringert. Anschließend wird ein Leersubstrat (Siliziumwafer) 61a durch den Roboter 16b in die Bearbeitungskammer 14 verbracht. Das Leer substrat 61a wird auf dem Waferhalter 15 gehalten, der zuvor auf eine vorbestimmte Temperatur abgekühlt wurde.
  • Anschließend wird ein Gasgemisch aus Sauerstoff und Inertgas über den Gaseinlass 14a in die Plasmakammer 11 eingelassen. Die Anteile des Sauerstoffs und des Inertgases in dem Gasgemisch werden später beschrieben. Wenn die Plasmakammer 11 mit dem Gasgemisch mit einem vorbestimmten Druck gefüllt ist, wird der Magnetspule 13 Gleichstrom zugeführt, um ein Magnetfeld zur ECR-Erregung in der Plasmakammer 11 zu erzeugen. Wenn eine Mikrowelle vom (nicht dargestellten) Mikrowellenoszillator durch den Welleleiter 12 in die Plasmakammer 11 geleitet wird, erfolgt eine ECR-Erregung durch eine gegenseitige Reaktion der Mikrowelle und des Magnetfelds, und das Gasgemisch wird in einen Plasmazustand energetisiert. Infolgedessen werden die Plasmakammer 11 und die Bearbeitungskammer 14 auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt, beispielsweise 200°C. wenn die Temperatur der Plasmakammer 11 200°C erreicht, werden der Mikrowellenoszillator und die Magnetspule 13 abgeschaltet, um die Erregung des Plasmas zu stoppen, so dass der Vorheizvorgang beendet wird.
  • Danach wird das restliche Gas in der Plasmakammer 11 und der Bearbeitungskammer 14 über den Gasauslaß 14 abgezogen und das Leersubstrat 61a wird aus der Bearbeitungskammer 14 entnommen. Stattdessen wird ein normales Substrat (61b) in die Bearbeitungskammer 14 geladen und auf dem Waferhalter 15 gehalten.
  • Wenn das normale Substrat 61b eingebracht ist, wird ein Prozessgas, das ein Kohlenstofffluoridsystemgas wie C4F8 enthält, aus dem Gaseinlass 14a in die Plasmakammer 11 eingeleitet. Wenn die Plasmakammer 11 mit dem Prozessgas mit einem vorbestimmten Druck gefüllt ist, wird der Magnetspule 13 Gleichstrom zugeführt, um ein Magnetfeld für die ECR-Erregung in der Plasmakammer 11 zu erzeugen. Wenn eine Mikrowelle von dem (nicht dargestellten) Mikrowellenoszillator durch den Wellenleiter 12 in die Plasma kammer 11 eingeleitet wird, erfolgt eine ECR-Erregung durch die Reaktion der Mikrowelle mit dem Magnetfeld und das Prozessgas wird in einen Plasmazustand energetisiert.
  • Nach dem Erzeugen des Plasmas liefert die Hochfrequenzquelle 15a Hochfrequenzenergie an den Waferhalter 15. Aktivierte Spezies im Plasma, wie Ionen und Radikale, werden der Oberfläche des Substrats 61b zugeführt, so daß eine Siliziumoxidschicht auf dem Substrat 81b geätzt wird. Wenn der Ätzvorgang abgeschlossen ist, werden der Mikrowellenoszillator und andere Vorrichtungen abgeschaltet. Anschließend werden die anderen Substrate (Siliziumwafer) 61c–61e nacheinander auf die gleiche Weise wie das Substrat 61b bearbeitet.
  • Erfindungsgemäß wird die Plasmakammer 11 mit Plasma unter Verwendung des Gasgemischs aus Sauerstoff und Inertgas vorgeheizt, so daß die Plasmakammer 11 binnen kurzer Zeit, im Vergleich zur Verwendung eines einzelnen Gases wie Sauerstoff, auf eine vorbestimmte Temperatur (200°C) erwärmt werden kann.
  • Erfindungsgemäß kann das zuvor beschriebene Inertgas Helium (He), Argon (Ar), Neon (Ne), Xenon (Xe) und dergleichen sein. Vorzugsweise wird Helium (He) verwendet, da Helium Sauerstoff in Plasma wirksam aktiviert. Wenn Helium (He) als das mit Sauerstoff zu mischende Inertgas gewählt wird, beträgt der Sauerstoffanteil vorzugsweise 10 bis 50 Volumenprozent und höchst vorzugsweise 20 bis 40 Volumenprozent im Gasgemisch, so daß die Effizienz des Vorheizvorgangs erheblich verbessert ist. Dieses Phänomen ist in 5 dargestellt, die im folgenden beschrieben wird.
  • 2 zeigt ein zweites Plasmabearbeitungssystem zur Durchführung der Endung, das zum Verarbeiten von Halbleiterwafern unter Verwendung von Plasma ausgebildet ist, das mittels ECR (Electron Cyclotron Resonance) erregt wird. Bei dem zweiten System sind dieselben oder dem ersten System nach 1 entsprechenden Komponenten durch die gleichen Symbole wiedergegeben. Die diesbezügliche Beschreibung wird zur Vermeidung von Redundanz an dieser Stelle nicht wiederholt. Der grundlegende Unterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Plasmabearbeitungssystem besteht darin, daß das zweite System mit einer inneren Gasglocke 21 in der Plasmakammer 11 versehen ist. Die innere Gasglocke 21 ist vorgesehen, um den Durchsatz der Plasmabearbeitung im Vergleich zum ersten Plasmabearbeitungssystem zu verbessern. Das heißt das Innere der Plasmakammer 11 und der Bearbeitungskammer 14 können schneller vorgeheizt werden.
  • Die Plasmakammer 11 ist mit der zuvor erwähnten inneren Gasglocke 21 versehen, die zylinderförmig ausgebildet ist. Die innere Gasglocke 21 ist derart angeordnet, daß sie die Innenwand der Plasmakammer 11 bedeckt und den Abstand "dp" von der Innenfläche der Plasmakammer 11 aufweist. Die innere Gasglocke 21 ist durch einen Bügel 21a an der Plasmakammer 11 befestigt. Die innere Gasglocke 21 besteht beispielsweise aus hochreinem Aluminium (mehr als 99%), das eine niedrige Wärmekapazität aufweist. Aluminium reagiert im Gegensatz zu Quarz nicht sehr stark mit aktivierten Spezies von Kohlenstofffluorid, so daß die Ätzrate in diesem System hoch gehalten werden kann.
  • Die innere Gasglocke 21 ist am oberen Ende mit einer Mikrowellentransmissionspatte 22 versehen, so daß eine Mikrowelle in die Plasmakammer 11 eingeleitet werden kann. Die Mikrowellentransmissionsplatte 22 besteht aus Siliziumnitrid (Si3N4) oder dergleichen, das im Vergleich mit Quarz nicht stark mit den aktivierten Spezies von Kohlestofffluorid reagiert. Die Ätzrate des bearbeiteten Wafers kann daher in diesem System hoch gehalten werden. Die Mikrowellentransmissionsplatte 22 ist kreisförmig und hat einen Abstand "dj" zur Innenfläche der Plasmakammer 11. die Mikrowellentransmissionsplatte 22 verhindert, daß die Innenfläche der Plasmakammer 11 dem Plasma ausgesetzt wird.
  • Im folgenden wird die Arbeitsweise des zuvor beschriebenen Plasmabearbeitungssystems unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm der 3 erläutert. Der Betrieb des Systems kann in die zwei Modi des Vorheizens und des normalen Ätzens unterteilt werden. Im Vorheizmodus wird der Innendruck der Plasmakammer 11 und der Bearbeitungskammer 14 durch ein (nicht dargestelltes) Vakuumsystem auf einen vorbestimmten Druck verringert. Anschließend wird im Schritt 1 ein Leersubstrat (Siliziumwafer) 61a durch den Roboter 16b in die Bearbeitungskammer 14 verbracht. Das Leersubstrat 61a wird auf dem Waferhalter 15 gehalten, der zuvor auf eine vorbestimmte Temperatur abgekühlt wurde.
  • Im Schritt 2 wird ein Gasgemisch aus Sauerstoff und Inertgas über den Gaseinlass 14a in die Plasmakammer 11 (innere Gasglocke 21) eingelassen. Die Anteile des Sauerstoffs und des Inertgases in dem Gasgemisch werden später beschrieben.
  • Wenn die Plasmakammer 11 (innere Gasglocke 21) mit dem Gasgemisch mit einem vorbestimmten Druck gefüllt ist, wird im Schritt 3 der Magnetspule 13 Gleichstrom zugeführt, um ein Magnetfeld zur ECR-Erregung in der Plasmakammer 11 zu erzeugen. Wenn eine Mikrowelle vom (nicht dargestellten) Mikrowellenoszillator durch den Welleleiter 12 in die Plasmakammer 11 geleitet wird, erfolgt eine ECR-Erregung durch eine gegenseitige Reaktion der Mikrowelle und des Magnetfelds, und das Gasgemisch wird in einen Plasmazustand energetisiert. Infolgedessen wird die innere Gasglocke 21 auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt, beispielsweise 200°C.
  • Wenn die Temperatur der inneren Gasglocke 21 nicht 200°C erreicht, wird im Schritt 4 die innere Gasglocke 21 weiter erwärmt, wenn die Temperatur der inneren Gasglocke 21 200°C erreicht, werden der Mikrowellenoszillator und die Magnetspule 13 abgeschaltet, um die Erregung des Plasmas zu stoppen, so dass der Vorheizvorgang beendet wird.
  • Im Schritt 5 wird das verbleibende Gas in der Plasmakammer 11 und der Bearbeitungskammer 14 über den Gasauslass 14b abgezogen.
  • Im Schritt 6 wird das Leersubstrat 61a aus der Bearbeitungskammer 14 entnommen und stattdessen ein normales Substrat (61b) in die Substratkammer 14 verbracht, welches auf dem Waferhalter 15 gehalten wird.
  • Im Schritt 7 wird ein Prozessgas, das ein Kohlenstofffluoridsystemgas wie C4F8 enthält, aus dem Gaseinlass 14a in die Plasmakammer 11 eingeleitet, so daß die Plasmakammer 11 mit dem Prozessgas mit einem vorbestimmten Druck gefüllt ist.
  • Im Schritt 8 wird der Magnetspule 13 Gleichstrom zugeführt, um ein Magnetfeld für die ECR-Erregung in der Plasmakammer 11 zu erzeugen. Wenn eine Mikrowelle von dem (nicht dargestellten) Mikrowellenoszillator durch den Wellenleiter 12 in die Plasmakammer 11 eingeleitet wird, erfolgt eine ECR-Erregung durch die Reaktion der Mikrowelle mit dem Magnetfeld und das Prozessgas wird in einen Plasmazustand energetisiert. Nach dem Erzeugen des Plasmas liefert die Hochfrequenzquelle 15a Hochfrequenzenergie an den Waferhalter 15. Aktivierte Spezies im Plasma, wie Ionen und Radikale, werden der Oberfläche des Substrats 61b zugeführt, so daß eine Siliziumoxidschicht auf dem Substrat 61b geätzt wird. Wenn der Ätzvorgang abgeschlossen ist, werden der Mikrowellenoszillator und andere Vorrichtungen abgeschaltet. Anschließend werden die anderen Substrate (Siliziumwafer) 61c–61e nacheinander auf die gleiche Weise wie das Substrat 61b bearbeitet.
  • Erfindungsgemäß wird die innere Gasglocke 21 mit Plasma unter Verwendung des Gasgemischs aus Sauerstoff und Inertgas vorgeheizt, so daß die innere Gasglocke 21 binnen eines kurzen Zeitraums, der kürzer als bei dem ersten System ist, auf eine vorbestimmte Temperatur (200°C) erwärmt werden kann.
  • 4 zeigt die Temperaturveränderung der inneren Gasglocke 21 des zweiten Systems. Zu Beginn des Vorheizmodus wird die Temperatur der inneren Gasglocke 21 schnell auf wenig mehr als 200°C erhöht. Anschließend fällt die Temperatur der inneren Gasglocke 21, wenn das Leersubstrat 61a ausgewechselt wird. Erfindungsgemäß werden der Intervall des Ätzvorgangs und der Zeitraum des Vorheizvorgangs genau gesteuert, um die Temperatur der inneren Gasglocke 21 auf einem optimalen Niveau und in einem optimalen Bereich zu halten, beispielsweise 200 ± 10°C.
  • [Leistungstest]
  • Im folgenden wird die Leistung des zweitens Plasmabearbeitungssystems in Zusammenhang mit den Kurven der 5 und 6 beschrieben. Bei dem Test wurde das ECR-Plasmabearbeitungssystem von 2 verwendet. Es wird angenommen, daß die Plasmakammer 11 mit einem Innendurchmesser von 270 mm ausgebildet ist. Die innere Gasglocke 21 besteht aus hochreinem Aluminium (mehr als 99%) und ist zylindrisch mit einer Dicke von ungefähr 8 mm ausgebildet. Der Abstand "dp" zwischen der inneren Gasglocke 21 und der Plasmakammer 11 beträgt ungefähr 1 mm. Die Mikrowellentransmissionsplatte 22 besteht aus Siliziumnitrid und ist 5 mm dick. Der Abstand "dj" zwischen der Mikrowellentransmissionsplatte 22 und der Plasmakammer 11 beträgt ungefähr 3 mm. Die in die Plasmakammer 11 einzuleitenden Mikrowellen hatten eine Frequenz von 2,45 GHz. Dem Waferhalter 15 wurde Hochfrequenzenergie mit 400 kHz zugeführt.
  • Im Vorheizmodus wird ein Gasgemisch aus Sauerstoff und Helium verwendet und die Temperatur der inneren Gasglocke 21 wird mit einem (nicht dargestellten) Thermoelement gemessen. Das Sauerstoffgas und das Heliumgas werden mit Strömungsraten von 10 sccm bzw. 40 sccm zugeführt. Die Plasmakammer 11 und die Bearbeitungskammer 14 werden auf einen Druck von 1 mTorr geregelt und es werden Mikrowellen von 1,5 kW eingeleitet.
  • 5 zeigt wie viele Minuten erforderlich sind, um die innere Gasglocke 21 erfindungsgemäß und nach dem Stand der Technik auf 200°C zu erwärmen. Wie durch die Kurve in 5 dargestellt erfordert die Erfindung lediglich ungefähr sieben Minuten, während der Stand der Technik ungefähr zwanzig Minuten erfordert.
  • 6 zeigt die Zeitvariation für das Vorheizen der inneren Gasglocke 21 auf 200°C in bezug auf den Anteil (Volumenprozent) an Sauerstoff im Gasgemisch. Bei Verwendung von ausschließlich Helium (Sauerstoffprozentanteil gleich null) zum Vorheizen der inneren Gasglocke 21 verwendet wird, sind etwa fünfundzwanzig Minuten erforderlich, um sie auf 200°C zu erwärmen, was etwas länger ist als bei der Verwendung von 100% Sauerstoffgas. Die Zeit verkürzt sich, wenn der Sauerstoffprozentanteil erhöht wird, und sie sinkt unter zehn Minuten, wenn der Sauerstoffprozentanteil auf zehn Prozent fällt, was weniger als der Hälfte des Standes der Technik entspricht. Wenn jedoch der Sauerstoffprozentanteil über fünfzig Prozent steigt, verlängert sich die Zeit wieder. Wie aus der Kurve der 6 ersichtlich, liegt der Anteil des Sauerstoffs im Gasgemisch vorzugsweise im Bereich von zehn und fünfzig Prozent, höchst vorzugsweise zwischen zwanzig und vierzig Prozent.
  • Wie zuvor beschrieben wird die Zeit (Zeitdauer) zum Vorheizen erfindungsgemäß gegenüber dem Stand der Technik erheblich verkürzt, und daher kann der Gesamtdurchsatz der Plasmabearbeitung verbessert (verkürzt) werden.
  • Die Erfindung ist nicht auf den Ätzvorgang von Siliziumoxidschichten mit Kohlenstofffluoridgas beschränkt, d. h. die Erfindung ist auf andere Arten der Plasmabearbeitung anwendbar. Die Erfindung ist jedoch für das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel nützlich, bei dem die Siliziumoxidschicht durch Plasma geätzt wird, das mittels Kohlenstofffluoridgas erregt wird. Das Kohlenstofffluoridgas kann CF4, C2F6, C3F8, C4F8 und dergleichen sein. Ferner ist die Erfindung neben dem zuvor beschriebenen ECR-Plasmatyp auf andere Arten von Plasmabearbeitungssystemen anwendbar.

Claims (4)

  1. Verfahren zum Bearbeiten eines in einer Kammer (14) angeordneten Halbleitersubstrats (61b, 61c, 61d, 61e) mit den folgenden Schritten: – Laden eines Leersubstrats (61a) in die Kammer (14), – Leiten eines Gasgemischs in die Kammer (14), – Erzeugen eines Plasmas mit dem Gasgemisch in der Kammer, um das Innere der Kammer (14) auf eine vorbestimmte Temperatur zu erwärmen, – Abschalten des Plasmas und Ablassen des Gasgemischs aus der Kammer (14), wenn das Innere der Kammer (14) die vorbestimmte Temperatur erreicht hat, – Entnehmen des Leersubstrats (61a) aus der Kammer (14) und Laden eines zu ätzenden Halbleitersubstrats (61b, 61c, 61d, 61e) in die Kammer (14), – Leiten eines Prozessgases in die Kammer (14), wobei das Prozessgas ein Fluorkohlenstoffgas enthält, – Erzeugen eines Plasmas in der Kammer (14), um das Halbleitersubstrat (61b, 61c, 61d, 61e) zu ätzen, dadurch gekennzeichnet, daß – das zum Erwärmen des Inneren der Kammer (14) verwendete Gasgemisch eine Mischung aus Sauerstoff und Inertgas ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Inertgas unter Helium (He), Argon (Ar), Neon (Ne) und Xenon (Xe) ausgewählt ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Inertgas Helium (He) ist, und 10 bis 50 Volumenprozent des Sauerstoffs in dem Gasgemisch enthalten sind.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem 20 bis 40 Volumenprozent des Sauerstoffs im Gasgemisch enthalten sind.
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