JP4499559B2 - 三フッ化塩素の製造装置を備えた半導体基板のエッチングプラントおよび三フッ化塩素の製法 - Google Patents

Description

本発明は、独立請求項記載による、三フッ化塩素の製造装置を備えた、半導体基板、特にシリコンウェハをエッチングするためのプラントおよび三フッ化塩素の製法に関する。

背景技術
ＤＥ１９９１９４６９Ａ１または特開２００１−６８４４２２号公報（ＪＰ２００１６８４４２２Ａ）から、シリコンがガス状の三フッ化塩素（ＣｌＦ_３）により自然にエッチングされることが公知であり、その際、この化合物がシリコン表面に吸着された後、フッ素ラジカルの遊離が生じ、これが接近可能なシリコン表面のシリコン原子と反応して自然に揮発性のフッ化ケイ素化合物になる。その際、エッチング速度はＣｌＦ_３の分圧の上昇に伴い加速し、相応する高い圧力および十分な物質量の供給において開削速度（abtragrate）は数μｍ／分以上である。しかしながら、このガスの欠点は、これが特に液状で非常に危険な物質である、ということである。

Hofmann-Ruedorff, Lehrbuch der Anorganischen Chemie, ２１改訂版、１９７３年第２５９頁以降から、Ｃｌ_２およびＦ_２からのＣｌＦ_３の合成が公知である。その際、２８０℃の温度でＦ_２の過剰でのＣｌ_２およびＦ_２の混合物から三フッ化塩素が生じる。第１の工程においては、モノフッ化塩素が生じ、これに第２の工程において更なるフッ素が付加して三フッ化塩素になる。

この反応の欠点は高い反応温度と低い反応速度である。従って、この方法では比較的僅かな量のＣｌＦ_３を合成することができ、供給した出発ガスのＣｌ_２およびＦ_２の大半が未反応で残るか、もしくは中間生成物、例えばＦＣｌに変換する。

本発明の課題は、三フッ化塩素を製造するための装置を備えた、三フッ化塩素をエッチングガスとして使用して半導体基板をエッチングするためのプラントおよび三フッ化塩素の製法を提供することであり、この際この方法および装置は三フッ化塩素の製造を直接現場で可能にし、こうしてこの安全の点から厳密にすべき物質、特に液状での貯蔵を回避することができる。更に、比較的危険のないまたは厳密でない出発物質から効率的にまたは安価に、できるだけ正確に、エッチングのために必要な量の三フッ化塩素を製造することが可能になるべきである。

発明の利点
本発明による装置は従来技術に対して、ＣｌＦ_３−ベースのエッチング工程において、特にシリコン基板のエッチングにおいて三フッ化塩素を、その物自体として貯蔵する必要なしに、使用可能であるという利点を有する。むしろ、ＣｌＦ_３を高密度プラズマ中で著しく効率的なプラズマ反応により製造し、こうして製造後にプラズマ発生装置に設けられたプロセス室に直接供給することができ、このＣｌＦ_３がプロセス室中で、そこに存在する半導体基板上に作用する。更に、ＣｌＦ_３を、効率的な反応のために、数１００ｓｃｃｍ（ｓｃｃｍ＝常圧におけるガス流１ｃｍ^３／分）〜ｓｌｍ（ｓｌｍ＝常圧におけるガス流１ｄｍ^３／分）の大量のガス流量で、エッチングの際に使用すること、もしくは本発明によるＣｌＦ_３の製造装置から取り出すことが可能である。

更に、本発明による方法でおよび本発明による装置で三フッ化塩素を、危険でなく、高い純度で提供可能な、ＣｌＦ_３の製造の際の前駆ガスとして働く安価なガスから製造可能であるという利点がある。更に、三フッ化塩素の製造のための本発明による装置は、存在する技術を用いて、簡単に実現可能であり、安全に実施することができる。こうして、この装置は全ての好適なエッチング室もしくは半導体基板のエッチングのための現行の真空プラントに付属のモジュールとして前接続することができ、またはエッチング室にプロセスガスを供給するための通常の装置中に付加的な部材として組み込むことができる。

本発明のより有利な実施態様は従属請求項に挙げた処置により明らかになる。

高密度プラズマを反応室中で誘導高周波励起によりまたは導波管またはマグネトロンを用いるマイクロ波励起により実施するのが、特に有利である。

図面
本発明を図面および以降の説明により更に詳細に説明する。図１は誘導プラズマ励起で三フッ化塩素を製造するための装置を備える半導体基板をエッチングするためのプラントの原理を示す図である。図２はマイクロ波でプラズマ励起を行う三フッ化塩素製造装置を有する半導体基板をエッチングするためのもう１つのプラントの原理を示す図である。

場合によりマスキングを有するか、かつ／または構造化されている半導体基板３０、有利にシリコンウェハを、その中でエッチングするプロセス室１０を後に接続して有する、三フッ化塩素（ＣｌＦ_３）を製造するための装置６に関する最初の実施例を、図１に概略的に示す。この際、装置６は、ガス出口２０を介してこの装置に連結しているプロセス室１０とその他の更に詳細に説明する構造部材と共にエッチングプラント５を形成する。

装置６の核は反応室の形のプラズマ発生装置１００である。この中で、供給されるガス、いわゆる“前駆ガス”は誘導高周波励起または選択的に図２によるマイクロ波励起により、できるだけ十分にラジカルに開裂され、これはフッ素割合対塩素割合の相応する比において、すなわち有利に該当するフッ素ラジカルまたは相応する反応性種もしくは塩素ラジカルまたは相応する反応性種を３：１で遊離するガスのガス流において、ＣｌＦ_３に結合され、引き続きプロセス室１０中に供給される。

第１の変法においては、ガスＦ_２およびＣｌ_２から出発し、これは相応するＦ_２およびＣｌ_２のためのガスビン２１、２５、およびこれらのガスビン２１、２５にそれぞれ後接する流量制御装置２２、２６を介してプラズマ発生装置１００に供給される。
その際反応は次のように進行する：Ｃｌ_２ → ２Ｃｌ*およびＦ_２ → ２Ｆ*、Ｆ_２*
こうして全体としては次のものを得る：Ｃｌ*＋Ｆ*、Ｆ_２、Ｆ_２* → ＣｌＦ_３
誘導高周波励起もしくはマイクロ波励起により小さいプラズマ体積中で達成可能である高いプラズマ励起密度、すなわち１ｃｍ^３あたり励起された粒子少なくとも１０^１１、特に１ｃｍ^３あたり励起された粒子少なくとも１０^１２個のラジカルまたは反応性種の密度を有する高密度プラズマ１０５の製造は、Ｃｌ_２対Ｆ_２のガス流の比を１：３の値に調節する際に、前駆ガスＣｌ_２およびＦ_２のＣｌＦ_３へのほぼ完全な変換が達せられる。

しかしながら、高い純度で提供可能ではなく、腐食性でかつ高い毒性を有しかつ開裂またはラジカル形成のために高い解離エネルギーを必要とするので、フッ素は最適な前駆ガスではない。

第２の、有利な変法においては、プラズマ励起下に特に効率がよくかつ同時に大量のフッ素ラジカルを遊離する前駆ガスから出発する。Ｆ_２に対する代替としてＳＦ_６またはＮＦ_３ガスが有利である。

ＳＦ_６はプラズマ励起下に平均してフッ素ラジカル２個を遊離し、その際安定なＳＦ_４に変換する。ＳＦ_４は安定な最終生成物であり、従って、フッ素ラジカルへの比較的僅かな親和性を示すので、生じたフッ素ラジカルとＳＦ_４との再結合反応による出発物質ＳＦ_６の方向への高次のＳＦ_ｘへの逆反応、すなわち生じたフッ素ラジカルのＳＦ_４による再捕獲は不可能である。この特性により、ＳＦ_６は他のフッ素供給物質、例えばフッ化炭素（炭化水素）に対して優れている。
プラズマ発生装置１００中ではＣｌＦ_３は次の反応により形成される：
ＳＦ_６ → ＳＦ_４＋２Ｆ*
Ｃｌ_２＋Ｆ* → ＣｌＦ＋Ｃｌ*
ＣｌＦ＋２Ｆ* → ＣｌＦ_３
Ｃｌ*＋Ｆ_２、Ｆ* → ＣｌＦ_３
全体では：３ＳＦ_６＋Ｃｌ_２ → ３ＳＦ_４＋２ＣｌＦ_３
である。

このためには、ＳＦ_６およびＣｌ_２をプラズマ発生装置１００中に、ＳＦ_６：Ｃｌ_２のガス流比３：１でＣｌＦ_３への化学量論的反応に供給する。

この反応における一定の困難な点に関しては、高密度プラズマ１０５中のＳＦ_６が部分的により低いＳＦ_ｘ−化合物（ｘ＝０、１、２、３）、特に硫黄元素にも分解するという事実であり、このことはプラズマ発生装置１００またはプロセス室１０中に有利に使用するできるだけ高いプロセス圧において、堆積または半導体基板３０上への不所望なエッチングを遮蔽する効果に導くことがある。この種の硫黄の析出を回避するために、プラズマ発生装置１００中にまたは選択的にプロセス室１０中で初めて付加的に酸素を供給するのも部分的に有利である。しかしながら、その際、著しく高いＳｉＯ_２に対するＣｌＦ_３−エッチング反応の選択性のために、シリコンのエッチングの際の酸素の供給は活性化酸素分子または酸素ラジカルがシリコン表面を酸化し、こうして同様にＣｌＦ_３でのエッチングに対してマスキングするということを考慮するべきである。

前駆ガスＳＦ_６は、こうして特にＣｌＦ_３でのシリコンウェハのエッチングの際には最適ではない、それというのもＣｌＦ_３への高い変換効率という点でまさに非常に高い励起密度、すなわち比較的小さな体積に高いプラズマ出力が必要とされ、まさにこの条件下では硫黄形成が増大するためである。

第三の、特に有利な変法の範囲においては、ＳＦ_６の代わりに、ガス流の適応下にＮＦ_３を使用する。その他に、ＳＦ_６をＮＦ_３との混合物の形で使用することはあまり有利ではない。ガスＮＦ_３は反応の際に例えばＣｌ_２とのＣｌＦ_３への反応の際に残分例えば硫黄を形成しないという利点を有する。更に、三フッ化窒素は半導体プロセスにおいてしばしば精製ガスとして使用される、すなわちこれは安価で、安定で、高純度の形で提供可能であり、腐食性ではなくかつ低毒性でもある。

ＮＦ_３は低いプラズマ密度で高いプラズマ密度におけると全く異なる挙動を示す。こうして低いプラズマ密度においてはＮＦ_ｘの形の断片が優先的であり、これはラジカルの性質であってよく（ＮＦ*）、ＮＦ_３のプラズマ化学である。その特徴は誘電体に対する僅かな選択性、出発物質へのまたは高いフッ素含量の中間生成物への再結合反応への著しい傾向により提供可能な遊離フッ素ラジカルが比較的僅かな量になることによるシリコン剥離の比較的僅かな効率、および有機材料に対する著しく攻撃的な挙動である。これらの全ての特性はＮＦ_３をプラズマ蒸着プラントのための優れた清浄用ガスにし、励起密度が一般的に比較的低いエッチング適用におけるスカベンジャーとする。低いプラズマ密度におけるプラズマ中での反応は次のようである：
ＮＦ_３ ← →ＮＦ_ｘ ^（*^）＋（３−x）Ｆ* ｘ＝１、２、３
これとは反対に、高い励起密度もしくはプラズマ密度においてはフッ素ラジカルおよびＮ_２が最終生成物として優先的に生じる。この場合、プラズマ中のＮＦ_３は完全に開裂し、このことは高い効率でのフッ素ラジカルおよび窒素分子の形成に導き、この際窒素分子はその高い化学的安定性のために更に考慮する必要はない。特に、安定なＮ_２分子の形成により出発物質の方向への逆反応でのフッ素ラジカルのその後の捕獲反応は阻止される、すなわち再結合反応への傾向はＳＦ_６の場合と同様に、安定な最終生成物Ｎ_２により非常に僅かである。生じたＣｌＦ_３とシリコンの反応の場合にも窒素の存在は無視することができる。高いプラズマ密度におけるプラズマ中での反応は次のように進行する：
２ＮＦ_３ → Ｎ_２＋６Ｆ*
Ｃｌ_２＋６Ｆ* → ２ＣｌＦ_３
２ＮＦ_３＋Ｃｌ_２ → ２ＣｌＦ_３＋Ｎ_２
最適な化学量論的な変換はＮＦ_３：Ｃｌ_２＝２：１のガス流の最適比で生じる。

こうして、高い励起密度を有するプラズマ発生装置（１００）中、すなわち高密度のプラズマ１０５がその中に存在するプラズマ発生装置（１００）中で使用するために、ＮＦ_３は特に有利なガスであり、これは更なるガスとしてのＣｌ_２と共に高い効率のＣｌＦ_３−発生に導く。この条件下に、多量のフッ素ラジカルが供給され、不所望な不純物または残分の形成に導かない。

ＮＦ_３もしくはＳＦ_６またはＦ_２の反応対としてのＣｌ_２に対する代替としてガス状の塩化水素（ＨＣｌ）が更に好適である。このガスはＣｌ_２に対して危険性がない、すなわちその酸性の臭気によりすぐに気づき、かつあまり毒性ではないという利点を有する。更にＨＣｌは明らかに塩素より腐食性ではない、しかしながらここでも湿気と接触することは常に十分に気を付けて回避する必要がある。ＮＦ_３とＨＣｌとの一緒の使用は、ＣｌＦ_３の形成に導き、この際副反応においてガス状のフッ化水素（ＨＦ）が生じる、その反応は以下の反応式であると思われる：
４ＮＦ_３＋３ＨＣｌ → ３ＣｌＦ_３＋３ＨＦ＋２Ｎ_２
化学量論量での反応のためにはガス流ＮＦ_３：ＨＣｌが４：３の比であるのが最適である。生じた三フッ化塩素は僅かな窒素とＨＦを最終生成物として含有している。無水（乾燥）ＨＦは一般にシリコンでのＣｌＦ_３のエッチング反応において妨害せず、水分が存在しない場合酸化物も攻撃しないし、もしくは金属面を腐蝕しないので、この随伴ガスは一般に許容される。ガス成分としてＨＦが不所望である場合、これをプラズマ発生装置中で生じるガスから選択的に好適なフィルターを用いて、例えばアルカリ金属フッ化物または金属フッ化物での吸着により（ＮａＦ＋ＨＦ → ＮａＨＦ_２）除去することができる。

最後に挙げた方法の実施を、図１と関連させて、更に詳細に説明する。このためには、最初にガスＮＦ_３を第１のガス貯蔵器２１、有利にはガスビンから、およびガスＣｌ_２またはＨＣｌを第２のガス貯蔵器２５、例えばガスビンから、これに配置された第１の流量制御装置２２もしくは第２の流量制御装置２６を介して取出し、プラズマ発生装置１００に供給し、その中でこの両方の供給された前駆ガスを高密度プラズマ励起によりおよびプラズマ断片の変換によりＣｌＦ_３並びにＮ_２とし（ＨＣｌの場合にはＨＦも生じる）、これをガス出口２０（これは連結管とも呼ぶことができもしくはその働きを有する）を介して、本来のプロセス室１０に半導体基板３０のエッチングのために供給する。

ガス出口２０は有利に金属管の形で形成され、高密度プラズマ１０５もしくはプラズマ発生装置１００をプロセス室から分離している。こうして、高密度プラズマ１０５中の帯電粒子の少なくとも１部はプラズマ発生装置１０５からプロセス室１０への途中でガス出口２０中で放電し、こうしてプロセス室１０はプラズマ発生装置１００から電気的に減結合（entkoppeln）している。更に、ガス出口２０中には、選択的にまたは付加的に金属ネットが取り付けられている、これはプロセス室１０のプラズマ発生装置１００からの完全にもしくは更なる電気的な減結合に働く。

更に、図１は誘導結合された高周波励起プラズマ発生装置１００を示し、この際、粒子形成を回避するために有利には内壁が研磨されている石英ガラスまたは有利には酸化アルミニウムセラミックからなる管の周囲はコイル１１０で巻かれていて、このコイルで高周波出力もしくは高周波電磁交番電磁界を反応器１００の内部に入力結合する。このことはその中で、圧力およびガス流の大きな作業範囲にわたって高密度誘導プラズマ１０５を形成する。高周波発生装置１３０により生じた高周波のコイル１１０への結合は通常の整合回路網１２０、いわゆる“マッチボックス(Matchbox)”を介して行われ、この整合回路網は高周波発生装置の出口のインピーダンスの誘導プラズマ１０５への適合を達成する。有利な高周波出力はそれぞれのガス流により２００ワット〜３キロワットであり、この際例えば１３.５６ＭＨｚの周波数が生じる。このプラズマ発生装置１００中の前駆ガスＮＦ_３およびＣｌ_２またはＨＣｌのガス流は有利にＮＦ_３１００ｓｃｃｍ〜１ｓｌｍにおいて、Ｃｌ_２ ５０ｓｃｃｍ〜５００ｓｃｃｍもしくはＨＣｌ ７５ｓｃｃｍ〜７５０ｓｃｃｍにおいて、相応してＣｌ_２に対して２：１もしくはＨＣｌに対して４：３の最適化学量論量で存在する。プラズマ発生装置１００中の作業圧はプロセス室１０中に予め適用した圧力に相当する、すなわちこれは１ミリバール〜１００ミリバール、有利に１０ミリバール〜３０ミリバールである。この圧力において、高密度誘導プラズマは数ｃｍ〜約１０ｃｍまでの直径の管中で、かつ相応して高い励起密度でなお安定に作動する。高密度プラズマ１０５の点火はプロセス室１００中に特に金属先端の形で組み込まれた補助電極１９０により容易にされ、これは高電圧パルス、例えば誘導コイルまたは点火コイルにより実施される。

図２は高密度プラズマ１０５の発生のための第２の可能性を示す。このためには、新たに石英ガラスまたは有利に酸化アルミニウムセラミックからなる管状プラズマ発生装置１００を使用し、この際良好な表面品質、すなわちプラズマ発生装置１００の研磨した内壁に注意すべきである、アルミニウム酸化物管からなる実施態様の場合に、特に表面品質に注意しなければならない。このことは特にプラズマ発生装置１００の有利なマイクロ波特性に導く、それというのもマイクロ波出力は管状発生装置１００の全長にわたって、誘電壁および発生したプラズマの境界層において、非常に表面品質に対して敏感に反応するためである（スルファトロン−効果（surfatron-Effekt））。更に、不所望なマイクロ波吸収を回避し、スルファトロン−効果を増強するためには、特にＡｌ_２Ｏ_３の割合が９９.５％を越える、有利には９９.９％を越える価値の高い酸化アルミニウムセラミックを使用するのが有利である。

図２により管状プラズマ発生装置１００はマイクロ波導波管１５０を交差した配置で横断しており、これはモードフィールド整合およびマグネトロン１７０からの前方出力および後方出力の分離のために、マイクロ波出力を供給する。導波管１５０は、プラズマ発生装置１００中で発生した高密度プラズマ１０５に適合させるための、およびスルファトロン−効果の最適な調節のための調節可能な導波管終端１８０、いわゆる“ターミネーター”、並びに同調要素１５５、いわゆる“スタッド”を有する。この限りにおいて、マイクロ波フィールドの膨張により少なくとも管状プラズマ発生装置１００のほぼ全長にわたって高密度プラズマ１０５が生じる。導波管１５０は好適な位置を貫通し、こうしてプラズマ発生装置１００を貫通して差し込まれていてよい。勿論、安全な作業を可能にするために、図示はされていないが周囲に対するマイクロ波遮蔽が設けられていてもよい。長手方向での配置においてプラズマ発生装置１００は導波管１５０の内側、すなわち同調要素１５５および導波管終端の間に存在している。

同調要素１５５の調整および相応する導波管終端１８０の位置決めにより、プラズマ発生装置１００を有利なフィールド領域に配置し、こうして効果的なプラズマ励起を確実にすることができる。有利な２.４５ＧＨｚの周波数において、２００ワット〜６キロワットの有利なマイクロ波出力を調節する、それというのもこの周波数でマグネトロン１７０は大きな出力を提供可能である。ここでも高密度プラズマ１０５の点火はプロセス室中に組み込まれた前記と同様の補助電極１９０により容易になる。

図１による実施例においても図２による実施例においても、プロセス室１０は半導体基板３０としてのシリコンウェハをその上に固定することのできる基板電極４０を有する。この固定は固定装置４１、例えば静電チャックを介して行われ、これにより半導体基板３０の固定側の面もプロセス室中でガスに対して保護される。有利に、半導体基板３０の固定側の面には、基板電極４１への良好な熱の供給およびプロセス室１０のガスに対する付加的な隔離を達成するために、更にＨｅが適用される。

更に、基板電極４０は固定装置４１のための電気の供給部および電気の導出部４２および場合により準備された電気ヒーターを有していてよく、この電気ヒーターは基板電極４１中での温度制御もしくは温度調節のために設けられていてよい。電気供給および導出４２を介して測定データ、例えば電極温度またはヘリウム逆圧（rueckseitendruck）、を外に伝達するのが有利である。

更に、基板電極４０はガス供給部もしくはガス導出部４３を有していて、これを介して有利にＨｅを対流媒体として半導体基板３０の冷却のために調節可能な圧力で供給または導出可能である。

その他の供給もしくは導出４４は基板電極４０を通して冷却媒体を循環させることを可能にし、その温度を調節しかつ特に半導体基板３０上に生じた発熱エッチング反応からの反応熱を導出することを可能にする。基板温度は最適なエッチング条件およびマスキング選択性のために、−３０〜３０℃であるのが有利である。冷却媒体としてはFluorinerts^（Ｒ）またはエチレングリコール−水混合物を使用することができる。

更に、プロセス室１０は第１のポンプ６０、特にターボ分子ポンプ、および第２のポンプ８０、特にベーンポンプを有する２つのポンプスタンドを備え、これらのポンプはベーンポンプ８０が時間的にターボ分子ポンプ６０のための前ポンプ（Vorpumpe）として働くことができるという意味において連結していてよい。有利に乾燥回転ポンプ（Trockenlaeuferpumpe）として構成されているベーンポンプ８０が、プラント５全体の換気の後の“ラッフィング(Roughing)”のために、およびエッチング工程の実施の間プロセスガスを排気するためのプロセスポンプとして働く。圧力制御のために制御弁７０が働く。圧力測定は圧力測定装置９０を介して行われ、これはバラトロン（Baratron）としてもしくはバラトロンとイオニバク（Ionivac）との組合せとして構成されていてよい。圧力計９０および制御弁７０は、半導体基板３０のプロセッシングの間、有利に５〜１００ミリバール、特に有利に１０〜３０ミリバールの所望のプロセス圧力を安定に調節するために利用される。ゲート弁５０との連結においてターボポンプ６０は、プロセッシングの前または後にできるだけ良好な最終真空を達成するために、例えば１０^−４Ｐａより良好な最終真空を達成するために使用される。このことは、すでに記載したように、一方ではプロセス室１０中のまたは半導体基板３０上の残留水分がエッチング工程を妨害し、更に他方ではプロセスガスの残分を半導体基板３０の取出しの前に排除しておかなければならないので、重要である。この工程の間、ターボポンプ６０は、プロセス圧力においてミリバールの範囲で調節不可能であるために、ゲート弁５０を介してプロセス室１０から分離される。

次に半導体基板３０としてのシリコンウェハのプロセス室１０中でのプロセッシングの詳細を説明する、この際このプロセス室は、ＣｌＦ_３の製造のためのすでに説明した装置６を前接続するエッチングプラント５を形成する構造部を有する。

このためにはシリコンウェハを先ずエッチングプラント５中に装入し、基板電極４０上に固定する。ターボポンプ６０を、室１０およびこれに接続するプラズマ発生装置１００を包含するガス供給関連部所（Mimik der Gasverzorgung）が所望のベース真空になるまで稼働する。次いで、弁５０を閉じて、ターボポンプ６０をスイッチオフする。流量制御装置２２、２６により所望の量のプロセスガス、例えばＮＦ_３ １００ｓｃｃｍ〜１ｓｌｍおよびＣｌ_２ ５０ｓｃｃｍ〜５００ｓｃｃｍまたはＨＣｌ ７５ｓｃｃｍ〜７５０ｓｃｃｍを供給する。更に、ガス流の安定化の後に、プラズマ発生装置１００中でのプラズマ反応を誘導プラズマソースもしくはコイル１１０に高周波発生装置１３０を連結することにより、もしくは導波管アラインメント１５０にマグネトロン１７０を連結することにより開始する。プロセス室１０中の圧力、従って前接続したプラズマ発生装置１００中の圧力は圧力計９０により測定され、ベーンポンプ８０および制御弁７０からなる組合せで所望の値に安定化する。次いで、シリコンウェハはプラズマ発生装置１００中で前駆ガスから生成されたＣｌＦ_３の供給によりエッチングされる。その後プラズマ発生装置１００への高周波供給もしくはマイクロ波供給を遮断し、プロセスガス供給を止め、プロセス室１０並びにプラズマ発生装置１００を包含するガス供給関連部所をポンプで空にする。最後に弁５０を開放し、こうしてターボポンプ６０が、できる限り低い最終圧、例えば１０^−４より良好な最終圧へのポンピングを引き継ぐ。その際、制御弁７０はベーンポンプ８０の前で閉じる、すなわちベーンポンプ８０はこの時間の間ターボポンプ６０のための前ポンプとして使用することができる。ベース圧が達せられると、シリコンウェハをロック室装置中に取り出される。

誘導プラズマ励起で三フッ化塩素を製造するための装置を備える半導体基板をエッチングするためのプラントの概略図である。 マイクロ波でプラズマ励起を行う三フッ化塩素製造装置を備える半導体基板をエッチングするためのプラントの概略図である。

符号の説明

２０ ガス出口、 ２１、２５、２２、２６ ガス供給手段、 １００ プラズマ発生装置、 １０５ 高密度プラズマ、 １１０、１２０、１３０、１５０、１５５、１６０、１７０、１８０ プラズマ発生手段。

Claims (21)

1. プラズマ発生装置（１００）およびプラズマ発生装置（１００）の内部で高密度プラズマ（１０５）を発生可能であるプラズマ発生手段（１１０、１２０、１３０、１５０、１５５、１６０、１７０、１８０）を有し、高密度プラズマ（１０５）の影響下にプラズマ発生装置（１００）中で相互に反応し三フッ化塩素を形成する、プラズマ励起下に簡単に大量のフッ素ラジカルを遊離する第１ガスおよびプラズマ励起下に簡単に塩素ラジカルを遊離する、Ｃｌ₂、ＨＣｌおよびガスからなる群から選択された第２ガスをプラズマ発生装置（１００）に供給可能にしているガス供給手段（２１、２５、２２、２６）が設けられており、かつ生じた三フッ化塩素をプラズマ発生装置（１００）から取り出すことを可能にしているガス出口（２０）が設けられている、三フッ化塩素の製造装置（６）を備えた、半導体基板をエッチングするためのプラント。
2. 半導体基板がシリコンウェハである、請求項１記載のプラント。
3. 第１ガスとしてＮＦ₃またはＳＦ₆が使用されている、請求項１記載のプラント。
4. プラズマ発生手段がコイル（１１０）、整合回路網（１２０）および高周波発生装置（１３０）を包含する、請求項１記載のプラント。
5. プラズマ発生手段がマイクロ波導波管（１５０）、同調要素（１５５）、マグネトロン（１７０）、サーキュレーター（１６０）並びに導波管終端（１８０）を包含する、請求項１または４記載のプラント。
6. プラズマ発生装置（１００）が石英管または中空石英体、またはセラミック管または中空セラミック体を包含する、請求項１記載のプラント。
7. プラズマ発生装置（１００）が研磨された内壁を有する石英管または中空石英体を包含する、請求項６記載のプラント。
8. プラズマ発生装置（１００）が研磨された内壁を有するセラミック管または中空セラミック体を包含する、請求項６記載のプラント。
9. プラズマ発生装置（１００）が酸化アルミニウムからなるセラミック管または中空セラミック体を包含する、請求項６または８記載のプラント。
10. ガス供給手段（２１、２２、２５、２６）がプラズマ発生装置（１００）に供給される第１のガスの量を調節可能である第１の流量制御装置（２２）およびプラズマ発生装置（１００）に供給される第２のガスの量を調節可能である第２の流量制御装置（２６）を包含する、請求項１記載のプラント。
11. ガス出口（２０）を介してプラズマ発生装置（１００）と連結しているプロセス室（１０）が装置（６）に対応配置されており、その際、半導体基板（３０）がプロセス室（１０）中に配置されており、三フッ化塩素を製造するための装置（６）から製造されたガス状三フッ化塩素に曝されている、請求項１から１０までのいずれか１項に記載のプラント。
12. プラズマ発生装置（１００）中で高密度プラズマ（１０５）を発生させ、かつこの際プラズマ発生装置（１００）にプラズマ発生装置（１００）中で高密度プラズマ（１０５）の影響下に相互に反応して三フッ化塩素を形成する、プラズマ励起下に簡単に大量のフッ素ラジカルを遊離する第１のガスおよびプラズマ励起下に簡単に塩素ラジカルを遊離する、Ｃｌ₂、ＨＣｌおよびガスからなる群から選択された第２のガスを供給する、請求項１から１１までのいずれか１項に記載の装置（６）中での三フッ化塩素の製法。
13. 第１ガスとしてＮＦ₃またはＳＦ₆が使用される、請求項１２記載の方法。
14. 高密度プラズマ（１０５）が誘導高周波励起またはマイクロ波励起により発生する、請求項１２または１３記載の製法。
15. プラズマ発生装置（１００）またはプラズマ発生装置（１００）に後接したプロセス室（１０）にその他のガスとして酸素を供給する、請求項１２から１４までのいずれか１項記載の製法。
16. 生じた三フッ化塩素を、プラズマ発生装置（１００）に後接したフィルターにより、その他のガス成分から分離する、請求項１２から１５までのいずれか１項記載の製法。
17. その他のガス成分がフッ化水素である、請求項１６記載の製法。
18. 第１のガスおよび第２のガスをプラズマ発生装置（１００）に、高密度プラズマ（１０５）中にフッ素原子および塩素原子が、３：１の比で存在するように供給する、請求項１２から１７までのいずれか１項記載の製法。
19. 第１のガスおよび第２のガスをプラズマ発生装置（１００）に、高密度プラズマ（１０５）中にフッ素原子および塩素原子が、ラジカルまたは反応性種の形で、３：１の比で存在するように供給する、請求項１８記載の製法。
20. １ｃｍ^３あたり粒子少なくとも１０^１１個のラジカルまたは反応性種の密度を有する高密度プラズマ（１０５）を発生させる、請求項１２から１９までのいずれか１項記載の製法。
21. １ｃｍ^３あたり粒子少なくとも１０^１２個のラジカルまたは反応性種の密度を有する高密度プラズマ（１０５）を発生させる、請求項２０記載の製法。

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