(57)【要約】【課題】リモート方式のプラズマを生成する方法及び装置、またプラズマを使用する半導体装置製造工程の実施方法及び装置を提供する。【解決手段】主磁場形成部をコイル形状に取り囲むプラズマ生成及びガス流動部材４３に電源部４５から高周波電流が供給される。軸方向を有する主磁場と、軸方向と平行である方向を有する補助磁場を形成する。主磁場の磁気力線と同一の変位を有する経路にガスをフローさせ、高周波交流電流を印加して、ガスプラズマを生成する。ガスプラズマを工程チャンバに供給してガスプラズマを使用する半導体装置製造工程を実施する。高い効率にプラズマガスを生成することができ、安いプラズマ生成用ガスを使用することができる。【選択図】            図４
2004165594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向を有する主磁場と、前記軸方向と平行な方向を有する補助磁場を形成する段階と、
前記主磁場と補助磁場との間の領域内の経路に高周波交流電流が印加されるように電力を提供する段階と、
前記電力が印加される経路と同一である経路にガスをフローさせ前記ガスをガスプラズマに生成する段階とを含むことを特徴とするプラズマ生成方法。
【請求項２】
前記電力が印加される経路は前記主磁場の軸方向を取り囲む螺旋経路であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ生成方法。
【請求項３】
前記電力は３５０ｋＨｚ乃至１３．５６ＭＨｚの周波数を有する正弦波交流電流形態に提供されることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ生成方法。
【請求項４】
前記電力は１．５乃至１０ｋＷであることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ生成方法。
【請求項５】
前記主磁場を基準にして少なくとも一対の補助磁場が対称的に形成されることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ生成方法。
【請求項６】
二対の補助磁場が同一である間隔に離隔され形成されることを特徴とする請求項５に記載のプラズマ生成方法。
【請求項７】
前記ガスはフッ素原子含有ガス、酸素ガス及びアルゴンガスを含むことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ生成方法。
【請求項８】
前記主磁場及び補助磁場は永久磁石物質により形成されることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ生成方法。
【請求項９】
前記主磁場は電磁場で形成され、前記補助磁場は前記電磁場の誘導磁場であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ生成方法。
【請求項１０】
軸方向を有する磁場を形成する段階と、
前記磁場の領域内を前記磁場の垂直方向である第１方向にガスをフローさせる段階と、
前記ガスに前記第１方向と相異する第２方向の電界を印加して前記ガスからプラズマを生成する段階とを備えることを特徴とするプラズマ生成方法。
【請求項１１】
前記磁場と平行に前記磁場を基準にして少なくとも一対の補助磁場を対称的に形成して前記ガスが通過する領域の磁束密度を増加させる段階をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載のプラズマ生成方法。
【請求項１２】
前記電界は低周波高電力の交流電流を印加して形成することを特徴とする請求項１０に記載のプラズマ生成方法。
【請求項１３】
前記交流電流は前記ガスの流動方向と同一に順方向または逆方向に印加することを特徴とする請求項１２に記載のプラズマ生成方法。
【請求項１４】
前記第１方向と前記第２方向は互いに垂直であることを特徴とする請求項１０に記載のプラズマ生成方法。
【請求項１５】
磁場による第１方向を有する１次電界を形成する段階と、
前記磁場の領域内を前記磁場の垂直方向である第２方向にガスをフローさせる段階と、
前記ガスに前記第１方向と垂直である第２方向の２次電界を印加して前記ガスからプラズマを生成する段階とを備えることを特徴とするプラズマ生成方法。
【請求項１６】
前記２次電界は前記ガスの流動方向と平行である順方向または逆方向に交流電流を印加して形成することを特徴とする請求項１５に記載のプラズマ生成方法。
【請求項１７】
前記ガスはフッ素原子含有ガス、酸素ガス及びアルゴンガスを含むことを特徴とする請求項１５に記載のプラズマ生成方法。
【請求項１８】
流動するガスの進行方向と同一の方向に電流を印加して前記進行方向に垂直する第１方向に１次電界を形成し、前記進行方向に平行に２次電界を形成し、前記１次電界及び２次電界を前記ガスに作用させてプラズマを生成することを特徴とするプラズマ生成方法。
【請求項１９】
前記ガスはフッ素原子含有ガス、酸素ガス及びアルゴンガスを含むことを特徴とする請求項１８に記載のプラズマ生成方法。
【請求項２０】
軸方向を有する主磁場と、前記軸方向と平行な方向を有する補助磁場を形成する段階と、
前記主磁場と補助磁場との間の領域内の経路に印加されるように交流電流を提供する段階と、
前記電流が提供される経路と同一である経路にガスをフローさせ前記ガスをガスプラズマに生成する段階と、
前記ガスプラズマを生成した場所と離隔された場所に位置するチャンバに前記ガスプラズマを供給する段階と、
前記ガスプラズマを使用する半導体装置製造工程を実施する段階とを含むことを特徴とする半導体装置製造方法。
【請求項２１】
前記半導体装置製造工程は前記ガスプラズマを使用して基板上に形成されている膜をエッチングする工程であることを特徴とする請求項２０に記載の半導体装置製造方法。
【請求項２２】
前記半導体装置製造工程は前記ガスプラズマを使用して基板上に膜を積層する工程であることを特徴とする請求項２０に記載の半導体装置製造方法。
【請求項２３】
前記半導体装置製造工程は前記ガスプラズマを使用して前記チャンバに存在する反応副産物を除去する工程であることを特徴とする請求項２０に記載の半導体装置製造方法。
【請求項２４】
前記ガスはフッ素原子を含むガスであり、前記ガスプラズマはフッ素ラジカルを含むことを特徴とする請求項２０に記載の半導体装置製造方法。
【請求項２５】
前記ガスはＮＦ３またはＣｘＦｙ（ｘ＞０、ｙ＞０）ガスを含むことを特徴とする請求項２４に記載の半導体装置製造方法。
【請求項２６】
前記ガスはＣ３Ｆ８ガス、酸素ガス及びアルゴンガスを含むことを特徴とする請求項２０に記載の半導体装置製造方法。
【請求項２７】
軸方向を有する磁場を形成する段階と、
前記磁場の軸方向を垂直方向にガスをフローさせる段階と、
前記ガスに交流電流を使用して前記ガスのフロー方向に垂直する方向に電界を印加して前記ガスからプラズマを生成する段階と、
前記ガスプラズマを生成した場所と離隔された場所に位置するチャンバに前記ガスプラズマを供給する段階と、
前記ガスプラズマを使用する半導体装置製造工程を実施する段階とを含むことを特徴とする半導体装置製造方法。
【請求項２８】
前記磁場と平行に前記磁場を基準にして、少なくとも一対の補助磁場を対称的に形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項２７に記載の半導体装置製造方法。
【請求項２９】
前記交流電流は前記ガスの流動方向と平行に順方向または逆方向に印加することを特徴とする請求項２７に記載の半導体装置製造方法。
【請求項３０】
前記ガスはフッ素原子含有ガス、酸素ガス及びアルゴンガスを含むことを特徴とする請求項２７に記載の半導体装置製造方法。
【請求項３１】
軸方向を有する主磁場と、前記軸方向と平行な方向を有する補助磁場を形成する磁場形成手段と、
前記主磁場と補助磁場との間の領域内にガスを流動させ、前記ガスに前記ガスの流動方向と平行である方向に高周波交流電流を印加させ、前記ガスからプラズマを生成させるためのプラズマ生成手段を含むことを特徴とするプラズマ生成装置。
【請求項３２】
前記磁場形成手段は、
前記軸方向を有する主磁場を形成する主磁場形成部と、
前記主磁場形成部と平行であり、前記主磁場形成部の部位に互いに対称的に配置され、前記軸方向と平行である方向を有する補助磁場を形成する補助磁場形成部からなることを特徴とする請求項３１に記載のプラズマ生成装置。
【請求項３３】
前記磁場形成手段は、フェライトからなることを特徴とする請求項３１に記載のプラズマ生成装置。
【請求項３４】
前記プラズマ生成手段は前記磁場形成手段の軸方向を取り囲む螺旋経路を有することを特徴とする請求項３１に記載のプラズマ生成装置。
【請求項３５】
前記プラズマ生成手段は、
前記主磁場部を取り囲むように形成され、電流を通過させ誘導磁場を形成するためのコイルと、
前記主磁場と補助磁場との間の領域を通過し、前記コイルに接続され前記電流が通過して電界を形成し、内部にガスをフローさせるための導電性パイプを含むことを特徴とする請求項３１に記載のプラズマ生成装置。
【請求項３６】
前記プラズマ生成手段は、
前記磁場領域内の前記高周波交流電流を印加してプラズマを生成するための導電性パイプと、
前記磁場領域外にガス供給源に接続され前記導電性パイプにガスを供給するためのガス供給管と、
前記磁場領域外に前記導電性パイプから生成されたプラズマを引き出して、半導体装置製造装置にプラズマを提供するためのプラズマ排気管からなったことを特徴とする請求項３１に記載のプラズマ生成装置。
【請求項３７】
前記プラズマ生成手段に３５０ｋＨｚ乃至１３．５６ＭＨｚの周波数を有する交流電流形態に提供するための周波数発振器をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ生成装置。
【請求項３８】
前記磁場形成手段は、
前記軸方向を有する電磁場を形成する主磁場形成部と、
前記主磁場形成部と平行であり、前記主磁場形成部の部位に前記軸方向と平行である方向を有する誘導補助磁場を形成する補助磁場形成部からなることを特徴とする請求項３１に記載のプラズマ生成装置。
【請求項３９】
軸方向を有する磁場を形成する磁場形成手段と、
前記磁場の軸方向を取り囲むようにガスを流動させ、前記ガスに電界を印加して前記ガスからプラズマを生成するガス流動手段を備えることを特徴とするプラズマ生成装置。
【請求項４０】
前記磁場形成手段は、
軸方向を有する主磁場磁場形成部と、
前記主磁場形成部と平行であり、前記主磁場形成部の部位に配置され、前記軸方向と平行である方向を有する補助磁場を形成する補助磁場形成部からなることを特徴とする請求項３９に記載のプラズマ生成装置。
【請求項４１】
前記ガスの流動経路と同一である方向に高周波交流電流を印加して前記電界を形成するための高周波交流電流印加手段をさらに含むことを特徴とする請求項３９に記載のプラズマ生成装置。
【請求項４２】
Ｃ３Ｆ８ガス、酸素ガス及びアルゴンガスを含むことを特徴とするプラズマ生成用ガス組成物。
【請求項４３】
前記Ｃ３Ｆ８ガスの流量は４００〜８００ｓｃｃｍであり、アルゴンガスの流量は１０００〜６０００ｓｃｃｍであり、酸素ガスの流量は１０００〜３６００ｓｃｃｍであることを特徴とする請求項４２に記載のプラズマ生成用ガス組成物。
【請求項４４】
前記Ｃ３Ｆ８ガスの流量は６００〜７００ｓｃｃｍであり、アルゴンガスの流量は２０００〜６０００ｓｃｃｍであり、酸素ガスの流量は１４００〜２１００ｓｃｃｍであることを特徴とする請求項４３に記載のプラズマ生成用ガス組成物。
【請求項４５】
Ｃ３Ｆ８ガス、酸素ガス及びアルゴンガスの混合ガスからリモートプラズマ方式を通じてガスプラズマに生成する段階と、
前記ガスプラズマを使用して目的物をエッチングする段階を含むことを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項４６】
前記目的物は酸窒化シリコンであることを特徴とする請求項４５に記載のプラズマエッチング方法。
【請求項４７】
前記目的物はチャンバの内部に形成されている酸窒化シリコンであり、前記ガスプラズマを使用して前記酸窒化シリコンをエッチングして前記チャンバから除去することを特徴とする請求項４５に記載のプラズマエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ生成方法、前記プラズマを生成するための装置、プラズマ形成用新規なガス組成物及びこれを利用した半導体装置製造方法に関するものであり、より詳細には、リモート（ｒｅｍｏｔｅ）方式にプラズマを生成する方法、前記プラズマを生成するための装置、プラズマを生成してシリコンエッチングをするためのガス組成物及びガス組成物を使用した半導体装置製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近来、コンピュータのような情報媒体の急速な普及により、半導体装置は飛躍的に発展している。その機能面において、半導体装置は高速で動作すると同時に大容量の貯蔵能力を有することが要求される。従って、半導体装置は、０．１５μｍ以下デザインルールの高集積化を必要としている。だから、半導体装置の製造技術はプラズマを使用する製造技術のような微細加工を向上させる方向に製造技術が発展している。
【０００３】
プラズマは生成する方式によりインサイチュ（ｉｎ−ｓｉｔｕ）方式及びリモート方式などに区分される。インサイチュ方式は半導体装置製造工程を実施するチャンバ内部でプラズマを生成する方式である。また、リモート方式はチャンバ外部でプラズマを生成した後にチャンバ内部にプラズマを提供する方式である。インサイチュ方式はプラズマをチャンバ内部で直接生成するために、チャンバ内部に位置する基板及びチャンバ内壁などに損傷を及ぼすことができる。従って、最近の半導体装置製造工程ではチャンバの外部でプラズマを生成するリモート方式を主に利用している。
【０００４】
前記リモート方式としてプラズマを生成する方法及び装置に対する例は［特許文献１］、［特許文献２］、［特許文献３］（ｉｓｓｕｅｄ  ｔｏ  Ｓａｔｈｒｕｍ  ｅｔ  ａｌ．）、［特許文献４］（ｉｓｓｕｅｄ  ｔｏ  Ｋａｍａｒｅｈｉ  ｅｔ  ａｌ．）、［特許文献５］及び［特許文献６］などに開示されている。
【０００５】
前記［特許文献３］には、磁場を利用してプラズマを生成する方法が開示されている。前記［特許文献４］には、マイクロウェーブ（ｍｉｃｒｏ  ｗａｖｅ）を利用してプラズマを生成する方法が開示されている。前記磁場またはマイクロウェーブを利用することにより、前記プラズマを生成させる時、プラズマの動きを制御してプラズマの生成効率を向上させることができる。
【０００６】
図１は従来のリモート方式にプラズマを生成する装置を示す概略図である。
【０００７】
図１に示すように、プラズマ生成装置１はガスが流動するチューブ１１を含む。チューブ１１はソースガスが流入される部位で第１分岐チューブ１１ａ及び第２分岐チューブ１１ｂに分岐され、前記プラズマガスが排出される部位で第１分岐チューブ１１ａ及び第２分岐チューブ１１ｂが結合する。ソースガスは二つ経路Ｐ１、Ｐ２を通過してプラズマ状態のガスに転換される。
【０００８】
プラズマ生成装置１には、ガスをプラズマに形成する時磁場を形成する磁場形成部１３が備えられている。磁場形成部１３は第１分岐チューブ１１ａまたは第２分岐チューブ１１ｂを取り囲むように配置される。磁場形成部１３は磁場を形成してプラズマを形成する。
【０００９】
電源部１５は前記ガスをプラズマに形成する時に方形波の高周波交流電流を発生させ、電気場及び磁場を形成する。電源部１５から引き出された電線は磁場形成部１３をコイル形態に取り囲むように配置される。
【００１０】
電源部１５で発生された高周波交流電流が磁場形成部１３をコイル形態に通過するように供給されると、チューブ１１内部に存在する気体粒子などにエネルギーが加えられてガスプラズマが生成される。
【００１１】
上述したプラズマ生成装置１では、チューブ１１の第１分岐チューブ１１ａには磁場形成部１３のコア部（コイルが形成された部位）で誘導されたエネルギーが伝達される。前記コア部でエネルギーが伝達される２次捲線機能を有する反対側には誘導された電気場が形成され、第２分岐チューブ１１ｂ内のガスにエネルギーを伝達する。
【００１２】
前記ガスは二つ経路Ｐ１、Ｐ２を通じて流動され、二つ経路Ｐ１、Ｐ２のうちの一つ経路Ｐ１で前記電源部１５により直接発生された電気場を、他の経路Ｐ２ではコイルにより電源部１５の電気場により誘導された電気場を使用する。誘導された電気場を使用する場合には電力損失が存在するので、全体的なチューブ１１内のガス粒子にエネルギーを十分に加えることができない。従って、プラズマの生成効率が低下される。
【００１３】
ガスプラズマ生成装置のプラズマ生成効率を補完するために、プラズマ形成用ガスを大量に消耗する。しかし、このようなガスの大量消耗は製造費用を上昇させる原因として作用する。
【００１４】
また、半導体装置製造ではパーフルオロカーボン（ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ）系ガスを広く使用している。パーフルオロカーボン系ガスは化学的に相当に安定であり、毒性が殆どない物質である。しかし、パーフルオロカーボン系ガスは地球温暖化を起こす温室ガスに知られている。従って、パーフルオロカーボン系ガスを使用する場合、パーフルオロカーボン系ガスの大気中放出を減少させなければならない。前記パーフルオロカーボン系ガスを使用しても大気中放出を減少させることができ、これと同時に製造効率には影響を及ぼさない方法が開発中である。このような方法の例として、半導体装置製造工程中、洗浄にはフッ素ガスラジカルを生成するためにはＮＦ３ガスを使用してプラズマを生成する方法が提示されている。しかし、ＮＦ３ガスが高価であるために、製造原価上昇の要因になる。
【００１５】
【特許文献１】
韓国特許公報第１９９８−７９８５５号
【特許文献２】
韓国特許公報第２００１−４９６９７号
【特許文献３】
米国特許第５，４５８，７５４号
【特許文献４】
米国特許第６，２６３，８３０号
【特許文献５】
日本国特開平６−２９３９８０号公報
【特許文献６】
日本国特開平８−３２３８７３号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の第１目的は、リモート方式によりプラズマを生成する時にプラズマの生成率を向上させるためのプラズマ生成方法を提供することにある。
【００１７】
本発明の第２目的は、プラズマの生成方法に適合するリモートプラズマ生成装置を提供することにある。
【００１８】
本発明の第３目的は、プラズマを生成するにおいて、特に適合するシリコンエッチング用ガス組成物を提供することにある。
【００１９】
本発明の第４目的は、ガス組成物を利用した半導体装置の製造方法を提供することにある。
【００２０】
【発明の解決するための手段】
上述した目的を達成するための本発明は、軸方向を有する主磁場と、軸方向と平行な方向を有する補助磁場を形成する段階と、主磁場と補助磁場との間の領域内の経路に高周波交流電流が印加されるように電力を提供する段階と、電力が印加される経路と同一である経路にガスをフローさせ、ガスをガスプラズマに生成する段階とを含むことを特徴とするプラズマ生成方法を提供する。
【００２１】
上述した他の目的を達成するための本発明は、軸方向を有する磁場を形成する段階と、磁場の領域内を磁場の垂直方向である第１方向にガスをフローさせる段階と、ガスに第１方向と相異する第２方向の電界を印加してガスからプラズマを生成する段階を備える。
【００２２】
また、上述した目的を達成するための本発明は、軸方向を有する主磁場と、軸方向と平行である方向を有する補助磁場を形成する磁場形成手段と、主磁場と補助磁場との間の領域内にガスを流動させ、ガスにガスの流動方向と平行である方向に高周波交流電流を印加させ、ガスからプラズマを生成させるためのプラズマ生成手段を含む。
【００２３】
また、上述した他の目的を達成するための本発明は、Ｃ３Ｆ８ガス、酸素ガス及びアルゴンガスを含むプラズマ生成用ガス組成物を提供する。
【００２４】
また、上述した目的を達成するための本発明は、Ｃ３Ｆ８ガス、酸素ガス及びアルゴンガスの混合ガスからリモート方式を通じてガスプラズマに生成する段階と、ガスプラズマを使用して目的物をエッチングする段階を含むプラズマエッチング方法を提供する。
【００２５】
本発明によると、主磁場及び補助磁場を通じてガスプラズマの挙動を効果的に制御することができる。また、ガスがフローされる経路と同一の経路に高周波交流電力を印加することにより、ガスをイオン化させるための自由電子などを効果的に加速させることができる。従って、ガスプラズマの生成効率の上昇を期待することができる。
【００２６】
また、本発明によるプラズマ生成用ガス組成物は価格が安く、少ない量に高いプラズマ生成効率を有して半導体装置製造工程の原価を大きく節減することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の望ましい一実施例を詳細に説明する。
【００２８】
（プラズマ形成方法及び装置）
図２は本発明で使用される磁場形成装置で形成された主磁場と補助磁場を示す。
【００２９】
図２に示すように、主磁場形成部材２０は主磁場形成部材２０の軸２１方向（座標でｘ方向）を有する主磁場２３を形成する。主磁場形成部材２０と平行に対称に一対の第１及び第２補助磁場形成部材２０ａ、２０ｂが備えられている。第１及び第２補助磁場形成部材２０ａ、２０ｂは軸２１方向と平行である方向を有する補助磁場２５を形成する。
【００３０】
主磁場２３と補助磁場２５との間には斥力が作用し、主磁場形成部材２０と第１及び第２補助磁場形成部材２０ａ、２０ｂとの間の空間には軸２１方向に磁束（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｌｕｘ）密度が高くなる。
【００３１】
補助磁場２５は主磁場２３を中心にして、対称的に形成することが望ましい。示したように、一対の第１及び第２補助磁場形成部材２０ａ、２０ｂを使用して補助磁場２５を形成することもできるが、二対の補助磁場形成部材を使用することもでき、場合によってはそのより多くの対の補助磁場形成部材を使用して形成することもできる。望ましくは、一対または二対の補助磁場形成部材を使用して対称的に補助磁場を形成する。二対の場合、好ましくは二対の補助磁場が同一である間隔に離間されている。
【００３２】
主磁場２３と補助磁場２５との間にはｚ軸方向に磁場による２次電界が形成される。ガスは主磁場２３と補助磁場２５との間を通過するように流動され、２次電界が形成されるｚ軸方向にガスが流れるように提供される。
【００３３】
図３は本発明の一実施形態によるプラズマ形成装置の一例を示す概略図である。
【００３４】
図３に示すように、プラズマ形成装置４はプラズマを形成する時に磁場を形成する磁場形成部４１を含む。磁場形成部４１は主磁場形成部４１ａ及び一対の補助磁場形成部４１ｂ、４１ｃからなる。主磁場形成部４１ａは軸方向を有する主磁場を形成し、補助磁場形成部４１ｂ、４１ｃは軸方向と平行である方向を有する補助磁場を形成する。
【００３５】
磁場形成部４１はフェライト（ｆｅｒｒｉｔｅ）のような永久磁石物質を使用して形成することができる。しかし、必要によっては電磁石を使用することもできる。望ましくは、主磁場及び補助磁場はフェライトのような材質により構成される永久磁石により形成される。フェライトは数十乃至５００ｋＨｚ程度の周波数範囲内で高透磁率（ｈｉｇｈ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ）を有する。電源部４５では１．５乃至１０ｋＷ、望ましくは６乃至８ｋＷの高パワーで３５０ｋＨｚ乃至１３．５６ＭＨｚ、望ましくは４００ｋＨｚの低周波数を有する正弦波（ｓｉｎｅ  ｗａｖｅ）形の電流を供給する。特に、前記条件はＣ３Ｆ８などのガス分解に有利である。
【００３６】
プラズマ形成装置４は主磁場形成部４１ａをコイル形状に取り囲むプラズマ生成及びガス流動部材４３及び電源部４５を備える。プラズマ生成及びガス流動部材４３には電源部４５から高周波電流が供給される。プラズマ生成及びガス流動部材４３は示したように、主磁場形成部４１ａと補助磁場形成部４１ｂ、４１ｃとの間に磁束が密集された領域を通過するようにパイプ形状を有する。ここで、プラズマ生成及びガス流動部材４３での圧力は５００ｍＴｏｒｒ乃至８Ｔｏｒｒ、望ましくは１乃至２Ｔｏｒｒである。本実施形態によると、高電力電源を使用し、チューブの形状に起因してプラズマ密度が高いために、前記範囲の低圧状態でも分解率が高くて有利である。
【００３７】
図３のプラズマ形成装置４ではプラズマ生成部材及びガス流動部材４３に高周波交流電流が直接印加され、前記プラズマ生成及びガス流動部材４３に電界が直接発生する。このような観点で、チューブ１１内に磁場形成部１３を通じて誘導された電界が発生する図１の従来のプラズマ生成装置１と異なる。
【００３８】
本発明は既存の複巻変圧器代わりに単巻変圧器の原理を適用したものであり、複巻変圧器が単巻変圧器に比べて効率が３０〜５０％程度低いと知られている。従って、図３のように単巻変圧器の原理を適用すると、効率を改善することができる。
【００３９】
図４は本発明でのプラズマ生成部材でプラズマが発生される原理を説明するための概念図である。
【００４０】
図４に示すように、電源部４５から供給された高周波電流により、プラズマ生成部材及びガス流動部材４３には１次電界４８ａが発生する。また、主磁場形成部４１ａ及び補助磁場形成部４１ｂ、４１ｃによりプラズマ生成部材及びガス流動部材４３には２次電界４８ｂが発生する。１次電界４８ａと２次電界４８ｂはプラズマ生成部材及びガス流動部材４３内で互いに殆ど９０°をなすように形成される。
【００４１】
互いに垂直をなす１次電界４８ａと２次電界４８ｂにより、プラズマ生成部材及びガス流動部材４３内にはラジカル雰囲気が形成され、図４に示したように粒子は螺旋状に加速運動４９をする。図５は本発明でのプラズマ生成部材での粒子運動を示すグラフである。図５で縦軸は粒子の速度（Ｖ）を示し、横軸は時間（ｔ）を示す。図５に示すように、１次電界４８ａ及び２次電界４８ｂにより粒子は加速運動４９ｂをし、ガス進行方向に螺旋状に進行することになる。
【００４２】
図３に示すように、プラズマ生成部材及びガス流動部材４３は主磁場形成部４１ａと補助磁場形成部４１ｂ、４１ｃとの間の領域に電界が印加され、その内部を通過するガスがプラズマ状態に転移されるように導電性パイプ４２を備える。
【００４３】
前記導電性パイプ４２は、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金のような導電性金属からなっている。導電性パイプ４２の両端に高周波電流を印加すると、高周波交流電流は主磁場形成部４１ａと補助磁場形成部４１ｂ、４１ｃと間の領域を通過し、主磁場形成部４１ａと補助磁場形成部４１ｂ、４１ｃとの間の磁束が密集された領域を通過する。磁束が密集された領域を通過する高周波交流電流は大体に主磁場形成部４１ａ及び補助磁場形成部４１ｂ、４１ｃにより形成された静磁場の方向に大体に垂直的な方向に通過する。
【００４４】
そうすると、プラズマ生成部材及びガス流動部材４３内に電界が形成され、プラズマ生成部材及びガス流動部材４３内に流動するガスをイオン化させ、プラズマを形成させる。示したように、導電性パイプ４２は主磁場形成部４１ａをコイル形状に取り囲むように形成される。従って、導電性パイプ４２の内部を流動するガスも主磁場形成部４１ａをコイル形状の流路（ｆｌｏｗ  ｐａｔｈ）を有することになる。電流は前記導電性パイプ４２を通じて流れ、ガスは導電性パイプ４２内部に沿って流れ、電力が印加される経路と同一な経路にガスがフローされる。電力は正弦波形の高周波交流電流に印加されるために、電流は前記ガスの流動方向に対して順方向または逆方向に印加される。
【００４５】
導電性パイプ４２のガス供給側には、磁場が形成されている領域の外部に存在するガス供給源から導電性パイプ４２にガスを供給するためのガス供給管４２ａが備えられている。また、磁場が形成されている領域の外部に存在する半導体装置に導電性パイプ４２から生成されたプラズマを引き出して提供するためのプラズマ排気管４２ｂが導電性パイプ４２の出口側に備えられている。
【００４６】
ガス供給管４２ａ及びプラズマ排気管４２ｂと導電性パイプ４２間の接続は管連結部材４４ａ、４４ｂにより連結される。管連結部材４４ａ、４４ｂはプラスチックや、絶縁セラミックのような絶縁体からなっている。従って、導電性パイプ４２に流れる電流がガス供給管４２ａやプラズマ排気管４２ｂに漏洩されることが防止される。
【００４７】
図６は本発明の一実施形態によるプラズマ形成装置５０を示す概略斜視図である。
【００４８】
図６に示すように、中心部位に軸方向を有する主磁場形成部５０ａが位置する。主磁場形成部５０ａの両側部位に互いに対称的に一対の補助磁場形成部５０ｂ、５０ｃが配置される。補助磁場形成部５０ｂ、５０ｃは主磁場形成部５０ａの軸方向に平行に配置される。このように、補助磁場形成部５０ｂ、５０ｃを配置することにより、主磁場形成部５０ａ部位の磁場の磁束密度を増加させる。
【００４９】
主磁場形成部５０ａを取り囲む螺旋経路にプラズマ形成及びガス流動部材５１が配置される。ここで、プラズマ形成及びガス流動部材５１は主磁場形成部５０ａと補助磁場形成部５０ｂ、５０ｃの磁場領域内に位置する。
【００５０】
主磁場形成部５０ａと補助磁場形成部５０ｂ、５０ｃは静磁場（ｓｔａｔｉｃｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｉｅｌｄ）を形成する。即ち、主磁場形成部５０ａは軸方向を有する主磁場を形成し、補助磁場形成部５０ｂ、５０ｃは軸方向と平行である方向を有する一対の補助磁場を形成する。
【００５１】
プラズマ形成及びガス流動部材５１の一端に示したように、高周波電流を供給するための電源部５５が連結されている。プラズマ形成及びガス流動部材５１に高周波交流電源が直接印加され、プラズマ生成及びガス流動部材５１に電界が直接発生する。
【００５２】
図７は本発明の他の実施形態によるプラズマ形成装置６０を示す概略斜視図である。
【００５３】
図７に示すように、中心部位に軸方向を有する主磁場形成部６０ａが配置される。主磁場形成部６０ａの両側部位に互いに対称的に補助磁場形成部６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ、６０ｅが配置される。即ち、補助磁場形成部６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ、６０ｅは主磁場形成部６０ａの四方に９０°の角度に二対が配置される。また、補助磁場形成部６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ、６０ｅは主磁場形成部６０ａの軸方向と平行に配置される。
【００５４】
プラズマ形成及びガス流動部材６１は主磁場形成部６０ａを取り囲む螺旋経路に配置される。プラズマ形成及びガス流動部材６１は主磁場形成部６０ａと補助磁場形成部６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ、６０ｅとの間の磁束密集領域を通過するように位置する。ガスプラズマを形成する時に主磁場形成部６０ａは軸方向を有する主磁場を形成し、補助磁場形成部６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ、６０ｅは軸方向と平行である方向を有する補助磁場を形成する。
【００５５】
図６及び図７に示したように、補助磁場形成部材は主磁場形成部材と平行に対称的に位置するように配置する。補助磁場形成部材個数は磁束密度を考慮して定めるが、特別に限定されない。
【００５６】
示したプラズマ形成装置では、高周波電流が印加される経路と同一の経路にガスをフローさせる。具体的には、高周波電流が印加されるパイプの内部を通じてガスをフローさせ、ガスは高周波電流の印加経路に相応する経路に沿ってフローされる。
【００５７】
ここで、ガスがイオン化されることにより、ガスプラズマが生成される。ガスは高周波電流により形成される電界を通じて加速された自由電子などと衝突することにより、イオン化される。
【００５８】
主磁場及び補助磁場により磁束密度が軸方向に稠密である。従って、軸方向にガスプラズマの挙動が集中される。また、単巻変圧器の原理を利用して高周波電流から発生された直接的な電界を使用することにより、プラズマ発生効率が増加する。
【００５９】
また、プラズマ生成装置を使用する場合には、プラズマを電流印加後の３秒以内に生成することができる。だから、プラズマを生成するに所要される時間を短縮させることができる。
【００６０】
図８は本発明のまた他の実施形態によるプラズマ形成装置７０を示す概略斜視図である。
【００６１】
図８に示すように、中心部位に軸方向を有する主磁場形成部７０ａが配置される。主磁場形成部７０ａの一側部位に補助磁場形成部７０ｂが配置される。本実施形態では一つの補助磁場形成部７０ｂが主磁場形成部７０ａの軸方向に平行に配置される。本実施形態では他の実施形態と異なり、永久磁石周囲にコイルを巻いて形成した電磁石を使用する。即ち、主磁場形成部７０ａと補助磁場形成部７０ｂは磁気力線の通路に使用される磁性体の一種である鉄心（ｉｒｏｎ  ｃｏｒｅ）を使用して形成し、主磁場形成部７０ａの周囲を取り囲むようにコイル７６を形成する。コイル７６に高周波交流生成装置（ＲＦ  ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）７５を連結して高周波交流電流を供給する。そうすると、主磁場形成部７０ａに平行である方向の電磁場が形成され、補助磁場形成部７０ｂにより誘導磁場が形成される。
【００６２】
本実施形態によるプラズマ形成及びガス流動部材７１は導電性パイプからなり、主磁場形成部７０ａを取り囲み、主磁場形成部７０ａと補助磁場形成部７０ｂを通過する輪形状を有する。プラズマ形成及びガス流動部材７１は主磁場形成部７０ａと補助磁場形成部７０ｂとの間の磁束密集領域を通過するように位置する。
【００６３】
図示したように、プラズマ形成及びガス流動部材７１は輪形状を有し、一部は絶縁されている。両端は図３に示した管連結部材に似ている管連結部材７２により連結される。管連結部材７２はプラスチックや、絶縁セラミック材のような絶縁体からなっている。従って、電流はプラズマ形成及びガス流動部材７１の輪に沿って時計方向または反時計方向に流れる。即ち、ガスの流動方向と平行に電流は供給され、前記ガスの流動方向に順方向または逆方向に電流が印加され、その内部に電界を形成して流動するガスをプラズマに転換させる。
【００６４】
プラズマ形成及びガス流動部材７１の一端は、主磁場形成部７０ａを取り囲むコイル７６に第１電線７７を通じて連結され、他端は第２電線７８を通じて接地されている。プラズマ形成及びガス流動部材７１は上部にガス注入口７１ａが形成されており、側面で延びられてガス出口７１ｂが形成されている。
【００６５】
本実施形態によるプラズマ形成装置７０では、電源装置７５で生成される高電流は、まず主磁場形成部７０ａに印加され主磁場と補助磁場を形成した後、再びプラズマ形成及びガス流動部材７１に高周波交流電源が印加されプラズマ形成及びガス流動部材７１に電界が直接発生する。
【００６６】
プラズマ生成ガスは、ガス注入口７１ａを通じて注入され、主磁場形成部７０ａ及び補助磁場形成部７０ｂにより形成された磁場と２次電界と、プラズマ形成及びガス流動部材７１による１次電界の影響を受けてプラズマガスに転換される。
【００６７】
本実施形態でも、高周波電流が印加される経路と平行である方向にガスをフローさせ、前記ガスがイオン化されることによりガスプラズマが生成される。ガスは高周波電流により形成される電界を通じて加速された自由電子などと衝突することによりイオン化される。
【００６８】
（半導体装置製造工程及びその装置）
以下、リモート方式に生成されたプラズマを使用する半導体装置製造工程の実施方法を説明する。
【００６９】
図３、６及び７に示すように、軸方向を有する主磁場と軸方向に平行である補助磁場を形成する。軸方向を螺旋形状に取り込むように導電性パイプを提供する。導電性パイプに高周波電流を印加すると、高周波電流は主磁場と補助磁場の領域内の経路に印加される。高周波電流により誘導磁場及び誘導電界が形成される。
【００７０】
次に、導電性パイプを通過するようにガスを流動させる。主磁場と補助磁場の静磁場領域内を通過するガスは、誘導磁場及び誘導電界によりガスプラズマを生成する。ここで、使用されるガスはフッ素原子を含む。例えば、ＮＦ３ガスまたはＣｘＦｙ（ｘ＞０、ｙ＞０）ガスである。ＣｘＦｙガスの例として、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８などを挙げることができる。望ましくはＣ３Ｆ８を挙げることができる。
【００７１】
また、ガスプラズマを半導体装置製造工程を実施するためのチャンバに供給する。ここで、チャンバはガスプラズマを生成した場所と離隔された場所に位置する。従って、ガスプラズマは図３に示すように、導電性パイプの出口側に備えられるプラズマ排気管を通じてチャンバに供給される。
【００７２】
また、チャンバに前記ガスプラズマが供給されることにより、ガスプラズマを使用した各種の半導体装置製造工程を実施する。ここで、実施することができる製造工程は特別な限定はないが、エッチング工程、積層工程または洗浄工程であることが望ましい。
【００７３】
このように、前記方法によりガスプラズマを生成させ半導体装置製造工程に使用する場合、生産性の向上を期待することができる。特に、価格が安いＣ３Ｆ８などのようなＣｘＦｙガスを使用することができるために、原価を相当に節減することができる。
【００７４】
また、ＮＦ３ガスを使用する場合には、一般に低いパワーで作動させるためには、同一の量のアルゴンガスをキャリアガスに使用しなければならない。しかし、本発明によると、アルゴンガスの量をＮＦ３ガスに比べて約１／３程度に減少させて使用しても、高いプラズマ生成効率を示す。従って、工程の効率を向上させることができ、プラズマ点火（Ｉｇｉｎｉｔｉｏｎ）時間を短縮させることができる。
【００７５】
前記半導体装置製造装置の一例を、図面を参照して詳細に説明する。
【００７６】
図９は半導体装置製造装置の一例を示す。
【００７７】
図９に示すように、図示した半導体装置製造装置８０はガスを提供するガスソース８１を含む。ここで、ガスはフッ素原子を含むガスとして、ＮＦ３またはＣｘＦｙ（ｘ＞０、ｙ＞０）ガスを使用する。ガスは実施しようとする半導体装置製造工程により適切に選択される。
【００７８】
前記ガスソース８１には、図３、６または７に示したプラズマ生成部８３が連結されている。図３に示したように、ガスソース８１はガス供給管を通じてプラズマ生成部８３に連結されている。
【００７９】
プラズマ生成部８３は、１次に軸方向を有する主磁場を形成するための主磁場形成部が備えられている。また、望ましくは軸方向と平行である方向に補助磁場を有する補助磁場をさらに備えて、軸方向の主磁場の磁束密度を増加させることもできる。プラズマ生成部は軸方向磁場を通過する導電性材質からなった導電性パイプを備える。
【００８０】
前記ガス供給管を通じて供給されたガスは、導電性パイプを通過することになる。導電性パイプに低周波高電力の交流電流が印加されると、ガスはプラズマ状態に転換される。
【００８１】
前記プラズマに転換されたガス（以下、ガスプラズマと称する）８５は半導体装置製造工程を実施する工程チャンバ８７に提供される。工程チャンバ８７は基板上に形成されている膜をエッチングするエッチングチャンバまたは基板上に膜を積層するための積層チャンバである。
【００８２】
また、半導体装置製造工程を実施する時に工程チャンバ８７を真空に形成する真空ポンプ８９が工程チャンバ８７に備えられることもできる。真空ポンプ８９は工程チャンバ８７の真空形成だけでなく、工程チャンバ８７内に残留する反応副産物を排気させる。
【００８３】
プラズマ生成部８３と工程チャンバ８７は図３に示したように、プラズマ排気管を通じて連結される。このように、ガスプラズマ８５はリモート方式により工程チャンバ８７に供給される。
【００８４】
図１０は本発明の一実施形態によるエッチング装置１００を示す。図９に示すように、エッチング装置１００はリモート方式のプラズマ生成部１０１を含む。プラズマ生成部１０１は図３、６または７に示したプラズマ生成部と同一である。エッチング装置１００はエッチングチャンバ１０３及びエッチングチャンバ１０３を真空で形成する真空ポンプ１０５を含む。
【００８５】
まず、プラズマ生成部１０１にフッ素基を含むガスであるＮＦ３またはＣｘＦｙ（ｘ＞０、ｙ＞０）（望ましくは、Ｃ３Ｆ８ガス）をフローさせる。ここで、圧力は５００ｍＴｏｒｒ乃至８Ｔｏｒｒ、望ましくは１乃至２Ｔｏｒｒに比較的低圧まで含む。これにより、プラズマ生成部１０１はガスをイオン化させ、Ｆラジカルを有するプラズマを生成する。具体的に、３５０ｋＨｚ乃至１３．５６ＭＨｚ、望ましくは４００ｋＨｚ程度の周波数を有し、１．５乃至１０ｋＷ、望ましくは６乃至８ｋＷのパワーで低周波高電力の正弦波交流電流がプラズマ生成部１０１に印加される。これにより、ガスフロー部内部に存在する自由電子などを効果的に加速させる。また、自由電子などがガスフロー部にフローされるガスと衝突してガスをプラズマ化させる。従って、ガスがＦラジカルを有するプラズマに生成される。また、プラズマ生成部１０１の磁場形成部によりプラズマの挙動を効果的に制御する。
【００８６】
続いて、Ｆラジカルを有するプラズマをエッチングチャンバ１０３に供給する。エッチングチャンバ１０３内にはプラズマガスを噴射するためのシャワーヘッド部１０２が備えられている。シャワーヘッド部１０２には複数の噴射孔１０２ａ、１０２ｂが形成されている。均一な噴射のために、シャワーヘッド部１０２の噴射孔１０２ａ、１０２ｂはエッチングチャンバ１０３の入口側と入口側の反対側に形成することが望ましい。
【００８７】
図１１はシャワーヘッド部１０２をより具体的に示した概略斜視図である。図示したシャワーヘッド部１０２は一定の間隔に四つの噴射孔１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄが形成されている。このように、噴射孔１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄを形成することにより、被エッチング対象物であるウェーハの周辺部に向かって均一にガスプラズマが印加されるようにする側面フロー方式（ｓｉｄｅ  ｆｌｏｗ）によりプラズマエッチング効率を向上させることができる。
【００８８】
図面では、四つの噴射孔１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄを有するシャワーヘッド部１０２を示したが、必要によってはエッチングチャンバ１０３の入口側と前記入口側の反対側に二つを形成することもでき、四つより多い噴射孔を形成することもできる。
【００８９】
図１０に示すように、プラズマガスがチャンバ内に導入されると、Ｆラジカルがチャック１０７に置かれている基板Ｗ上に形成された物質と反応する。ここで、基板Ｗ上には膜が形成されており、パターンマスクにより所定部位が露出されている。従って、前記露出部位の膜と反応して露出部位の膜をエッチングする。
【００９０】
エッチング工程を実施した後にエッチングチャンバ１０３を洗浄するための方法に対して説明する。
【００９１】
エッチングからなった基板Ｗをエッチングチャンバ１０３の外部にアンローディングさせる。次に、プラズマ生成部１０１を例えば、Ｃ３Ｆ８ガスをフローさせる。プラズマ生成部１０１はＣ３Ｆ８ガスをイオン化させてＦラジカルを有するプラズマを生成する。具体的に、４００ｋＨｚ程度の周波数を有する２０００Ｗａｔｔ程度のパワーがプラズマ生成部１０１に印加され、ガスプラズマ生成部の内部に存在する自由電子などを効果的に加速させる。そうすると、自由電子などが前記ガスプラズマ生成部にフローされるＣ３Ｆ８ガスと衝突して、ガスをプラズマ化させる。従って、ガスがＦラジカルを有するプラズマに転換される。
【００９２】
続いて、Ｆラジカルを有するプラズマをエッチングチャンバ１０３に供給する。そうすると、Ｆラジカルがエッチングチャンバ１０３内部側壁などに吸着されているポリマのような反応副産物と反応する。従って、エッチングチャンバ１０３内部側壁から反応副産物が落ちる。ここで、真空ポンプ１０５を通じて前記反応副産物を排気させると、エッチングチャンバ１０３の洗浄からなる。
【００９３】
前記プラズマ生成部を含む半導体装置製造装置は前記ガスの種類と前記工程チャンバの構成により多様に応用することができる。
【００９４】
本発明で、新規なプラズマ生成用ガス組成物に対して説明する。
【００９５】
本発明による新規なプラズマ生成用ガス組成物は、主成分としてＣ３Ｆ８ガスを含む。Ｃ３Ｆ８ガスは上述したリモートプラズマ生成装置によりイオン化及び励起化されフッ素自由ラジカル（Ｆｌｏｕｒｉｎｅ  Ｆｒｅｅ  Ｒａｄｉｃａｌ）と励起ラジカル（ｅｘｃｉｔｅｄ  ｒａｄｉｃａｌ）、陰イオン及び陽イオンなどを生成する。これらは工程チャンバに移動され、チャンバの壁に蒸着されている残留物（大体に酸化シリコン、酸窒化シリコンなどのようなシリコン残留物）と化学的に反応してガス性副産物（ｂｙ−ｐｒｏｄｕｃｔ）に排出される。
【００９６】
また、本発明による新規なプラズマ生成用ガス組成物は、酸素ガスを含む。Ｃ３Ｆ８ガスを半導体装置製造工程に単独に使用する場合、工程副産物として炭素化合物が生成される。炭素化合物は装置や管内に蒸着されやすいので、このような炭素化合物は酸素と反応させて二酸化炭素のようなガスに除去することを必要とする。
【００９７】
Ｃ３Ｆ８ガスと酸素ガスを利用して、例えば、酸窒化シリコンを除去するための化学反応式は次のとおりである。
【００９８】
Ｃ３Ｆ８＋３Ｏ２＋２ＳｉＯＮ＝２ＳｉＦ４＋３ＣＯ２＋Ｎ２
エッチングしたり除去しようとする物質によって、前記反応式は変更されることができるが、大体に上述した化学反応式を考慮して適切な酸素ガスの流量を決定することができる。
【００９９】
ここで、酸素ガスの流量が前記Ｃ３Ｆ８ガスの流量の２倍未満である場合には、炭素が十分に二酸化炭素に転換され除去されずに、チャンバに炭素化合物の残留物が生ずることができるために、望ましくない。また、酸素ガスの流量がＣ３Ｆ８ガスの流量の５倍を超過する場合には、プラズマ生成装置でのフッ素ラジカルの生成が低下されて望ましくない。従って、酸素ガスはＣ３Ｆ８ガスの流量の約２乃至５倍、望ましくは約２．５乃至４倍、最も望ましくは約３倍である。
【０１００】
本発明による、プラズマ生成用ガス組成物はＣ３Ｆ８ガスと酸素ガスを円滑に供給するために、キャリアガスとしてアルゴンガスのような不活性ガスを含む。ここで、前記アルゴンガスは円滑な運搬のためにＣ３Ｆ８ガス流量の３乃至１５倍であることが望ましい。
【０１０１】
例えば、Ｃ３Ｆ８ガスの流量は４００〜８００ｓｃｃｍ、望ましくは６００〜７００ｓｃｃｍであり、アルゴンガスの流量は１０００〜６０００ｓｃｃｍ、望ましくは２０００〜４０００ｓｃｃｍであり、酸素ガスの流量は１０００〜３６００ｓｃｃｍ、望ましくは１４００〜２１００ｓｃｃｍである。他のガスも前記条件で可能である。
【０１０２】
（プラズマ生成ガス組成物を利用したプラズマの形成）
実施形態１
図６に示したようなリモートプラズマ生成装置に４００ｓｃｃｍ流量のＣ３Ｆ８ガス、１０００ｓｃｃｍ流量の酸素ガス及び２０００ｓｃｃｍ流量のアルゴンガスを含む工程ガスを流入させ、０．７Ｔｏｒｒ程度の圧力下で５６００Ｗａｔｔ程度のパワーを印加してプラズマを生成した。
【０１０３】
実施形態２
図６に示したようなリモートプラズマ生成装置に６００ｓｃｃｍ流量のＣ３Ｆ８ガス、１８００ｓｃｃｍ流量の酸素ガス及び４０００ｓｃｃｍ流量のアルゴンガスを含む工程ガスを流入させ、１．１Ｔｏｒｒ程度の圧力下で６４００Ｗａｔｔ程度のパワーを印加してプラズマを生成した。
【０１０４】
実施形態３
圧力を１．５に変化させることを除外しては、前記実施形態２と同じ方法によりプラズマを生成した。
【０１０５】
実施形態４
前記アルゴンガスの流量を６０００ｓｃｃｍに変化させ、前記圧力を３．５Ｔｏｒｒに変化させ、前記パワーを６１００Ｗａｔｔに変化させることを除外しては、前記実施形態２と同じ方法によりプラズマを生成した。
【０１０６】
実施形態５
前記アルゴンガスの流量を６０００ｓｃｃｍに変化させ、前記圧力を６．５Ｔｏｒｒに変化させ、前記パワーを６７００Ｗａｔｔに変化させることを除外しては、前記実施形態２と同じ方法によりプラズマを生成した。
【０１０７】
比較例１
図１に示した装置の例であるＡＳＴＥＸ社（ＡＳＴＥＸ  ｃｏｍｐａｎｙ）で製造したリモートプラズマ生成装置に１１００ｓｃｃｍ流量のＮＦ３ガス及び２０００ｓｃｃｍ流量のアルゴンガスを含む工程ガスを流入させ、０．８Ｔｏｒｒ程度の圧力下で３０００Ｗａｔｔ程度のパワーを印加してプラズマを生成した。
【０１０８】
エッチング率測定
プラズマ増大化学気相蒸着により基板（ベアウェーハ）上に６、０００Å厚さを有するＳｉＯＮ膜を積層した。実施形態１乃至５及び比較例１で生成されたガスプラズマを使用して、図９に示したようなエッチング装置を使用してエッチング工程を実施した後、エッチング率を測定した。測定されたエッチング率を次の表１に示す。
【０１０９】
【表１】
2004165594.tif 000003
【０１１０】
前記した表１で分かるように、実施形態１乃至５で、リモートプラズマを利用してウェーハのエッチング効率と、従来の比較例のエッチング効率を比較した結果、実施形態１乃至５の場合が比較例に比べて優れているエッチング効率を示した。特に、圧力が１Ｔｏｒｒ程度であり、酸素ガス流量がＣ３Ｆ８ガス流量の約３倍である場合に最も優れる効率を示した。
【０１１１】
洗浄試験
実施形態２及び比較例で生成されたガスプラズマを使用してエッチング装置の洗浄を実施した。洗浄時間はプラズマ増大化学気相蒸着方法により蒸着した厚さが６００Åである酸窒化膜を基準にして洗浄になるか否かを判断した。測定はＲＧＡ−ＱＭＳ（Ｑｕａｒｄｒｕｐｏｌｅ  ｍａｓｓ  ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）（生成されたＳｉＦ４をイオン化させ定量測定する方法）により反応副産物を時間帯別に測定した。
【０１１２】
図１２は比較例のガスプラズマを使用して生成された反応副産物を測定して示したグラフであり、図１３は実施形態２のガスプラズマを使用して生成された反応副産物を測定して示したグラフである。
【０１１３】
図１２及び図１３で、縦軸はイオン濃度を示し、横軸は時間（単位秒）を示す。
【０１１４】
各図で、ＳｉＦ４のピークレベルは一定時間後、顕著に減少され、減少された量が一定に維持される時、洗浄終末点（Ｅｎｄ  Ｐｏｉｎｔ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ｔｉｍｅ）になる。図１３に示すように、ＮＦ３を使用した従来のプラズマガスの場合には、チャンバの洗浄副産物であるＳｉＦ４のピークレベルが一定時間維持して減少されない。このように一定時間ＳｉＦ４ピークが維持されることは持続的に洗浄が実施されていることに判断される。従って、総洗浄時間は約１，４１０秒程度所要された。
【０１１５】
一方、図１３に示すように、実施形態２のガスプラズマを使用して洗浄をする場合には、ＳｉＦ４ピークレベルは一定時間後に、ますます減少して一定に減少された値を維持する。従って、もう以上の洗浄による副産物の発生がないので、ＳｉＦ４レベルの一定地点を洗浄の終末点に見なすことができる。洗浄時間は８４８秒に測定された。
【０１１６】
前記の結果を表２に示す。
【０１１７】
【表２】
2004165594.tif 000004
【０１１８】
前記表２から、同一の条件の比較例でＮＦ３ガスを使用する時に比べて洗浄時間を５６２秒も短縮させることができたし、またガスの量も約４５％程度減少された。また、ＮＦ３ガスに比べて非常に安いＣ３Ｆ８ガスを使用して工程を実施することができるために、原価が相当に減少される。
【０１１９】
同一ガスに対するガス分解効率
図１に示したプラズマ生成装置で、ＮＦ３ガスを使用する場合には低いパワーで作動させるためには、同一の量のアルゴンガスをキャリアガスに使用しなければならない。従って、一定量以上のＮＦ３ガスを使用してプラズマの洗浄効率を上昇させることができない。図１４は図１に示したプラズマ生成装置でガス流量変化によるＮＦ３ガスの分解効率を示すグラフである。図１４で分かるように、ＮＦ３ガスの使用量を増加させると、チャンバ圧力自体が高くなって適切な圧力を調節することができずに、またＮＦ３ガスの分解効率が初期に低下され、プラズマ点火時間が長くなる。
【０１２０】
図１５は図３に示した本発明によるプラズマ生成装置にＮＦ３ガスを使用する場合に、ガス流量の変化によるＮＦ３ガスの分解効率を示すグラフである。図１５から分かるように、広い圧力帯域で９５％以上の高い分解率を示し、ＮＦ３ガスの流量を３０００ｓｃｃｍ程度に増加させも十分に高い分解効率を示した。また、ＮＦ３ガスとアルゴンガスの比を３：１程度に維持しても何の問題なしに、プラズマを使用することができた。
【０１２１】
一般に、ＮＦ３ガス量が多くと、プラズマ分解率が低く、プラズマ形成に長時間が所要される。また、時間経過により効率が低下される。しかし、本発明によるプラズマ生成装置では適正量のガス量を必要とするために、ガス量が節減され費用側面で有利である。また、ＮＦ３ガスを使用しても分解率が初期に低い圧力でも９９％程度を維持することができるために、ＮＦ３ガスの使用量を節減することができる。
【０１２２】
また、本発明によるプラズマ生成装置では低圧状態で点火ガスであるアルゴンにより自然的な点火からなるために、別途の点火装置を必要としない。
【０１２３】
以上、本発明の実施例を詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離れることなく、本発明の実施例を修正または変更できるであろう。
【０１２４】
【発明の効果】
本発明によると、リモート方式のプラズマを形成する時、プラズマの生成効率を向上させることができる。また、プラズマの生成に所要される時間を短縮させることができる。これにより、プラズマを半導体装置製造に応用する場合、生産性が向上される効果を期待することができる。
【０１２５】
特に、Ｃ３Ｆ８ガスなどのような低価のガスを半導体装置製造工程に使用することができるために、半導体装置製造による費用節減効果を期待することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のリモート方式にプラズマを生成する装置を示す概略的な構成図である。
【図２】本発明で使用される磁場形成装置で形成された主磁場と補助磁場を示す。
【図３】本発明の一実施形態によるプラズマ形成装置の一例を示す概略図である。
【図４】本発明でのプラズマ生成部材でプラズマが発生される原理を説明するための概念図である。
【図５】本発明でのプラズマ生成部材での粒子運動を示すグラフである。
【図６】本発明の一実施形態によるプラズマ形成装置を示す概略斜視図である。
【図７】本発明の他の実施形態によるプラズマ形成装置を示す概略斜視図である。
【図８】本発明のまた他の実施形態によるプラズマ形成装置を示す概略斜視図である。
【図９】本発明による半導体装置製造装置の一例を示すブロック図である。
【図１０】本発明の一実施形態によるエッチング装置を示す。
【図１１】図１０に示したシャワーヘッド部をより具体的に示した概略斜視図である。
【図１２】比較例１のガスプラズマを使用して生成した反応副産物を測定して示したグラフである。
【図１３】実施形態２のガスプラズマを使用して生成された反応副産物を測定して示したグラフである。
【図１４】図１に示したプラズマ生成装置でガス流量変化によるＮＦ３ガスの分解効率を示すグラフである。
【図１５】図３でプラズマ生成装置にＮＦ３ガスを使用する場合にガス流量の変化によるＮＦ３ガスの分解効率を示すグラフである。
【符号の説明】
４  プラズマ形成装置
２０  主磁場形成部材
２１  軸
２３  主磁場
２５  補助磁場
４１  磁場形成部
４２  導電性パイプ
４３  プラズマ生成及びガス流動部材
４５、５５  電源部
４８ａ  １次電界
４８ｂ  ２次電界
５０ａ  主磁場形成部
５０ｂ、５０ｃ  補助磁場形成部
８０  半導体装置製造装置
８１  ガスソース
８３  プラズマ生成部
８５  ガスプラズマ
８７  工程チャンバ
８９  真空ポンプ
１００  エッチング装置
１０１  プラズマ生成部
１０３  エッチングチャンバ
１０５  真空ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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