JPH10258227A

JPH10258227A - ハイブリッド導体と多半径ドームシーリングを持つｒｆプラズマリアクタ

Info

Publication number: JPH10258227A
Application number: JP9357488A
Authority: JP
Inventors: Gerald Yin; インゲラルド; Ma Diana Xiabing; シアビンマダイアナ; Peter Loewenhardt; ローヴェンハートピーター; Philip Salzman; サルツマンフィリップ; Allen Zhao; ザウアレン; Hiroji Hanawa; ハナワヒロジ
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 1997-01-02
Filing date: 1997-12-25
Publication date: 1998-09-29
Also published as: US6270617B1; KR100553483B1; KR19980070264A; EP0860856A1; TW473808B; SG112820A1; SG94700A1; US6475335B1

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】半導体ウェーハ面にわたってプラズマイオン
密度の均一性を向上するための、プラズマリアクタの改
良に関する。【解決手段】多半径ドーム形シーリング１２と、チャ
ンバ内へ処理ガスを供給するためのガス入口とを有する
リアクタチャンバ内において、半導体ウェーハ１６を処
理するためのＲＦプラズマリアクタは、前記チャンバ内
において前記処理ガスのプラズマを維持するよう、前記
シーリングを介して前記チャンバ内へＲＦ信号を印加す
るため、前記シーリングの近傍に位置するオーバーヘッ
ドＲＦ信号印加装置を備え、ペデスタルの平面の近傍の
前記プラズマの半径方向のイオン密度分布は、前記ペデ
スタル上のシーリング高さが大きい場合に中央が高く
（中高）、シーリング高さが小さい場合に中央が低く
（中低）、前記シーリング高さは、前記半径方向イオン
密度分布が中高でも、中低でもないような、前記大きい
高さと小さい高さの中間の高さである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【関連出願とのクロスレファレンス】この出願は、Gera
ld Yin 等により１９９５年２月１５日に出願された米
国特許出願第 08/389,889 号、発明の名称「ハイブリッ
ド導体と多半径ドームシーリングを持つＲＦプラズマリ
アクタ」の一部継続出願である、Gerald Yin 他により
１９９６年２月２日に出願された米国特許出願第 08/59
7,445 号、発明の名称「ハイブリッド導体と多半径ドー
ムシーリングを持つＲＦプラズマリアクタ」の一部継続
出願である。

【０００２】

【発明の背景】技術分野この発明は、高周波数（ＲＦ）で誘導的または容量的に
結合され、半導体ウェーハの処理に用いられるプラズマ
リアクタに関し、詳細にはウェーハ面にわたってプラズ
マイオン密度の均一性を向上するための、プラズマリア
クタの改良に関する。

【０００３】背景技術誘導的に結合されるプラズマリアクタは現在、金属エッ
チング、誘電体エッチング、および化学蒸着を含む、半
導体ウェーハ上の種々のプロセスを実行するために用い
られている。エッチングプロセスにおける誘導結合プラ
ズマの一つの利点は、ウェーハバイアスからは独立し
て、大きなエッチング速度を可能にするための高密度プ
ラズマが得られ、それによって、デバイスの損傷を減ら
すようにウェーハバイアスをより良好に制御できること
である。この目的のため、アンテナに印加するソースパ
ワーとペデスタルに印加するバイアスパワーを、別々に
制御する。ソースパワーとバイアスパワーを別々に制御
すると、周知の技術によるイオン密度とイオンエネルギ
ーの独立制御が容易になる。誘導結合プラズマを発生さ
せるためには、アンテナをチャンバに隣接するコイルイ
ンダクタとし、このコイルインダクタはＲＦ電源に接続
される。このコイルインダクタは、プラズマを点火し維
持するＲＦパワーを供給する。コイルインダクタの形状
寸法が、リアクタチャンバ内のプラズマイオン密度の空
間的分布の決定に大きく係わる。

【０００４】上記プラズマリアクタに伴う一つの問題
は、ウェーハ面にわたるプラズマイオン密度の空間的分
布が、しばしば不均一になることである。これは例えば
金属エッチング処理において、デバイス上のエッチング
速度と電荷蓄積がプラズマイオン密度の影響を受けるの
で、問題になる。具体的には、不均一なプラズマイオン
密度分布は、ウェーハにわたってエッチング速度を不均
一にし、電荷の増大によるデバイスの損傷をもたらす。
その結果、エッチング処理の制御が困難になり、ウェー
ハのある部分ではデバイスのエッチングが過剰となり、
またある部分ではデバイスのエッチングが不足し、生産
歩留まりの低下をもたらす。

【０００５】プラズマイオン分布が不均一になる原因の
一つは、コイルの形状寸法と配置である。もう一つの原
因は、プラズマ自体の形状であり、これはリアクタチャ
ンバの形状、特にリアクタチャンバのシーリングの形状
によって大きく影響を受ける。

【０００６】一般的に、誘導結合プラズマリアクタのコ
イルインダクタは、リアクタチャンバの周りに巻かれる
が、必ずしもリアクタチャンバ壁の形状に合ってはいな
い。必然的に、ウェーハ面の異なる領域は、その最も近
いコイル巻線までの距離が異なるので、プラズマイオン
密度に差が生じることが経験される。

【０００７】リアクタチャンバのシーリングの形状如何
によって、例えば特に円錐形または半球形のシーリング
の場合、プラズマ容積はウェーハ中央部上に多く、周辺
部上に少なく配置される。従って、イオンフラックス密
度は本来的に空間的に不均一（inherent）になる傾向が
ある。

【０００８】James Ogle に付与された、米国特許第 4,
948,458 号には異なる対策が開示されており、その中
で、プラズマリアクタのシーリングは平坦で、平坦なコ
イルアンテナがシーリングの上に載置されている。しか
しこの対策は、プラズマイオン密度の均一性を改良しな
い上、プラズマ内の比較的大きな容量結合の問題があ
り、プラズマイオンエネルギーの制御が妨げられること
が、一般的に認められている。この対策の修正が Chen
等による米国特許第 5,368,710 号に開示されており、
そこでは、誘電体チャンバカバーの厚さをチャンバの中
心に向かって厚くして、密度などのプラズマ特性を調節
する試みがなされている。米国特許第 5,346,578 号に
は、円弧状のシーリングを持つリアクタが開示されてい
る。しかしこのような技術は、最良に適用しても処理レ
シピが比較的狭い範囲に限られる。

【０００９】従って、広い処理範囲にわたってプラズマ
イオン密度分布の均一性を最適化するよう、プラズマ特
性の多様な最適化を可能にするプラズマリアクタが必要
である。

【００１０】

【発明の要約】多半径（a multi-radius）ドーム形シー
リングと、チャンバ内へ処理ガスを供給するためのガス
入口とを有するＲＦプラズマリアクタは、チャンバ内の
処理ガスのプラズマを維持するため、シーリングを介し
てＲＦ信号をチャンバ内へ印加するようシーリングの近
くにオーバーヘッドＲＦ信号印加装置を含み、このプラ
ズマのペデスタル面の近傍の半径方向イオン密度分布
は、ペデスタルの上方のシーリングが高い場合には中央
部が高く、高さが低い場合には中央部が低く、シーリン
グの高さは、半径方向イオン密度分布が中央部で高く
（中高）もなく、中央部で低く（中低）もないように、
高低の中間である。この発明のもう一つの態様におい
て、ＲＦ信号印加装置は、有効平均半径を特徴とする環
状配置であり、プラズマはシーリングの対称軸に関して
半径方向のイオン密度分布を持ち、この半径方向密度分
布は、信号印加装置の平均半径が小さい場合に中高、信
号印加装置の平均半径が大きい場合に中低となり、信号
印加装置の平均半径は、半径方向のイオン密度分布が中
高でも中低でもないように、大小の平均半径の中間であ
る。

【００１１】処理ガスは、（ａ）金属エッチングプラズ
マ処理、（ｂ）酸化珪素エッチングプラズマ処理、
（ｃ）ポリシリコンエッチングプラズマ処理、（ｄ）珪
素化合物エッチング処理、（ｅ）窒化物エッチング処
理、（ｆ）ポリマーエッチング処理、のいずれかと適合
するように選べばよい。この発明の好ましい実施例にお
いて、下記の追加の特徴が単独または組合せで得られ
る。

【００１２】シーリングの高さは、イオン密度分布が中
央部で著しく中高でもなく、著しく中低でもないように
すればよい。分布をＭ形としてもよい。チャンバの直径
が２００ｍｍを超える場合、シーリングの高さを３イ
ンチから１１インチとすればよい。チャンバの直径が３
００ｍｍを超える場合、シーリングの高さを４インチ
から１２インチとすればよい。シーリングは、ウェーハ
ペデスタルに臨む平坦な内面を含んでもよい。シーリン
グは、ウェーハペデスタルに臨む滑らかな三次元形状の
内面を含んでもよい。内面の最高部分を中間高さに配置
してもよい。シーリングは、ウェーハペデスタルに臨む
平坦な内面を含んでもよい。シーリングは、ウェーハペ
デスタルに臨む滑らかな三次元形状の内面を含んでもよ
い。シーリング高さは約７インチとしてもよい。シーリ
ングは、チャンバの多半径内面を画成してもよい。内面
は、半径比が約２から１０までの範囲の大半径と小半径
を持たせてもよい。内面は、中間高さに位置する頂部
（apex）を持たせてもよい。ウェーハの直径が約６イン
チから１２インチの場合、チャンバの直径は約１２イン
チと２４インチの間でもよい。

【００１３】処理ガスが金属エッチング処理と適合性が
あれば、処理ガスは、塩素、ＢＣｌ₂、ＨＣｌ、ＨＢｒ
のうち少なくとも一つをエッチャントとして含んでもよ
く、サポート上のシーリング高さは約３インチから１１
インチの範囲、平均半径は約３インチから９インチの範
囲で、チャンバは、２００ｍｍのウェーハを収容する
のに十分な大きさにしてもよい。或いは、金属エッチン
グプロセスに関しては、サポート上のシーリング高さは
約４インチから１２インチの範囲、平均半径は約５イン
チから１４インチの範囲で、チャンバは、３００ｍｍ
のウェーハを収容するのに十分な大きさにしてもよい。
金属エッチングに関しては、ＲＦ信号の周波数は約２
ＭＨｚでよい。

【００１４】処理ガスが酸化珪素エッチング処理と適合
性があれば、処理ガスは、フッ化炭素とフッ化炭化水素
の少なくとも一方をエッチャント前駆体として含んでも
よく、サポート上のシーリング高さは約３インチから１
１インチの範囲、平均半径は約５インチから１１インチ
の範囲で、チャンバは、２００ｍｍのウェーハを収容
するのに十分な大きさにしてもよい。或いは、酸化珪素
エッチング処理に関して、サポート上のシーリング高さ
は約４インチから１２インチの範囲、平均半径は約６イ
ンチから１４インチの範囲で、チャンバは、３００ｍ
ｍのウェーハを収容するのに十分な大きさにしてもよ
い。酸化珪素エッチング処理に関しては、ＲＦ信号の周
波数は約２ＭＨｚでよい。

【００１５】処理ガスがポリシリコンエッチング処理と
適合性があれば、処理ガスは、酸素、非反応ガス、不活
性ガスのうち少なくとも一つと混合した、塩素、ＨＢｒ
の少なくとも一方をエッチャントとして含んでもよく、
サポート上方のシーリング高さは約３インチから１１イ
ンチの範囲、平均半径は約４インチから１２インチの範
囲で、チャンバは、２００ｍｍのウェーハを収容する
のに十分な大きさにしてもよい。或いは、ポリシリコン
エッチング処理に関して、サポート上のシーリング高さ
は約４インチから１２インチの範囲、平均半径は約６イ
ンチから１５インチの範囲で、チャンバは、３００ｍ
ｍのウェーハを収容するのに十分な大きさにしてもよ
い。ポリシリコンエッチング処理に関して、ＲＦ信号の
周波数は少なくとも１０ＭＨｚでよい。ポリシリコンエ
ッチング処理に関して、この発明は、チャンバ内の圧力
を２０ｍＴ未満、または約１ｍＴから５ｍＴの間に
維持することを含む。ウェーハペデスタル上のシーリン
グ高さとＲＦ信号印加装置の平均半径の比は、約０．８
から１．５の間とする。

【００１６】この発明は、パワー堆積、方位角に関する
電界、イオン密度とイオンフラックス方向性、および電
子の温度における利点を提供する。具体的に、処理諸条
件の固定された組合せ（セット）に対して、ウェーハに
おける電界が減少され、デバイスの損傷を低減する。イ
オンの生成領域（すなわちコイルに最も近い領域）は、
ウェーハから離れているので、イオンは、ウェーハ面へ
到達する前に拡散し、生成領域内の不均一性が軽減され
る。イオンフラックスは更に平行化され、その結果、非
等方性エッチングを達成するのに、ウェーハ上に印加す
るバイアス電圧は、一般的により低い値で足りる。ウェ
ーハ面を横切る電子温度勾配は減少し、その結果、デバ
イスの損傷が減少する。

【００１７】

【好的実施例の詳細な説明】親出願の開示この明細書中のこの記載は、ＲＦ電源に接続され、プラ
ズマチャンバのシーリングの上に載置される、例えば特
定の形状および形状の範囲を有するコイル状のインダク
タである導体を用いたプラズマ電源に関する。しかし、
この発明は、コイル巻線を容量電極としての単一の一体
導体フィルム（integral conductive film）で置き換え
て、同一の特定の形状および形状の範囲を有する容量電
極である導体を用いたプラズマ電源とともに実施しても
よい。いずれの場合にも、導体（すなわちコイル巻線ま
たは一体導体フィルム）は、例えば以下に説明する截頭
円錐（円錐台）、円筒、ドーム、および多半径ドームの
ような、ある範囲内の形状の三次元面または形状を画成
するか、またはそれに合致する（conforms）。

【００１８】この発明は、導体とシーリングの一方また
は両方の形状を変えることによって、プラズマイオン密
度の形状を形成（sculpts）または調節する。シーリン
グの形状は、多半径ドーム形シーリングを用い、シーリ
ングの各半径を個々に変化させて、意図するシーリング
形状を実現することが望ましい。シーリングの多半径ド
ーム実施例は、単一半径（半球）ドームを含む他の複数
のシーリング形状よりも、最大限の処理範囲（用途の多
様性）およびより大きいプラズマパワー効率に適用可能
であるので好ましい実施例である。あるシーリング形状
が与えられれば、以下更に具体的に説明するように、形
状の一方の極端で直円筒形状から、非円弧形状または範
囲の他方の極端での直円筒形状の何れかのシーリング形
状に正確に倣う形状まで形状の連続的範囲から、導体形
状が選ばれる。

【００１９】そのような選択により、プラズマイオン密
度をウェーハ面全体にわたって最適に均一化し、最適な
処理均一性を達成することができる。そのような調節
は、イオン密度が三つの要因、すなわちイオン拡散、コ
イルインダクタの近傍における局部的イオン化、および
シーリング面等の面の近傍における局部的再結合、の影
響を受けるため、プラズマイオン密度に影響を及ぼす。
ウェーハとシーリングとの間、およびウェーハとコイル
との間の距離が比較的短い（例えば、必ずしも限定はし
ないが、それぞれ３０ｃｍと３２ｃｍ未満程度）リアク
タでは、後者二つの要因（コイルインダクタの近傍にお
ける局部的イオン化およびシーリング面の近傍における
局部的再結合）が重要であり、この発明を用いると好結
果が得られる。従って、コイルインダクタの形状を最適
化すると、コイルインダクタの近傍の局部的イオン化の
空間的プロフィルが改善される。多半径シーリング形状
を最適化すると、コイルインダクタの近傍の局部的イオ
ン化の空間的プロフィルが改善され、また、シーリング
内面における局部的再結合の空間的プロフィルが改善さ
れる。

【００２０】図１を参照すると、誘導結合ＲＦプラズマ
リアクタは、接地された導体の円筒形側壁１０と誘電体
のシーリング１２とを有するリアクタチャンバを含み、
このリアクタは、チャンバの中央に半導体ウェーハ１６
を支持するためのウェーハペデスタル１４と、ウェーハ
の上側またはウェーハペデスタル１４の面から始まり、
そこからチャンバの上部へ向かって延びてチャンバの上
部を取り囲む円筒形のインダクタコイル１８と、チャン
バの内部へ処理ガスを供給するための処理ガス源２２と
ガス入口２４と、チャンバ圧力制御用のポンプ２６とを
含む。コイルインダクタ１８は、従来技術のアクティブ
ＲＦマッチネットワーク３０を介してＲＦジェネレータ
ー２８またはプラズマソース電源から通電され、コイル
インダクタ１８の頂部巻線は「ホット」（通電状態）
で、下部巻線は接地されている。ウェーハペデスタル１
４は、バイアスＲＦ電源またはジェネレーター３４に接
続された内部導体部分３２と外部接地導体３６（内部導
体部分３２から絶縁されている）とを含む。導体の接地
されたＲＦシールド４０はコイルインダクタ１８を取り
囲む。この発明の一態様によれば、ウェーハ全体にわた
るプラズマ密度の空間的分布の均一性は、シーリング１
２を多半径形状に形成し、シーリング１２の複数の半径
のそれぞれを個別に決定または調節することによって、
（円錐形または半球形シーリングに比べて）改善され
る。図１の特定実施例の多半径ドーム形状は、ドームの
中央付近においてドームシーリング１２の曲率が多少平
坦になり、ドームの周辺部における曲率が強くなってい
る。図１２の多半径ドームシーリングは二つの半径を持
ち、頂部の半径Ｒは１５インチ（３７．５ｃｍ）で、コ
ーナーの半径ｒは２．５インチ（６．２５ｃｍ）であ
る。もう一つの実施例において、頂部の半径Ｒは１３イ
ンチ（３２．５ｃｍ）であり、一方コーナーの半径ｒは
４インチ（１０ｃｍ）である。注目するべきこととし
て、ウェーハの直径が大きくなるにつれて、より大きい
チャンバサイズを収容するため、頂部の半径Ｒを大きく
し、一方でｒをほぼそのままとし、ウェーハのサイズと
チャンバのサイズが大きくなるにつれて、多半径ドーム
形シーリングのプロフィルを比較的平坦にすることがで
きる。

【００２１】本発明の一態様によれば、ウェーハ１６の
周辺の縁（エッジ）とウェーハ表面の面が交わるドーム
１２の内面の間には、約１０ｃｍ（４インチ）のスペー
ス、すなわち水平距離がある。これにより、実質的にエ
ッジ効果のないウェーハの均一なプラズマ処理が保証さ
れる。用途によって、このスペースは、８ｃｍから１５
ｃｍまでの範囲とすることができるが、必ずしもこれに
限定はしない。

【００２２】図２に示すように、コイルインダクタ１８
は、Gerald Z. Yin 他によって 1994年7月18日に出願さ
れ、現在の譲受人へ譲渡され、同時係属中の米国特許出
願第08/277,531 号、発明の名称「マルチセクションＲ
Ｆコイルと絶縁導体蓋付きプラズマリアクタ」に開示さ
れているミラーコイル構造のＲＦ電源２８、３０に接続
してもよい。図２のミラーコイル構造では、ＲＦ電源２
８、３０はコイルインダクタ１８の中央巻線に接続され
ている一方、コイルインダクタの上下端はともに接地さ
れている。Gerald Yin 他による上記引用出願に記載さ
れているように、ミラーコイル構造はコイルへの最高電
位を下げるという利点がある。

【００２３】プラズマ密度分布は、円筒形コイルインダ
クタの代わりに図３に示すような部分的円錐形コイルイ
ンダクタ４０を用いることによって、図１の実施例にお
いて得られるものから変更してもよい。図３の円錐形コ
イルインダクタ４０の上部巻線は、図１の円筒形コイル
インダクタ１８の上部巻線よりウェーハ１６に近い。図
４に示すように、円錐形コイルインダクタ４０は、図２
について上で説明したようなミラーコイル構造の電源２
８、３０へ結合してもよい。

【００２４】図４は、円錐形コイル形状が半球状シーリ
ング形状に合わないので、シーリングの下部コーナーに
近い円錐台形コイルインダクタ４０の部分が、シーリン
グとコイルの境界に沿った他の位置よりも、シーリング
１２から離間されることを示している。この特徴は、シ
ーリング１２の下部コーナーにおけるスパッタリングを
抑制するという利点がある。この理由により、多くの用
途においてシーリング形状に倣わない導体（コイルイン
ダクタまたは容量電極）が有利である。

【００２５】図５は、本発明のハイブリッドコイルイン
ダクタ４２の第１実施例を示す。ハイブリッドコイルイ
ンダクタ４２は、円筒形部分４４を持ち、浅い上部４６
で終わる単一のコイルとして、同じ導体を用いて連続し
て巻くことが望ましい。円筒形部分４４は、図１のイン
ダクタ１８にほぼ類似の方法で形成する。同じ電源２
８、３０によってコイルインダクタ４２全体は、通電さ
れる。図５の実施例は、図１の実施例と同様に電源２
８、３０へ結合され、上部巻線４２ａがＲＦ「ホット」
である一方、下部巻線４２ｂは接地されている。更に、
ハイブリッドコイルインダクタ４２の上部巻線４２ａ
は、円筒形コイル４４の上部巻線４４ａであると同時
に、浅い上部４６の最外側巻線４６ａでもある。図５に
示すように、上部４６の最内側巻線４６ｂの端も接地さ
れている。図６は、電源２８、３０の接続を、円筒形コ
イル４４の上部巻線４２ａ以外の、例えば中間巻線４４
ｃへ移動することによって、どのように図５の実施例を
修正するかを示す。図７は、浅い上部４６が内側半径ｒ
の空洞すなわち開口部４８を持つ修正を示す。この内側
の開口部は、上部４６が、ウェーハの中央部に高めのプ
ラズマイオン密度を与える傾向を修正するので、一般的
に図５または図６の実施例によるよりも、図７の実施例
による方が、より均一なプラズマイオン密度が得られ
る。

【００２６】図８は、図５の円筒形コイル４４の代わり
に図３の円錐形コイルインダクタ４０に対応する円錐形
サイドコイル５０と浅い上部４６からなるハイブリッド
インダクタの第２実施例を示す。図５の実施例と同様
に、コイルの両部分４６、５０は、同一の連続した導体
を用いて巻かれ、上部巻線５０ａに接続された電源２
８、３０からコイルインダクタ全体に通電する。図９
は、図６に示した上部巻線５０ａ以外の巻線へ電源２
８、３０を接続する状態を示す。図１０は、円錐形サイ
ドコイル５０と組み合わせて、上部コイル部分４６に中
央開口部４８を設ける状態を示す。

【００２７】図１１は、本発明のハイブリッドコイルイ
ンダクタの第３実施例を示し、ここでは円筒形サイドコ
イル４４または円錐形サイドコイル５０を曲線断面（例
えばドーム）形コイル５２に置き換え、電源２８、３０
を上部４６の最外側巻線４６ａに接続している。図５と
同様に、コイルの両部分４６、５２は、同一の導体を用
いて連続して巻かれ、一方の電源２８、３０から通電さ
れる。図１１において、中央つまりコイル頂部４６が最
も浅い一方、横の、すなわち底部のコイル部分５２が最
も急勾配で、コイル頂部が多半径ドームシーリング１２
の中央部の浅い形状に最も近く倣い、この模倣性は中心
から半径方向に離れるに従って弱くなっている。代替の
実施例において、コイルインダクタ４６、５２の全体を
シーリング１２と全く同じ完全模倣形状としてもよい。

【００２８】図１２は、頂部４６内の開口部４８と曲線
断面サイドコイル５２を組み合わせた状態を示す。図１
２の実施例のように、導体（コイルインダクタ５２また
は同じ形状の容量電極）が少なくともほぼドームシーリ
ングの形状に合っていると、イオン電流密度は、シーリ
ングの最高部（中央）がウェーハ上少なくとも７５ｃｍ
（３０インチ）であれば、ウェーハ中央部で高くなっ
て、望ましくない不均一性となる傾向がある。（より低
い高さ、例えば５０ｃｍ以下では、ウェーハ中央近傍の
イオン電流密度は、シーリング近傍の再結合効果によっ
て、ウェーハの他の部分より低くなる。）ウェーハ中央
部での過剰イオン電流密度の問題は、開口部４８によっ
て解決される。なぜなら、開口部４８はウェーハ中央部
でのイオン電流密度を、開口部４８の半径次第で、ウェ
ーハ全体にわたるイオン電流密度分布が一般的により均
一になるレベルにまで低下させるからである。例えば、
直径３０ｃｍ（１２インチ）のウェーハを処理するた
め、図１２に示すような、ほぼ形状模倣の導体（例えば
コイルインダクタ）を持つ直径５０ｃｍ（２０インチ）
のチャンバでは、ウェーハ面全体にわたってイオン電流
密度をより均一にするため、開口部４８の直径は、１５
ｃｍから３５ｃｍ（６インチから１４インチ）までの範
囲とするべきである。もう一つの例として、２０ｃｍ
（８インチ）のウェーハを処理するための直径３５ｃｍ
（１４インチ）のチャンバでは、開口部４８は１０ｃｍ
から２５ｃｍ（４インチから１０インチ）までの範囲と
するべきである。

【００２９】コイルインダクタ５２の形状がシーリング
１２の形状に合っている図１２の実施例では、プラズマ
が容易に点火される。これに対して、図４の円錐形コイ
ルインダクタような非模倣形状の実施例では、上記のよ
うにシーリングの下部コーナー近傍でのスパッタリング
はより良好に抑制されるが、プラズマの点火はより困難
である。従って、２０００ワットを超えるプラズマ電源
レベルには図４の実施例が最適であり、２０００ワット
未満のプラズマ電源レベルには図１２（シーリング模倣
コイル形状で開口部あり）の実施例が最適である。

【００３０】図１３は、図５の実施例の単一コイルの部
分４４、４６を電気的に分離し、別々に制御可能な独立
したＲＦ電源２８、３０と２８’、３０’によって、各
コイル部分４４、４６に通電するように修正した状態を
示す。この特徴の利点は、電源３０、３０’のうち一方
の出力を他方の出力に対して変更し、ウェーハ中央部の
プラズマイオン密度を他の部分に対して制御できること
である。図１４と図１５は、図８と図１１のそれぞれの
実施例に対して同じ修正を行うことができることを示
す。

【００３１】二重電源を持つ図１３から図１５までの実
施例を用いて、ウェーハ中央部のプラズマイオン密度
を、もし下げる必要があれば、平坦な頂部コイルＲＦ電
源２８’、３０’の出力を上げ、ウェーハ中央部のプラ
ズマイオン密度が不十分であれば、出力を下げることが
できる。更に入力を調節して、コイルの両部分への入力
に対してペデスタルと基板にバイアスをかけることがで
きる。

【００３２】図１６を参照すると、図１の円筒形コイル
インダクタ１８を、それぞれ直線導体６２ａ、６４ａ、
６６ａによって共通の頂点６８に接続された、複数（例
えば３個）の同心スパイラル導体６２、６４、６６から
なる多数（multiple）スパイラルコイルインダクタ６０
に置き換えたものである。ＲＦマッチネットワーク３０
が頂点６８に接続される一方、スパイラル導体６２、６
４、６６の端６２ｂ、６４ｂ、６６ｂが接地されてい
る。端６２ｂ、６４ｂ、６６ｂが円弧上で等間隔になる
ように、スパイラル導体６２、６４、６６の長さは同じ
であることが望ましい。そのような多数スパイラルコイ
ルインダクタは、Xue-Yu Qian 他によって1994年10月31
日に出願され、現在の譲受人に譲渡された米国特許出
願第 08/332,569 号発明の名称「共通のＲＦ端子を持つ
対称平行多数コイル付き誘導結合プラズマリアクタ」中
に開示されている。

【００３３】図１７を参照して、図５の直円筒形コイル
インダクタ４２を、図１６のものに類似の多数スパイラ
ルコイルインダクタ６０’に置き換えてもよい。図１７
では、各スパイラルは、多数スパイラルコイルインダク
タ６０’の外周から頂点６８へ連続している。

【００３４】図１８を参照して、図１１のドーム形コイ
ルインダクタを、共通の頂点６８”に接続された複数
（例えば３個）の同心スパイラル導体６２”、６４”、
６６”からなるドーム形多数スパイラルコイルインダク
タ６０”に置き換えてもよい。ここに開示する多数スパ
イラルコイルインダクタに一般的に適用可能な一つの変
更例では、すべての多数スパイラル導体６２”、６
４”、６６”のそれぞれの端と頂点６８”が接地される
一方、ＲＦマッチネットワーク３０は、多数スパイラル
導体６２”、６４”、６６”のそれぞれに沿った中間点
に接続される（例えば、図２、４、６、８、９、および
１１と同様）。これによって、多数スパイラル導体６
２”、６４”、６６”はそれぞれ二つのセクションに分
割されるが、セクションの数は二つより多くてもよい。
二つのセクションに関して、両セクションはミラーコイ
ルである。この目的のため、上記に引用した Yin 他と
Qian 他とによる両出願に記載されているように、すべ
てのセクションの磁界が建設的に加算されるように、隣
接する両セクションは対向して（反対方向に）巻かれ
る。以上、上記に引用した Xue-Yu Qian 他による出願
に詳細に説明されているような多数コイルセクションを
提供するため、多数スパイラルコイルインダクタを用い
る任意の実施例を、ミラーコイル構造に従って修正でき
ることを説明した。

【００３５】図１９を参照して、図１４の円錐台形コイ
ルインダクタ４６を、共通の頂点８８に接続された複数
（例えば３個）の同心スパイラル導体８２、８４、８６
からなる同じ形のスパイラルコイルインダクタ８０に置
き換えてもよい。図２０を参照すると、ここに開示され
た多数スパイラルコイルインダクタの何れにも適用可能
な更に一つの修正例であり、コイルインダクタ８０は、
別々に出力を供給される上部セクション８０ａと下部セ
クション８０ｂの二つのセクションに分割されている。
二つのセクション８０ａ、８０ｂには、それぞれ別々に
制御可能なＲＦジェネレーター２８、２８’とＲＦマッ
チネットワーク３０、３０’によって出力が供給され
る。更に一つの修正例として、上部８０ａを取り除く
と、先に図１０と図１２の実施例について説明したよう
に、中央開口部を持つインダクタ（８０ｂ）となる。こ
のようにして、多くの他のプラズマ関連要因の制御を最
適化する利点が同時に得られる。

【００３６】要するに、図１から図２０までの実施例
は、一般的に円弧形の不導体すなわち誘電体のシーリン
グ１２を含み、これはドーム形とすることができ、好ま
しくは多半径ドーム形であって、重なるように間隔を空
けて対向する位置関係にあるウェーハペデスタル３２、
３６によって支持されている。シーリング１２の中央部
は、コイルインダクタ１８に対して、またウェーハペデ
スタル３２、３６に対して芯出しされ、最大半径を持
ち、シーリング１２の周辺部は最小半径を持ち、その結
果、ウェーハペデスタル３２、３６の中央に横たわる中
央部は最も浅く、すなわち最も平坦であり、シーリング
１２の直径の大部分を占める一方、残りの周辺部は最も
急勾配すなわち最も強く曲がっている。インダクタ１８
は巻かれたコイルであることが望ましく、図１１または
図１２のように、多半径形状に巻かれることが望ましい
が、その範囲は図１、図２の直円筒形状から、図５ない
し図１４のコイルインダクタの上部４６の平坦な形状ま
での範囲であって、円錐形と多半径形状はこの範囲内に
入る。図１１と図１２の多半径コイルインダクタ５２
は、シーリング１２の多半径形状に対して模倣形（図１
２のように）または非模倣形（図１１のように）の何れ
かである。実際には、図１２以外のすべての実施例で
は、コイルインダクタの形状は、多半径ドーム形シーリ
ング１２に対して非模倣形である。一般的に、非模倣形
のコイルインダクタに関して、インダクタ（例えば、図
１１の多半径インダクタ５２）は、図５から図９までと
図１２の実施例においてそうであるように、シーリング
１２から軸方向にインダクタの他の部分（例えば、中央
部４６）より大きく離れた、少なくとも一つの中程度の
（インダクタの中央部からの）半径のゾーンを持ってい
る。多半径インダクタ５２の場合、インダクタの中央部
（例えば、図１１の中央部４６）が最も平坦に近く、か
つシーリング１２に最も接近しており、その中央（４
６）において最大曲率半径を持ち、その周縁部において
最小曲率半径を持っている。多半径インダクタの曲率半
径が二つしかなければ、最大曲率半径は周辺から内側へ
向かう中間部分まで延びる一方、最小曲率半径は周辺か
ら前記中間部分まで延びる。代替えに、インダクタの中
央部における最大値から周辺部における最小値まで、単
調に段階的な多数の半径が存在することが望ましい。図
７、１０、１２および２０の実施例では、インダクタ
は、その中央部においてＲＦ放射する出力を低下させて
プラズマ密度の形状を定める方法を提供するという利点
を持つ中央開口部または孔（例えば図１０の孔４８）を
画成する。この特徴は特に、中央部が平坦なインダクタ
部分４６を持つ図５から図１５までの実施例に対して補
完的（complementary）である。上記特徴のそれぞれ
は、他の特徴と適宜組み合わせて増幅または低減して、
プラズマ密度の空間的分布の多面的形状調節を達成して
もよい。特に、プラズマ密度分布を最適化するための多
くの有用なコイル形状は、コイル形状の中間半径領域
が、シーリングの中心に最も近いコイル部分よりシーリ
ング面から軸方向に遠く離れていて、シーリング形状に
対して非模倣的である（例えば図１１参照）。一つの利
点は、このように間隔を空けることがシーリングの下部
コーナー近傍において重要である場合にシーリングのス
パッタリングが低減されることにある。

【００３７】図２１のグラフは、コイルインダクタの形
状を調節すると、プラズマイオン密度の空間的分布がど
のように調節されるかを示す。縦軸はプラズマイオン密
度を、横軸はウェーハ中心からの半径方向距離を示す。
白丸で示すデータポイント（曲線Ａに対応）は、多半径
ドームシーリングに合ったコイルインダクタでアルゴン
プラズマによって得られた実験データを表す。黒い菱形
のデータポイント（曲線Ｂに対応）は、直円筒形状のコ
イルインダクタでアルゴンプラズマによって得られた実
験データを表す。曲線Ｃは、多半径ドーム形状に合った
コイルインダクタで塩素含有プラズマによって得られた
プラズマイオン分布を表す。曲線Ｄは、直円筒形状のコ
イルインダクタで塩素含有プラズマによって得られたプ
ラズマイオン分布を表す。曲線ＣとＤのイオン電流フラ
ックスの目盛りは標準化してあるので、図２１の縦軸に
記入した曲線ＡとＢの目盛りとは一致しない。図２１の
グラフは、曲線ＣとＤの塩素含有プラズマのような実用
可能なプラズマに関しては、多半径ドーム形状が、ウェ
ーハ全体にわたって最も均一に近いイオン電流密度を与
えることを示している。他方、アルゴンプラズマの場合
には、直円筒形コイルインダクタの方が、形状模倣（ド
ーム形）コイルインダクタよりも平坦なイオン密度分布
を与える。

【００３８】通常は、ウェーハ面全体にわたるイオン電
流密度の形状を調節するため、チャンバ圧力を変化させ
てもよい。具体的には、ウェーハ中央の過剰なイオン電
流密度を修正するには圧力を上げ、ウェーハ中央の過小
なイオン電流密度を修正するには圧力を下げればよい。
例えば、石英ドームシーリングが、１０ｃｍ印加するプ
ラズマ電源が１５００ワットで、図１２のような形状模
倣コイルの場合、イオン電流分布の均一性を最適化する
理想的なチャンバ圧力は、１０ｍＴｏｒｒ程度である。
しかし、多半径ドーム形状シーリングの一つの利点は、
処理条件（例えばチャンバ圧力）の変化に比較的鈍感な
プラズマ処理ができ、従ってより広い処理範囲を与える
ことである。多半径ドーム形状シーリングによって与え
られる（より高いプラズマ分布の均一性を含む）利点
は、プロセスレシピとプロセス化学仕様の広い範囲と変
化を獲得する。

【００３９】同様に、ウェーハ面全体にわたるイオン電
流分布の形状調節のため、（例えばＲＦ源２８から）印
加するプラズマ電源を変化させることができる。具体的
には、ウェーハ中央の過剰なイオン電流密度を修正する
には、ＲＦパワーを下げ、ウェーハ中央の過小なイオン
電流密度を修正するには、ＲＦパワーを上げればよい。
例えば、石英ドームシーリングが、１０ｃｍ印加するプ
ラズマ電源が１５００ワットで、図１２のような形状模
倣コイルの場合、イオン電流分布の均一性を最適化する
ＲＦ源２８からの理想的なＲＦパワーレベルは、１５０
０ワット程度である。しかし、上記のように、多半径ド
ーム形状シーリングの一つの利点は、プロセス条件（例
えば印加するプラズマソースの出力）の変化に比較的鈍
感なプラズマ処理ができ、従ってより広いプロセス範囲
を与えることである。

【００４０】以上、この発明を金属エッチングプラズマ
リアクタに適用した場合について説明したが、この発明
はまた、半導体（シリコンおよびポリシリコン）エッチ
ング、誘電体（例えば二酸化珪素）エッチング、珪素化
合物エッチング、窒化物エッチング、ポリマーエッチン
グ、化学的気相成長、物理的気相成長等を行うプラズマ
リアクタにも有用である。ここで用いる珪素化合物とい
う用語は、タングステン等の金属と珪素の組成を意味
し、窒化物という用語は珪素と窒素の組成を意味する。
ポリマーエッチングプロセスの最も実際的な用途は、フ
ォトレジストポリマーのエッチングであるが、ポリマー
エッチングというのは一般的な用語である。

【００４１】図１から図２０までの各図面は、チャンバ
シーリングの上に横たわり、円錐、円筒、またはドーム
等の三次元面に合う特定の形状を持つ導体によるプラズ
マソースＲＦパワーによって、プラズマリアクタチャン
バが照射される状態を示す。これら各図面は、導体がコ
イル状インダクタであればよいことを示しているが、導
体はまた、同一形状（同一三次元面）の容量電極でもよ
いものと解釈するべきである。何れの場合にも、ペデス
タル３６はＲＦバイアス源に必ずしも接続する必要はな
く、導体がコイルインダクタでなく容量電極である場
合、そのように接続しないことが望ましい。

【００４２】誘導コイルとドームシーリング高さの形態
（Regime）ドーム形シーリングは、平坦なシーリングでの実験と比
べて、ウェーハ中央近傍のプラズマ放電が強められ、そ
の結果、ウェーハ全体にわたるプラズマイオン密度が更
に均一になるという利点をもたらす。その理由は、イオ
ン化と再結合は、シーリングに近いことによって影響を
受け、ドーム形シーリングは、平坦シーリングに比べて
ウェーハ中央部から遠く、ウェーハのエッジに近いから
である。類似形状の誘導コイルを持つ多半径ドームシー
リングは、半球ドームに比べて、シーリング中央部から
ウェーハまでの距離が近い。これは、半球の場合に比べ
て、ドームの中央領域近傍におけるプラズマ放電の制御
が良好にでき、プラズマの均一性が良好になる。

【００４３】下記の実施例の誘導結合されたプラズマエ
ッチングリアクタにおいては、イオン密度の均一性が改
善され、イオンエネルギーの制御が良好になり、デバイ
スの損傷が最少化され、その結果、エッチングプロフィ
ルの制御が改善され、エッチング選択性が改善され、エ
ッチングのマイクロローディングが最小になる。これら
の結果は、ドームの基部（ベース）に対するドーム頂部
高さの特定の範囲と、ドーム頂部に対するウェーハ位置
の特定の範囲とを含む、コイル対ドームの最適な形状寸
法を守ることによって達成される。この実施例におい
て、下記のように、エッチングの選択性、イオン密度の
均一性、エッチングプロフィル、および電源効率の改善
によって、他の類似の問題も克服するとともに、イオン
損傷を低減することができる。

【００４４】１．エッチングの選択性に関する問題エッチングの選択性は、プラズマからの不動態化核種
（passivation species）をウェーハ面へ堆積させるこ
とによって得られる。例えば、ポリシリコン下層上の二
酸化珪素層をエッチングする場合、ポリマーを含む不動
態化層は、二酸化珪素上よりもポリシリコン上へ多く堆
積し、その結果、ポリシリコンの方が二酸化珪素よりも
低速度でエッチングされて、意図するエッチング選択性
が得られる。二酸化珪素エッチングプロセスでは、ポリ
マーはプラズマ内のフッ化カーボンガスから形成され
る。アルミニウムエッチングプロセスでは、ポリマー
は、特にフォトレジストおよび、ウェーハ面からプラズ
マへスパッタされる不揮発性核種から形成される。問題
は、コイルが平坦であるほど、すなわちウェーハ中央部
に近いほど、ウェーハ中央部における局部的イオン化が
低下する一方、ウェーハ中央部近傍におけるポリマーの
堆積すなわち形成が強まることである。そのようなポリ
マー形成がなければ、エッチング選択性は減少または皆
無となる。逆に、ウェーハ中央部における局部的イオン
化を弱めることによって（ドーム形コイルを平坦化しな
いことによって）エッチングの選択性を高めると、ウェ
ーハ中央部のイオン密度が減少し、その結果イオン密度
の均一性が悪くなる。

【００４５】２．イオン密度の均一性に関する問題エッチングされた凹凸面（features）の垂直側壁プロフ
ィルは、ポリマー等の不動態化核種を、エッチングされ
た面の垂直面と水平面に堆積させ、イオン衝撃（ボンバ
ード）によって水平面から堆積物を非等方的に除去して
得られる。この目的のため、プラズマ内においてウェー
ハへ衝突するイオンは、それらのエネルギーが水平面に
集中し、垂直面からはごくわずかのポリマーしか除去さ
れないように、垂直方向に飛行することが望ましい。一
つの問題は、ウェーハに比較的近いプラズマソースはガ
スを強く解離しかつイオン化するが、再結合と不動態化
が弱いことである。垂直のエッチングプロフィルは、比
較的高いバイアスＲＦパワーを用いないと維持困難であ
るが、用いればスパッタリングが増大し、選択性が低下
し、エッチングプロフィルのマイクロローディングとウ
ェーハ面の損傷が発生する。第二の問題は、プラズマソ
ースからウェーハまでの距離（例えば誘導結合リアクタ
におけるコイルからウェーハまでの距離）による平行化
（コリメーション）が弱いので、ウェーハ中央部へ衝突
するイオンの方向性が不定（ランダム）なことである。
ここでも、イオンフラックスの平行化の促進には高いバ
イアスＲＦパワーが必要になり、その結果上記と同じ問
題が発生する。

【００４６】３．イオン密度の均一性に関する問題ウェーハにおけるイオン密度を高めるため、（ドーム形
コイルを平坦化することによって）コイルをウェーハに
近づけると、ある点においてシーリングがウェーハに近
づきすぎ、シーリングの近傍の再結合ロスによって、上
記のように、ウェーハ中央部のイオン密度が抑制され
る。更に、そのように近い距離においては、ウェーハ面
におけるイオン密度の均一性は、シーリングにおける不
均一な略ドーナツ状の分布パターンを強く反映する傾向
がある。そのようにきわめて接近させることが、プラズ
マの拡散の機会を減少させて、シーリングからウェーハ
までのプラズマの分布をドーナツ傾向の少ない、より均
一に近いものに変える。

【００４７】４．イオン損傷制御に関する問題ウェーハにおけるイオン衝撃損傷は、プラズマイオン分
布の均一性を改善することと、ウェーハペデスタルへ印
加するＲＦバイアスパワーを低下させることによって低
減することができる。しかし、このようにすると、イオ
ンの垂直方向性が低下して、上記のようにエッチングプ
ロフィルが悪化する。イオンの平行化を高め、不動態化
を改善するため、ソース距離を増加させれば、必要なＲ
Ｆバイアスパワーが減少し、ウェーハ損傷が最少にな
る。

【００４８】５．コイルとドームシーリング高さの範囲
の発見下記の主要例では、ウェーハの直径は１５０ｍｍから２
００ｍｍまで（６インチから８インチまで）の範囲にあ
り、チャンバの多半径ドーム形シーリングは、重要な利
点として全範囲にわたってプラズマ分布の均一性を維持
している。直径の大きいウェーハ（例えば３００ｍｍす
なわち１２インチ）に関しては、小さい寸法に関する下
記の形状寸法を拡大する。特に、多半径ドームの大半径
Ｒは、チャンバの直径とともに拡大する。

【００４９】図２２、図２３、図２４、および図２５
は、エッチングの選択性、エッチングプロフィル、イオ
ン損傷制御、およびイオン密度を同時に改善するため、
ドーム基部に対する正しいコイル高さとドームシーリン
グ高さを見いだすための、実施例の方法に対応する、最
も平坦なものから最も急勾配のものまで、多半径ドーム
シーリング形状の段階的変化を示す。図２６において、
曲線Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤは、それぞれ図２２、図２
３、図２４、および図２５のリアクタに対応するウェー
ハ面でのイオン密度の半径方向分布を示す。

【００５０】図２２から図２５までの各図面のリアクタ
は、下記の共通の特徴を持っている。すなわち、ウェー
ハペデスタル１１０と圧送環（annulus）１１５を取り
囲む１３インチ程度（ドームの直径は１０インチから１
５インチの範囲でよいが）の直径Ｄの円筒形側壁１０５
の上にシーリング１００が載っている。誘導コイル１２
０は、シーリング１００の形状に合ってその上に横たわ
り、シーリングの周辺１００ａから中心方向へ向かって
延在し、コイル１２０は８インチ程度の直径Ａの中央開
口部１２５を画成している。６インチ程度の直径ｄの
半導体ウェーハ１３０がウェーハペデスタル１１０上に
載置されている。円筒形側壁１０５のウェーハ１３０の
上方への高さはｈである。プラズマソースＲＦ電源１
３５がコイル１２０の外側端近傍に印加され、コイル１
２０の他端は接地されている。バイアスＲＦ電源１４０
は、ウェーハペデスタル１１０と接続されている。

【００５１】図２２において、シーリング１００は少な
くとも平坦に近く、従ってシーリングにおける再結合ロ
スは、ウェーハ中央部の上方で優勢となる。その結果、
ウェーハの中央部近傍におけるプラズマイオン密度は、
図２６の曲線Ａで示すように極めて低い。

【００５２】図２３のシーリングは平坦度が弱く、中央
部の半径Ｒ１、コーナーの小半径ｒ１、および高さＨ１
を持つ浅い多半径ドーム形である。ドーム形シーリング
１００の曲率によって、ウェーハ中央部からシーリング
１００までの距離が大きくなるので、図２６の曲線Ｂで
示すように、ウェーハ中央部における再結合ロスは無視
できる。事実、ウェーハ中央部における再結合ロスをな
くすと、図２３のリアクタは最高のイオン密度を生じ
る。不利な点は、密度が不均一で、ウェーハ中央部に著
しいピークを持つことである。コイル１２０は図２３に
おいてウェーハ中央部に比較的近いので、ポリマーの形
成が多少抑制され、エッチングプロフィルとエッチング
の選択性の悪化をもたらす。更に、局部的イオン化がウ
ェーハ１３０に極めて近いので、ウェーハ面に衝突する
イオンの方向性は更に不定となり、エッチングプロフィ
ルは更に悪化する。

【００５３】図２４において、ドーム形シーリングの中
央部半径Ｒ２とコーナー半径ｒ２は、シーリングの基部
から頂部までの距離Ｈ２がＨ１（図２３）より大きくな
るような値であり、従ってコイルからウェーハまでの距
離も更に大きい。その結果、ポリマーの形成はそれ程抑
制されず、イオンの方向性はより垂直になり、エッチン
グプロフィルとエッチング選択性がよりよくなる。しか
し、コイル１２０は依然としてウェーハ１３０に十分に
近く、イオン密度は図２６の曲線Ｃで示すように比較的
高い。

【００５４】図２５において、中央部半径Ｒ３とコーナ
ー半径ｒ３は、シーリング１００の基部から頂部までの
距離Ｈ３がＨ２（図２４）より大きくなるような値であ
り、従ってイオン密度は図２６の曲線Ｄで示すように更
に小さくなる。

【００５５】表Ａは、図２２から図２５までの実施例の
各寸法を比較したものである。この発明は、Ｒ／ｒを２
から１０まで、ｈを約１．５インチから約４インチまで
で、Ｈを約３インチから約６インチまで、Ｈ＋ｈを３．
５インチから７インチまでとすれば上記問題が解決され
ることを見いだした。ウェーハのサイズが、例えば８イ
ンチと大きくなれば、後者の寸法を約１１インチとすれ
ばよい。

【００５６】図２２から図２５までについての結果は、ドーム形シー
リングの曲率を変化させると変化する。次に図２７から
図３０までを参照すると、円筒形側壁１０５の高さを変
化させると、同様に結果が次第に変化する。図２８から
図３０までについて得られた結果と比較する基準とし
て、図２２と同様に平坦なシーリング１０１を持つチャ
ンバを図２７に示す。図２８は、図２７のチャンバの平
坦なシーリング１０１をドーム形シーリング１０２に置
き換えて変更したものを示す。図２９は、１インチの垂
直円筒形スペーサ１０５Ａを図２８のチャンバの円筒形
側壁１０５とドーム形シーリング１０２の間に挿入して
修正したものである。図３０は、約２インチの垂直円筒
形スペーサ１０５Ｂを図２８のチャンバの円筒形側壁１
０５とドーム形シーリング１０２の間に挿入して修正し
たものである。表Ｂは、図２７から図３０までの実施例
に関する、基部から頂部までのドーム高さＨ、ウェーハ
から側壁上部までの高さｈ、スペーサ高さｈ’、および
ウェーハからシーリングまでの全高ＨＴの各値を示す。
図２７から図３０までの実施例について測定したウェー
ハ面全体にわたる各イオン密度分布を、図３１の各曲線
Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤで示す。

【００５７】表Ｂ図ＨｈＨ＋ｈソース電力バイアス電力２７０” １．９５” １．９５” ２８２．９５” １．９５” ４．９０” ８００Ｗ２２０Ｗ２９２．９５” ２．９５” ５．９０”１２００Ｗ２００Ｗ３０２．９５” ３．８３” ６．８０”１２００Ｗ１９０Ｗ図２７において、シーリング１０１は平坦に近く、従っ
てシーリングにおける再結合ロスは、ウェーハ中央部の
上方で優勢となる。更に、より平坦なシーリングはウェ
ーハにより近いので、シーリングにおける不均一なプラ
ズマ分布がプラズマの拡散によってウェーハ面における
より均一な分布へと変化する機会が少ない。その結果、
図３１の曲線Ａで示すように、ウェーハ中央部近傍にお
けるプラズマイオン密度は、極めて低い。

【００５８】図２８において、シーリング１０２は多半
径ドーム形であって、中央部の半径Ｒ１は１４．７イン
チ程度、コーナーの小半径ｒ１は約２インチの範囲、お
よび高さはＨである。ドーム形シーリング１０２の曲率
によって、ウェーハ中央部からシーリング１０２までの
距離が大きくなるので、図３１の曲線Ｂで示すように、
ウェーハ中央部における再結合ロスは無視できる。事
実、ウェーハ中央部における再結合ロスをなくすると、
図２８のリアクタは最高イオン密度を生じる。不利な点
は、密度が不均一であるので、ウェーハ中央部に著しい
ピークを持つことである。コイル１２０は図２８におい
てウェーハ中央部に比較的近いので、ポリマーの形成が
多少抑制され、エッチングプロフィルとエッチングの選
択性の悪化をもたらす。更に、局部的イオン化がウェー
ハ１３０に極めて近いので、ウェーハ面に衝突するイオ
ンの方向性は更に不定となり、エッチングプロフィルは
更に悪化する。本実施例において得られた劣等エッチン
グプロフィルは、エッチングされた側壁が凹形であるア
ルミニウムエッチング処理に関する図３２のＳＥＭ（走
査電子顕微鏡）写真に対応する結果をもたらしている。

【００５９】図２９において、ドーム形シーリング１０
２は１インチの垂直円筒形スペーサ１０５Ａによって持
ち上げられているので、コイルからウェーハまでの距離
は更に大きい。その結果、ポリマーの形成は余り抑制さ
れず、イオンの方向性はより垂直となり、エッチングプ
ロフィルとエッチング選択性を改善する。この実施例に
おいて得られた優れたエッチングプロフィルは、エッチ
ングされた側壁が真直であるアルミニウムエッチング処
理に関する図３３のＳＥＭ写真に対応する結果をもたら
している。有利なことに、コイル１２０は依然としてウ
ェーハ１３０に十分に近く、イオン密度は図２６の曲線
Ｃで示すように比較的高い。更に、イオン密度もより均
一である。

【００６０】図３０において、約２インチのスペーサ１
０５Ｂによってウェーハからコイルまでの距離が更に大
きくなっているので、ウェーハ面におけるイオン密度は
図２５Ｂの曲線Ｄで示すように、更に低い。しかし、図
３０の実施例によって得られたエッチングプロフィル
は、図３３のＳＥＭ写真に対応し、図２９の実施例によ
って得られたものと実質的に同一である。図２９の実施
例の一つの利点は、上記の表Ｂに示すように、ウェーハ
ペデスタルに印加するＲＦパワーが、図２７と図２８の
実施例で用いた値より低下する。事実、表Ｂは、図２７
と図２９の両実施例間でＲＦバイアスパワーが約１５％
減少していることを示している。このバイアスパワーの
低下はイオン損傷を低減し、大きな利点となる。

【００６１】もう一つの利点は、図２７の平坦なシーリ
ングの実施例においては、二酸化珪素に対するポリシリ
コンのエッチング選択性は１５：１未満であり、ドーム
形コイルを持つ図２４Ｂの実施例においては約１５：
１、図２９と図３０の両実施例においては２０：１に近
いことである。

【００６２】表Ｃは、本発明の一実施例の寸法を示す。

【００６３】表ＣＨｈＤｄＲｒ２．９５” ４．０２” １３．６４” ６” １４．７” ２” 本実施例において、コイル１２０の巻線開始点は、円筒
形側壁１０５が接するドーム形シーリングの下部であっ
て、０．７５インチのピッチで約６回巻き、コイルの下
端から約１．７５回巻き上がった点にＲＦプラズマソー
スパワーを印加した。コーナー半径ｒの中心はドーム基
部の高さに置いた。ウェーハの直径ｄが８インチに対し
ては、チャンバの直径Ｄは１４インチから１５インチ程
度が望ましく、直径１２インチのウェーハに関してチャ
ンバの直径Ｄは１８インチから２０インチ程度が望まし
い。

【００６４】表Ｄは、基部から頂部までのドーム高さＨ
が４．７インチの高いドーム形シーリングと形状模倣コ
イルを用いた、図２８、図２９および図３６の実施例に
関する代替寸法を示す。

【００６５】表Ｄ図ＨｈＨ＋ｈ２８４．７” １．９” ６．６” ２９４．７” ２．９” ７．６” ３０４．７” ３．９” ８．６” 望ましいｈの値は、ポリシリコンエッチング処理では約
４．２インチ、金属エッチング処理では約３．２イン
チ、酸化物エッチング処理では約２．５インチである。

【００６６】図２２から図２５までの段階的変化と同様
に、図２７から図３０までの段階的変化においても、Ｒ
／ｒの値が２から１０まで、ｈが約１．５インチから約
４インチまでで、Ｈが約３インチから約６インチまで、
およびＨ＋ｈが約６インチから７インチまで程度の範囲
とすれば前記問題が解決されることを、本発明は見いだ
した。本発明の他の実施例においては、Ｈ＋ｈの範囲
は、３インチから１１インチの範囲にまで拡張可能であ
り、より大きい寸法は、より大きいウェーハ（例えば直
径３００ｍｍのウェーハ）を収容するため、より大きい
直径のチャンバに適用する。そのような寸法範囲は、厳
密に形状模倣した図２２ー２５と図２７−３０の実施例
のみならず、図１から図２１までの実施例にも適用可能
である。これはまた、シーリング形状が必ずしも多半径
ドームでない、例えば円錐形や平坦な実施例にも適用可
能である。

【００６７】

【本発明の好的実施例】本発明に従って直径２００ｍｍ
のウェーハを処理するための好ましい実施例において、
ｈ＝約３インチ、Ｈ＝約４インチ、Ｒ＝約１５インチ、
およびｒ＝約２．３インチである。直径３００ｍｍのウ
ェーハに関しては、Ｈ＝約６インチ、およびｈ＝約５イ
ンチである。しかし、本発明は、これらの寸法に全く限
定しない。具体的には、Ｈ＋ｈは５インチから８インチ
までの中間範囲、或いは更に広い３インチから１１イン
チまでの範囲とすることができる。

【００６８】多半径ドーム形シーリングを優先することこの明細書において既に言及したように、多半径ドーム
形シーリングは、他の要因が不変であれば、ウェーハ
（またはウェーハペデスタル）面において均一性の最も
高いプラズマイオン分布を提供する。例えば誘導コイル
アンテナのようなＲＦ信号印加装置の下にあるシーリン
グ形状は、下記のようにウェーハ面におけるプラズマイ
オン密度分布に影響を及ぼす。すなわち、ＲＦ信号印加
装置（例えば、オーバーヘッドコイルアンテナ）からの
ＲＦパワーの大部分が、多くの場合にアンテナに最も近
いプラズマの縁（エッジ）に沿った吸収領域内に限定さ
れるＲＦパワー蓄積の空間的分布に従ってプラズマ内に
蓄積する。（この領域の深さは、ＲＦフィールドのスキ
ン深さ(skin depth)に依存する。）プラズマイオン密度
のウェーハ面における空間的分布は、ＲＦパワー蓄積の
空間的分布の強い影響を受ける。シーリングの形状を変
えることによって、プラズマの縁をウェーハ面に対して
移動させることができ、これによってＲＦ吸収領域の位
置を変えることができる。その結果、ＲＦパワー蓄積の
空間的分布がウェーハ面に対して変化し、これによっ
て、ウェーハ面におけるプラズマイオン密度の空間的分
布が変化する。一般的に、図２６と図３１に関する上記
説明のように、シーリングの高さが低い（ＲＦ吸収領域
からウェーハまでの距離が短い）と、ウェーハ面におけ
るイオン密度分布は、オーバーヘッドコイルアンテナの
対称性のため、中央が低くなる。また、シーリングの高
さが高い（ＲＦ吸収領域からウェーハまでの距離が長
い）と、シーリングからウェーハまでのより長い距離に
沿って中央に向かうプラズマイオンの拡散とチャンバ側
壁近傍におけるＲＦフィールドの最小化のため、ウェー
ハ面におけるイオン密度分布は、中央が高くなる。

【００６９】多半径ドーム形状は、他の形状に比較し
て、ウェーハ面における最も均一なプラズマイオン密度
分布を提供する。これに対して、平坦なシーリング形状
は、ウェーハからシーリングまでの高さが比較的大きい
場合に中央部が高くなり、ウェーハからシーリングまで
の高さが比較的小さい場合に中央部が低くなる、ウェー
ハ面における半径方向のプラズマイオン密度の分布を補
償することができない。球形シーリングは、その中央部
すなわち頂部がウェーハの上方の更に高い位置にあるの
で、中央部へのプラズマの拡散が更に強くなり、その結
果、ウェーハ面におけるプラズマイオン密度分布は、中
央が高く、不均一となる。図３５は、同じオーバーヘッ
ドコイルアンテナを用いた、ほぼ球形のシーリングと、
多半径ドームシーリングについて得られたプラズマイオ
ン密度の半径方向の分布を比較したグラフである。図３
５は、より球形に近いドーム形シーリングに対して多半
径ドームシーリングの方が優位にあることを示してい
る。多半径ドームシーリングを用いて得られたイオン分
布は、ほぼ均一である一方、より球形に近いドーム形シ
ーリングを用いて得られたイオン分布は中央部が高く、
不均一である。

【００７０】多半径ドームシーリングの最も効果的なウ
ェーハからシーリングまでの高さ多半径ドーム形シーリング自体については、ウェーハか
らシーリングまでの高さ（またはウェーハペデスタルか
らシーリングまでの高さ）次第で、ウェーハ面における
半径方向のプラズマイオン密度分布が理想的に均一なも
のに達しないことがある。従って、多半径ドーム形シー
リングをウェーハペデスタルの上方の適切な高さに配置
することによって、プラズマイオン密度分布を更に改善
できることが、この発明の一つの発見である。本発明の
この態様によれば、ウェーハからシーリングまでの高さ
が比較的大きくて、プラズマイオン密度の半径方向の分
布が中央部で高くなる場合と、ウェーハからシーリング
までの高さが比較的小さくて、プラズマイオン密度の半
径方向の分布が中央部で低くなる場合の、二つの制限す
る場合がある。イオン分布の均一性は、二つの制限する
場合の高さの中間にシーリングを配置することによって
改善することができる。事実、最良のイオン分布の均一
性（すなわち、ウェーハ面における最も平坦に近いプラ
ズマイオン密度の半径方向の分布）は、チャンバ圧力、
用いられる特定のガスのガス相再結合率、およびその他
の要因に依存する、ウェーハからシーリングまでの特定
の高さにおいて達成することができる。

【００７１】金属エッチング処理用に適したプロセスガ
スの組成に関しては、シーリングとリアクタの形状寸法
の理想的な一つの組合せを、表Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤに
ついて考察した仕様の中で既に示した。そのようなガス
組成は普通、主要なエッチャントとして塩素ガス、更
に、窒素や不活性ガスのような非反応性ガスを含む。そ
のような金属エッチングガス組成は、主要なエッチャン
トとして塩素ガス、更にＢＣｌ₃、ＨＣｌ、および／ま
たはＨＢｒなどの副次的エッチャントガスを含むことが
できる。副次的エッチャントガスＢＣｌ₃、ＨＣｌ、お
よびＨＢｒのいずれか一つ、あるいは二つ、または三つ
全部を塩素ガスに加えてもよい。

【００７２】ポリシリコンのエッチングでは、ポリシリ
コンエッチング処理に適合するプロセスガスとして、酸
素、非反応性ガス、不活性ガスの、少なくとも一つと混
合することのできる、塩素、ＨＢｒの、少なくとも一つ
のエッチャントを含むことができる。

【００７３】典型的な二酸化珪素エッチング処理におい
ては、プロセスガスは、非酸素含有層に堆積し、それを
保護する傾向のある、エッチャント前駆体およびエッチ
ング不動態化材料前駆体の両方である。具体的には、プ
ラズマ内のフッ化カーボンガスまたはフッ化炭化水素ガ
スが、フッ化カーボン不動態化核種およびフッ素エッチ
ャント核種を形成する。しかし、プロセスガス組成がそ
のように変化すると、イオン密度分布が変化し、理想的
なシーリング高さが変わる可能性があるので、以下、こ
れを説明する。

【００７４】イオン分布に及ぼすプロセスガスの化学的
仕様の影響選択したプロセスガス組成の拡散率と再結合率によっ
て、理想的なシーリング高さは異なる。従って、例え
ば、拡散率が速く再結合率が低いガス組成を用いると、
チャンバ中央部へのガスの拡散が強くなり、より多くの
プラズマが中央部へ供給される傾向があり、プラズマイ
オン密度の半径方向分布が中央部で高くなる傾向が強く
なる。従って、そのようなガスに関しては、ウェーハか
らシーリングまでの理想的な高さは低くなる。そのよう
な差は、図２１のグラフについて既に説明した。多少異
なる態様（aspect）を、塩素含有プラズマによる実験デ
ータを含む図２８のグラフに示す。図３６において、
（イオン電流フラックスとして測定した）プラズマイオ
ン密度分布は、アルゴンは拡散率が高く再結合率が低い
ので、中央部が高くなる一方、塩素は拡散率が低く再結
合率が高いので、分布は実質的に平坦である。図３６を
詳しく見ると、塩素に関して達成された最適分布は、実
験データが示しているように、両端がわずかに跳ね上が
り、中央がわずかに凹んでいて、わずかに「Ｍ形」とな
っている。（この効果は、塩素含有プラズマイオン分布
を定性的に示す図２１では誇張されている。）従って、
本発明によって達成される最適なイオン密度分布は、た
とえ完全に平坦（均一）でないとしても、中高でも中低
でもないということができる。

【００７５】イオン密度分布に及ぼすチャンバ圧力の影
響同様に、多半径シーリングの理想的なウェーハからシー
リングまでの高さも、チャンバ圧力に依存する。チャン
バ圧力が高いと、再結合率が高くなり、ガスおよび／ま
たはエッチャント核種の中央部への拡散が減少する。そ
の結果、チャンバ圧力が高いと、プラズマイオン密度の
半径方向の分布は、中央部が低い傾向となる。チャンバ
圧力が低いと、この半径方向の分布は、中央部が高い傾
向となる。従って、チャンバを必要な任意の圧力に保ち
つつ、中高でも中低でもないイオン密度分布をどのよう
にして達成するかが、一つの問題である。一つの解法
は、プラズマリアクタの可能な限り広範囲の処理を提供
するような、広範囲の処理条件（例えば特定のチャンバ
圧力、プラズマソースパワー、プラズマの化学的仕様）
について、プロセスの最適化（例えばプラズマイオン密
度分布の均一性）が達成できるように、シーリングを理
想的な高さに設定することである。

【００７６】イオン密度分布に及ぼすＲＦソースパワー
の影響以上検討したように、ＲＦパワー吸収領域は、ＲＦ信号
印加装置の下方のプラズマエッジから、ＲＦフィールド
のスキン深さによって決まる深さにまで延在する。この
スキン深さは、シーリングの上方のＲＦ信号印加装置へ
印加されるＲＦパワーの増加とともに減少する。従っ
て、ＲＦパワーレベルを増加させることにより、ウェー
ハの上方のＲＦパワー吸収領域の高さは増加し、シーリ
ング高さを上げることにより得られる結果、すなわち、
より中高のイオン密度分布が達成できる。同様に、ＲＦ
パワーを減少させることにより、中低のイオン密度分布
が得られる。上記の内容を、５００ワットと２０００ワ
ットの二つの異なるソースパワーレベルに関する特定の
処理条件の組合せ（セット）における、一つのオーバー
ヘッドコイルインダクタのプラズマイオン密度の半径方
向分布のシミュレーションを示す図３７のグラフで図示
する。分布は、５００ワットにおいてはかなり平坦であ
るが、２０００ワットにおいては明らかに中高である。
従って、必要な任意のＲＦパワーレベルを印加しつつ、
中高でも中低でもないイオン密度分布を、どのようにし
て獲得するかが一つの問題である。この解法は、多半径
ドーム形シーリングを用いることである。その理由は、
多半径ドーム形シーリングを用いて得られるプラズマイ
オン密度分布は、他の寸法形状を用いるよりも、はるか
に広い範囲のプラズマソースパワーレベル全体にわたっ
て、より均一に近いからである。

【００７７】ポリシリコンエッチング処理多半径ドーム形シーリングの、ウェーハからシーリング
までの理想的な高さに影響を及ぼす上記すべての要因
は、ポリシリコンエッチング処理に影響を及ぼす。ポリ
シリコンをエッチングする際、一つの要因が一般的に電
解効果トランジスタのゲート長さと面積を画成するが、
これはダイ全体にわたってほぼ完全に均一でなければな
らない重要な寸法である。そのためには、ダイ全体にわ
たって均一的に完全な（垂直な）エッチングプロフィル
が必要である。エッチングプロフィルの均一性は、チャ
ンバ圧力を低く、ガス流量を高く選ぶことによって最適
化される。低いチャンバ圧力は一般的に約１から２０ｍ
Ｔの範囲内であるが、約５０ｍＴまでの範囲にすること
もでき、高いガス流量は１５０から１０００ｓｃｃｍの
範囲内である。典型的なポリシリコンエッチング処理
は、約１から５ｍＴ（２ｍＴあたりが望ましい）の低い
チャンバ圧力と約１６０ｓｃｃｍのガス流量で行われ
る。ＲＦ電源の周波数は、金属エッチングでは２ＭＨｚ
と低いが、ポリシリコンエッチング処理では、１０ＭＨ
ｚを超える値（１２．５ＭＨｚが望ましい）にまで高め
ることが望ましい。更に、ポリシリコンエッチング処理
用のガス組成は多少異なり、塩素と、酸素および／また
はＨＢｒのようなもう一つの活性ガスを含むのが普通で
ある。更に、窒素のような非反応性ガス、またはヘリウ
ムのような不活性ガスを含めてもよい。ポリシリコンエ
ッチング処理が行われる圧力がより低いことが主な原因
で、ウェーハ面におけるイオン密度の半径方向分布は、
中高の傾向がより強く、従って、多半径ドームシーリン
グの、ウェーハからシーリングまでの理想的な高さは比
較的小さい。

【００７８】これは、一見克服困難な問題をもたらす。
すなわち、低くしたチャンバ圧力によって定まる理想的
な高さにまで多半径シーリングを下げることは、自明な
解決策であろうが、そのようにシーリングを下げること
は、普通は、側壁を貫通してチャンバがポンプへ吸引さ
れる真空ポンプ開口部を必然的に小さくする。ポンプ開
口部面積、従ってポンプ吸引速度、およびガス流量は、
ウェーハからシーリングまでの高さによって制限され
る。シーリングの高さを必要なだけ下げれば、有効圧送
速度が下がり、従ってガス流量は、エッチングプロフィ
ルの十分な均一性を保持するのに必要なハイレベル（例
えば１６０ｓｃｃｍ）を下回る。これによって、エッチ
ングプロフィルの均一性が不合格程度にまで下がり、重
大な問題である。従って、ポリシリコンエッチング処理
におけるイオン密度分布の中高傾向に対する必要な補償
は、シーリング高さを単に下げるだけでは達成できな
い。この状況を図３８に示す。この図は、側壁１０５の
開口部４００を通してチャンバ内はターボポンプ４１０
により、吸引される。開口部の最大高さはチャンバの底
部から側壁１０５の頂部まで延びている。ターボポンプ
４１０の有効圧送量（effective pumping rate）は開口
部４００の面積によって制限され、この面積は側壁１０
５の高さに、従ってウェーハペデスタル１１０の上方の
天上１００の高さに比例する。

【００７９】与えられたチャンバ圧力に関して良好なエ
ッチングプロフィルを維持するという問題は、上記のよ
うにポリシリコンエッチング処理において特に深刻であ
るが、同じ問題は、金属エッチング処理、酸化珪素エッ
チング処理、更にはプラズマエッチング処理にも一般的
に存在する。従って、この発明の目的は、例えば金属エ
ッチング、酸化珪素エッチング、ポリシリコンエッチン
グ、珪素化合物エッチング、窒化珪素エッチング、およ
びポリマーエッチングを含む広範囲で多様なプラズマエ
ッチング処理に関して、ウェーハ面全体にわたって優れ
たエッチングプロフィルと均一な処理条件を提供するこ
とである。

【００８０】オーバーヘッドＲＦ信号印加装置の開口部
の最適サイズこの問題の解決策は、プラズマイオン密度の半径方向分
布の必要程度の均一性を達成するため、オーバーヘッド
ＲＦ信号印加装置（例えばコイルアンテナ１２０）内の
中央開口部すなわち空洞の直径Ａ、つまり半径Ａ／２を
調節することである。図３９は、開口部のないコイル
と、これと同一のコイルに理想的な半径の中央開口部
（空洞）を設けたものについて、（ウェーハ面における
イオン電流フラックスによって測定した）プラズマイオ
ン密度分布の相違を示す。明らかに、イオン分布は後者
の場合にほぼ均一であり、前者の場合に中高、すなわち
不均一である。チャンバ圧力が比較的低いポリシリコン
エッチング処理においては、コイルアンテナ１２０の中
央開口部の半径を、最適に均一なプラズマイオン密度分
布が実現できる点まで増加される。このようにすれば、
多半径ドーム形シーリングの、ウェーハからシーリング
までの高さを減らす必要がなく、大きな利点となる。

【００８１】更に一般的に、ＲＦ信号印加装置（例えば
オーバーヘッドコイルアンテナ１２０）は平均半径によ
り特徴づけられる。単一の開口部または中央開口部を有
する環状のＲＦ信号印加装置の場合、平均半径は、その
外半径と内半径の和を２で除したものである。（ＲＦ信
号印加装置が二つ以上の環状セクションからなる場合
は、平均半径は別途計算する。）いずれにしても、平均
半径は、ＲＦ信号印加装置のすべての有限の周辺要素の
半径の平均であって、ＲＦ信号印加装置の半径方向分布
を特徴づける。開口部半径を増加させることは、ＲＦ信
号印加装置の平均半径を増加させる、より一般的操作の
一つである。平均半径は、両極端を限定する二つケース
の間で、ウェーハ面におけるプラズマイオン密度の半径
方向分布に影響を及ぼす。すなわち、（ａ）ＲＦ信号印
加装置の平均半径が大きいと、イオン密度分布は中低と
なり、（ｂ）ＲＦ信号印加装置の平均半径が小さいと、
イオン密度分布は中高となる、二つのケースである。
（ある与えられたシーリング高さに関して）最も均一な
イオン密度分布は、ＲＦ信号印加装置の平均半径を、こ
れら両極端の間で最適値に選ぶことによって実現され
る。図４０は、ウェーハ面におけるプラズマイオン密度
の半径方向の分布の不均一性が、ＲＦ信号印加装置の平
均半径の関数として、「ポジティブ」すなわち中高分布
から「ネガティブ」すなわち中低分布へどのように変化
するかを示す。不均一性は、イオン密度の中心が分布の
メジアン（中央値）密度から偏る百分率として表す。中
高分布は正の偏りを持ち、中低分布は負の偏りを持つ。
図３２の縦軸はウェーハ面におけるプラズマイオン密度
の半径方向の分布の不均一性の値を示す。原点では、不
均一性がゼロなので、分布が均一で、「中高」および
「中低」が少なくとも皆無に近い。横軸はＲＦ信号印加
装置の平均半径である。図４０の各曲線は、ガスの異な
る化学的条件、異なるチャンバ圧力、および異なるＲＦ
ソースパワーレベルを用いて行った異なるポリシリコン
エッチングプロセスに対応する。各曲線と横軸との交点
が理想的平均半径を示す。図４０の曲線Ａの処理は、塩
素と酸素の混合物を用いて、極めて低いチャンバ圧力に
おいて行われる。図４０の曲線Ｂの処理は、塩素とアル
ゴンの混合物を用いて、より高いチャンバ圧力において
行われる。図４０の曲線Ｃの処理は、塩素、ＨＢｒ、酸
素、およびヘリウムの混合物を用いて、低いチャンバ圧
力において行われる。図４０の曲線Ｄの処理は、ＨＢ
ｒ、酸素、およびヘリウムの混合物を用いて、高いチャ
ンバ圧力において行われる。図４０の曲線Ｅの処理は、
塩素、酸素、および窒素の混合物を用いて、低いチャン
バ圧力において行われる。曲線Ｂ、Ｃ、およびＤは、表
Ｃにかなり類似する、下表Ｅに具体的に与えられた形状
寸法のリアクタに関し、平均半径６．８５インチの近傍
で横軸に交差する。従って、そのようなリアクタにとっ
て、そのようなポリシリコンエッチング処理のために
は、オーバーヘッド信号印加装置の開口部の平均半径は
６．８５インチが適している。下表Ｅのリアクタにおい
ては、オーバーヘッドコイルの内半径Ａ／２は６．０７
インチ、オーバーヘッドコイルの外半径は７．６２イン
チが望ましい。

【００８２】表ＥＨｈＤｄＲｒ４．２” ２” １４” ８” １５” ２” 全高Ｈ＋ｈを６インチまたは７インチのオーダーで開示
しているが、処理要件次第では、全高Ｈ＋ｈを８インチ
以上としてもよい。

【００８３】図４０の各曲線は、オーバーヘッドコイル
アンテナ１２０へ印加されるソースパワーの変化、チャ
ンバ圧力の変化、およびプロセスガスの化学的性質の変
化の影響を受ける。ソースパワーを上げるか、チャンバ
圧力を下げると、イオン分布は中高を有する傾向が強ま
る。それらを変化させると、図４０の曲線は、比例して
右へ移動する（信号印加装置の理想的平均半径が大きく
なる）のが一般的である。同様に、逆に変化させる（ソ
ースパワーを下げるか、チャンバ圧力を上げる）と、図
４０の曲線は、左へ移動する（信号印加装置の理想的平
均半径が小さくなる）のが一般的である。しかし、直径
６インチと１２インチとの間の半導体ウェーハのプラズ
マ処理に係わるほとんどの実際の用途に関して、リアク
タチャンバの直径は約１２インチと２０インチとの間で
あって、シーリング全高Ｈ＋ｈ対コイルアンテナ平均半
径Ｒ_mの比（Ｈ＋ｈ）／Ｒ_mは、多半径ドーム形シーリン
グに関して約０．８と１．５との間であると期待され
る。この明細書で既に検討したように、シーリングの多
半径ドーム形状は、その大半径と小半径の比Ｒ／ｒが２
と１０の間であることが望ましい。一つの好ましい実施
例において、シーリングの全高対コイルアンテナの平均
半径の比（Ｈ＋ｈ）／Ｒ_mは、ウェーハ直径が６インチ
から８インチの範囲である場合、約１４／６．８５であ
る。

【００８４】この発明は、ポリシリコン、二酸化珪素、
および金属の材料のいずれをプラズマエッチングするの
にも有用である。下記の用途はこの明細書において既に
説明した。金属のエッチングにおいて、金属エッチング
処理に適合するプロセスガスは、エッチャントである塩
素、ＢＣｌ₂、ＨＣｌ、ＨＢｒのうち少なくとも一つを
含むことができ、他方ウェーハサポート上のシーリング
高さは７．９インチ、ＲＦ信号周波数は約２ＭＨｚとす
ることができる。二酸化珪素のエッチングにおいて、酸
化珪素エッチング処理に適合するプロセスガスは、エッ
チャント前駆体であるフッ化カーボン、フッ化炭化水素
の少なくとも一方を含むことができ、他方ウェーハサポ
ート上のシーリング高さは約７．２インチ、ＲＦ信号周
波数は約２ＭＨｚとすることができる。ポリシリコンの
エッチングにおいて、ポリシリコンエッチング処理に適
合するプロセスガスは、エッチャントである塩素、ＨＢ
ｒの少なくとも一方を含むことができ、これに酸素、非
反応性ガス、不活性ガスのうち少なくとも一つを混合し
てもよく、他方ウェーハサポート上のシーリング高さは
約８．９インチ、ＲＦ信号周波数は約１０ＭＨｚを超え
ることができる。ポリシリコンエッチングに関しては、
チャンバ圧力は約２０ｍＴ未満で、１から５ｍＴまでの
間に低く維持することができる。

【００８５】好ましい実施例においては、シーリングの
内外両面が多半径ドーム形状面であるが、代替の実施例
において、チャンバの頂部の内側の多半径形状を、同一
形状のライナーによって提供でき、それによりシーリン
グ自体を別の形状（例えば平坦）にしてもよい。いずれ
にしても、シーリングに隣接する、チャンバの頂部内面
は多半径ドーム形状面であることが望ましい。

【００８６】発明の利点上記のように、この発明は、パワー蓄積、方位角に関す
る電界、イオン密度とイオンフラックスの方向性、およ
び電子温度において利点を提供する。具体的には、固定
した処理諸条件のセットに対して、ウェーハにおける電
界が減少し、デバイスの損傷が減少する。イオンが生成
される領域（すなわちコイルに最も近い領域）がウェー
ハから遠いので、イオンは、ウェーハに到達するまでに
拡散することにより、不均一性は軽減される。イオンフ
ラックスは更に平行化されるので、非等方性エッチング
を達成するためには、ウェーハへ印加するバイアス電圧
が、一般的により低い値で足りる。ウェーハ面上の電子
温度勾配は減少し、それによってデバイスの損傷が確実
に減少する。

【００８７】特定用途の実施例この発明の好ましい実施例は、広範囲の用途性を持ち、
従って必ずしも用途が特定されたり、特定の処理用途に
限定されたりしないが、なお特定の用途に最適ないくつ
かの実施例がある。具体的には、ウェーハサポートから
シーリングまでの高さと、環状コイルの平均半径の特定
の範囲は、例えば金属エッチング、ポリシリコンエッチ
ング、酸化珪素エッチング、等の用途によっていくらか
変化する。他方、本発明の広い処理範囲と広い用途性に
より、この明細書に記載したこの発明の範囲内に入るシ
ーリング高さと環状コイル平均半径を含む、この発明を
具現する同一のリアクタは、修正や置き換えを必要とす
ることなく、多くの或いはすべてのプラズマエッチング
用途（例えば金属エッチング、酸化物エッチング、およ
びポリシリコンエッチング）の目的を十分に果たし、こ
れは大きな利点である。この明細書のこのセクションの
目的は、特定の用途によって変化する可能性のあるいく
つかの優先事項を指摘することである。

【００８８】直径２００ｍｍ（８インチ）のウェーハに
関して、金属とポリシリコンの両エッチング処理のた
め、シーリング高さはいずれも７インチ付近が望ましい
が、３インチから１１インチまでの範囲であればよい。
酸化物エッチング処理について、シーリング高さは同じ
範囲内にあればよいが、４インチに近いことが望まし
い。直径２００ｍｍ（８インチ）のウェーハにとって、
環状オーバーヘッドコイルの平均半径は、金属エッチン
グに関して３インチから９インチの範囲、ポリシリコン
エッチングに関して６インチから１２インチの範囲、お
よび酸化珪素エッチングに関して５インチから１１イン
チの範囲である。直径３００ｍｍ（１２インチ）のウェ
ーハにとって、金属とポリシリコンの両エッチング処理
に関して、シーリング高さはいずれも４インチから１２
インチの範囲である一方、酸化物エッチングに関して３
インチから９インチの範囲である。直径３００ｍｍ（１
２インチ）のウェーハにとって、環状コイルの平均半径
は、金属エッチングに関して５インチから１５インチの
範囲であり、好ましい値は約１０インチである一方、酸
化物エッチングに関しても同じ範囲でよいが、約９イン
チが望ましい。

【００８９】用途間の上記差異の少なくともいくつか
は、一般的に下記から生ずる。酸化物エッチング処理
は、ウェーハ面において、金属またはポリシリコンのエ
ッチング処理よりも高いイオンフラックス密度を必要と
し、従って、より低いシーリング高さがが望ましい。ポ
リシリコンエッチング処理用の環状コイル平均半径は、
ポリシリコンエッチング処理が他のエッチング処理より
はるかに高い（約６倍）プラズマソースパワーＲＦ周波
数を用いるので、金属または酸化珪素エッチング処理用
のそれよりも一般的に大きい。

【００９０】処理毎の副次的範囲の寸法形状の要約好ましい実施例において、シーリングは、両者の比が約
２から１０までの範囲にある大半径と小半径を持つ、チ
ャンバの多半径ドーム形内面を画成する。リアクタのチ
ャンバ直径は約１４インチ、信号印加装置の平均半径は
約７インチである。しかし更に一般的には、直径が２０
０ｍｍを超えるチャンバについては、シーリング高さは
３から１１インチの範囲内にある。また、直径が３００
ｍｍを超えるチャンバについては、シーリング高さは４
から１２インチの範囲内にある。

【００９１】代替実施例において、シーリングはウェー
ハペデスタルに臨む平坦な内面を含むことができる。ま
た、シーリングは、内面の最高部分が中間高さに配設さ
れる、ウェーハペデスタルに臨む滑らかな三次元形状の
内面を含む。

【００９２】一般的に、ウェーハの直径が約６から１２
インチの範囲である場合、チャンバの直径は約１２イン
チから２４インチの間である。

【００９３】処理ガスが金属エッチング処理に適合する
場合、その処理ガスはエッチャントである塩素、ＢＣｌ
₂、ＨＣｌ、ＨＢｒのうち少なくとも一つを含むことが
できる。その場合、サポート上方のシーリングは約３イ
ンチから１１インチの高さ範囲にあり、平均半径は約３
インチから９インチの範囲にあり、チャンバは２００ｍ
ｍウェーハを収容するのに十分な大きさであるか、或い
は、サポート上のシーリングが約４インチから１２イン
チの高さ範囲にあり、平均半径は約５インチから１４イ
ンチの範囲であり、チャンバは３００ｍｍウェーハを収
容するのに十分な大きさである。処理ガスが酸化珪素エ
ッチング処理に適合する場合、その処理ガスはエッチャ
ント前駆体であるフッ化カーボン、フッ化炭化水素の少
なくとも一方を含むことができる。その場合、サポート
上のシーリングは約３インチから１１インチの高さ範囲
にあり、平均半径は約５インチから１１インチの範囲で
あり、チャンバは２００ｍｍウェーハを収容するのに十
分な大きさであるか、或いは、サポート上のシーリング
が約４インチから１２インチの高さ範囲にあり、平均半
径は約６インチから１４インチの範囲であり、チャンバ
は３００ｍｍウェーハを収容するのに十分な大きさであ
る。処理ガスがポリシリコンエッチング処理に適合する
場合、その処理ガスは、酸素、非反応性ガス、不活性ガ
スのうち少なくとも一つを混合した、エッチャントであ
る塩素、ＨＢｒの少なくとも一方を含むことができる。
その場合、サポート上のシーリングは約３インチから１
１インチの高さ範囲にあり、平均半径は約４インチから
１２インチの範囲であり、チャンバは２００ｍｍウェー
ハを収容するのに十分な大きさであるか、或いは、サポ
ート上のシーリングが約４インチから１２インチの高さ
範囲にあり、平均半径は約６インチから１５インチの範
囲であり、チャンバは３００ｍｍウェーハを収容するの
に十分な大きさである。多くのエッチング処理におい
て、ＲＦソースのパワー周波数は約２ＭＨｚであるが、
ポリシリコンエッチングの場合、その周波数は１０ＭＨ
ｚを超えることができ（例えば１２ＭＨｚ）、更に、こ
の処理は、チャンバ内の圧力を２０ｍＴ未満（例えば約
１ｍＴと５ｍＴの間）に維持してもよい。

【００９４】ウェーハペデスタル上方のシーリングの高
さとＲＦ信号印加装置の平均半径は、両者間の比を、約
０．８から１．５の範囲内に決めることが望ましい。

【００９５】他のシーリング形状寸法へのこの発明の用
途性上記のように、この発明は、多半径ドーム形シーリング
という特徴に加えて、ウェーハサポート上のシーリング
高さと環状オーバーヘッドコイルインダクタの開口部の
サイズ（または平均半径）の最適範囲のような、他の特
徴を含む。この発明のこれら他の特徴は、シーリングに
隣接する多半径ドーム形内面がない場合、上に説明した
各詳細に従って実施してもよい。例えば、最適シーリン
グ高さおよび／またはコイル開口部平均半径の上記仕様
に記載した教示を遵守しつつ、平坦なシーリングを用い
てもよい。

【００９６】この発明を、好ましい実施例を参照して詳
細に説明したが、この発明の精神と範囲から離れること
なく、その変形や修正を行い得るものと解釈するべきで
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の第１実施例に対応する誘導
結合ＲＦプラズマリアクタの側面破断略図（simplified
cut-away side view）である。

【図２】図２は、この発明の第２実施例に対応する誘導
結合ＲＦプラズマリアクタの側面破断略図である。

【図３】図３は、この発明の第３実施例に対応する誘導
結合ＲＦプラズマリアクタの側面破断略図である。

【図４】図４は、この発明の第４実施例に対応する誘導
結合ＲＦプラズマリアクタの側面破断略図である。

【図５】図５は、この発明の第５実施例に対応する誘導
結合ＲＦプラズマリアクタの側面破断略図である。

【図６】図６は、この発明の第６実施例に対応する誘導
結合ＲＦプラズマリアクタの側面破断略図である。

【図７】図７は、この発明の第７実施例に対応する誘導
結合ＲＦプラズマリアクタの側面破断略図である。

【図８】図８は、この発明の第８実施例に対応する誘導
結合ＲＦプラズマリアクタの側面破断略図である。

【図９】図９は、この発明の第９実施例に対応する誘導
結合ＲＦプラズマリアクタの側面破断略図である。

【図１０】図１０は、この発明の第１０実施例に対応す
る誘導結合ＲＦプラズマリアクタの側面破断略図であ
る。

【図１１】図１１は、この発明の第１１実施例に対応す
る誘導結合ＲＦプラズマリアクタの側面破断略図であ
る。

【図１２】図１２は、この発明の第１２実施例に対応す
る誘導結合ＲＦプラズマリアクタの側面破断略図であ
る。

【図１３】図１３は、この発明の第１３実施例に対応す
る誘導結合ＲＦプラズマリアクタの側面破断略図であ
る。

【図１４】図１４は、この発明の第１４実施例に対応す
る誘導結合ＲＦプラズマリアクタの側面破断略図であ
る。

【図１５】図１５は、この発明の第１５実施例に対応す
る誘導結合ＲＦプラズマリアクタの側面破断略図であ
る。

【図１６】図１６は、複数の同心スパイラル導体から成
るコイル導体を用いた、図１に対応する実施例を示す図
である。

【図１７】図１７は、複数の同心スパイラル導体から成
るコイル導体を用いた、図５に対応する実施例を示す図
である。

【図１８】図１８は、複数の同心スパイラル導体から成
るコイル導体を用いた、図１１に対応する実施例を示す
図である。

【図１９】図１９は、複数の同心スパイラル導体から成
るコイル導体を用いた、図１４に対応する実施例を示す
図である。

【図２０】図２０は、図１９の実施例を、インダクタの
異なる各部に独立的にパワーを供給するように変更した
ものを示す図である。

【図２１】図２１は、ドームのシーリングの形状に倣っ
たコイルインダクタと、直円筒コイルインダクタとに関
して、プラズマイオンフラックス密度の空間的分布を比
較した実験データのグラフである。

【図２２】図２２は、多半径ドーム形シーリングの平坦
度に伴いＲＦプラズマリアクタの徐々に変化する形状変
化を示す図である。

【図２３】図２３は、多半径ドーム形シーリングの平坦
度に伴いＲＦプラズマリアクタの徐々に変化する形状変
化を示す図である。

【図２４】図２４は、多半径ドーム形シーリングの平坦
度に伴いＲＦプラズマリアクタの徐々に変化する形状変
化を示す図である。

【図２５】図２５は、多半径ドーム形シーリングの平坦
度に伴いＲＦプラズマリアクタの徐々に変化する形状変
化を示す図である。

【図２６】図２６は、図２２から図２５までの各例に対
応する曲線を含む、リアクタチャンバ内のウェーハ上の
半径方向位置の関数としてのイオン密度のグラフであ
る。

【図２７】図２７は、チャンバ側壁の高さに伴って形状
が徐々に変化する多半径ドームシーリングを用いたＲＦ
プラズマリアクタの形状変化を示す図である。

【図２８】図２８は、チャンバ側壁の高さに伴って形状
が徐々に変化する多半径ドームシーリングを用いたＲＦ
プラズマリアクタの形状変化を示す図である。

【図２９】図２９は、チャンバ側壁の高さに伴って形状
が徐々に変化する多半径ドームシーリングを用いたＲＦ
プラズマリアクタの形状変化を示す図である。

【図３０】図３０は、チャンバ側壁の高さに伴って形状
が徐々に変化する多半径ドームシーリングを用いたＲＦ
プラズマリアクタの形状変化を示す図である。

【図３１】図３１は、図２７から図３０までの各例に対
応する曲線を含む、リアクタチャンバ内のウェーハ上の
半径方向位置の関数としてのイオン密度のグラフであ
る。

【図３２】図３２は、図２８に対応する実施例によって
得られたエッチング済み側壁プロフィルの走査顕微鏡
（ＳＥＭ）写真である。

【図３３】図３３は、図２９に対応する実施例によって
得られたエッチング済み側壁プロフィルのＳＥＭ写真で
ある。

【図３４】図３４は、図３０に対応する実施例によって
得られたエッチング済み側壁プロフィルのＳＥＭ写真で
ある。

【図３５】図３５は、縦軸がウェーハ面においてイオン
電流フラックスとして測定したプラズマイオン密度を示
し、横軸がウェーハ面上の半径方向距離を示し、ほぼ半
球状ドームシーリングと多半径ドーム形シーリングにつ
いて得られた半径方向のイオン密度分布を比較するグラ
フである。

【図３６】図３６は、縦軸がウェーハ面においてイオン
電流フラックスとして測定したプラズマイオン密度を示
し、横軸がウェーハ面上の半径方向距離を示し、同様な
条件下でアルゴンガスと塩素ガスについて得られた半径
方向のイオン密度分布を比較するグラフである。

【図３７】図３７は、縦軸がウェーハ面においてイオン
電流フラックスとして測定したプラズマイオン密度を示
し、横軸がウェーハ面上の半径方向距離を示し、５００
ワットと１０００ワットのプラズマ電源について得られ
た半径方向のイオン密度分布を比較するグラフである。

【図３８】図３８は、ターボポンプによって真空吸引す
るための開口部を側壁にあけた多半径ドームを持つプラ
ズマリアクタを示す図である。

【図３９】図３９は、縦軸がウェーハ面においてイオン
電流フラックスとして測定したプラズマイオン密度を示
し、横軸がウェーハ面上の半径方向距離を示し、オーバ
ーヘッドコイルアンテナに中央開口部が有るおよび無
し、について得られた半径方向のイオン密度分布を比較
するグラフである。

【図４０】図４０は、縦軸が平均イオン密度からの偏差
としての半径方向のプラズマイオン密度分布の不均一性
を示し、横軸がオーバーヘッドＲＦ信号印加装置の有効
平均半径を示し、数個の異なる処理条件に関して、平均
半径の関数としての不均一性の挙動を示す曲線を含むグ
ラフである。

【符号の説明】

１０側壁、１２シーリング、１４ウェーハペデス
タル、１６半導体ウェーハ、１８インダクタコイ
ル、２４ガス入口、２６ポンプ、２８ＲＦジェネ
レーター、３０ＲＦマッチネットワーク、３２内部
導体部分、３４ジェネレーター、３６外部接地導
体、４０ＲＦシールドまたは部分的円錐形コイルイン
ダクタ、４２ハイブリッドコイルインダクタ、４４
円筒形部分、４６浅い上部、４８開口部、５０
円筒形サイドコイル、５０a 上部巻線、５２曲線断
面形コイルまたはコイルインダクタ、６２、６４，６６
スパイラル導体、８２，８４，８６同心スパイラル
導体、１００シーリング、１０２ドーム形シーリン
グ、１０５円筒形側壁、１０５Ｂスペーサ、１１０
ウェーハペデスタル、１１５圧送環、１２０コイ
ル、１２５中央開口部、１３０ウェーハ、１３５
ＲＦ電源、１４０バイアスＲＦ電源。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ダイアナシアビンマアメリカ合衆国，カリフォルニア州，サラトガ，キルトコート 19600 (72)発明者ピーターローヴェンハートアメリカ合衆国，カリフォルニア州，サンノゼ，ロスウッドドライヴ 1862 (72)発明者フィリップサルツマンアメリカ合衆国，カリフォルニア州，サンノゼ，フェアグレンドライヴ 2282 (72)発明者アレンザウアメリカ合衆国，カリフォルニア州，マウンテンヴュー，カリフォルニアストリート 1900 ナンバー６ (72)発明者ヒロジハナワアメリカ合衆国，カリフォルニア州，サニーヴェイル，スプルースドライヴ 696

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シーリングを含むリアクタチャンバと、前記チャンバ内へ処理ガスを供給するためのガス入口
と、前記チャンバ内において前記処理ガスのプラズマを維持
するよう、前記シーリングを介してＲＦ信号を前記チャ
ンバへ印加するため前記シーリングの近傍に配置したオ
ーバーヘッドＲＦ信号印加装置と、被処理半導体ウェーハを、前記シーリングとほぼ対面関
係で支持するため、前記チャンバ内に配置したウェーハ
ペデスタルと、を備え、前記プラズマの半径方向イオン密度分布が、前記ペデス
タル上の前記シーリングの高さが大きい場合に中高の半
径方向分布となり、前記ペデスタル上の前記シーリング
の高さが小さい場合に中低の半径方向分布となり、前記
シーリングの前記高さは、前記半径方向イオン密度分布
が前記中高および中低半径方向分布の中間となるよう
な、前記大きい高さと小さい高さの中間にある、ＲＦプ
ラズマリアクタ。
【請求項２】前記ＲＦ信号印加装置が環状分布を有す
る、請求項１記載のリアクタ。
【請求項３】前記処理ガスは、（ａ）金属エッチング
プラズマ処理、（ｂ）酸化珪素エッチングプラズマ処
理、（ｃ）ポリシリコンエッチングプラズマ処理、
（ｄ）珪素化合物エッチング処理、（ｅ）窒化物エッチ
ング処理、（ｆ）ポリマーエッチング処理の一つに適合
性がある、請求項１記載のリアクタ。
【請求項４】前記シーリングの高さは、前記イオン密
度分布が著しく中高にも、著しく中低にもならないよう
な値である、請求項３記載のリアクタ。
【請求項５】前記分布がＭ形である、請求項４記載の
リアクタ。
【請求項６】チャンバ直径が２００ｍｍを超える場
合、前記シーリング高さが３インチ乃至１１インチの範
囲にある、請求項１記載のリアクタ。
【請求項７】チャンバ直径が３００ｍｍを超える場
合、前記シーリング高さが４インチ乃至１２インチの範
囲にある、請求項１記載のリアクタ。
【請求項８】前記シーリングが、前記ウェーハペデス
タルに対面する平坦な内面を備える、請求項６記載のリ
アクタ。
【請求項９】前記シーリングが、前記ウェーハペデス
タルに対面する滑らかな三次元形状の内面を備える、請
求項６記載のリアクタ。
【請求項１０】前記内面の最高部分が前記中間の高さ
に配置される、請求項９記載のリアクタ。
【請求項１１】前記シーリングが、前記ウェーハペデ
スタルに対面する平坦な内面を備える、請求項７記載の
リアクタ。
【請求項１２】前記シーリングが、前記ウェーハペデ
スタルに対面する滑らかな三次元形状の内面を備える、
請求項７記載のリアクタ。
【請求項１３】前記内面の最高部分が前記中間の高さ
に配置される、請求項１２記載のリアクタ。
【請求項１４】前記シーリング高さが約７インチであ
る、請求項６記載のリアクタ。
【請求項１５】前記シーリングが前記チャンバの多半
径内面を画成する、請求項６記載のリアクタ。
【請求項１６】前記内面は、両者間の比を約２乃至１
０の間に規定する大半径と小半径を有する、請求項６記
載のリアクタ。
【請求項１７】前記内面は頂点を有し、前記頂点が前
記中間の高さにある、請求項１３記載のリアクタ。
【請求項１８】前記チャンバの直径が約１２インチと
２４インチの間である、請求項１記載のリアクタ。
【請求項１９】前記ウェーハの直径が約６乃至１２イ
ンチの範囲にある、請求項１８記載のリアクタ。
【請求項２０】前記処理ガスは金属エッチング処理に
適合性があり、エッチャントである塩素、ＢＣｌ₂、Ｈ
Ｃｌ、ＨＢｒの少なくとも一つを含む、請求項３記載の
リアクタ。
【請求項２１】前記シーリングが前記サポート上方約
３インチ乃至１１インチの高さ範囲にあり、前記チャン
バは２００ｍｍのウェーハを収容するのに十分な大きさ
である、請求項２０記載のリアクタ。
【請求項２２】前記シーリングが前記サポート上方約
４インチ乃至１２インチの高さ範囲にあり、前記チャン
バは３００ｍｍのウェーハを収容するのに十分な大きさ
である、請求項２０記載のリアクタ。
【請求項２３】前記ＲＦ信号の周波数が約２ＭＨｚで
ある、請求項２１記載のリアクタ。
【請求項２４】前記処理ガスは酸化珪素エッチング処
理に適合性があり、エッチャント前駆体であるフッ化カ
ーボン、フッ化炭化水素のうち少なくとも一方を含む、
請求項３記載のリアクタ。
【請求項２５】前記シーリングが前記サポート上方約
３インチ乃至１１インチの高さ範囲にあり、前記チャン
バは２００ｍｍのウェーハを収容するのに十分な大きさ
である、請求項２４記載のリアクタ。
【請求項２６】前記シーリングが前記サポート上方約
４インチ乃至１２インチの高さ範囲にあり、前記チャン
バは３００ｍｍのウェーハを収容するのに十分な大きさ
である、請求項２４記載のリアクタ。
【請求項２７】前記ＲＦ信号の周波数が約２ＭＨｚで
ある、請求項２４記載のリアクタ。
【請求項２８】前記処理ガスはポリシリコンエッチン
グ処理に適合性があり、酸素、非反応性ガス、不活性ガ
スの少なくとも一つと混合される、エッチャントである
塩素、ＨＢｒのうち少なくとも一方を含む、請求項３記
載のリアクタ。
【請求項２９】前記シーリングが前記サポート上方約
３インチ乃至１１インチに高さ範囲にあり、前記チャン
バは２００ｍｍのウェーハを収容するのに十分な大きさ
である、請求項２８記載のリアクタ。
【請求項３０】前記シーリングが前記サポート上方約
４インチ乃至１２インチの高さ範囲にあり、前記チャン
バは３００ｍｍのウェーハを収容するのに十分な大きさ
である、請求項２８記載のリアクタ。
【請求項３１】前記ＲＦ信号の周波数が少なくとも１
０ＭＨｚである、請求項２８記載のリアクタ。
【請求項３２】前記チャンバ内の圧力を２０ｍＴ未満
に維持することを更に含む、請求項２８記載のリアク
タ。
【請求項３３】前記圧力を約１ｍＴと５ｍＴの間に維
持する、請求項３２記載のリアクタ。
【請求項３４】シーリングを含むリアクタチャンバ
と、前記チャンバ内へ処理ガスを供給するためのガス入口
と、前記チャンバ内において前記処理ガスのプラズマを維持
するよう、前記シーリングを介してＲＦ信号を前記チャ
ンバへ印加するため、前記シーリングの近傍に配置した
オーバーヘッドＲＦ信号印加装置と、前記ＲＦ信号印加装置は、前記ＲＦ信号印加装置の平均
半径に対応する環状の分布を有し、被処理半導体ウェーハを、前記シーリングとほぼ対面関
係で支持するため、前記チャンバ内に配置したウェーハ
ペデスタルと、を備え、前記プラズマは、前記シーリングの対称軸に関する半径
方向イオン密度分布を有し、前記半径方向イオン密度分
布は、前記信号印加装置の平均半径が小さい場合に中高
の半径方向分布となり、前記信号印加装置の平均半径が
大きい場合に中低の半径方向分布となり、前記信号印加
装置の前記平均半径は、前記半径方向イオン密度分布が
前記中高と中低半径方向分布との中間となるような、前
記大きい場合の平均半径と小さい場合の平均半径の中間
にある、ＲＦプラズマリアクタ。
【請求項３５】前記環状分布が内半径と外半径を有
し、前記平均半径が前記内半径と前記外半径の平均値で
ある、請求項３４記載のリアクタ。
【請求項３６】前記処理ガスは、（ａ）金属エッチン
グプラズマ処理、（ｂ）酸化珪素エッチングプラズマ処
理、（ｃ）ポリシリコンエッチングプラズマ処理の一つ
に適合性がある、請求項３４記載のリアクタ。
【請求項３７】前記信号印加装置の前記平均半径は、
前記イオン密度分布が著しく中高にも、著しく中低にも
ならないような値である、請求項３４記載のリアクタ。
【請求項３８】前記分布がＭ形である、請求項３７記
載のリアクタ。
【請求項３９】前記シーリングが前記チャンバの多半
径ドーム形内面を画成し、前記内面は、両者の比が約２
乃至１０の範囲にある大半径と小半径を有する、請求項
３４記載のリアクタ。
【請求項４０】前記チャンバの直径が約１２乃至２０
インチの範囲にある、請求項３９記載のリアクタ。
【請求項４１】前記ウェーハの直径が約６乃至１２イ
ンチの範囲にある、請求項４０記載のリアクタ。
【請求項４２】前記チャンバの直径が約１４インチ
で、前記信号印加装置の前記平均半径が約７インチであ
る、請求項３９記載のリアクタ。
【請求項４３】前記処理ガスは金属エッチング処理に
適合性があり、エッチャントである塩素、ＢＣｌ₂、Ｈ
Ｃｌ、ＨＢｒのうち少なくとも一つを含む、請求項３６
記載のリアクタ。
【請求項４４】前記平均半径が３インチ乃至９インチ
の範囲にあり、前記チャンバは２００ｍｍのウェーハを
収容するのに十分な大きさである、請求項４３記載のリ
アクタ。
【請求項４５】前記平均半径が４インチ乃至１２イン
チの範囲にあり、前記チャンバは３００ｍｍのウェーハ
を収容するのに十分な大きさである、請求項４３記載の
リアクタ。
【請求項４６】前記ＲＦ信号の周波数が約２ＭＨｚで
ある、請求項４３記載のリアクタ。
【請求項４７】前記処理ガスは酸化珪素エッチング処
理に適合性があり、エッチャント前駆体であるフッ化カ
ーボン、フッ化炭化水素の少なくとも一方を含む、請求
項３６記載のリアクタ。
【請求項４８】前記平均半径が４インチ乃至１２イン
チの範囲にあり、前記チャンバは２００ｍｍのウェーハ
を収容するのに十分な大きさである、請求項４７記載の
リアクタ。
【請求項４９】前記平均半径が５インチ乃至１５イン
チの範囲にあり、前記チャンバは３００ｍｍのウェーハ
を収容するのに十分な大きさである、請求項４７記載の
リアクタ。
【請求項５０】前記ＲＦ信号の周波数が約２ＭＨｚで
ある、請求項４７記載のリアクタ。
【請求項５１】前記処理ガスはポリシリコンエッチン
グ処理に適合性があり、酸素、非反応性ガス、不活性ガ
スのうち少なくとも一つと混合される、エッチャントで
ある塩素、ＨＢｒの少なくとも一方を含む、請求項３６
記載のリアクタ。
【請求項５２】前記平均半径が６インチ乃至１２イン
チの範囲にあり、前記チャンバは２００ｍｍのウェーハ
を収容するのに十分な大きさである、請求項５１記載の
リアクタ。
【請求項５３】前記平均半径が７インチ乃至１５イン
チの範囲にあり、前記チャンバは３００ｍｍのウェーハ
を収容するのに十分な大きさである、請求項５１記載の
リアクタ。
【請求項５４】前記ＲＦ信号の周波数が少なくとも１
０ＭＨｚである、請求項５１記載のリアクタ。
【請求項５５】半導体ウェーハを支持するためのウェ
ーハペデスタルを有するＲＦプラズマリアクタ内の前記
半導体ウェーハを処理するための方法であって：前記ペ
デスタルとの対面関係において、前記リアクタのチャン
バの上部境界を画成するオーバーヘッドシーリングを提
供する工程、前記チャンバ内へ処理ガスを導入する工程、前記チャンバ内において前記処理ガスのプラズマを維持
するよう、前記シーリングを介してＲＦ信号を前記チャ
ンバ内へ印加するため、前記シーリングの近傍にオーバ
ーヘッドＲＦ信号印加装置を提供する工程、を含み、前記プラズマは、前記ペデスタルの平面の近傍における
半径方向イオン密度分布が、前記ペデスタル上の前記シ
ーリングの高さが大きい場合に中高の半径方向分布とな
り、前記ペデスタル上の前記シーリングの高さが小さい
場合に中低の半径方向分布となるイオン密度分布を有
し、前記シーリングを提供する工程は、前記半径方向イオン
密度分布が前記中高および中低の半径方向分布の中間と
なるような、前記大きい場合の高さと小さい場合の高さ
との中間の高さに前記シーリングを配置する工程を含
む、方法。
【請求項５６】前記処理ガスは、（ａ）金属エッチン
グプラズマ処理、（ｂ）酸化珪素エッチングプラズマ処
理、（ｃ）ポリシリコンエッチングプラズマ処理、
（ｄ）珪素化合物エッチング処理、（ｅ）窒化物エッチ
ング処理、（ｆ）ポリマーエッチング処理の一つに適合
性がある、請求項５５記載の方法。
【請求項５７】前記シーリングの高さは、前記イオン
密度分布が著しく中高にも、著しく中低にもならないよ
うな値である、請求項５６記載の方法。
【請求項５８】前記分布がＭ形である、請求項５７記
載の方法。
【請求項５９】チャンバの直径が２００ｍｍを超える
場合、前記シーリング高さが３インチ乃至１１インチの
範囲にある、請求項５５記載の方法。
【請求項６０】チャンバの直径が３００ｍｍを超える
場合、前記シーリング高さが４インチ乃至１２インチの
範囲にある、請求項５５記載の方法。
【請求項６１】前記シーリングが、前記ウェーハペデ
スタルに対面する平坦な内面を備える、請求項５９記載
の方法。
【請求項６２】前記シーリングが、前記ウェーハペデ
スタルに対面する滑らかな三次元形状の内面を備える、
請求項５９記載の方法。
【請求項６３】前記内面の最高部分が前記中間の高さ
に配置される、請求項６２記載の方法。
【請求項６４】前記シーリングが、前記ウェーハペデ
スタルに対面する平坦な内面を備える、請求項６０記載
の方法。
【請求項６５】前記シーリングが、前記ウェーハペデ
スタルに対面する滑らかな三次元形状の内面を備える、
請求項６０記載の方法。
【請求項６６】前記内面の最高部分が前記中間の高さ
に配置される、請求項６５記載の方法。
【請求項６７】前記シーリング高さが約７インチであ
る、請求項５９記載の方法。
【請求項６８】前記シーリングが前記チャンバの多半
径内面を画成する、請求項５９記載の方法。
【請求項６９】前記内面は、両者の比が約２乃至１０
の範囲にある大半径と小半径を有する、請求項６８記載
の方法。
【請求項７０】前記内面は頂点を有し、前記頂点が前
記中間の高さにある、請求項６８記載の方法。
【請求項７１】前記チャンバの直径が約１２インチ乃
至２４インチである、請求項５５記載の方法。
【請求項７２】前記ウェーハの直径が約６乃至１２イ
ンチの範囲にある、請求項６１記載の方法。
【請求項７３】前記処理ガスは金属エッチング処理に
適合性があり、エッチャントである塩素、ＢＣｌ₂、Ｈ
Ｃｌ、ＨＢｒのうち少なくとも一つを含む、請求項５６
記載の方法。
【請求項７４】前記シーリングが前記サポート上方約
３インチ乃至１１インチの高さ範囲にあり、前記チャン
バは２００ｍｍのウェーハを収容するのに十分な大きさ
である、請求項７３記載の方法。
【請求項７５】前記シーリングが前記サポート上方約
４インチ乃至１２インチの高さ範囲にあり、前記チャン
バは３００ｍｍのウェーハを収容するのに十分な大きさ
である、請求項７３記載の方法。
【請求項７６】前記ＲＦ信号の周波数が約２ＭＨｚで
ある、請求項７４記載の方法。
【請求項７７】前記処理ガスは酸化珪素エッチング処
理に適合性があり、エッチャント前駆体であるフッ化カ
ーボン、フッ化炭化水素のうち少なくとも一方を含む、
請求項５６記載の方法。
【請求項７８】前記シーリングが前記サポート上方約
３インチ乃至１１インチの高さ範囲にあり、前記チャン
バは２００ｍｍのウェーハを収容するのに十分な大きさ
である、請求項７７記載の方法。
【請求項７９】前記シーリングが前記サポート上方約
４インチ乃至１２インチの高さ範囲にあり、前記チャン
バは３００ｍｍのウェーハを収容するのに十分な大きさ
である、請求項７７記載の方法。
【請求項８０】前記ＲＦ信号の周波数が約２ＭＨｚで
ある、請求項７７記載の方法。
【請求項８１】前記処理ガスはポリシリコンエッチン
グ処理に適合性があり、酸素、非反応性ガス、不活性ガ
スのうち少なくとも一つと混合される、エッチャントで
ある塩素、ＨＢｒの少なくとも一方を含む、請求項５６
記載の方法。
【請求項８２】前記シーリングが前記サポート上方約
３インチ乃至１１インチの高さの範囲にあり、前記チャ
ンバが２００ｍｍのウェーハを収容するのに十分な大き
さである、請求項８１記載の方法。
【請求項８３】前記シーリングが前記サポート上方約
４インチ乃至１２インチの高さ範囲にあり、前記チャン
バは３００ｍｍのウェーハを収容するのに十分な大きさ
である、請求項８１記載の方法。
【請求項８４】前記ＲＦ信号の周波数が少なくとも１
０ＭＨｚである、請求項８１記載の方法。
【請求項８５】前記チャンバ内の圧力を２０ｍＴ未満
に維持することを更に含む、請求項８１記載の方法。
【請求項８６】前記圧力が約１ｍＴと５ｍＴの間に維
持される、請求項８５記載の方法。
【請求項８７】前記処理ガスは、（ａ）金属エッチン
グプラズマ処理、（ｂ）酸化珪素エッチングプラズマ処
理、（ｃ）ポリシリコンエッチングプラズマ処理の一つ
に適合性がある、請求項５６記載の方法。
【請求項８８】前記シーリング高さが、平均イオン密
度からの、前記プラズマイオン密度の前記半径方向分布
内における偏差が、与えられたチャンバ圧力、処理ガス
組成、および前記ＲＦ信号印加装置に印加されるＲＦパ
ワーに関して、少なくとも最小値に近くなるような値で
ある、請求項５５記載の方法。
【請求項８９】半導体ウェーハを支持するためのウェ
ーハペデスタルを有するＲＦプラズマリアクタ内で前記
半導体ウェーハを処理するための方法であって：前記ペ
デスタルとの対面関係において、前記チャンバのシーリ
ングを提供する工程、前記チャンバ内へ処理ガスを導入する工程、前記チャンバ内において前記処理ガスのプラズマを維持
するよう、前記シーリングを介してＲＦ信号を前記チャ
ンバ内へ印加するため、前記シーリングの近傍にオーバ
ーヘッドＲＦ信号印加装置を提供する工程、を含み、前記ＲＦ信号印加装置は前記ＲＦ信号印加装置の平均半
径に対応する環状分布を有し、前記プラズマは、前記シーリングの対称軸に関する半径
方向イオン密度分布が、前記信号印加装置の平均半径が
小さい場合に中高の半径方向分布となり、前記信号印加
装置の平均半径が大きい場合に中低の半径方向分布とな
り、前記信号印加装置を提供することは、前記半径方向イオ
ン密度分布が前記中高と中低半径方向分布との中間の分
布となるような、前記大きい場合の平均半径と前記小さ
い場合の平均半径との中間の前記信号印加装置の平均半
径を提供する工程を含む、方法。
【請求項９０】前記環状分布は内半径と外半径を有
し、前記平均半径が、前記内半径と前記外半径との平均
値である、請求項８９記載の方法。
【請求項９１】前記処理ガスは、（ａ）金属エッチン
グプラズマ処理、（ｂ）酸化珪素エッチングプラズマ処
理、（ｃ）ポリシリコンエッチングプラズマ処理のうち
一つに適合性がある、請求項８９記載の方法。
【請求項９２】前記信号印加装置の前記平均半径は、
前記イオン密度分布が著しく中高にも、著しく中低にも
ならないような値である、請求項８９記載の方法。
【請求項９３】前記分布がＭ形である、請求項９２記
載の方法。
【請求項９４】前記シーリングが前記チャンバの多半
径ドーム形内面を画成し、前記内面は、両者の比が約２
乃至１０の範囲にある大半径と小半径を有する、請求項
９２記載の方法。
【請求項９５】前記チャンバ直径が約１２乃至２０イ
ンチの範囲にある、請求項９４記載の方法。
【請求項９６】前記ウェーハの直径が約６乃至１２イ
ンチの範囲にある、請求項９５記載の方法。
【請求項９７】前記チャンバ直径が約１４インチであ
り、前記信号印加装置の前記平均半径が約７インチであ
る、請求項９４記載の方法。
【請求項９８】前記処理ガスは金属エッチング処理に
適合性があり、エッチャントである塩素、ＢＣｌ₂、Ｈ
Ｃｌ、ＨＢｒのうち少なくとも一つを含む、請求項９１
記載の方法。
【請求項９９】前記平均半径が３インチ乃至９インチ
であり、前記チャンバは２００ｍｍのウェーハを収容す
るのに十分な大きさである、請求項９８記載の方法。
【請求項１００】前記平均半径が４インチ乃至１２イ
ンチであり、前記チャンバは３００ｍｍのウェーハを収
容するのに十分な大きさである、請求項９８記載の方
法。
【請求項１０１】前記ＲＦ信号の周波数が約２ＭＨｚ
である、請求項９８記載の方法。
【請求項１０２】前記処理ガスは酸化珪素エッチング
処理に適合性があり、エッチャント前駆体であるフッ化
カーボン、フッ化炭化水素のうち少なくとも一方を含
む、請求項９１記載の方法。
【請求項１０３】前記平均半径が４インチ乃至１２イ
ンチの範囲にあり、前記チャンバは２００ｍｍのウェー
ハを収容するのに十分な大きさである、請求項１０２記
載の方法。
【請求項１０４】前記平均半径が５インチ乃至１５イ
ンチの範囲にあり、前記チャンバは３００ｍｍのウェー
ハを収容するのに十分な大きさである、請求項１０２記
載の方法。
【請求項１０５】前記ＲＦ信号の周波数が約２ＭＨｚ
である、請求項１０２記載の方法。
【請求項１０６】前記処理ガスはポリシリコンエッチ
ング処理に適合性があり、酸素、非反応性ガス、不活性
ガスのうち少なくとも一つと混合される、エッチャント
である塩素、ＨＢｒの少なくとも一方を含む、請求項９
１記載の方法。
【請求項１０７】前記平均半径が約６インチ乃至１２
インチの範囲にあり、前記チャンバは２００ｍｍのウェ
ーハを収容するのに十分な大きさである、請求項１０６
記載の方法。
【請求項１０８】前記平均半径が約７インチ乃至１５
インチの範囲にあり、前記チャンバは３００ｍｍのウェ
ーハを収容するのに十分な大きさである、請求項１０６
記載の方法。
【請求項１０９】前記ＲＦ信号の周波数が少なくとも
１０ＭＨｚである、請求項１０６記載の方法。
【請求項１１０】フロアと、半導体ウェーハを支持す
るためのウェーハペデスタルとを有するＲＦプラズマリ
アクタ内で最適なエッチングプロフィルでもって前記半
導体ウェーハ上にエッチング処理を行うための方法であ
って：前記ペデスタルとの対面関係において、前記リア
クタの前記チャンバを画成するオーバーヘッド多半径ド
ーム形シーリングを提供する工程、前記チャンバ内へ約１００ｓｃｃｍを超える比較的高い
ガス流量で処理ガスを導入し、前記シーリングの高さに
よって制限されるサイズの開口部を通して前記チャンバ
から真空吸引する工程、前記チャンバ内に前記プロセスガスのプラズマを維持す
るよう、前記シーリングを介して前記チャンバ内へＲＦ
信号を印加するため、前記信号印加装置の平均半径に対
応する環状分布を呈するオーバーヘッドＲＦ信号印加装
置を、前記シーリングの近傍に提供する工程、を含み、前記プラズマは、前記ペデスタルの平面の近傍における
半径方向イオン密度分布が、前記ペデスタル上の前記シ
ーリングの高さが大きい場合に中高の半径方向分布とな
り、前記ペデスタル上の前記シーリングの高さが小さい
場合に中低の半径方向分布となるイオン密度分布を有
し、前記シーリングを提供する工程は、ポンプが前記チャン
バを約１０ｍＴを超えない圧力に維持するには開口サイ
ズが十分である、選ばれた高さに前記シーリングを配置
することを含み、前記選ばれた高さは、前記信号印加装
置の最小平均半径に関する中高のイオン分布に対応し、前記プラズマは、前記シーリングの対称軸に関する前記
プラズマの半径方向イオン密度分布が、前記信号印加装
置の平均半径が小さい場合に中高の半径方向分布とな
り、前記信号印加装置の平均半径が大きい場合に中低の
半径方向分布となり、前記信号印加装置を提供する処理は、前記半径方向イオ
ン密度分布が前記中高および中低半径方向分布の中間の
分布となるような、前記大きい場合の平均半径と前記小
さい場合の平均半径との中間の、前記信号印加装置の平
均半径を提供する工程を含む、方法。
【請求項１１１】前記処理ガスは、（ａ）金属エッチ
ングプラズマ処理、（ｂ）酸化珪素エッチングプラズマ
処理、（ｃ）ポリシリコンエッチングプラズマ処理、
（ｄ）珪素化合物エッチング処理、（ｅ）窒化物エッチ
ング処理、（ｆ）ポリマーエッチング処理の一つに適合
性がある、請求項１１０記載の方法。
【請求項１１２】前記シーリング高さは、前記イオン
密度分布が著しく中高にも、著しく中低にもならないよ
うな値である、請求項１１１記載の方法。
【請求項１１３】前記分布がＭ形である、請求項１１
２記載の方法。
【請求項１１４】チャンバの直径が２００ｍｍを超え
る場合、前記シーリング高さが３乃至１１インチの範囲
にある、請求項１１０記載の方法。
【請求項１１５】チャンバの直径が３００ｍｍを超え
る場合、前記シーリング高さが４乃至１２インチの範囲
にある、請求項１１０記載の方法。
【請求項１１６】前記シーリングが、前記ウェーハペ
デスタルに対面する平坦な内面を備える、請求項１１４
記載の方法。
【請求項１１７】前記シーリングが、前記ウェーハペ
デスタルに対面する滑らかな三次元形状の内面を備え
る、請求項１１４記載の方法。
【請求項１１８】前記内面の最高部分が前記中間の高
さに配置される、請求項１１７記載の方法。
【請求項１１９】前記シーリングが、前記ウェーハペ
デスタルに対面する平坦な内面を備える、請求項１１５
記載の方法。
【請求項１２０】前記シーリングが、前記ウェーハペ
デスタルに対面する滑らかな三次元形状の内面を備え
る、請求項１１５記載の方法。
【請求項１２１】前記内面の最高部分が前記中間の高
さに配置される、請求項１２０記載の方法。
【請求項１２２】前記シーリング高さが約７インチで
ある、請求項１１４記載の方法。
【請求項１２３】前記シーリングが前記チャンバの多
半径内面を画成する、請求項１１４記載の方法。
【請求項１２４】前記内面は大半径と小半径を有し、
両者の比が約２乃至１０の範囲にある、請求項１２３記
載の方法。
【請求項１２５】前記内面が頂点を有し、前記頂点は
前記中間の高さにある、請求項１２３記載の方法。
【請求項１２６】前記チャンバの直径が約１２インチ
と２４インチの間にある、請求項１１０記載の方法。
【請求項１２７】前記ウェーハの直径が約６乃至１２
インチの範囲にある、請求項１２６記載の方法。
【請求項１２８】前記処理ガスは金属エッチング処理
に適合性があり、エッチャントである塩素、ＢＣｌ₂、
ＨＣｌ、ＨＢｒのうち少なくとも一つを含む、請求項１
１１記載の方法。
【請求項１２９】前記シーリングが前記サポート上方
約３インチ乃至１１インチの高さ範囲にあり、前記平均
半径が約３インチ乃至９インチの範囲にあり、前記チャ
ンバは２００ｍｍのウェーハを収容するのに十分な大き
さである、請求項１２８記載の方法。
【請求項１３０】前記シーリングが前記サポート上方
約４インチ乃至１２インチの高さ範囲にあり、前記平均
半径が約５インチ乃至１４インチの範囲にあり、前記チ
ャンバは３００ｍｍのウェーハを収容するのに十分な大
きさである、請求項１２８記載の方法。
【請求項１３１】前記ＲＦ信号の周波数が約２ＭＨｚ
である、請求項１２８記載の方法。
【請求項１３２】前記処理ガスは酸化珪素エッチング
処理に適合性があり、エッチャント前駆体であるフッ化
カーボン、フッ化炭化水素のうち少なくとも一つを含
む、請求項１１１記載の方法。
【請求項１３３】前記シーリングが前記サポート上方
約３インチ乃至１１インチの高さ範囲にあり、前記平均
半径が約５インチ乃至１１インチの範囲にあり、前記チ
ャンバは２００ｍｍのウェーハを収容するのに十分な大
きさである、請求項１３２記載の方法。
【請求項１３４】前記シーリングが前記サポート上方
約４インチ乃至１２インチの高さ範囲にあり、前記平均
半径が約６インチ乃至１４インチの範囲にあり、前記チ
ャンバは３００ｍｍのウェーハを収容するのに十分な大
きさである、請求項１３２記載の方法。
【請求項１３５】前記ＲＦ信号の周波数が約２ＭＨｚ
である、請求項１３２記載の方法。
【請求項１３６】前記処理ガスはポリシリコンエッチ
ング処理に適合性があり、酸素、非反応性ガス、不活性
ガスのうち少なくとも一つと混合される、エッチャント
である塩素、ＨＢｒの少なくとも一方を含む、請求項１
１１記載の方法。
【請求項１３７】前記シーリングが前記サポート上方
約３インチ乃至１１インチの高さ範囲にあり、前記平均
半径が約４インチ乃至１２インチの範囲にあり、前記チ
ャンバは２００ｍｍのウェーハを収容するのに十分な大
きさである、請求項１３６記載の方法。
【請求項１３８】前記シーリングが前記サポート上方
約４インチ乃至１２インチの高さ範囲にあり、前記平均
半径が約６インチ乃至１５インチの範囲にあり、前記チ
ャンバは３００ｍｍのウェーハを収容するのに十分な大
きさである、請求項１３７記載の方法。
【請求項１３９】前記ＲＦ信号の周波数が少なくとも
１０ＭＨｚである、請求項１３６記載の方法。
【請求項１４０】前記チャンバ内の圧力を２０ｍＴ未
満に維持することを更に含む、請求項１３６記載の方
法。
【請求項１４１】前記圧力が約１ｍＴと５ｍＴの間に
維持される、請求項１４０記載の方法。
【請求項１４２】前記ウェーハペデスタル上方の前記
シーリングの高さと、前記ＲＦ信号印加装置の前記平均
半径の比が約０．８乃至１．５である、請求項１１０記
載のリアクタ。
【請求項１４３】前記プラズマは、前記シーリングの
対称軸に関する前記プラズマの半径方向イオン密度分布
が、前記信号印加装置の平均半径が小さい場合に中高の
半径方向分布となり、前記信号印加装置の平均半径が大
きい場合に中低の半径方向分布となり、前記信号印加装
置の平均半径は、前記半径方向イオン密度分布が前記中
高および中低半径方向分布の中間の分布となるような、
前記大きい方の平均半径と前記小さい方の平均半径の中
間の値である、請求項２記載のリアクタ。
【請求項１４４】前記環状分布が内半径と外半径を有
し、前記平均半径は、前記内半径と前記外半径との平均
値である、請求項１４３記載のリアクタ。
【請求項１４５】前記処理ガスが、（ａ）金属エッチ
ングプラズマ処理、（ｂ）酸化珪素エッチングプラズマ
処理、（ｃ）ポリシリコンエッチングプラズマ処理の一
つに適合性がある、請求項１４３記載のリアクタ。
【請求項１４６】前記信号印加装置の前記平均半径
は、前記イオン密度分布が著しく中高にも、著しく中低
にもならないような値である、請求項１４３記載のリア
クタ。
【請求項１４７】前記分布がＭ形である、請求項１４
６記載のリアクタ。
【請求項１４８】前記シーリングが、比が約２乃至１
０である大半径と小半径を有するチャンバの多半径ドー
ム形内面を画成する、請求項１４３記載のリアクタ。
【請求項１４９】前記チャンバの直径が約１４インチ
であり、前記信号印加装置の平均半径が約７インチであ
る、請求項１４８記載のリアクタ。
【請求項１５０】チャンバの直径が２００ｍｍを超え
る場合、前記シーリング高さが３インチ乃至１１インチ
である、請求項１４３記載のリアクタ。
【請求項１５１】チャンバの直径が３００ｍｍを超え
る場合、前記シーリング高さが４インチ乃至１２インチ
である、請求項１４３記載のリアクタ。
【請求項１５２】前記シーリングが、前記ウェーハペ
デスタルに対面する平坦な内面を備える、請求項１４３
記載のリアクタ。
【請求項１５３】前記シーリングが、前記ウェーハペ
デスタルに対面する滑らかな三次元形状の内面を備え
る、請求項１４３記載のリアクタ。
【請求項１５４】前記内面の最高部分が前記中間の高
さに配置される、請求項１５３記載のリアクタ。
【請求項１５５】前記シーリングが前記チャンバの多
半径内面を画成する、請求項１４３記載のリアクタ。
【請求項１５６】前記内面が、比が約２乃至１０の範
囲である大半径と小半径を有する、請求項１５５記載の
リアクタ。
【請求項１５７】前記内面は頂点を有し、前記頂点が
前記中間の高さにある、請求項１５３記載のリアクタ。
【請求項１５８】前記チャンバの直径が約１２インチ
と２４インチの間にある、請求項１４３記載のリアク
タ。
【請求項１５９】前記ウェーハの直径が約６乃至１２
インチの範囲にある、請求項１５８記載のリアクタ。
【請求項１６０】前記処理ガスは金属エッチング処理
に適合性があり、エッチャントである塩素、ＢＣｌ₂、
ＨＣｌ、ＨＢｒのうち少なくとも一つのエッチャントを
含む、請求項１４５記載のリアクタ。
【請求項１６１】前記シーリングが前記サポート上方
約３インチ乃至１１インチの高さ範囲にあり、前記平均
半径が約３インチ乃至９インチの範囲にあり、前記チャ
ンバは２００ｍｍのウェーハを収容するのに十分な大き
さである、請求項１６０記載のリアクタ。
【請求項１６２】前記シーリングが前記サポート上方
約４インチ乃至１２インチの高さ範囲にあり、前記平均
半径が約５インチ乃至１４インチの範囲にあり、前記チ
ャンバは３００ｍｍのウェーハを収容するのに十分な大
きさである、請求項１６０記載のリアクタ。
【請求項１６３】前記ＲＦ信号の周波数が約２ＭＨｚ
である、請求項１６０記載のリアクタ。
【請求項１６４】前記処理ガスは酸化珪素エッチング
処理に適合性があり、エッチャント前駆体であるフッ化
カーボン、フッ化炭化水素の少なくとも一方を含む、請
求項１４５記載のリアクタ。
【請求項１６５】前記シーリングが前記サポート上方
約３インチ乃至１１インチの高さ範囲にあり、前記平均
半径が約５インチ乃至１１インチの範囲にあり、前記チ
ャンバは２００ｍｍのウェーハを収容するのに十分な大
きさである、請求項１６４記載のリアクタ。
【請求項１６６】前記シーリングが前記サポート上方
約４インチ乃至１２インチの高さ範囲にあり、前記平均
半径が約６インチ乃至１４インチの範囲にあり、前記チ
ャンバは３００ｍｍのウェーハを収容するのに十分な大
きさである、請求項１６４記載のリアクタ。
【請求項１６７】前記ＲＦ信号の周波数が約２ＭＨｚ
である、請求項１６４記載のリアクタ。
【請求項１６８】前記処理ガスはポリシリコンエッチ
ング処理に適合性があり、酸素、非反応性ガス、不活性
ガスのうち少なくとも一つと混合される、エッチャント
である塩素、ＨＢｒの少なくとも一方を含む、請求項１
４５記載のリアクタ。
【請求項１６９】前記シーリングが前記サポート上方
約３インチ乃至１１インチの高さ範囲にあり、前記平均
半径が約４インチ乃至１２インチの範囲にあり、前記チ
ャンバは２００ｍｍのウェーハを収容するのに十分な大
きさである、請求項１６８記載のリアクタ。
【請求項１７０】前記シーリングが前記サポート上方
約４インチ乃至１２インチの高さ範囲にあり、前記平均
半径が約６インチ乃至１５インチの範囲にあり、前記チ
ャンバは３００ｍｍのウェーハを収容するのに十分な大
きさである、請求項１６８記載のリアクタ。
【請求項１７１】前記ＲＦ信号の周波数が少なくとも
１０ＭＨｚである、請求項１６８記載のリアクタ。
【請求項１７２】前記チャンバ内の圧力を２０ｍＴ未
満に維持することを更に含む、請求項１６８記載のリア
クタ。
【請求項１７３】前記圧力が約１ｍＴと５ｍＴの間に
維持される、請求項１７２記載のリアクタ。
【請求項１７４】前記ウェーハペデスタル上方の前記
シーリングの高さと、前記ＲＦ信号印加装置の前記平均
半径の比が約０．８乃至１．５である、請求項１４３記
載のリアクタ。