(57)【要約】【課題】基板にプラズマエッチングを施すためのプラズマエッチング装置を提供する。【解決手段】所定の断面積と形状とを有するプラズマ生成領域を有する第１チャンバと、プラズマ生成領域内にプラズマを生成するプラズマ生成装置と、プラズマ生成チャンバ内で生成されたプラズマが流入することができ、所定の断面積と形状とを有する内部を形成しており、そして内部の断面積はプラズマ生成領域の断面積よりも大きい第２チャンバと、プラズマエッチングされるべき上面を有するタイプの基板を支持するための基板支持体を有する第３チャンバとを含むプラズマエッチング装置。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板にプラズマエッチングを施すためのプラズマエッチング装置であって、該装置が第１チャンバと、プラズマ生成装置と、第２チャンバと、第３チャンバとを含み、
該第１チャンバは、所定の断面積と形状とを有するプラズマ生成領域を有しており、
該プラズマ生成装置は、該プラズマ生成領域内にプラズマを生成するために設けられており；
該第２チャンバ内には、該プラズマ生成チャンバ内で生成されたプラズマが流入することができ、該第２チャンバは所定の断面積と形状とを有する内部を形成しており、そして該内部の断面積は該プラズマ生成領域の断面積よりも大きく；
該第３チャンバは、プラズマエッチングされるべき上面を有するタイプの基板を支持するための基板支持体を有しており、該第３チャンバは、該プラズマ、又は該プラズマと関連する１つ又は２つ以上のエッチャント種が該基板をエッチングするために該第２チャンバから流出し得るように、該第２チャンバとの界面を有している形式のものにおいて；
該第２チャンバ内部の内側断面積及び形状が該基板の上面にほぼ相当し；そして
該基板支持体は、使用中に該基板が第２チャンバの内部とほぼ整合し、そして該基板の上面が該界面から８０ｍｍ以下の距離に位置決めされるように配置される、
プラズマエッチング装置。
【請求項２】
エッチングされるべき基板及び前記第２チャンバの内部がそれぞれ少なくとも１つの幅を有しており、そして前記基板の幅に対する前記第２チャンバ内部の幅の比が、１．１５〜０．８５、好ましくは１．１〜０．９である、請求項１に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項３】
前記基板の幅に対する前記第２チャンバ内部の幅の比が、１．５〜１．０、好ましくは１．１〜１．０である、請求項２に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項４】
前記基板支持体は、使用中に前記基板の上面が前記界面から６０ｍｍ以下の距離に位置決めされるように配置される、請求項１から３までのいずれか１項に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項５】
前記基板支持体は、使用中に前記基板の上面が前記界面から１０ｍｍ以上の距離に位置決めされるように配置される、請求項１から４までのいずれか１項に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項６】
前記第２チャンバの断面積に対する前記プラズマ生成領域の断面積の比が、０．０７〜０．７である、請求項１から５までのいずれか１項に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項７】
前記第１チャンバと前記第２チャンバとが同軸である、請求項１から６までのいずれか１項に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項８】
前記第１チャンバと前記第２チャンバとが両方とも円形断面を有する、請求項１から７までのいずれか１項に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項９】
前記第１チャンバがベルジャー形状を有している、請求項１から８までのいずれか１項に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項１０】
前記界面は、前記第２チャンバと第３チャンバとの間に配置されたスペーサエレメントによって形成されている、請求項１から９までのいずれか１項に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項１１】
さらに、前記基板の近くでガス流をチャネリングするために、前記基板支持体上又は基板支持体の近くに配置されたバッフルを含む、請求項１から１０までのいずれか１項に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項１２】
前記基板支持体が、少なくとも２００ｍｍの直径を有する基板を支持するように形成されている、請求項１から１１までのいずれか１項に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項１３】
前記基板支持体によって支持される基板と組み合わされた、請求項１から１２までのいずれか１項に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の改善型プラズマエッチング装置を提供するために、既存のプラズマエッチング装置を改善するキットであって、該キットが：
該既存のプラズマエッチング装置の１つ又は２つ以上の部分に接続するためのアダプタを含み、該アダプタは、該アダプタが接続されたときに前記第２チャンバとして作用するように形成されたスリーブを含み、さらに接続手段を含み、該接続手段は、該スリーブを所定の位置に配置するために該既存のプラズマエッチング装置の前記１つ又は２つ以上の部分に該アダプタが接続されるのを可能にする、
既存のプラズマエッチング装置を改善するキット。
【請求項１５】
前記アダプタがさらに、既存のプラズマエッチング装置の１つ又は２つ以上の部分に接続するための１つ又は２つ以上のフランジ部分を含む、請求項１４に記載のキット。
【請求項１６】
さらに、前記スリーブの下に配置されるように形成されたスペーサエレメントを含み、該スペーサエレメントは、前記改善型プラズマエッチング装置内の前記第２チャンバと前記第３チャンバとの間の界面を形成するように、前記アダプタ及び／又は前記既存のプラズマエッチング装置に接続可能である、請求項１４又は１５に記載のキット。
【請求項１７】
基板にプラズマエッチングを施す方法であって：
ｉ．  請求項１に記載のプラズマエッチング装置を用意し；
ｉｉ  該基板が第２チャンバの内部とほぼ整合し、そして該基板の上面が前記界面から８０ｍｍ以下の距離に位置決めされるように、前記基板支持体によって該基板が支持されるようにし；
ｉｉｉ  前記プラズマ生成領域内にプラズマを生成し；そして
ｉｖ．  該プラズマ、又は該プラズマと関連する１つ又は２つ以上のエッチャント種によって該基板をエッチングする
工程を含む、基板にプラズマエッチングを施す方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラズマエッチング装置、及び関連する部分キット、及び基板にプラズマエッチングを施す方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハー上にデバイスを製造するプロセスは、種々様々なプラズマエッチング工具において実施される数多くのプラズマエッチングプロセス工程を含む。プラズマエッチングプロセスは、マスクによって覆われていないウエハー領域から材料を選択的に除去するために用いられるのが典型的である。エッチング深さは種々の材料、例えばシリコン、ＧａＡｓ、アルミニウム、及び二酸化ケイ素において数ナノメートルから数百ミクロンまで様々である。全てのプラズマエッチングプロセスにおいて、均一な反復可能なエッチングプロセスを提供するための一般的な要件がある。これらの品質はダイ（数平方ミリメートル又は平方センチメートルの面積にわたる）内でも、またウエハー全体にわたっても（現在は直径３００ミリメートルまでであるが、しかし将来は一層大きい直径が商業的基準になり得る）明らかでなければならない。
【０００３】
プラズマエッチングツール及びクリーンルームのコストが比較的高いため、そしてまたクリーンルームの所要床面積が極めて高価なものであり、ひいてはクリーンルームのスペースの効率的な利用が重要であるという理由からも、できる限り迅速にフィーチャをエッチングし得ることがもちろん経済的に有利である。しかし残念ながら、実際にはほとんどの場合、高いエッチング速度を用いることによってプロセス時間を短くすると、プロセス性能の均一性が低くなる。従って、均一性及びエッチング速度の両方が受け入れられるレベルになる程度に妥協するのが典型的である。深掘りフィーチャ（数１０〜数百ミクロン）、例えばＭＥＭＳ構造又はスルーシリコンビア（ＴＳＶ）をシリコン中にエッチングする場合、長いエッチングプロセス時間が必要となり、高いエッチング速度と、ウエハー全体にわたるエッチング均一性との間に最適なバランスを達成することが特に重要である。このような種類の深掘りシリコンエッチングフィーチャを形成するためには、周期的堆積／エッチング工程のいわゆる「ボッシュプロセス(Bosch process)」が用いられるのが典型的である。ボッシュプロセスは当業者によく知られており、例えば米国特許第５５０１８９３号明細書に記載されている。
【０００４】
従って、エッチング均一性を犠牲にすることなしにエッチング速度を高めることを目的として、数多くの研究が為されている。従来技術の代表例としては米国特許出願公開２００６／００７０７０３号明細書及び米国特許第７３７１３３２号明細書が挙げられる。この技術分野において広く認められた知識は、プラズマエッチング工具のために、被加工ウエハーの直径よりもかなり大きい内径を有するプロセスチャンバを使用することである。このアプローチに関する技術的説明も存在する。この説明もまた、この技術分野において認められた知識である。より具体的に述べるならば、プロセスチャンバの内径が被加工ウエハーの直径よりもかなり大きいと有利であると考えられている理由は、このようなシステムでは、プラズマの不均一を招くチャンバ壁に対する損失が被加工ウエハーのエッジから十分に離れて生じるため、均一なプラズマがより容易に達成されると信じられているからである。米国特許出願公開２００６／００７０７０３号の図１は、典型的な従来技術である単一ウエハーＩＣＰプラズマエッチングシステムの代表的な概略図である。この図に示されているように、円筒形チャンバは、加工されるべき円形ウエハーを位置決めする中心プラテン支持体又は静電チャック（ＥＳＣ）を有している。アンテナ、この場合にはマルチターンコイルを通してＲＦ出力をチャンバ内部のガス中にカップリングすることにより、プラズマが始動され持続される。ガスはチャンバの頂部から入り、エッチングプロセスの副生成物は適宜のポンピング装置を使用してチャンバ底部から出る。ウエハープラテンを所定のシステム形態においてＲＦで駆動することによって、当業者によく知られているようにウエハー表面上の入射イオンをさらに制御することもできる。米国特許出願公開２００６／００７０７０３号の図１は概略図ではあるものの、実際に、チャンバに対するウエハーの相対寸法は従来技術を本質的に正確に表している。
【０００５】
本発明者の認識によれば、米国特許出願公開２００６／００７０７０３号の図１に示されたタイプの標準プラズマエッチングチャンバ内でウエハーをエッチングすると、所定の比率の活性エッチャントガスが、チャンバ側方に沿って流下することによって、ウエハーを完全に迂回する。本発明者はまた、このことがガス利用に関して非効率的であると認識した。ウエハー表面の下方でポンピング作用が生じるので、チャンバ内に導入されたガスの大部分はウエハー表面に決して達することはない。例えば米国特許出願公開２００６／００７０７０３号の図１に示されたタイプのチャンバは直径が３５０ｍｍであり、チャンバの中心に直径２００ｍｍのウエハーが配置される場合、ガス流の約３分の２がポンプへ直接に流出することになる。加えて、本発明者の認識によれば、このような形態によってウエハー中心近くのエッチング速度が高くなるとともに、ウエハー周囲ではより低いエッチング速度が観察される。このことは図１に概略的に表されている。図１は、ウエハー中心からの位置の関数としてシリコンエッチング速度を示している。この図から明らかなように、従来技術の形態は、中心の高いエッチング速度を促進する。このようなエッチング速度は、チャンバ中心からウエハー周囲までの距離の関数としてのエッチャント濃度勾配に本質的に従う。
【０００６】
２チャンバ型プラズマエッチング装置を設けることも知られている。この装置の場合、第１チャンバ内で生成されたプラズマが、基板が位置する第２加工チャンバ内に流入する。この場合もやはり、プロセスチャンバの内径が被加工ウエハーの直径よりもかなり大きいことが、技術分野において認められた知識である。加えて、本発明者の理解によれば、プラズマが生成される第１チャンバは一般に、ウエハーの直径と比較して相対的に大きいサイズを有している。米国特許出願公開第２００７／０１５８３０５号明細書及びＥＰ２４１６３５１号明細書の両方に開示された、事実上２チャンバ型の装置において、円錐台状であってよいガイドを使用して、第２チャンバ内に配置された基板に向かってプラズマを導く。しかしながら、プラズマが生成される第１チャンバ領域の直径は、被加工ウエハーの直径よりも著しく大きい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はその実施態様のうちの少なくともいくつかにおいて、上記問題点の１つ又は２つ以上に対処する。具体的には、本発明の少なくともいくつかの実施態様が、コンベンショナルなシステムと比較して改善されたエッチング均一性及び／又は改善されたガス利用をもたらすことができる。加えて、本発明の少なくともいくつかの実施態様は、コンベンショナルなシステムと比較して改善されたエッチング速度を提供することができる。
【０００８】
疑いを避けるために、「含む(comprising又はincluding)」などのような用語が言及されるときにはいつでも、本発明はさらに、より制限的な用語、例えば「から成る(consisting)」及び「本質的に〜から成る(consisting essentially)」を含むものと理解される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１態様によれば、基板にプラズマエッチングを施すためのプラズマエッチング装置であって、装置が第１チャンバと、プラズマ生成装置と、第２チャンバと、第３チャンバとを含み、
第１チャンバは、所定の断面積と形状とを有するプラズマ生成領域を有しており、
プラズマ生成装置は、プラズマ生成領域内にプラズマを生成するために設けられており；
第２チャンバ内には、プラズマ生成チャンバ内で生成されたプラズマが流入することができ、第２チャンバは所定の断面積と形状とを有する内部を形成しており、そして内部の断面積はプラズマ生成領域の断面積よりも大きく；
第３チャンバは、プラズマエッチングされるべき上面を有するタイプの基板を支持するための基板支持体を有しており、第３チャンバは、プラズマ、又はプラズマと関連する１つ又は２つ以上のエッチャント種が基板をエッチングするために第２チャンバから流出し得るように、第２チャンバとの界面を有している形式のものにおいて；
第２チャンバ内部の内側断面積及び形状が基板の上面にほぼ相当し；そして
基板支持体は、使用中に基板が第２チャンバの内部とほぼ整合し、そして基板の上面が界面から８０ｍｍ以下の距離に位置決めされるように配置される、
プラズマエッチング装置が提供される。
【００１０】
被加工基板及び第２チャンバの内部はそれぞれ少なくとも１つの幅を有していてよい。基板の幅に対する第２チャンバ内部の幅の比は、１．１５以下、１．１以下、１．０以上、０．８５以上、０．９以上、又はこれらの比の値の任意の組み合わせであってよい。具体的には、基板の幅に対する第２チャンバ内部の幅の比は、１．１５〜０．８５、好ましくは１．１〜０．９であってよい。
【００１１】
より好ましくは、基板の幅に対する第２チャンバ内部の幅の比は、１．５〜１．０、好ましくは１．１〜１．０であってよい。
【００１２】
言うまでもなく、被加工基板及び第２チャンバの内部は円形断面を有するのが典型的である。この場合上記の幅は直径である。原則的には、被加工基板及び第２チャンバの内部は異なる断面形状を有していてよく、やはり原則的にはこのような非円形形状は２つ以上の固有幅を有していてよい。これらの実施態様の場合、断面形状と関連するそれぞれの固有幅は、基板の幅に対する第２チャンバ内部の幅の相応の比を有することになる。これらの実施態様では、それぞれの幅比は、上記定量的基準を満たしてよい。
【００１３】
いくつかの実施態様では、基板支持体は、使用中に基板の上面が界面から６０ｍｍ以下の距離に位置決めされるように配置される。
【００１４】
いくつかの実施態様では、基板支持体は、使用中に基板の上面が界面から１０ｍｍ以上の距離に位置決めされるように配置される。
【００１５】
基板支持体は、使用中に基板の上面が界面から１０〜６０ｍｍの距離に位置決めされるように配置されることが好ましい。
【００１６】
プラズマ生成領域及び第２チャンバ内部はそれぞれ所定の断面積を有しており、第２チャンバの断面積に対するプラズマ生成領域の断面積の比は、０．０７〜０．７であってよい。
【００１７】
第１チャンバと第２チャンバとが同軸であることが典型的である。使用時には、基板が第１及び第２チャンバと同軸であることも典型的である。
【００１８】
第１チャンバと第２チャンバとが両方とも円形断面を有することが典型的である。プラズマエッチングされるべき基板が円形断面を有することも典型的である。
【００１９】
第１チャンバがベルジャー(bell jar)形状を有していてよく、すなわち第１チャンバは、チャンバの長手方向軸に沿った位置の関数として変化する非定常円形断面を有することによって、第２チャンバに向かってフレア状に広がっていてよい。
【００２０】
装置はさらに、基板の近くでガス流をチャネリングするために、基板支持体上又は基板支持体の近くに配置されたバッフルを含んでよい。バッフルは、使用中にウエハー周囲のエッチャント種の保持時間を長くするように配置されてよい。
【００２１】
いくつかの実施態様では、界面は、第２チャンバと第３チャンバとの間に配置されたスペーサエレメントによって形成されている。スペーサエレメントは環状エレメント、例えばリングであってよい。スペーサエレメントの使用は、これが基体の上面と界面との間の距離が変えられ微調整されるのを可能にするので好都合である。
【００２２】
一般に、第２チャンバはプラズマ生成装置を備えていない。むしろ第１チャンバだけが、関連するプラズマ生成装置を有している。
【００２３】
基板支持体は、少なくとも２００ｍｍの直径を有する基板を支持するように形成されていることが典型的である。直径２００ｍｍ及び３００ｍｍのウエハーに適用すると、本発明によって優れた結果が得られた。
【００２４】
本発明は、例えばＳｉ、ＧａＡｓ、ポリマー、Ａｌエッチング材料、並びにフッ素、塩素、及び酸素を基剤とする化学物質を含む数多くのエッチング材料及びプロセスガスに容易に適用することができる。本発明は、交互エッチング堆積工程から成るボッシュプロセスを用いたエッチングに適用することができる。
【００２５】
プラズマ生成装置は、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）源、ヘリオン源、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）源、又は任意の他の好都合な装置であってよい。
【００２６】
本発明のプラズマエッチング装置はオリジナルの製造物品として提供することができる。或いは、本発明の利点は、エッチングされるべき基板上面の面積よりも著しく大きい断面積を有するプロセスチャンバが設けられているタイプの既存のプラズマエッチング装置を改善することが可能である点である。
【００２７】
プラズマエッチング装置は基板と組み合わせて、基板が基板支持体によって支持された状態で提供されてよい。しかし本発明は、使用していない時又は使用前の、すなわち基板支持体上に基板が存在していない状態におけるプラズマエッチング装置にも関する。
【００２８】
本発明の第２態様によれば、本発明の第１態様に基づく改善型プラズマエッチング装置を提供するために、既存のプラズマエッチング装置を改善するキットが提供される。キットは：
既存のプラズマエッチング装置の１つ又は２つ以上の部分に接続するためのアダプタを含んでよく、アダプタは、アダプタが接続されたときに第２チャンバとして作用するように形成されたスリーブを含み、さらに接続手段を含み、接続手段は、スリーブを所定の位置に配置するために既存のプラズマエッチング装置の前記１つ又は２つ以上の部分にアダプタが接続されるのを可能にする。
【００２９】
アダプタは、既存のプラズマエッチング装置の１つ又は２つ以上の部分に接続するための１つ又は２つ以上のフランジ部分を含んでよい。アダプタは上側フランジ部分と下側フランジ部分とを含んでよい。フランジ部分は、スリーブを含む構造の一部を形成してよい。或いは、フランジ部分は、スリーブを収容することができる構造の一部を形成してよい。この構造は、第２チャンバとして作用するように形成されたスリーブを収容するための外側スリーブを含んでよい。
【００３０】
キットはさらに、スリーブの下に配置されるように形成されたスペーサエレメントを含んでよく、スペーサエレメントは、改善型プラズマエッチング装置内の第２チャンバと第３チャンバとの間の界面を形成するように、アダプタ及び／又は既存のプラズマエッチング装置に接続可能である。
【００３１】
本発明の第３態様によれば、基板にプラズマエッチングを施す方法であって：
ｉ）  本発明の第１態様に基づくプラズマエッチング装置を用意し；
ｉｉ）  基板が第２チャンバの内部とほぼ整合し、そして基板の上面が界面から８０ｍｍ以下の距離に位置決めされるように、基板支持体によって基板が支持されるようにし；
ｉｉｉ）  プラズマ生成領域内にプラズマを生成し；そして
ｉｖ）  プラズマ、又はプラズマと関連する１つ又は２つ以上のエッチャント種によって基板をエッチングする
工程を含む、基板にプラズマエッチングを施す方法が提供される。
【００３２】
本発明を上記のように説明してきたが、本発明は、上記又は下記説明、図面、又は請求項に記載された特徴を本発明により任意に組み合わせものにまで範囲が及ぶ。例えば、本発明の１つの態様に関連して説明したいかなる特徴も、さらに本発明の他の態様に関連して開示されたものと考えられる。
【００３３】
添付の図面を参照しながら、本発明による装置及び方法の実施態様を以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、従来の装置を使用したエッチング実施中のシリコンウエハー中心からの距離の関数としてシリコンエッチング速度を示す図である。
【図２】図２は、本発明のプラズマエッチング装置を提供するために改善されたエッチング装置を示す断面図である。
【図３】図３は、図２のプラズマエッチング装置の第２チャンバと第３チャンバとの間の界面領域を示す斜視図である。
【図４】図４は、３００ｍｍシリコンウエハー上の位置の関数としてエッチング深さを示す図である。
【図５】図５は、２００ｍｍシリコンウエハー上の位置の関数としてシリコンエッチング速度を示す図である。
【図６】図６は、２００ｍｍシリコンウエハーをエッチングした時の、第２チャンバ直径の関数としてのシリコンエッチング速度及びエッチング深さ均一性を示す図である。
【図７】図７は、２００ｍｍシリコンウエハーをエッチングした時の、第２チャンバとウエハー上面との間のギャップの関数としての、シリコンエッチング速度及びエッチング深さ均一性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図２は、全体を符号１０で示された本発明のプラズマエッチング装置を表している。図２に示された実施態様は実際、本発明による装置を製造するために改善された、商業的に入手可能なプラズマエッチング装置である。より具体的に述べるならば、図２に示された装置は、出願人によって製造されたＤＳｉという商品名で市販されているプラズマエッチング装置の改善形である。装置１０は、ガス入口１２ａを有するセラミックベルジャーの形態を成す第１チャンバ１２を含んでいる。このガス入口１２ａを通してガスがプラズマを生成するために導入される。第１チャンバ１２の一部がＩＣＰ源１４によって取り囲まれている。ＩＣＰ源は、当業者にはよく知られた形式で第１チャンバ１２の少なくともプラズマ生成領域内でプラズマを始動し持続するために使用される。第１チャンバ１２の下端部はフレア状に広がって装置１０の中間部分に続いている。中間部分は図２では全体的に符号１６で示されており、装置１０内の主要な改善型構成部分である。中間部分１６は、スリーブ１８ａと、上側フランジ部分１８ｂと、下側フランジ部分１８ｃとを有するアダプタ構造１８を含んでいる。上側フランジ部分は第１チャンバ１２、及び装置１０の他の上側部分に接続されている。下側フランジ部分は第３チャンバ２０に接続されている。スリーブ１８ａは、スリーブの形態を成す減径された第２チャンバ２２を担持するようにサイズ設定されている。第２チャンバ２２はスリーブ１８ａ内部に位置決めされて配置されている。第２チャンバ２２はさらに、この実施態様ではスリーブ２２に接続された下側リング２２ａを含むことができる。第２チャンバを含む中間区分の下方には、第３チャンバ２０が設けられている。第３チャンバは、被加工ウエハー２６を支持するための静電チャック（ＥＳＣ）２４を収容する。第３チャンバ２０は、ウエハー２６を装置１０へ導入するための、そしてこれを取り外すためのスロット弁２０ａを含んでいる。第３チャンバはさらに出口２０ｂを含んでいる。ガスは、当業者にはよく知られている適宜のポンピング装置（図示せず）を使用して、装置の出口２０ｂから出る。なお、図２は第３チャンバを完全には示していない。むしろ図２は第３チャンバの上側部分だけを示している。第３チャンバ２０の内径は、ウエハーが装置１０内へ導入されそしてここから取り外されるのを可能にするために、必然的にウエハーの直径よりもかなり大きい。安全性のために、第１及び第２チャンバ１２，２２を含む装置１０の上側部分の周りには、円筒形カバー２８が配置されている。
【００３６】
ウエハー２６の周囲のエッチャントガスの保持時間を長くするために、ＥＳＣ２４及びウエハー２６の周りにバッフル２８が設けられている。ウエハーエッジ保護（ＷＥＰ）装置３０も設けられている。
【００３７】
コンベンショナルなＤＳｉ装置において、異なる円筒形構造が第２チャンバとして役立ち、その内径はウエハー直径よりも著しく大きい。本発明の場合には、スリーブ２２（及びリング２２ａ）の内径が、被加工ウエハーの直径に適合されている。代表例において、ウエハーは直径２００ｍｍであり、スリーブ２２及びリング２２ａの内径も２００ｍｍである。これらの直径が正確に一致することは強制されないが、しかし直径のこのような正確な適合によって有利な結果が得られた。ウエハー２６がＥＳＣ２４上に装着されたとき、ウエハー２６は第２チャンバ２２と整合する。
【００３８】
改善されたエッチングの例を、図２に示された装置を用いて以下に説明する。ボッシュプロセスに従ってエッチングを実施した。
【００３９】
図４には、ＳＦ6化学物質を用いた３００ｍｍ直径ウエハー上のＳｉエッチングプロセスに対するエッチング速度及び均一性において達成されたプロセス性能の改善が示されている。チャンバとウエハーとのギャップを４３ｍｍ及び２３ｍｍに維持しながら、標準的な３５０ｍｍから３００ｍｍへ第２チャンバのサイズ（ＩＤ）を小さくすることによって、エッチング速度はそれぞれ９．８及び１０．３ｍｍ／ｍｉｎに高められる一方、均一性も標準値９．７％よりも著しく改善される。結果を表１に要約する。
【００４０】
【表１】
2015079959.tif 000003
【００４１】
図５，６及び７において、直径２００ｍｍのウエハーに対してほぼ２００ｍｍの第２チャンバＩＤを用いた場合の代表的な結果を見ることができる。２００ｍｍの第２チャンバＩＤ（第２チャンバとウエハーとのギャップは３５ｍｍ）を標準３５０ｍｍ  ＩＤの第２チャンバと比較すると、全ての事例において著しい改善が見られる。
【００４２】
図５において、パターン化Ｓｉウエハー上で実施されるボッシュＳｉエッチングプロセスのエッチング速度が、標準チャンバと減径第２チャンバとの間で１５％改善されることが判る。均一性も、標準チャンバを用いた場合の±９％から、本発明のより小さな第２チャンバを用いた場合の±６％まで改善される。
【００４３】
図６において、第２チャンバとウエハーとのギャップが３５ｍｍで固定された状態で、第２チャンバ内径の関数として直径２００ｍｍのＳｉウエハーのＳｉエッチング速度及び均一性を見ることができる。ほぼ２２０〜２３５ｍｍでは、第２チャンバＩＤがより大きくなるに伴ってエッチング速度がより大幅に漸減することと相俟って均一性が大きく低減される。
【００４４】
小さな、より低いチャンバとウエハーとの厳密な連関の重要性が図７において立証される。ここでは、第２チャンバとウエハーとのギャップ範囲（２３〜１００ｍｍ）にわたって、Ｓｉエッチングプロセスが２００ｍｍ直径ウエハー上で実施される。エッチング速度及び均一性の最適値は最小ギャップによって得られる。
【００４５】
いかなる具体的な理論又は推測にも縛られたくはないが、本明細書中に記載された有利な特性は３つのファクタの組み合わせに起因すると考えられる。第一に、第２チャンバ内部の断面積は第１チャンバの、少なくともプラズマ生成領域内の断面積よりも大きい。このようになっていると、プラズマが最初に生成される体積がさほど大きくなく、比較的均一な初期プラズマを形成することができる。これとは逆に、プラズマ生成チャンバが比較的大きいと、プラズマをトロイダル状に分配させることがある。最初に生成されたプラズマがあまり均一でないと、均一なエッチングをもたらす後続の加工ステップを提供することは不可能ではないにしても難しい、と考えられる。第二に、第２チャンバの直径はウエハーの直径に近くなければならない。これは当業者に認められている知識に反するので驚くべきことである。あり得そうもないことではあるが、ウエハーの断面が円形でないという理論上の事象においては、第２チャンバは、ウエハーの固有寸法に厳密に適合した同様の形状を有するべきである。第三に、（エッチング中に使用位置にある）ウエハーと、厳密に適合した第２チャンバとの間のギャップは小さくなければならない。
【００４６】
本発明により提供された装置は、より大きいＩＤの従来技術のチャンバと比較して、ウエハー平面の上方のガス及びプラズマの閉じ込め状態を改善することができる。本発明は、ポンピングラインに直接に進むエッチャントガスの損失を回避するか又は少なくとも低減し、エッチング速度を高め、且つ／又はウエハー全体にわたる深さの均一性を改善することができる。ここでもやはり、いかなる具体的な理論又は推測にも縛られたくはないが、本発明は、エッチャントガスがポンプによって除去される前にウエハー周囲と相互作用するように強制することができる、と考えられる。実際には、このような混合と、ウエハーからエッチング生成物をポンピングによって除去するためにもたらされ得るコンダクタンス低減との間のバランスを見いだすべきである。この点に関して支援するために、ウエハーの周り又はウエハーの極めて近くにバッフルを設けてもよい。しかしバッフルの使用は本発明の本質的な特徴ではない。当業者には明らかなように、本発明は多くの種々異なる方法で実施し、最適化することができ、このような変更形は本発明の範囲に含まれる。例えばウエハーがＥＳＣによって支持されること、又はＷＥＰ装置が使用されることは必ずしも必要でない。また、既存の装置を改善する代わりに、本発明に従って新しいプラズマエッチング装置を製造することも可能である。第３チャンバは、このチャンバの側方ではなくチャンバの底部に配置されたポートからポンピングされてもよい。他のプラズマ生成装置も考えられる。
【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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【外国語明細書】
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