(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ雰囲気下で半導体素子の製造工程を行うために、プラズマ発生領域及びプラズマ処理領域が同一空間からなるチャンバと、
前記プラズマ発生領域に隣接するように形成されるプラズマ発生手段と、
前記プラズマ発生領域の大きさと比較して、処理される半導体基板近傍の半導体処理領域を小さくするためのプラズマ集束手段とを含み、
前記プラズマ集束手段は、
処理される半導体基板が位置する第１長さを有する電極と、
前記電極と対向し、第１長さよりも長い第２長さを有する絶縁プレートと、
前記絶縁プレートの縁部と接し、前記絶縁プレートの対向する両端部をつなぐ平面と鋭角をなしつつ前記電極の縁部に向かって延びてプラズマ領域を限定する限定膜とを含む半導体製造装置。
【請求項２】
前記絶縁プレートは、第１曲率半径を有する第１部分と前記第１曲率半径よりも小さい第２曲率半径を有する第２部分とを含み、前記絶縁プレートの第２部分の縁部に前記限定膜が接する請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項３】
前記絶縁プレートは所定の曲率半径を有するドーム形であり、前記第２長さは前記絶縁プレートの投射長さである請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項４】
前記絶縁プレートは所定の直径を有する円形平板であり、前記第２長さは前記絶縁プレートの直径である請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項５】
前記絶縁プレートは、前記電極と対向配置され、第１曲率半径を有する第１部分と前記第１曲率半径よりも小さい第２曲率半径を有する第２部分とを含むドーム形であり、
前記限定膜は、前記絶縁プレートの第２部分の露出された縁部と接しつつ前記電極側に延びている請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項６】
前記電極の上面に配置され、第３長さのウェーハを支持するためのチャックをさらに備える請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項７】
前記第２長さは前記第３長さの１４０％ないし２００％である請求項６に記載の半導体製造装置。
【請求項８】
前記電極の第１長さは前記第３長さの１２０％ないし１８０％である請求項７に記載の半導体製造装置。
【請求項９】
前記電極の縁部から前記ウェーハに至る距離は前記第３長さの１０ないし１５％である請求項８に記載の半導体製造装置。
【請求項１０】
前記鋭角は４５ないし８９°である請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項１１】
前記限定膜は前記真空チャンバの側壁を構成する請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項１２】
前記プラズマ発生手段は、チャンバのプラズマ発生領域内に導入されるプラズマを生じるためのチャンバの外側に導入される請求項１に記載の半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体製造装置に係り、特に、プラズマ密度の均一性を改善できる半導体製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子を製造するための装置は、半導体基板上に薄膜を形成する薄膜形成装置、微細パターンを形成するために薄膜上にマスクパターンを形成するための写真装置、マスクパターンをエッチングマスクとして薄膜をエッチングして微細パターンを形成するためのエッチング装置及び半導体基板に不純物イオンを注入するためのイオン注入装置に大別できる。
【０００３】
ところで、半導体素子の高集積化が進むにつれてパターンの線幅が次第に狭まり、微細パターンを形成するのに用いられるエッチング装置及び蒸着装置などの諸装置が一層重要になった。
【０００４】
エッチング装置は、プラズマエッチング装置などの乾式エッチング装置と、湿式エッチング装置とに大別できるが、半導体素子の集積度が高くなるにつれて異方性エッチングが可能な乾式エッチング装置が主として用いられている。
【０００５】
また、半導体素子の高集積化が進むに伴い、蒸着装置においてもプラズマを用いる化学気相蒸着法を採用した装置、例えばＰＥ−ＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ−Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｕｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置を用いている。
【０００６】
図１Ａ及び図１Ｂは、従来の技術による半導体製造装置を示した断面図であり、図１Ａは平板誘導結合プラズマエッチング装置１０を、そして図１Ｂはドーム形の誘導結合プラズマエッチング装置４０を示している。
【０００７】
説明の便宜のために、図１Ａ及び図１Ｂに開示されたチャンバ１２、４２が円筒状であり、下部電極２６、５６が円形平板であり、図１Ａの絶縁プレート２０は円形平板であり、図１Ｂの絶縁プレート５０はドーム形であるとする。限定膜２２、５２が無視できるほどに極めて薄いので、図１Ａのプラズマソースを生じる誘導コイル１４の配置長さは絶縁プレート２０の長さＬ１と実質的に同一に設計されており、図１Ｂの誘導コイル４４の配置長さは絶縁プレート５０の曲面長さと実質的に同一に設計されている。
【０００８】
そして、図１Ａの絶縁プレート２０及び下部電極２６は実質的にほぼ同一の直径Ｌ１、Ｌ２を有しており、図１Ｂの絶縁プレート５０曲面の投射長さＬ４は下部電極５６の直径Ｌ５と実質的に同一に設計されている。
【０００９】
下部電極２６、５６の上に搭載された静電チャック２８、５８により支持されるウェーハ３０、６０の直径は下部電極２６、５６の直径よりも小さく設計されている。プラズマ領域２４、５４ａ＋５４ｂを限定する限定膜２２、５２は絶縁プレート２０、５０の縁部と接しつつ下部電極２６、５６側に向かって垂直に延びるように設計されている。
【００１０】
図１Ａ及び図１Ｂを参照すれば、ウェーハ３０、６０上に絶縁層または導電層を蒸着して所望のパターンを得るためにエッチングを行う過程について説明する。
【００１１】
第１電源供給器１６、４６から供給された低周波電力は誘導コイル１４、４４に印加されて誘導インダクタンスを生じる。コイル１４、４４の誘導インダクタンスはチャンバ１２、４２内に備わった絶縁プレート２０、５０を介してプラズマ領域２４に電気場及び磁場を形成する。この時、第２電源供給器１８、４８を介して下部電極２６、５６にも高周波の外部電源が接続されている。
【００１２】
プラズマ領域２４、５４ａ＋５４ｂ内において電子は磁場及び電気場により回転運動をして加速され、反応ガスと衝突してプラズマ状態の反応種を生じる。反応種がウェーハ３０、６０の上部に形成されたエッチング対象へと拡散／吸収されつつエッチングが行われる。
【００１３】
ところで、図１Ａの限定膜２２により決められるプラズマ領域２４及び図１Ｂの限定膜５２により決められるプラズマ領域５４ａ＋５４ｂにおいて、プラズマ（または反応種）はウェーハの中央部分に入射して側面に拡散されるため、ウェーハの中央部分及び縁部においてプラズマ（または反応種）の密度が異なる。ウェーハの中央部分に位置するプラズマの密度が縁部に位置するプラズマの密度よりも高い。
【００１４】
従って、多量のプラズマがウェーハ３０、６０の中央部分に入射してウェーハ３０、６０の中央部分に位置するパターンはオーバエッチングされる。これに対し、ウェーハ３０、６０の縁部においては少量の反応種が拡散／吸収されるため、縁部に位置するパターンはアンダーエッチングされる。
【００１５】
ところで、アンダーまたはオーバエッチングされたパターンは以降の工程及び半導体素子の特性に大いに影響するので、ウェーハの全体に対してエッチングの均一性を保ちつつパターンを形成することが重要である。
【００１６】
前述したプラズマ密度の不均一性はエッチング装備だけではなく、蒸着装備においても生じる。すなわち、ウェーハの縁部に形成されるパターンが中央部分に形成されるパターンよりも薄くなってパターンの均一性が確保できなくなっている。
【００１７】
一方、電子産業機器市場の成長と共に、半導体搭載率は高まり続いてきたが、これと同時に、半導体の使用者からは低コスト化及び高付加価値の両立を要求されてきた。
【００１８】
このような使用者の要求に応えるために、すなわち大量のチップを製作して半導体素子コストの低減を図るための一つの方法として、ウェーハの大口径化が提案されている。このため、現在では、２００ｍｍ口径のウェーハがメモリ、ロジックなどのように最先端の高集積半導体装置の生産に用いられているが、将来３００ｍｍ口径のウェーハを用いた半導体装置の量産が本格的になる見込みである。
【００１９】
ところで、より大きい口径を有するウェーハにおいては、前述したウェーハの位置によるプラズマ密度差が一層深刻化する。２００ｍｍ口径のウェーハ上に均一な大きさを有する微細パターンを形成するために、プラズマ密度の不均一性を調節する各種の技術が提案されているが、これらの技術を用いて３００ｍｍ口径のウェーハを処理する工程に際し、エッチング均一度及び蒸着均一度を確保するのに限界がある。
【００２０】
また、プラズマ密度がウェーハの縁部において低いため、縁部に位置するパターンを設計された通りに形成するのに要求される十分なエッチング率または蒸着率が確保できないという問題がある。
【００２１】
従って、現在、半導体業界においては、２００ｍｍまたは３００ｍｍ口径以上の直径を有する大口径ウェーハ上に均一な高密度のプラズマ領域を形成させてウェーハ全体に対して均一なエッチング度及び／または蒸着度を獲得する技術が切望されている。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明が解決しようとする技術的課題は、処理対象の全体に亘ってのプラズマ密度の均一性を改善できる半導体製造装置を提供するところにある。
【００２３】
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、工程処理対象に作用する有効プラズマの密度を高めうる半導体製造装置を提供するところにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
前記本発明の技術的課題を達成するために、半導体製造装置は、プラズマ雰囲気下で半導体素子の製造工程を行うために、プラズマ発生領域及びプラズマ処理領域が同一空間からなるチャンバと、前記プラズマ発生領域に隣接するように形成されるプラズマ発生手段と、前記プラズマ発生領域の大きさと比較して、処理される半導体基板近傍の半導体処理領域を小さくするためのプラズマ集束手段とを含み、前記プラズマ集束手段は、処理される半導体基板が位置する第１長さを有する電極と、前記電極と対向し、第１長さよりも長い第２長さを有する絶縁プレートと、前記絶縁プレートの縁部と接し、前記絶縁プレートの対向する両端部をつなぐ平面と鋭角をなしつつ前記電極の縁部に向かって延びてプラズマ領域を限定する限定膜とを含む。
【００２６】
絶縁プレートは、第１曲率半径を有する第１部分と前記第１曲率半径よりも小さい第２曲率半径を有する第２部分とを含み、前記絶縁プレートの第２部分の縁部に前記限定膜が接する。
【００２７】
また、絶縁プレートは所定の曲率半径を有するドーム形であり、前記第２長さは前記絶縁プレートの投射長さでありうる。
【００２８】
前記絶縁プレートは所定の直径を有する円形平板であり、前記第２長さは前記絶縁プレートの直径でありうる。
【００２９】
また、前記絶縁プレートは、前記電極と対向配置され、第１曲率半径を有する第１部分と前記第１曲率半径よりも小さい第２曲率半径を有する第２部分とを含むドーム形であり、
前記限定膜は、前記絶縁プレートの第２部分の露出された縁部と接しつつ前記電極側に延びている。
【００３１】
また、前記電極の上面に配置され、第３長さのウェーハを支持するためのチャックをさらに備えうる。
【００３２】
また、前記第２長さは前記第３長さの１４０％ないし２００％でありうる。また、前記電極の第１長さは前記第３長さの１２０％ないし１８０％でありうる。
【００３３】
また、前記電極の縁部から前記ウェーハに至る距離は前記第３長さの１０ないし１５％であることが望ましい。
【００３４】
また、前記第２長さは約４２０ｍｍであり、前記第３長さは約３００ｍｍでありうる。そして、前記電極は約３６０ｍｍの直径を有しうる。
【００３５】
合わせて、前記鋭角は４５ないし８９°の範囲でありうる。そして、限定膜は前記真空チャンバの側壁をなしうる。
【００３６】
前記プラズマ発生手段はチャンバのプラズマ発生領域内に導入されるプラズマを生じるためのチャンバの外側に導入されうる。前記プラズマ発生手段は、前記チャンバ内に装着された多数のコイルと、前記多数のコイルと接続される第１電源供給器とを含みうる。ここで、前記プラズマ発生手段は、半導体素子が位置する基板と接続される第２電源供給器を含みうる。
【００３８】
以上の説明においては、限定膜とチャンバとの壁を区切ったとされているが、限定膜がチャンバの壁をなすこともあり、この時にはチャンバの側壁を斜めに構成できる。
【００３９】
そして、半導体製造装置は、チャンバのプラズマ領域を形成するためのプラズマを生じる装置をさらに含む。プラズマ発生装置の一例によれば、工程処理対象が位置する電極と接続される第１電源供給器を含みうる。また、プラズマ発生装置の他の例によれば、真空チャンバの外面に装着される多数の誘導コイルと、多数の誘導コイルに接続された第２電源供給器とを含みうる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照し、本発明を詳細に説明する。
【００４１】
本出願の発明者は、ウェーハと反応する有効プラズマの密度を高めると共に、ウェーハの中央部分に比べて相対的に低くなっていたウェーハの縁部のプラズマ密度を高めるために、プラズマ発生領域の縁部に分布されたプラズマを集束させる。このために、工程が行われる真空チャンバの上段部に位置するプラズマの領域を処理対象が位置する下部電極側に位置するプラズマの領域よりも大きくする。有効プラズマとは、プラズマのうち工程副産物が排出される通路を通じて排出されうるプラズマを除外したものを意味する。
【００４２】
図２は、図１Ａの半導体製造装置に本発明の思想を適用した半導体装置を示す図面である。
【００４３】
図２において、半導体製造装置１００は、真空チャンバ１１２、真空チャンバ１１２の表面に装着された多数の誘導コイル１１４、誘導コイル１１４に低周波電源を供給する第１電源供給器１１６及び真空チャンバ１１２内に備わった下部電極１２６に高周波電源を供給する第２電源供給器１１８を含む。
【００４４】
下部電極１２６上にはウェーハ１３０を支持するためのチャック１２８が配置されている。誘導コイル１１４から生じたプラズマが絶縁プレート１２０内に形成された多数のホール（図示せず）を介してチャンバ１１２内に導入される。絶縁プレート１２０の直径はＭ１であり、絶縁プレートの直径に対応して誘導コイル１１４の配置長さが決められる。
【００４５】
そして、ウェーハ１３０は所定長さＭ３を有し、限定膜１２２から所定距離Ｍ４離隔されるように配置されていて離隔部分を介してエッチング副産物が排出される。
【００４６】
図１Ａの装置と異なる点は、次の二つである。一つは、下部電極１２６の直径は絶縁プレート１２０の直径Ｍ１よりも小さい直径Ｍ２を有するという点である。そしてもう一つは、真空チャンバ１１２内には、絶縁プレート１２０の縁部と接しつつ下部電極１２６側に延びる限定膜１２２が絶縁プレート１２０と垂直をなすことなく鋭角θ１をなしつつ配置されているという点である。例えば、限定膜１２２は鋭角が４５ないし８９°になるように設計されることが望ましい。
【００４７】
従って、図２に示された絶縁プレート１２０及び下部電極１２６が円形平板であるため、限定膜１２２は実質的に下部電極１２６側に進みつつ直径が減る円筒状をしており、プラズマ領域１２４もこれと同一の形状をしている。従って、垂直限定膜を採用する技術に比べてウェーハ隣接部分におけるプラズマ密度が高まり、特に、ウェーハの中央部分よりも縁部の密度がやや高まるが、窮極的には全体的に均一なプラズマ密度を形成することになる。
【００４８】
一方、図１Ａのウェーハ３０及び図２のウェーハ１３０が同一の直径を有する場合には、図１Ａの絶縁プレート２０の直径Ｌ１に比べて図２の絶縁プレート１２０の直径Ｍ１が大きいため、図１Ａの誘導コイル１４の配置長さよりも図２の誘導コイル１１４の配置長さがより長くなる。
【００４９】
具体的には、誘導コイル１１４が配置された長さ及び絶縁プレート１２０の直径Ｍ１はエッチング対象となるウェーハ１３０の直径Ｍ３の１４０％以上、好ましくは１４０％ないし２００％になるようにし、下部電極１２６の直径Ｍ２は、ウェーハ１３０の直径Ｍ３の１２０％以上、好ましくは１２０％〜１８０％にする。
【００５０】
そして、下部電極１２６の縁部とウェーハ１３０の縁部との間の距離であるＭ４はウェーハ直径Ｍ３の１０ないし１５％になるように設計できる。
【００５１】
より具体的には、ウェーハの直径Ｍ３が約３００ｍｍである場合、絶縁プレート１２０の直径Ｍ１は約４２０ｍｍ以上に設計し、下部電極Ｍ２の長さは約３６０ｍｍ以上に設計する。そして、Ｍ４は３０ないし４５ｍｍになるように設計する。なお、ここで絶縁プレート１２０の直径Ｍ１について約４２０ｍｍとし、下部電極Ｍ２の長さについて約３６０ｍｍとしたのは、ウェーハの寸法精度による誤差を含むためである。以下同様である。
【００５２】
このように本実施形態によれば、第１電源供給器１１６及び第２電源供給器１１８から供給される電源を強めもせず工程チャンバ内の圧力条件を変えもしなくても、筒状の限定膜１２２により決められるプラズマ領域１２４の大きさ（体積）がエッチング対象となるウェーハに近づくほど小さい。従って、同一量のプラズマソースが用いられてもウェーハに作用する有効プラズマの密度は高まる。
【００５３】
このようなプラズマ密度の増加はウェーハの中央部分に比べて相対的に低い密度を有する縁部において一層著しいので、ウェーハの全体に亘ってのプラズマの分布の均一性を改善でき、結果的にパターンのエッチング率の均一性を確保できる。
【００５４】
また、プラズマソースを生じる誘導コイル１１４が絶縁プレート１２０が長くなったことに対応して長くなったため、図１Ａの誘導コイル１４から生じた誘導インダクタンスよりも大きい誘導インダクタンスが生じ、窮極的に高密度のプラズマが得られる。
【００５５】
図３ないし図５は、図１Ｂに示したプラズマエッチング装置に本発明の思想を適用したプラズマエッチング装置を示す図面である。
【００５６】
図３において、プラズマエッチング装置である半導体製造装置２００のチャンバ２１２の上部がドーム形をしているので、チャンバ２１２の上部に配置される絶縁プレート２２０も所定の曲率半径を有するドーム形をしている。
【００５７】
絶縁プレート２２０の曲率半径は図１Ｂの絶縁プレート５０の曲率半径と同一であるか、あるいはそれよりも大きく設計できる。但し、絶縁プレート２２０の投射長さＤ１は下部電極２２６の直径Ｄ２よりも大きく形成されている。
【００５８】
図１Ｂのウェーハ６０の直径と図３のウェーハ２３０の直径Ｄ３とが同一である場合、絶縁プレート２２０の投射長さＤ１は図１Ｂの絶縁プレート５０の投射長さＬ４よりも大きく設計する。チャンバ２１２のドームの外面に配置される誘導コイル２１４の配置長さまたは数も図１Ｂの誘導コイル４４に比べて増大することになる。従って、第１電源供給器２１６から図１Ｂの電源供給器４６が与える電源と同一の電力が与えられても、誘導コイル２１４から生じるインダクタンスが増大する。すなわち、プラズマソースの量が増える。
【００５９】
そして、前述したように、絶縁プレート２２０の投射長さＤ１は下部電極２２６の直径Ｄ２よりも大きく形成されており、図２に示したのと同様に、限定膜２２２がドーム形の絶縁プレート２１２の縁部と接し、ウェーハ２３０が位置する側に絶縁プレート２２０の投射面と鋭角θ２をなしつつ延びる。従って、プラズマ領域２２４のプラズマ密度がウェーハに近づきつつ高まり、特に縁部における密度の増加が著しいので、高密度のプラズマが得られると同時に、ウェーハ２３０の全体に亘ってのエッチング均一性を向上させうる。
【００６０】
なお、図において、符号２１８は高周波電源供給器であり、２２８はウェーハ２３０を支持するチャックを表すものであって、各々図２の参照符号１１８、１２８に対応する。そして、Ｄ４はウェーハ２３０から限定膜２２２または下部電極２２６の縁部までの距離を表すものであって、図２のＭ４に対応する。
【００６１】
具体的な例としては、鋭角θ２は４５ないし８９°の範囲であり、誘導コイルが配置された長さ及び絶縁プレート２２０の直径Ｄ１はエッチング対象となるウェーハ２３０の直径Ｄ３の１４０％以上、好ましくは１４０％ないし２００％になるようにし、下部電極２２６の直径Ｄ２は、ウェーハ２３０の直径Ｄ３の１２０％以上、好ましくは１２０％〜１８０％にする。
【００６２】
そして、下部電極２２６の縁部とウェーハ２３０の縁部との間の距離であるＤ４はウェーハ直径Ｍ３の１０ないし１５％になるように設計する。より具体的には、ウェーハの直径Ｄ３が約３００ｍｍである場合、絶縁プレート２２０の直径Ｄ１は約４２０ｍｍ以上に設計し、下部電極Ｄ２の長さは約３６０ｍｍ以上に設計する。そして、Ｄ４は３０ないし４５ｍｍになるように設計する。
【００６３】
図４において、参照番号３００、３１２、３１４、３１６、３１８、３２６、３２８及び３３０は図３の２００、２１２、２１４、２１６、２１８、２２６、２２８及び２３０と同一の要素である。
【００６４】
プラズマの集束は斜めの限定膜により行われず、ドーム形の絶縁プレートの曲率半径を調節することにより成し遂げられる。ドーム形の絶縁プレート３２０ａ＋３２０ｂは二つの部分に分けられる。その一つは曲率半径が相対的に大きい第１部分３２０ａであり、もう一つは曲率半径が相対的に小さい第２部分３２０ｂである。従って、第１部分３２０ａの投射長さＮ１が第２部分３２０ｂの投射長さＮ２よりも長くなる。第２部分３２０ｂの投射長さＮ２は絶縁窓３２０の投射長さを意味する。
【００６５】
一方、第２部分３２０ｂの投射長さＮ２は下部電極３２６の直径Ｎ３と実質的に同一の長さを有するように設計される。ここで、第２部分３２０ｂの曲率半径または投射長さＮ２はウェーハ３３０の直径Ｎ４、ウェーハ３３０と限定膜３２２との距離Ｎ５、そして限定膜３２２の高さによって決められうる。
【００６６】
一方、第１部分３２０ａの曲率半径は図３の絶縁プレート２２０の曲率半径と同一に設計でき、その場合、第１部分の投射長さＮ１は図３のＤ１と同一の長さを有することになる。第２部分３２０ｂの曲率半径が第１部分に比べて小さいので、第２部分の投射長さＮ２も短くなる。従って、第１部分３２０ａによって決められる第１プラズマ領域３２４ａにおけるプラズマ密度に比べて第２部分３２０ｂによって決められる第２プラズマ領域３２４ｂのプラズマ密度は高まる。特に、第２プラズマ領域３２４ｂの中央よりも縁部における密度の増加が著しい。
【００６７】
第２部分３２０ｂの縁部からウェーハ３３０へと垂直に延びる限定膜３２２は第２部分３２０ｂの投射面と垂直をなす。第２部分３２０ｂの投射面とは、絶縁プレート３２０の投射面を意味する。従って、プラズマ領域３２４ｂにおける密度分布がプラズマ領域３２４ｃにおいても保たれる。
【００６８】
そして、図２及び図３でのように、絶縁プレート３２０の曲面が長くなることによって誘導コイル３１４の配置長さが長くなることにより、電源及び圧力条件を変えなくても誘導コイル３１４から生じるプラズマソースの量を増やしうる。
【００６９】
具体的には、第１部分３２０ａの投射長さＮ１はウェーハ３３０の直径Ｎ４の１４０％以上、好ましくは１４０％ないし２００％に設計し、第２部分３２０ｂの投射長さＮ２または下部電極３２６の直径Ｎ３はウェーハ３３０の直径Ｎ４の１２０％以上、好ましくは１２０％ないし１８０％に設計する。下部電極３２６の縁部とウェーハ３３０の縁部との間の距離であるＮ５はウェーハ直径Ｍ４の１０ないし１５％になるように設計できる。
【００７０】
より具体的には、ウェーハの直径Ｎ３が約３００ｍｍである場合、第１部分３２０ａの投射長さＮ１は約４２０ｍｍ以上に設計し、第２部分３２０ｂの投射長さＮ２または下部電極３２６の直径Ｎ３は約３６０ｍｍ以上に設計する。そして、Ｎ５は３０ないし４５ｍｍになるように設計する。
【００７１】
図５において、参照番号４００、４１２、４１４、４１６、４１８、４２６、４２８及び４３０は図３の２００、２１２、２１４、２１６、２１８、２２６、２２８及び２３０と同一の要素である。
【００７２】
図５のエッチング装置においては、プラズマは絶縁プレート４２０の曲率半径を調節することにより１次的に集束され、限定膜４２２を所定の角θ３をもって斜めに設計することにより２次的に集束される。
【００７３】
ドーム形の絶縁プレート４２０ａ＋４２０ｂは図４の絶縁プレート３２０ａ＋３２０ｂのように二つの部分に分けられる。その一つは相対的に曲率半径Ｐ１が大きい第１部分４２０ａであり、もう一つは相対的に曲率半径Ｐ２が小さい第２部分４２０ｂである。
【００７４】
第１部分４２０ａの投射長さＰ１は第２部分４２０ｂの投射長さＰ２または下部電極４２６の直径Ｐ３よりも長く形成されている。第２部分４２０ｂの投射長さＰ２は絶縁プレート４２０の投射長さを意味する。
【００７５】
そして、第２部分４２０ｂと接続される限定膜４２２は絶縁プレート４２０の投射面と鋭角θ３をなしつつ下部電極４２６側に延びている。
【００７６】
ウェーハ４３０の直径Ｐ４、第２部分の投射長さＰ２、下部電極４２６の直径Ｐ３及びウェーハ４３０と限定膜４２２との間の距離Ｐ５の具体的な例及びこれらの間の関係は前述した実施形態における条件が適用されうる。また、鋭角θ３の条件も前述した例のものを適用できる。
【００７７】
図３または図４のエッチング装置と比較すれば、前述したように、２次に亘ってプラズマが集束されるので、有効プラズマの密度を高めると同時に、ウェーハの全体に亘ってプラズマ密度及びエッチング率の均一性が一層向上するという効果がある。
【００７８】
また、図３及び図４の装置において用いられたウェーハ２３０、３３３０と同一の直径を有するウェーハ４３０及び同一の電源を用いても、図５の第１部分４２０ａの投射長さＰ１は図３の絶縁プレート２２０の投射長さＤ１及び図４の第１部分３２０ａの投射長さＮ１よりも長い。従って、チャンバ４１２の上面に装着される誘導コイル４１４の配置長さまたは数が一層増えるので、生じる誘導インダクタンスも一層増える。すなわち、前述した例に比べて一層密度が高まったプラズマが得られる。
【００７９】
以上説明した実施形態においてはプラズマソースを生じる電源供給器１１６及び誘導コイル１１４が用いられたが、これらの他に、マイクロ波、電子共鳴波、反応性イオンエッチングソースなどが用いられうる。
【００８０】
そして、本実施形態においては、チャンバ及び限定膜を独立的な要素として説明したが、別の限定膜が設けられないチャンバにおいてはチャンバの壁が限定膜の役割をする。従って、その場合には、ウェーハが位置する電極側に進みつつチャンバの壁の直径が短くなるようにチャンバを設計できる。また、チャンバの形状が円筒状である場合に限って説明したが、本発明の思想はこれに限定されず、六面体のチャンバを用いる場合にも本発明の思想が適用できるということは当業者にとって自明である。
【００８１】
本発明の思想は上部電極及び下部電極の両方に外部の電源が接続されているプラズマを用いた装置のほかにも、チャンバ内に設けられ、絶縁プレートを挟んでウェーハと対向する上部電極（図示せず）だけに外部電源が接続されているプラズマ装置、ウェーハが置かれている下部電極だけに外部の電源が接続されている磁気反応性イオンエッチング装置などにも適用できる。
【００８２】
【発明の効果】
本発明によれば、ウェーハの大きさを考慮して絶縁プレートに隣接した部分において形成されるプラズマ領域をウェーハまたは工程処理対象の近傍において形成されるプラズマ領域を狭めることにより、有効プラズマの密度を高めると同時に、ウェーハの縁部のプラズマ密度を向上させる。従って、設計状態にパターンを形成すると同時に、絶縁プレート側におけるプラズマ密度の不均一性がウェーハまたは下部電極側においては均一な分布に変わり、エッチング率または蒸着率の均一性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来の技術による半導体製造装置の概略的な構成図である。
【図２】  本発明による半導体製造装置の一例の構成図である。
【図３】  本発明による半導体製造装置の他の例の構成図である。
【図４】  本発明による半導体製造装置のさらに他の例の構成図である。
【図５】  本発明による半導体製造装置のさらに他の例の構成図である。
【符号の説明】
１００、２００、３００、４００     半導体製造装置
１１２、２１２、３１２、４１２     真空チャンバ
１１４、２１４、３１４、４１４     誘導コイル
１１６、２１６、３１６、４１６     第１電源供給器
１１８、２１８、３１８、４１８     第２電源供給器（高周波供給器）
１２０、２２０、３２０、４２０     絶縁プレート
１２２、２２２、３２２、４２２     限定膜
１２６、２２６、３２６、４２６     下部電極
１２８、２２８、３２８、４２８     チャック
１３０、２３０、３３０、４３０     ウェーハ
【図１】
0004391055.tif 000002
【図２】
0004391055.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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