JP2011018684A - プラズマ処理用基板載置台、プラズマ処理方法、及びプラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プラズマ処理の均一性と歩留まりの向上を実現可能なプラズマ処理用基板載置台、プラズマ処理方法、及びプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】気密に構成された処理室内で被処理基板を載置するとともに下部電極を兼ねた載置台と、該載置台において前記被処理基板を囲むように配される円環状部品と、前記下部電極に対向してその上方に配置される上部電極と、前記載置台に高周波電力を供給する給電体と、処理ガスを排気する排気プレートと、前記処理室の外部に設けられ該処理室内に磁場を生成する磁場発生装置とを備え、前記処理室で発生するプラズマにより前記被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、前記処理室内の構成部材に該処理室内に生成される磁場強度及び／又は磁力線形状を制御する磁場制御手段を設けたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマ処理室内において、プラズマ処理が施される被処理基板を載置する基板載置台、及び被処理基板のプラズマ処理方法、並びにプラズマ処理装置に関する。

半導体デバイスやＦＰＤ（Flat Panel Display）の製造プロセスにおけるエッチング、堆積、酸化、スパッタリング等の装置として、プラズマ処理装置が広く利用されている。プラズマ処理装置の一つであるプラズマエッチング装置は、処理容器又は反応室内に上部電極と下部電極とを平行に配置し、下部電極の上に被処理基板（半導体ウエハ、ガラス基板等）を載置し、上部電極もしくは下部電極に整合器を介してプラズマ生成用の高周波電圧を印加するとともに、処理容器の外部に磁場発生装置を設け、被処理基板の面上に磁場を形成している。

上部電極には多数のガス噴出孔が設けられ、かかるガス噴出孔からプラズマ化されるエッチングガスを基板全体に噴出して、被処理基板全面を同時にエッチングするのが一般的である。

通常、平行平板型のプラズマエッチング装置の上部電極と下部電極は平行に配置され、上部電極もしくは下部電極に整合器を介してプラズマ生成用の高周波電圧が印加される。両電極の間で高周波電界によって加速された電子、電極から放出された二次電子、あるいは加熱された電子が処理ガスの分子と電離衝突を起こして、処理ガスのプラズマが発生する。また、プラズマ処理室の外部に設けた磁場発生装置により、プラズマ処理室の磁場強度分布と磁力線形状を調整することにより、プラズマ密度分布の形状を制御し、プラズマ中のラジカルやイオンによって基板表面に所望の微細加工、例えばエッチング加工が施される。

ここで、半導体集積回路の微細化につれて、プラズマ処理に低圧下での高密度プラズマが要求されている。例えば、容量結合型のプラズマ処理装置においては、より高効率・高密度・低バイアスのプラズマ処理が求められている。また、半導体チップサイズの大面積化、被処理基板の大口径化に伴い、より大きな口径のプラズマが求められており、チャンバ（処理容器）が益々大型化しつつある。

しかし、被処理基板の大口径化に伴う大口径のプラズマ処理装置においては、電極（上部電極、又は下部電極）の中心部における電界強度が、エッジ部における電界強度よりも高くなる傾向がある。その結果、生成されるプラズマの密度は、電極中心部側と電極エッジ部側とで異なるという問題がある。このため、プラズマ密度の高い部分ではプラズマの抵抗率が低くなり、対向する電極においてもその部分に電流が集中し、プラズマ密度の不均一性がさらに強まるという問題がある。

さらに、被処理基板の大口径化によるチャンバの大型化に伴い、エッチングの実プロセスにおいては、温度分布等に起因する処理ガスの流れによる影響でプラズマ密度が被処理基板の中心部と周縁部で異なるという問題もある。

プラズマ密度の不均一性は、被処理基板のエッチングレートに差を生じさせ、特に被処理基板の周縁部から取得するデバイスの歩留まりを悪化させる原因となっている。

かかる問題に対しては、これまでも様々な工夫が試みられている。一つは電界分布の不均一性を補正することにより、この問題を解消する方法である。例えば、特許文献１では、高周波電極の主面中心部を高抵抗部材で構成するものが知られている。この技術は、高周波電源に接続される側の電極の主面（プラズマ接触面）の中央部を高抵抗部材で構成し、電極の主面における電界強度を電極外周部よりも電極中心部で相対的に低下させ、電界分布の不均一性を補正している。

また、被処理基板の周辺の磁場強度（磁束密度）と磁力線形状によりプラズマ密度の分布を調整することにより、この問題を解決する方法がある。よく知られているように、磁場中の運動している電荷は、磁場からローレンツ力を受け、磁力線に巻き付くように運動する。そのため、磁力線によりその運動方向を拘束されることになる。

そこで、例えば特許文献２では、処理室の外側に、処理室内に磁場を生成するための磁場制御装置を設け、プラズマ生成のための高周波電力と磁場との相互作用による電子サイクロトロン共鳴により、処理室内にプラズマを効率的に生成する技術が開示されている。また、磁場制御装置により、磁場強度や磁場分布を制御することで、プラズマの生成分布とプラズマの輸送を制御する技術が開示されている。

処理室外に設ける磁場発生装置としては、数ガウスから数百ガウスの磁場を発生する装置が一般的であり、例えば永久磁石や電磁石からなる磁場発生装置を、プラズマ処理室の上部及び外周部に設け、かかる磁場発生装置により被処理基板周囲の磁束密度を制御することにより、被処理基板の均一なエッチング等の制御を行おうとするものである。

一方、プラズマ処理室内の磁場制御を行う技術を開示するものとして、特許文献３があげられる。特許文献３においては、プラズマ処理室内に設置された複数の基体をプラズマ加熱する際に、プラズマ処理室内に発生した荷電粒子を効率的に基体に衝突させ、加熱効率を向上させるため、複数の基体間に磁石又は電流回路を形成し、これにより基体に衝突させる荷電粒子を制御するものである。

特開２０００−３２３４５６号公報 特開２００８−２５１８６６号公報 特開２００１−３３５９７１号公報

しかし、上記特許文献１のような高周波放電方式のプラズマ処理装置において、高周波電極の主面中心部を高抵抗部材で構成するものは、電界分布の均一性を確保できても、磁場強度や磁力線形状を制御することはできない。プラズマ密度の均一性は、電界分布の均一性と同時に、磁場強度や磁力線形状の制御により実現できるものであるが、特許文献１においては、それを実現することはできない。

また、特許文献２のような磁場発生装置をプラズマ処理室の外周部に設けた場合、プラズマ処理室内の磁場の制御は必ずしも容易ではない。それは磁場発生装置とプラズマ処理を施す被処理基板までの距離が長いので、被処理基板の所望の部位に所望の磁場を発生させるには、磁場発生装置に大きな磁力を発生させる必要があり、そのためには磁力の大きい永久磁石が必要となるためである。また、永久磁石に代えてコイルを使った場合には、大電流をコイルに流すことが必要となる。さらに、コイルを使った場合、大電流を流すことによる弊害、例えば設備や装置の大型化等の問題も少なからず発生する。

また、特許文献３は、基体支持体にではなく、基体そのものにできるだけ沢山の荷電粒子が衝突するように、基体間に磁石又は電流路を形成するものであり、被処理基板の面上の磁場強度や磁力線形状を制御するものではない。また、特許文献３に記載の技術では、被処理基板の面上のプラズマ密度の均一化を実現することはできず、その結果、被処理基板の全面にわたって、均一なエッチング等のプラズマ処理を施すという課題を解決することはできない。

本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、被処理基板の面状及び／又はその周縁の磁場強度及び磁力線形状が所望の分布となるよう制御することで、プラズマ処理の均一性と歩留まりの向上を実現可能なプラズマ処理用基板載置台、プラズマ処理方法、及びプラズマ処理装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、気密に構成された処理室内でプラズマ処理が施される被処理基板を載置するプラズマ処理用基板載置台であって、前記被処理基板の面上及び／又は周縁の磁場強度及び／又は磁力線形状を制御する磁場制御手段を内部に備えたことを特徴とする。

プラズマ処理が施される被処理基板を載置する載置台の内部に被処理基板の面上及び／又は周縁の磁場強度及び／又は磁力線形状を制御可能な手段を備えることにより、被処理基板面上や周縁の磁場強度や磁力線形状を制御することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のプラズマ処理用基板載置台であって、前記磁場制御手段は、その内部に周囲と絶縁され所定の間隔で同心円状に設けられ、所望の電流方向に所望の電流が流れる電流路を含むことを特徴とする。

プラズマ処理用基板載置台の内部に同心円状に形成された電流路に流す電流の電流値及び／又はその方向により、被処理基板面上及び／又はその周縁の磁場強度及び／又は磁力線形状を、より効果的かつ容易に制御できる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のプラズマ処理用基板載置台であって、前記電流路が、導電線及び／又はコイルで形成されていることを特徴とする。電流路は、電流が流れるものであれば特に限定されず、コイルで形成してもよい。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のプラズマ処理用基板載置台であって、前記磁場制御手段は、その内部に所定の間隔で磁石を同心円状に配設した磁気回路であることを特徴とする。

磁場制御手段として、電流路に代えて、永久磁石をプラズマ処理用基板載置台の内部に同心円状に配設し磁気回路を形成し、それにより被処理基板面上及び／又はその周縁の磁場強度及び／又は磁力線形状の制御を行ってもよい。この場合、磁石の配設の際に磁極方向を調整することで、磁場強度及び／又は磁力線形状を制御できる。

請求項５に記載の発明は、気密に構成された処理室内でプラズマ処理が施される被処理基板を載置する基板載置台上で前記被処理基板を囲む位置に配置されるプラズマ処理用円環状部品であって、前記被処理基板の周縁の磁場強度及び／又は磁力線形状を制御する磁場制御手段を内部に備えたことを特徴とする。これにより効果的に被処理基板周縁の磁束密度及び／又は磁力線形状を制御できる。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のプラズマ処理用円環状部品であって、前記磁場制御手段は、その内部に周囲と絶縁され所定の間隔で同心円状に設けられ、所望の電流方向に所望の電流が流れる電流路を含むことを特徴とする。

円環状部品の内部に同心円状に形成された電流路に流す電流及び／又はその方向により、被処理基板周縁の磁場強度及び／又は磁力線形状を、より効果的に制御できる。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のプラズマ処理用円環状部品であって、前記電流路が、導電線及び／又はコイルで形成されていることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項５に記載のプラズマ処理用円環状部品であって、前記磁場制御手段は、その内部に所定の間隔で磁石を同心円状に配設した磁気回路であることを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、気密に構成された処理室内でプラズマ処理が施される被処理基板を載置するとともに、プラズマ生成用の高周波電源に接続される下部電極に対向して、その上方に配置されるプラズマ処理用上部電極であって、前記処理室の外部に設けられた磁場発生装置により生成される前記処理室内の磁場強度及び／又は磁力線形状を制御する磁場制御手段を内部に備えたことを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載のプラズマ処理用上部電極であって、前記磁場制御手段は、その内部に周囲と絶縁され所定の間隔で同心円状に設けられ、所望の電流方向に所望の電流が流れる電流路を含むことを特徴とする。

請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載のプラズマ処理用上部電極であって、前記電流路が、導電線及び／又はコイルで形成されていることを特徴とする。

請求項１２に記載の発明は、請求項９に記載のプラズマ処理用上部電極であって、前記磁場制御手段は、その内部に所定の間隔で磁石を同心円状に配設した磁気回路であることを特徴とする。

請求項１３に記載の発明は、気密に構成された処理室内で被処理基板を載置するとともに下部電極を兼ねた載置台と、前記下部電極に対向してその上方に配置される上部電極とに高周波電力を印加するとともに、前記処理室の外部に設けられた磁場発生装置により生成される磁場と前記高周波電力とにより、該被処理基板の周辺にプラズマを発生させ、前記被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理方法において、前記処理室内に生成される磁場強度及び／又は磁力線形状を、少なくとも前記載置台、前記被処理基板を囲むように配置される円環状部品、前記上部電極のいずれかの内部に設けられた磁場制御手段により制御することを特徴とする。

請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載のプラズマ処理方法であって、前記磁場制御手段は、少なくとも一つ以上の同心円状に設けられた電流路に所望の電流方向で所望の電流を流し、前記被処理基板の面上及び／又は周縁の磁場強度及び／又は磁力線形状を制御することを特徴とする。

請求項１５に記載の発明は、請求項１４に記載のプラズマ処理方法であって、導電線及び／又はコイルで前記電流路を形成することを特徴とする。

請求項１６に記載の発明は、気密に構成された処理室内で被処理基板を載置するとともに下部電極を兼ねた載置台と、該載置台において前記被処理基板を囲むように配される円環状部品と、前記下部電極に対向してその上方に配置される上部電極と、前記載置台に高周波電力を供給する給電体と、処理ガスを排気する排気プレートと、前記処理室の外部に設けられ該処理室内に磁場を生成する磁場発生装置とを備え、前記処理室で発生するプラズマにより前記被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、前記処理室内に生成される磁場強度及び／又は磁力線形状を制御する磁場制御手段を、少なくとも前記載置台、前記上部電極、前記円環状部品、前記排気プレート、前記処理室の内壁のいずれかに設けたことを特徴とする。

請求項１７に記載の発明は、請求項１６に記載のプラズマ処理装置であって、前記磁場制御手段は、周囲と絶縁された電流路と、前記電流路に接続され、所望の電流方向に所望の電流を流す電流制御手段とを備えたことを特徴とする。

請求項１８に記載の発明は、請求項１７に記載のプラズマ処理装置であって、前記電流路が、導電線及び／又はコイルで形成されていることを特徴とする。

請求項１９に記載の発明は、請求項１６に記載のプラズマ処理装置であって、前記載置台、前記上部電極、前記円環状部品が、少なくとも一つ以上の円環状の電流路を含む磁場制御手段を備えたことを特徴とする。

請求項２０に記載の発明は、請求項１６に記載のプラズマ処理装置であって、前記磁場制御手段は、所定の間隔で配設された磁石からなる磁気回路であることを特徴とする。

本発明のプラズマ処理装置によれば、被処理基板（ウエハ）の面上及び／又は周縁の磁場強度や磁力線形状を制御できることから、ウエハ周囲のプラズマ密度を所望の分布にすることができる。その結果、ウエハのエッチングレート、あるいはデポジションレートを容易かつ自在に調節することが可能となり、プラズマ処理の均一性や歩留まりを向上させることができる。

本発明の一実施形態であるプラズマ処理装置の構成を示した縦断面図 本発明の一実施形態として、サセプタの下部に銅線を同心円状に１２本配設したときのサセプタの平面図（上面図）と断面図 サセプタに電流路を配設した他の実施形態を示した図 隣接する電流路の電流方向が互いに反対の方向となるように電流を流したとき（パターン１）のサセプタ面上における磁束密度を示した図 隣接する電流路の電流方向が同方向となるように電流を流したとき（パターン２）のサセプタ面上における磁束密度を示した図 パターン１とパターン２のサセプタ面上における磁束密度を示したグラフ フォーカスリングの内部に銅線を同心円状に３本配設したときのフォーカスリング５の斜視図 上部電極の内部に銅線を同心円状に７本配設したときの断面図と平面図（上面図）

以下に、本発明に基づくプラズマ処理装置をエッチング装置に適用した一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

図１に、本発明の一実施形態であるプラズマ処理装置１の全体の概略構成を示す。このプラズマ処理装置は、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼等からなる内部を気密に密閉可能な処理室を備えた円筒形のチャンバを含んで構成されている。ここでは、１周波印加方式の容量結合型プラズマ処理装置として構成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、上下２周波印加方式、あるいは下部２周波印加方式のプラズマ処理装置であってもよい。

処理室には、被処理基板として例えば半導体ウエハ（以下、ウエハ）１５を支持するサセプタ２が水平に配置されている。サセプタ２は、アルミニウム等の導電性材料からなり、ＲＦ電極を兼ねている。サセプタ２の上面には、ウエハ１５を静電吸着力で保持するために、セラミックス等の誘電体からなる静電チャック１６が設けられている。静電チャック１６の内部には、導電体、例えば銅、タングステン等の導電膜からなる内部電極１７が埋め込まれている。サセプタ２は、セラミックス等の絶縁性の筒状保持部３に支持されている。筒状保持部３は処理室の筒状支持部４に支持されており、筒状保持部３の上面にはサセプタ２の上面を環状に囲むフォーカスリング５が配置されている。フォーカスリング５の外側には円環状のカバーリング２５が配置されている。

静電チャック１６は、ウエハ１５と接触して熱交換を行うことにより、ウエハ１５の温度を調節する熱交換プレートとして用いられる。ウエハ１５の外側には、プラズマ処理用円環状部品の一つであるフォーカスリング５が配置される。この実施形態においては、フォーカスリング５は、単一型であるが、外側フォーカスリングと内側フォーカスリングとに分割されている２分割型のものであってもよい。フォーカスリング５は、ウエハ１５の処理内容に応じて、例えばＳｉ、ＳｉＣ、Ｃ、ＳｉＯ_２等の材料からなるものが用いられる。

処理室の側壁と筒状支持部４との間には、環状の排気路６が形成され、この排気路６の入り口又は途中には環状のバッフル板７が取り付けられている。排気路６の底部は、排気管８を介して排気装置９が接続されている。排気装置９は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、処理室内のプラズマ処理空間を所望の真空度まで減圧することができる。処理室の側壁の外には、ウエハ１５の搬入出口１０を開閉するゲートバルブ１１が取り付けられている。

サセプタ２の背面（下面）中心部には、下方に配置される整合器１３の出力端子から鉛直上方にまっすぐ延びる円柱形又は円筒形の給電棒１４の上端が接続されている。高周波電源１２は、整合器１３及び給電棒１４を介してサセプタ２に電気的に接続されている。給電棒１４は、例えば銅又はアルミニウム等の導体からなる。

静電チャック１６は、膜状又は板状の誘電体の中にシート状又はメッシュ状の導電体からなる内部電極１７を入れたもので、サセプタ２の上面に一体形成又は一体固着されている。内部電極１７は、処理室の外に配置される直流電源及び給電線（例えば被覆線）に電気的に接続され、直流電源より印加される直流電圧により、クーロン力でウエハ１５を静電チャック１６に吸着保持することができる。

処理室の天井部には、サセプタ２と平行に向かい合って上部電極２１が設けられている。上部電極２１は、内部が中空構造とされた円板状に形成されており、その下面側には、多数のガス噴出孔２２が設けられ、シャワーヘッドを形成している。そして処理ガス供給部から供給されたエッチングガスを、ガス導入管２３によって、上部電極２１内の中空部分に導入し、この中空部分からガス噴出口２２を介して処理室に均一に分散させて供給する。なお、上部電極２１は、例えばＳiやＳiＣ等の材料からなる。

静電チャック１６とウエハ１５の裏面との間には、伝熱ガス供給部（図示していない）からの伝熱ガス、例えばＨｅガスがガス供給管２４を介して供給され、この伝熱ガスは、静電チャック１６、すなわちサセプタ２とウエハ１５との間の熱伝導を促進させる。

処理室の外部には、磁場発生部２７が処理室の側面に配置されている。磁場発生部２７は、例えば、２系統の外部コイルにそれぞれ所定の電流を流すことにより、磁場を発生させるようになっている。高周波電源１２により形成される電磁波と磁場発生部２７による磁場との相互作用によりプラズマを生成している。

ここで、このプラズマ処理装置１における主たる特徴は、サセプタ２の下部に電流路２００が形成されているところにある。電流路２００はサセプタ２と絶縁されていることが好ましく、また、その材料は電流が流れるもの（導電材料）であれば、その材料や形状は限定されない。例えば、銅線又は導電体を材料とするコイルであってよい。

サセプタ２の内部には、ウエハ１５の温度を制御するための熱媒体流路１８が設けられている他、電流路２００が内部に配設されている。電流路２００がサセプタ２の内部にあれば、その配設場所は限定されない。例えば、サセプタ２の上部に設けてもよく、かかる場合にはウエハ１５面上及び／又は周縁の磁場強度や磁力線形状の制御が容易であるが、熱媒体流路１８の配置との調整が必要である。これに対して、電流路２００をサセプタ２の下部に設けることにより、かかる問題は解消されるが、電流値を大きくする必要がある。

また、本実施形態においては、電流路２００をサセプタ２の下部に配設しているが、中央部あるいは上部に設けてもよい。サセプタ２に電流路２００を設け、これに電流を流すことにより磁場を発生させ、それによりウエハ１５の面上及び／又は周縁の磁場強度及び／又は磁力線形状を効果的に制御することができる。

一方において、ウエハ１５の周縁の磁場強度や磁力線の形状をより効果的に制御するには、フォーカスリング５又はカバーリング２５に電流路２００を配設し、それに電流を流すことにより同様に磁場強度及び／又は磁力線形状を制御することができる。

また、上部電極２１に電流路２００を形成し、磁場発生部２７により処理室内に生成されている磁場強度や磁力線の形状を制御するようにしても良く、また、処理室の内壁やバッフル板７（排気プレート）に電流路２００を形成し処理室内の磁場強度や磁力線の形状を制御するようにしてもよい。

電流路２００に接続する電流制御装置２６により、電流路２００に流す電流値や電流方向を制御することができる。例えば、電流路２００を複数の同心円状の電気回路により構成し、各電気回路に流す電流値及び電流方向を電流制御装置２６より制御すれば、ウエハ１５の面上及び／又は周縁の磁場強度及び／又は磁力線形状を自在に制御することが可能となる。

また、本実施形態では電流路２００を電気回路により構成しているが、これに代えて、例えば、永久磁石を同心円状に配設することで電流路２００に相当する磁気回路を形成してもよい。かかる場合において、永久磁石をサセプタ２の内部に配設する際に、磁石の磁気の向きを所望の方向に調節し配設することにより、ウエハ１５の面上及び／又は周縁の磁場強度及び／又は磁力線形状を制御することができる。

図２は、本発明の一実施形態として、サセプタ２の下部に銅線を同心円状に１２本配設したときのサセプタ２の平面図（上面図）と断面図である。

図２に示す実施形態では、同心円状の１２本の電流路２００（２００−１〜２００−１２）を１１．５ｍｍの間隔（ピッチ）で配設している。ウエハ１５の面上の磁場強度及び／又は磁力線形状の制御は、電流路２００に流す電流値や電流方向により制御することができる。また、各電流路のピッチを変えることによっても、ウエハ１５の面上及び／又は周縁の磁場強度及び／又は磁力線形状を制御することができる。

図３は、サセプタ２に電流路２００を配設した他の実施形態を示した図である。図３（ａ）は、電流路２００−１〜２００−１２の１２本の電流路をそれぞれ独立に構成した場合のものである。このような電流路の構成とすれば、電流路毎に所望の電流を所望の方向に流すことができる。一方、図３（ｂ）は電流路２００を電流路２００−１、２００−２の２本で構成した場合のものである。このような構成とすることで、２つの電流路で隣接する各電流路に反対方向の電流を流すことができる。

図４から図６は、内部に電流路２００を１２本（電流路２００−１〜２００−１２）同心円状に配設した直径３００ｍｍウエハ用サセプタ２に、図１に示すような電流制御装置２６を接続し、電流制御装置２６により電流路２００に流す電流値及び電流方向を制御して、サセプタ２の面上における磁束密度を計算した結果を示した図である。

図４（ａ）に示すように、サセプタ２の電流路２００−１〜２００１２に２００Ｖの電圧で２０Ａの電流を隣接する電流路の電流方向が互いに反対方向になるように流し（パターン１）、サセプタ２のＺ軸上（サセプタ２の直面上）における磁束密度を計算した。

その結果、図６のパターン１に示すように、時計回りに流れる電流路２００の磁束密度は、その電流路上で最大磁束密度（約５ガウス）となり、一方、半時計回りに流れる電流路２００の磁束密度は、その電流路上で最小の磁束密度（約−５ガウス）となり、各電流路２００間の中央付近においては、ほぼゼロガウスとなるという、正弦波に似た磁束密度分布がサセプタ２の面上に得られることがわかった。

また、図４（ｂ）は、そのときの磁束密度分布をコンター図により、可視的に計算した結果を示した図であるが、図４（ｂ）に示すようにサセプタ２の面上において、上述したように正弦波に似た磁束密度分布が現れることがわかった。

実施例１と同じサセプタを用い、図５（ａ）に示すように、電流路２００−１〜２００１２に２０Ａの電流を隣接する電流路の電流方向が同方向になるように流し（パターン２）、サセプタ２のＺ軸上（サセプタ２の直面上）における磁束密度を計算した。図６のパターン２に示すように、電流路２００の全てに時計回りの電流を流すと、各電流路上で約５ガウスの磁束が生成され、これが中央に向かうに従い加算され、中央付近では約３０ガウスの磁束密度となることがわかった。すなわち、同方向に電流を流すことにより、正規分布に似た磁束密度分布が得られることがわかった。

また、図５（ｂ）は、そのときの磁束密度分布をコンター図により、可視的に計算した結果を示した図であるが、図５（ｂ）に示すようにサセプタ２の面上において、上述したように正規分布に似た磁束密度分布が現れることがわかった。

図７は、本発明の他の実施形態として、フォーカスリング５の内部に銅線を同心円状に３本配設したときの斜視図である。フォーカスリング５の内部には、周囲と絶縁され所定の間隔で同心円状に設けられ、所望の電流方向に所望の電流が流れる電流路２１０（２１０−１〜２１０−３）が形成されている。かかる電流路に流す電流値やその方向により、被処理基板周縁の磁場強度及び／又は磁力線形状をより効果的に制御できる。

フォーカスリング５の内部に配設される電流路２１０が、導電線やコイルで形成されていることは好ましい。また、電流路２１０に代えて、フォーカスリング５の内部に所定の間隔で磁石を同心円状に配設した磁気回路を形成してもよい。

図８は、本発明の他の実施形態として、上部電極２１の内部に銅線を同心円状に７本配設したときの断面図（図８（ａ））と平面図（図８（ｂ））である。上部電極２１の内部には、周囲と絶縁され所定の間隔で同心円状に設けられ、所望の電流方向に所望の電流が流れる電流路２２０（２２０−１〜２２０−７）が形成されている。かかる電流路に流す電流値やその方向により、処理室内の磁場強度及び／又は磁力線形状をより効果的に制御できる。

上部電極２１の内部に配設される電流路２２０が、導電線やコイルで形成されていることは好ましい。また、電流路２２０に代えて、上部電極２１の内部に所定の間隔で磁石を同心円状に配設した磁気回路を形成してもよい。

以上の知見から、サセプタに電流路を形成し、そこに流れる電流値や方向、及び電流路のピッチを変えることにより、ウエハ面上及び／又は周縁の磁束密度を効率的に制御することができることが明らかになった。また、電流路に流す電流値を動的に変化させることにより、所望の磁場強度や磁力線形状を動的に制御可能であることが明らかとなった。これによりエッチングレート、デポジションレートを所望の部位に、所望の値で調整できることが明らかとなった。

本発明は、プラズマエッチング装置に限定されず、プラズマＣＶＤ、プラズマ酸化、プラズマ窒化、スパッタリングなどの他のプラズマ処理装置にも適用可能である。また、本発明における被処理基板は半導体ウエハに限るものではなく、フラットパネルディスプレイ用の各種基板や、フォトマスク、ＣＤ基板、プリント基板等も可能である。

１ プラズマ処理装置
２ サセプタ（ＲＦ電極）
３ 筒状保持部
４ 筒状支持部
５ フォーカスリング
６ 排気路
７ バッフル板
８ 排気管
９ 排気装置
１０ ウエハの搬入出口
１１ ゲートバルブ
１２ 高周波電源
１３ 整合器
１４ 給電棒
１５ ウエハ（基板）
１６ 静電チャック
１７ 内部電極
１８ 熱媒体流路
２０ 配管
２１ 上部電極
２２ ガス噴出孔
２３ ガス導入管
２４ 熱媒体供給管（ガス供給管）
２５ カバーリング
２６ 電流制御装置
２７ 磁場発生部
２００，２１０，２２０ 電流路

Claims (20)

1. 気密に構成された処理室内でプラズマ処理が施される被処理基板を載置するプラズマ処理用基板載置台であって、
   前記被処理基板の面上及び／又は周縁の磁場強度及び／又は磁力線形状を制御する磁場制御手段を内部に備えたことを特徴とするプラズマ処理用基板載置台。
2. 前記磁場制御手段は、その内部に周囲と絶縁され所定の間隔で同心円状に設けられ、所望の電流方向に所望の電流が流れる電流路を含むことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理用基板載置台。
3. 前記電流路が、導電線及び／又はコイルで形成されていることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理用基板載置台。
4. 前記磁場制御手段は、その内部に所定の間隔で磁石を同心円状に配設した磁気回路であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理用基板載置台。
5. 気密に構成された処理室内でプラズマ処理が施される被処理基板を載置する基板載置台上で前記被処理基板を囲む位置に配置されるプラズマ処理用円環状部品であって、前記被処理基板の周縁の磁場強度及び／又は磁力線形状を制御する磁場制御手段を内部に備えたことを特徴とするプラズマ処理用円環状部品。
6. 前記磁場制御手段は、その内部に周囲と絶縁され所定の間隔で同心円状に設けられ、所望の電流方向に所望の電流が流れる電流路を含むことを特徴とする請求項５に記載のプラズマ処理用円環状部品。
7. 前記電流路が、導電線及び／又はコイルで形成されていることを特徴とする請求項６に記載のプラズマ処理用円環状部品。
8. 前記磁場制御手段は、その内部に所定の間隔で磁石を同心円状に配設した磁気回路であることを特徴とする請求項５に記載のプラズマ処理用円環状部品。
9. 気密に構成された処理室内でプラズマ処理が施される被処理基板を載置するとともに、プラズマ生成用の高周波電源に接続される下部電極に対向して、その上方に配置されるプラズマ処理用上部電極であって、
   前記処理室の外部に設けられた磁場発生装置により生成される前記処理室内の磁場強度及び／又は磁力線形状を制御する磁場制御手段を内部に備えたことを特徴とするプラズマ処理用上部電極。
10. 前記磁場制御手段は、その内部に周囲と絶縁され所定の間隔で同心円状に設けられ、所望の電流方向に所望の電流が流れる電流路を含むことを特徴とする請求項９に記載のプラズマ処理用上部電極。
11. 前記電流路が、導電線及び／又はコイルで形成されていることを特徴とする請求項１０に記載のプラズマ処理用上部電極。
12. 前記磁場制御手段は、その内部に所定の間隔で磁石を同心円状に配設した磁気回路であることを特徴とする請求項９に記載のプラズマ処理用上部電極。
13. 気密に構成された処理室内で被処理基板を載置するとともに下部電極を兼ねた載置台と、前記下部電極に対向してその上方に配置される上部電極とに高周波電力を印加するとともに、前記処理室の外部に設けられた磁場発生装置により生成される磁場と前記高周波電力とにより、該被処理基板の周辺にプラズマを発生させ、前記被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理方法において、
    前記処理室内に生成される磁場強度及び／又は磁力線形状を、少なくとも前記載置台、前記被処理基板を囲むように配置される円環状部品、前記上部電極のいずれかの内部に設けられた磁場制御手段により制御することを特徴とするプラズマ処理方法。
14. 前記磁場制御手段は、少なくとも一つ以上の同心円状に設けられた電流路に所望の電流方向で所望の電流を流し、前記被処理基板の面上及び／又は周縁の磁場強度及び／又は磁力線形状を制御することを特徴とする請求項１３に記載のプラズマ処理方法。
15. 導電線及び／又はコイルで前記電流路を形成することを特徴とする請求項１４に記載のプラズマ処理方法。
16. 気密に構成された処理室内で被処理基板を載置するとともに下部電極を兼ねた載置台と、該載置台において前記被処理基板を囲むように配される円環状部品と、前記下部電極に対向してその上方に配置される上部電極と、前記載置台に高周波電力を供給する給電体と、処理ガスを排気する排気プレートと、前記処理室の外部に設けられ該処理室内に磁場を生成する磁場発生装置とを備え、前記処理室で発生するプラズマにより前記被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、
    前記処理室内に生成される磁場強度及び／又は磁力線形状を制御する磁場制御手段を、少なくとも前記載置台、前記上部電極、前記円環状部品、前記排気プレート、前記処理室の内壁のいずれかに設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。
17. 前記磁場制御手段は、周囲と絶縁された電流路と、前記電流路に接続され、所望の電流方向に所望の電流を流す電流制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１６に記載のプラズマ処理装置。
18. 前記電流路が、導電線及び／又はコイルで形成されていることを特徴とする請求項１７に記載のプラズマ処理装置。
19. 前記載置台、前記上部電極、前記円環状部品が、少なくとも一つ以上の円環状の電流路を含む磁場制御手段を備えたことを特徴とする請求項１６に記載のプラズマ処理装置。
20. 前記磁場制御手段は、所定の間隔で配設された磁石からなる磁気回路であることを特徴とする請求項１６に記載のプラズマ処理装置。