JP2022054392A

JP2022054392A - プラズマ処理装置

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Publication number: JP2022054392A
Application number: JP2021081751A
Authority: JP
Inventors: ファジュンジョン; Hwajun Jung; 充敬大秦; Mitsutaka Ohata; 勇貴保坂; Yuki Hosaka
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2020-09-25
Filing date: 2021-05-13
Publication date: 2022-04-06
Anticipated expiration: 2041-05-13
Also published as: JP7607512B2

Abstract

【課題】被処理体の中央部及びエッジ部でのイオンとラジカルとの比率を独立に制御する。
【解決手段】プラズマ処理装置は、被処理体が載置される載置面を有する載置台が内部に設けられ、プラズマ処理が実施される処理容器と、載置台の載置面に対向する対向面を有する誘電体と、誘電体の対向面とは反対側の面に設けられ、誘電体を介して誘導電界を導入することによりプラズマを生成するアンテナと、処理容器の外周の、載置台の載置面よりも高い位置に設けられ、載置台の載置面の上方に第１の磁場を形成する第１の電磁石群と、載置台の内部に設けられた第２の電磁石群と、処理容器の外周の、第２の電磁石群に対応する位置に設けられ、載置台の載置面の周囲に第２の磁場を形成する第３の電磁石群とを有する。
【選択図】図１

Description

本開示は、プラズマ処理装置に関する。

誘導電界によるプラズマの励起を利用して半導体ウエハ等の被処理体に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置がある。このようなプラズマ処理装置は、誘導結合型プラズマ処理装置と呼ばれる。

特許文献１には、被処理体を収容する処理容器の外周に沿って電磁石群を設け、処理容器内にプラズマを横断する磁場やプラズマの周囲を囲む磁場を形成することにより、被処理体に到達するイオンの量を抑制する、誘導結合型プラズマ処理装置が開示されている。

特開２０１８－９８０９４号公報

本開示は、被処理体の中央部及びエッジ部でのイオンとラジカルとの比率を独立に制御することができる技術を提供する。

本開示の一態様によるプラズマ処理装置は、被処理体が載置される載置面を有する載置台が内部に設けられ、被処理体に対するプラズマ処理が実施される処理容器と、前記載置台の載置面に対向する対向面を有する誘電体と、前記誘電体の対向面とは反対側の面に設けられ、前記誘電体を介して前記処理容器内に誘導電界を導入することによりプラズマを生成するアンテナと、前記処理容器の外周の、前記載置台の載置面よりも高い位置に設けられ、前記載置台の載置面の上方に前記処理容器を横断する第１の磁場を形成する第１の電磁石群と、前記載置台の外周に沿って前記載置台の内部に設けられた第２の電磁石群と、前記処理容器の外周の、前記第２の電磁石群に対応する位置に設けられ、前記第２の電磁石群と協働して前記載置台の載置面の周囲に第２の磁場を形成する第３の電磁石群とを有する。

本開示によれば、被処理体の中央部及びエッジ部でのイオンとラジカルとの比率を独立に制御することができるという効果を奏する。

図１は、本実施形態に係るプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。図２は、本実施形態に係る第１の電磁石群を模式的に示す水平断面図である。図３は、本実施形態に係る第２の電磁石群及び第３の電磁石群を模式的に示す水平断面図である。図４は、本実施形態に係る第３の電磁石群の移動を説明するための図である。図５は、エリア毎に形成される第１の磁場の一例を示す図である。図６は、エリア毎に形成される第１の磁場の他の一例を示す図である。図７は、エリア毎に形成される第２の磁場の一例を示す図である。

以下、図面を参照して本願の開示するプラズマ処理装置の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を付すこととする。また、本実施形態により、開示する処理装置が限定されるものではない。

ところで、処理容器の外周に沿って電磁石群を設ける誘導結合型プラズマ処理装置では、被処理体の中央部及びエッジ部でのイオンとラジカルとの比率を独立に制御する点で改善の余地があった。

そこで、被処理体の中央部及びエッジ部でのイオンとラジカルとの比率を独立に制御することが期待されている。

（プラズマ処理装置の構成例）
まず、本実施形態にかかるプラズマ処理装置１００の構成例について図面を参照しながら説明する。ここでは、平面状の高周波アンテナに高周波電力を印加して処理容器内に励起した処理ガスのプラズマによって、被処理体である半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」とも称する）Ｗに所定のプラズマ処理を施す誘導結合型プラズマ処理装置を例に挙げる。図１は、本実施形態に係るプラズマ処理装置１００の概略構成を示す断面図である。

図１に示すように、プラズマ処理装置１００は、金属製（例えばアルミニウム製）の筒状（例えば円筒状）に形成された処理容器（チャンバ）１０２を備える。なお、処理容器１０２の形状は円筒状に限られるものではない。例えば角筒状（例えば箱状）であってもよい。

処理容器１０２の底部には、ウエハＷを載置するための載置台１１０が設けられている。載置台１１０は、アルミニウムなどで略柱状（例えば円柱状）に成形されている。載置台１１０の上面は、ウエハＷの載置される載置面１１０ａとされている。なお、載置台１１０の形状についても円柱状に限られるものではない。例えば角柱状（例えば多角柱状）であってもよい。なお、図示はしないが、載置台１１０にはウエハＷをクーロン力により吸着保持する静電チャック、ヒータや冷媒流路などの温度調整機構等、必要に応じて様々な機能を設けることができる。

処理容器１０２の天井部には、例えば石英ガラスやセラミックなどで構成された板状の誘電体１０４が載置台１１０に対向するように設けられている。具体的には誘電体１０４は例えば円板状に形成され、処理容器１０２の天井部に形成された開口を塞ぐように気密に取り付けられている。誘電体１０４は、載置台１１０の載置面１１０ａに対向する対向面１０４ａを有する。

処理容器１０２には、ウエハＷを処理するための処理ガスなどを供給するガス供給部１２０が設けられている。ガス供給部１２０は例えば図１に示すように構成される。すなわち、処理容器１０２の側壁部にはガス導入口１２１が形成されており、ガス導入口１２１にはガス供給配管１２３を介してガス供給源１２２が接続されている。ガス供給配管１２３の途中には処理ガスの流量を制御する流量制御器、例えばマスフローコントローラ１２４、開閉バルブ１２６が介在している。ガス供給部１２０によれば、ガス供給源１２２からの処理ガスは、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）１２４により所定の流量に制御されて、ガス導入口１２１から処理容器１０２内に供給される。

図１では説明を簡単にするため、ガス供給部１２０を一系統のガスラインで表現しているが、ガス供給部１２０は単一のガス種の処理ガスを供給する場合に限られるものではなく、複数のガス種を処理ガスとして供給するものであってもよい。この場合には、複数のガス供給源を設けて複数系統のガスラインで構成し、各ガスラインにマスフローコントローラを設けてもよい。また、図１ではガス供給部１２０を処理容器１０２の側壁部からガスを供給するように構成した場合を例に挙げているが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば処理容器１０２の天井部からガスを供給するように構成してもよい。この場合には、例えば誘電体１０４の例えば中央にガス導入口を形成し、そこからガスを供給するようにしてもよい。

ガス供給部１２０により処理容器１０２内に供給する処理ガスとしては、例えば酸化膜のエッチングでは、ＣとＦを含むフルオロカーボン系ガスが用いられる。具体的にはＳｉＯ_２膜などのシリコン酸化膜をエッチングする場合には、ＣＨＦ_３ガスなどが処理ガスとして用いられる。また、ＨｆＯ_２、ＨｆＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＺｒＳｉＯ_４などの高誘電体薄膜をエッチングする場合には、ＢＣｌ_３ガスを処理ガスとしたり、ＢＣｌ_３ガスとＯ_２ガスとの混合ガスを処理ガスとして用いられる。

処理容器１０２の底部には、処理容器１０２内の雰囲気を排出する排気部１３０が排気管１３２を介して接続されている。排気部１３０は例えば真空ポンプにより構成され、処理容器１０２内を所定の圧力まで減圧し得るようになっている。処理容器１０２の側壁部にはウエハ搬出入口１３４が形成され、ウエハ搬出入口１３４にはゲートバルブ１３６が設けられている。例えばウエハＷの搬入する際には、ゲートバルブ１３６を開いて図示しない搬送アームなどの搬送機構によってウエハＷを処理容器１０２内の載置台１１０上に載置し、ゲートバルブ１３６を閉じてウエハＷの処理を行う。

誘電体１０４の対向面１０４ａの反対側の面１０４ｂには、平面状の高周波アンテナ１４０が配置される。高周波アンテナ１４０は、誘電体１０４を介してプラズマ励起用の誘導電界を処理容器１０２内に導入する。高周波アンテナ１４０は、例えば銅、アルミニウム、ステンレスなどの導体で構成された渦巻き状のアンテナ素子１４２を複数の挟持体１４４で挟持してなる。

アンテナ素子１４２には、高周波電源１５０が接続されている。高周波電源１５０は、所定の周波数（例えば２７．１２ＭＨｚ）の高周波電力をアンテナ素子１４２に供給する。そして、高周波電力が供給されたアンテナ素子１４２により、誘電体１０４を介して処理容器１０２内に誘導電界が導入される。そして、処理容器１０２内に導入された誘導電界により、処理容器１０２内に導入されたガスが励起されプラズマが生成される。これにより、アッシング処理、エッチング処理、成膜処理などウエハＷに対する所定のプラズマ処理が実行される。高周波電源１５０から出力される高周波電力は、２７．１２ＭＨｚに限られるものではない。例えば１３．５６ＭＨｚ、６０ＭＨｚなどであってもよい。但し、高周波電源１５０から出力される高周波電力に応じてアンテナ素子１４２の電気的長さを調整する必要がある。

なお、高周波アンテナ１４０は、アクチュエータ１４８によって高さ調整ができるようになっている。

処理容器１０２の天井部には、高周波アンテナ１４０を覆うように略筒状（例えば円筒状）のシールド部材１６０が設けられている。なお、シールド部材１６０の形状は、円筒状に限られるものではない。シールド部材１６０の形状を例えば角筒状など他の形状にしてもよいが、処理容器１０２の形状に合わせることが好ましい。ここでは、例えば処理容器１０２を略円筒状としているので、シールド部材１６０も略円筒状に形成している。また、処理容器１０２が略角筒状であれば、シールド部材１６０も略角筒状とするのが好ましい。なお、シールド部材１６０は、アクチュエータ１６８によって高さ調整ができるようになっている。

処理容器１０２の外周には、第１の電磁石群１７０が設けられている。例えば、処理容器１０２の側壁の外側面には、処理容器１０２及び載置台１１０の中心軸を中心として同心円状に第１の電磁石群１７０が設けられている。第１の電磁石群１７０は、載置台１１０の載置面１１０ａよりも高い位置となるように、処理容器１０２の側壁の外側面に設けられている。第１の電磁石群１７０は、載置台１１０の載置面１１０ａの上方にプラズマを横断する磁場を形成する。第１の電磁石群１７０の構成については、後述する。

処理容器１０２内の載置台１１０の内部には、第２の電磁石群１８０が設けられている。本実施形態では、載置台１１０に、処理容器１０２内に露出しない空洞状の内部空間１１０ｂが形成される。そして、内部空間１１０ｂの内壁面に、載置台１１０の外周に沿って第２の電磁石群１８０が設けられている。例えば、内部空間１１０ｂの内壁面には、処理容器１０２及び載置台１１０の中心軸を中心として同心円状に第２の電磁石群１８０が設けられている。第２の電磁石群１８０は、載置台１１０の内部（つまり、内部空間１１０ｂの内壁面）に設けられることにより、載置台１１０の載置面１１０ａよりも低い位置に配置される。

処理容器１０２の外周には、第３の電磁石群１９０が設けられている。例えば、処理容器１０２の側壁の外側面には、処理容器１０２及び載置台１１０の中心軸を中心として同心円状に第３の電磁石群１９０が設けられている。第３の電磁石群１９０は、第２の電磁石群１８０に対応する位置となるように、処理容器１０２の側壁の外側面に設けられている。本実施形態では、第３の電磁石群１９０は、第２の電磁石群１８０と同一の高さ位置となるように、処理容器１０２の側壁の外側面に設けられている。なお、第３の電磁石群１９０は、第２の電磁石群１８０と同一の高さ位置よりも高い位置に設けられてもよい。第３の電磁石群１９０は、第２の電磁石群１８０と協働して載置台の載置面１１０ａの周囲に磁場を形成する。第２の電磁石群１８０及び第３の電磁石群１９０の構成については、後述する。

プラズマ処理装置１００には、ＣＰＵを備える制御部２００が接続されており、この制御部２００によってプラズマ処理装置１００の各部が制御される。また、制御部２００には、オペレータがプラズマ処理装置１００を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、プラズマ処理装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなる操作部２１０が接続されている。

さらに、制御部２００には、プラズマ処理装置１００で実行される各種処理を制御部２００の制御にて実現するためのプログラムやプログラムを実行するために必要なレシピデータなどが記憶された記憶部２２０が接続されている。

記憶部２２０には、例えばウエハＷのプロセス処理を実行させるための複数のプロセス処理レシピの他、処理容器１０２内のクリーニング処理など必要な処理を行うためのレシピなどが記憶されている。レシピは、プラズマ処理装置１００の各部を制御する制御パラメータ、設定パラメータなどの複数のパラメータ値をまとめたデータである。例えばプロセス処理レシピは、例えば処理ガスの流量比、処理容器内圧力、高周波電力などのパラメータ値を有する。

なお、レシピはハードディスクや半導体メモリに記憶されていてもよく、またＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ等の可搬性のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体に収容された状態で記憶部２２０の所定位置にセットするようになっていてもよい。

制御部２００は、操作部２１０からの指示等に基づいて所望のプロセス処理レシピを記憶部２２０から読み出して各部を制御することで、プラズマ処理装置１００での所望の処理を実行する。また、操作部２１０からの操作によりレシピを編集できるようになっている。

（第１の電磁石群の構成）
次に、図２を参照して、第１の電磁石群１７０の構成について説明する。図２は、本実施形態に係る第１の電磁石群１７０を模式的に示す水平断面図である。図２に示す断面は、処理容器１０２内の載置台１１０を上方から見た水平断面に相当する。図２には、円板状に載置台１１０の載置面１１０ａが示されるとともに、載置台１１０の載置面１１０ａに載置されたウエハＷが示されている。第１の電磁石群１７０は、処理容器１０２の外周の、載置台１１０の載置面１１０ａよりも高い位置に設けられる。

第１の電磁石群１７０は、複数の電磁石１７１が処理容器１０２及び載置台１１０の中心軸を中心として同心円状（リング状）に配置されて構成される。図２の例では、１６個の電磁石１７１がリング状に配置されている。第１の電磁石群１７０の周方向に分割された２つのゾーンに配置された電磁石１７１は、磁極の向きが異なる。すなわち、第１の電磁石群１７０の周方向に分割された２つのゾーンの一方のゾーンに配置された電磁石１７１の磁極の向きと他方のゾーンに配置された電磁石１７１の磁極の向きとが互いに逆向きとなるように、各電磁石１７１の磁極が設定される。図２の例では、第１の電磁石群１７０の周方向に分割された左側のゾーンと右側のゾーンとが存在し、左側のゾーンに配置された８個の電磁石１７１の磁極の向きと、右側のゾーンに配置された８個の電磁石１７１の磁極の向きとが互いに逆向きとなっている。第１の電磁石群１７０は、図２のように設定された各電磁石１７１の磁極に基づいて、載置台１１０の載置面１１０ａの上方に処理容器１０２を横断する磁場を形成する。第１の電磁石群１７０により形成される磁場を、以下では「第１の磁場」と呼ぶ。

プラズマ処理装置１００では、アンテナ素子１４２からの誘導電界により処理容器１０２内にプラズマが生成された状態で第１の電磁石群１７０によって第１の磁場が形成される。第１の磁場は、処理容器１０２内に生成されたプラズマを横断する水平磁場である。処理容器１０２内に第１の磁場が形成されると、プラズマ中の電子は、水平磁場である第１の磁場の磁力線に巻きついて磁束線に沿って往復運動をする。また、磁束密度が高いほどラーマ半径が小さくなるので、磁束密度が高い磁石の高さの位置の電子密度は高くなり、周辺（磁石中心から上下）の電子密度は低くなる。また、プラズマ中の陽イオンは、電気的中性を保つために電子に引き寄せられるので、陽イオンの高さ方向の密度も磁石中心高さで一番高くなる。第１の磁場は、処理容器１０２内に生成されたプラズマを横断することにより、載置台１１０の載置面１１０ａの上方に位置するプラズマ中のイオン（例えば、陽イオン）を捕捉する。これにより、載置台１１０の載置面１１０ａ上のウエハＷの中央部及びエッジ部の両方において、ウエハＷに到達するイオンの量が抑制される。一方、電気的に中性である、プラズマ中のラジカルは、第１の磁場を透過して、載置台１１０の載置面１１０ａ上のウエハＷに向かって降下する。

（第２の電磁石群及び第３の電磁石群の構成）
次に、図３を参照して、第２の電磁石群１８０及び第３の電磁石群１９０の構成について説明する。図３は、本実施形態に係る第２の電磁石群１８０及び第３の電磁石群１９０を模式的に示す水平断面図である。図３に示す断面は、処理容器１０２内の載置台１１０を上方から見た水平断面に相当する。図３には、円板状に載置台１１０の載置面１１０ａが示されるとともに、載置台１１０の載置面１１０ａに載置されたウエハＷが示されている。第２の電磁石群１８０は、載置台１１０の外周に沿って載置台１１０の内部に設けられ、第３の電磁石群１９０は、処理容器１０２の外周の、第２の電磁石群１８０と同一の高さ位置に設けられる。

第２の電磁石群１８０は、複数の電磁石１８１が処理容器１０２及び載置台１１０の中心軸を中心として同心円状（リング状）に配置されて構成される。図３の例では、１６個の電磁石１８１がリング状に配置されている。

第３の電磁石群１９０は、複数の電磁石１９１が処理容器１０２及び載置台１１０の中心軸を中心として同心円状（リング状）に配置されて構成される。図３の例では、１６個の電磁石１９１が１６個の電磁石１８１と１対１で対応するようにリング状に配置されている。第３の電磁石群１９０は、第２の電磁石群１８０とは磁極の向きが異なる。すなわち、全ての電磁石１９１の磁極の向きと全ての電磁石１８１の磁極の向きとが互いに逆向きとなるように、各電磁石１９１の磁極及び各電磁石１８１の磁極が設定される。図３の例では、１６個の電磁石１９１の磁極の向きと１６個の電磁石１８１の磁極の向きとが互いに逆向きとなっている。第３の電磁石群１９０及び第２の電磁石群１８０は、図３のように設定された各電磁石１９１の磁極及び各電磁石１８１の磁極に基づいて、載置台１１０の載置面１１０ａの周囲に載置台１１０の側面から径方向に放射状に延びる磁場を形成する。第３の電磁石群１９０及び第２の電磁石群１８０により形成される、径方向に放射状に延びる磁場を、以下では「第２の磁場」と呼ぶ。

プラズマ処理装置１００では、アンテナ素子１４２からの誘導電界により処理容器１０２内にプラズマが生成された状態で第１の電磁石群１７０によって第１の磁場が形成され且つ第２の電磁石群１８０及び第３の電磁石群１９０によって第２の磁場が形成される。第１の磁場は、処理容器１０２内に生成されたプラズマを横断する水平磁場であり、第２の磁場は、載置台１１０の載置面１１０ａの周囲において形成される水平磁場である。処理容器１０２内に第１の磁場及び第２の磁場が形成されると、プラズマ中の電子は、水平磁場である第１の磁場及び第２の磁場の各々の磁力線に巻きついて磁束線に沿って往復運動をする。また、磁束密度が高いほどラーマ半径が小さくなるので、磁束密度が高い磁石の高さの位置の電子密度は高くなり、周辺（磁石中心から上下）の電子密度は低くなる。また、プラズマ中の陽イオンは、電気的中性を保つために電子に引き寄せられるので、陽イオンの高さ方向の密度も磁石中心高さで一番高くなる。第１の磁場は、処理容器１０２内に生成されたプラズマを横断することにより、載置台１１０の載置面１１０ａの上方に位置するプラズマ中のイオン（例えば、陽イオン）を捕捉する。プラズマ中のイオン（例えば、陽イオン）の大部分は、第１の磁場によって捕捉される。しかし、プラズマ中のイオンの他の一部は、第１の磁場によって捕捉されることなく、載置台１１０の載置面１１０ａ上のウエハＷに向かって降下する。第２の磁場は、第１の磁場によって捕捉されることなく降下するイオンを載置台１１０の載置面１１０ａの周囲において捕捉する。これにより、載置台１１０の載置面１１０ａ上のウエハＷの中央部付近でのイオン密度が維持されつつ、ウエハＷのエッジ部付近でのイオン密度のみが上昇する。一方で、電気的に中性であるプラズマ中のラジカルは、第１の磁場及び第２の磁場からの力を受けることなく、ウエハＷに向けて降下する。結果として、ウエハＷの中央部及びエッジ部でのイオンとラジカルとの比率を独立に制御することができる。

また、第３の電磁石群１９０は、処理容器１０２の外周に沿って上下方向に移動するように構成されてもよい。第３の電磁石群１９０の移動は、図示しない移動機構によって実現される。図４は、本実施形態に係る第３の電磁石群１９０の移動を説明するための図である。図４（Ａ）は、第３の電磁石群１９０が第２の電磁石群１８０と同一の高さ位置にある状態を示している。アンテナ素子１４２からの誘導電界により処理容器１０２内にプラズマが生成された状態で、第３の電磁石群１９０及び第２の電磁石群１８０によって載置台１１０の載置面１１０ａの周囲に第２の磁場Ｍが形成されている。第３の電磁石群１９０は、処理容器１０２の外周に沿って、第２の電磁石群１８０と同一の高さ位置から上方向に移動する。図４（Ｂ）は、第３の電磁石群１９０が移動した後の状態を示している。第３の電磁石群１９０が処理容器１０２の外周に沿って第２の電磁石群１８０と同一の高さ位置よりも高い位置まで移動することにより、第２の磁場Ｍは、載置台１１０の載置面１１０ａの周囲の全周において、載置面１１０ａの外縁に近づく方向に傾斜する。これにより、載置台１１０の載置面１１０ａ上にプラズマが閉じ込められる。これにより、ウエハＷのエッジ部付近でのイオン密度の上昇が促進される。結果として、ウエハＷのエッジ部でのイオンとラジカルとの比率の制御性を向上させることができる。

（効果）
以上のように、本実施形態に係るプラズマ処理装置１００は、処理容器１０２と、誘電体１０４と、高周波アンテナ１４０と、第１の電磁石群１７０と、第２の電磁石群１８０と、第３の電磁石群１９０とを有する。処理容器１０２は、ウエハＷが載置される載置面１１０ａを有する載置台１１０が内部に設けられ、ウエハＷに対するプラズマ処理が実施される。誘電体１０４は、載置台１１０の載置面１１０ａに対向する対向面１０４ａを有する。高周波アンテナ１４０は、誘電体１０４の対向面１０４ａとは反対側の面１０４ｂに設けられ、誘電体１０４を介して処理容器１０２内に誘導電界を導入することによりプラズマを生成する。第１の電磁石群１７０は、処理容器１０２の外周の、載置台１１０の載置面１１０ａよりも高い位置に設けられ、載置台１１０の載置面１１０ａの上方に処理容器１０２を横断する第１の磁場を形成する。第２の電磁石群１８０は、載置台１１０の外周に沿って載置台１１０の内部に設けられる。第３の電磁石群１９０は、処理容器１０２の外周の、第２の電磁石群１８０に対応する位置に設けられ、第２の電磁石群１８０と協働して載置台１１０の載置面１１０ａの周囲に第２の磁場を形成する。これにより、プラズマ処理装置１００は、被処理体（一例として、ウエハＷ）の中央部及びエッジ部でのイオンとラジカルとの比率を独立に制御することができる。

また、第３の電磁石群１９０は、第２の電磁石群１８０とは磁極の向きが異なってもよい。これにより、プラズマ処理装置１００は、第３の電磁石群１９０の各電磁石の磁極及び第２の電磁石群１８０の各電磁石の磁極に基づいて載置台１１０の載置面１１０ａの周囲にイオンを捕捉可能な第２の磁場を形成することができる。

また、第３の電磁石群１９０は、処理容器１０２の外周の、第２の電磁石群１８０と同一の高さ位置、又は第２の電磁石群１８０と同一の高さ位置よりも高い位置に設けられてもよい。これにより、プラズマ処理装置１００は、載置台１１０の載置面１１０ａの周囲にイオンを捕捉可能な第２の磁場を効率よく形成することができる。

また、第３の電磁石群１９０は、処理容器１０２の外周沿って上下方向に移動可能に設けられてもよい。これにより、プラズマ処理装置１００は、被処理体（一例として、ウエハＷ）のエッジ部でのイオンとラジカルとの比率の制御性を向上させることができる。

（変形例）
上述した実施形態では、第１の電磁石群１７０によって載置台１１０の載置面１１０ａの上方の全エリアに第１の磁場を形成する場合を例に説明したが、開示の技術はこれに限定されない。例えば、第１の電磁石群１７０は、第１の電磁石群１７０の各電磁石１７１を選択的にＯＮ／ＯＦＦすることにより、載置台１１０の載置面１１０ａの上方に第１の磁場が形成されるエリアと形成されないエリアとを形成してもよい。第１の電磁石群１７０の各電磁石１７１のＯＮ／ＯＦＦは、制御部２００による制御に従って、実行される。図５は、エリア毎に形成される第１の磁場の一例を示す図である。例えば、第１の電磁石群１７０は、載置台１１０の載置面１１０ａを挟んで配置される４個の電磁石１７１をＯＦＦし且つ他の電磁石１７１をＯＮすることにより、載置面１１０ａの外縁付近のエリアのみに第１の磁場を形成する。すると、第１の磁場は、載置面１１０ａの外縁付近のエリアに対応するプラズマ中のイオンを捕捉する。これにより、載置台１１０の載置面１１０ａ上のウエハＷのエッジ部付近において、イオンの量が局所的に抑制される。図６は、エリア毎に形成される第１の磁場の他の一例を示す図である。例えば、第１の電磁石群１７０は、載置台１１０の載置面１１０ａを挟んで配置される４個の電磁石１７１をＯＮし且つ他の電磁石１７１をＯＦＦすることにより、載置面１１０ａの中央付近のエリアのみに第１の磁場を形成する。すると、第１の磁場は、載置面１１０ａの中央付近のエリアに対応するプラズマ中のイオンを捕捉する。これにより、載置台１１０の載置面１１０ａ上のウエハＷの中央部付近において、イオンの量が局所的に抑制される。

また、上述した実施形態では、第２の電磁石群１８０及び第３の電磁石群１９０によって載置台１１０の載置面１１０ａの周囲の全エリアに第２の磁場を形成する場合を例に説明したが、開示の技術はこれに限定されない。例えば、第２の電磁石群１８０及び第３の電磁石群１９０は、各電磁石１８１、１９１を選択的にＯＮ／ＯＦＦすることにより、載置台１１０の載置面１１０ａの周囲に第２の磁場が形成されるエリアと形成されないエリアとを形成してもよい。第２の電磁石群１８０及び第３の電磁石群１９０の各電磁石１８１、１９１のＯＮ／ＯＦＦは、制御部２００による制御に従って、実行される。図７は、エリア毎に形成される第２の磁場の一例を示す図である。例えば、第２の電磁石群１８０及び第３の電磁石群１９０は、載置台１１０の載置面１１０ａを挟んで配置される１６個の電磁石１８１、１９１をＯＦＦし且つ他の電磁石をＯＮすることにより、載置面１１０ａを挟んで配置されるエリアに第２の磁場を形成する。すると、第２の磁場は、載置面１１０ａを挟んで配置されるエリアに対応するプラズマ中のイオンを捕捉する。これにより、載置台１１０の載置面１１０ａ上のウエハＷのエッジ部付近において、イオンの量が局所的に抑制される。

また、上述した実施形態において、第１の電磁石群１７０、第２の電磁石群１８０及び第３の電磁石群１９０は、形成する磁場（つまり、第１の磁場又は第２の磁場）を処理容器１０２の中心軸に対して回転させるようにしてもよい。これにより、処理容器１０２の周方向のイオン密度の分布を均一化することができる。なお、磁場の回転は、図示しない回転機構を用いて実現される。また、第１の電磁石群１７０、第２の電磁石群１８０及び第３の電磁石群１９０の各電磁石の磁極を変更することにより、磁場を回転させてもよい。

以上、実施形態について説明してきたが、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は、多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、請求の範囲およびその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

１００プラズマ処理装置
１０２処理容器
１０４誘電体
１０４ａ対向面
１０４ｂ面
１１０載置台
１１０ａ載置面
１４０高周波アンテナ
１４２アンテナ素子
１７０第１の電磁石群
１７１、１８１、１９１電磁石
１８０第２の電磁石群
１９０第３の電磁石群
２００制御部
２１０操作部
２２０記憶部
Ｗウエハ

Claims

被処理体が載置される載置面を有する載置台が内部に設けられ、被処理体に対するプラズマ処理が実施される処理容器と、
前記載置台の載置面に対向する対向面を有する誘電体と、
前記誘電体の対向面とは反対側の面に設けられ、前記誘電体を介して前記処理容器内に誘導電界を導入することによりプラズマを生成するアンテナと、
前記処理容器の外周の、前記載置台の載置面よりも高い位置に設けられ、前記載置台の載置面の上方に前記処理容器を横断する第１の磁場を形成する第１の電磁石群と、
前記載置台の外周に沿って前記載置台の内部に設けられる第２の電磁石群と、
前記処理容器の外周の、前記第２の電磁石群に対応する位置に設けられ、前記第２の電磁石群と協働して前記載置台の載置面の周囲に第２の磁場を形成する第３の電磁石群と
を有する、プラズマ処理装置。
前記第３の電磁石群は、前記第２の電磁石群とは磁極の向きが異なる、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
前記第３の電磁石群は、前記処理容器の外周の、前記第２の電磁石群と同一の高さ位置、又は前記第２の電磁石群と同一の高さ位置よりも高い位置に設けられる、請求項２に記載のプラズマ処理装置。
前記第３の電磁石群は、前記処理容器の外周に沿って上下方向に移動可能に設けられる、請求項１～３のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置。
前記第１の電磁石群、前記第２の電磁石群及び前記第３の電磁石群は、形成する磁場を前記処理容器の中心軸に対して回転させる、請求項１～４のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置。
前記第１の電磁石群は、前記第１の電磁石群の各電磁石を選択的にＯＮ／ＯＦＦすることにより、前記載置台の載置面の上方に前記第１の磁場が形成されるエリアと形成されないエリアとを形成する、請求項１～５のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置。
前記第２の電磁石群及び前記第３の電磁石群は、前記第２の電磁石群及び前記第３の電磁石群の各電磁石を選択的にＯＮ／ＯＦＦすることにより、前記載置台の載置面の周囲に前記第２の磁場が形成されるエリアと形成されないエリアとを形成する、請求項１～６のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置。