JP3892996B2 - マグネトロンプラズマ処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等の被処理基板に対してマグネトロンプラズマによる処理を行うマグネトロンプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、比較的低圧雰囲気にて高密度のプラズマを生成して微細加工のエッチングを行うマグネトロンプラズマエッチング装置が実用化されている。この装置は、永久磁石をチャンバーの上方に配置し、永久磁石から漏洩した磁場を半導体ウエハに対して水平に印加するとともに、これに直交する高周波電界を印加して、その際に生じる電子のドリフト運動を利用して極めて高効率でエッチングするものである。
【０００３】
このようなマグネトロンプラズマにおいては、電子のドリフト運動に寄与するのは電界に垂直な磁場、すなわち半導体ウエハに対して水平な磁場であるが、上記装置では必ずしも均一な水平磁場が形成されていないことから、プラズマの均一性が十分ではなく、エッチング速度の不均一や、チャージアップダメージ等が生じるという問題がある。
【０００４】
このような問題を回避するために、チャンバー内の処理空間において半導体ウエハに対して一様な水平磁場を形成することが要望されており、そのような磁場を発生することができる磁石としてダイポールリング磁石が知られている。図９に示すように、このダイポールリング磁石１０２は、チャンバー１０１の外側に複数の異方性セグメント柱状磁石１０３をリング状に配置したものであり、これら複数の異方性セグメント柱状磁石１０３の磁化の方向を少しずつずらして全体として一様な水平磁場Ｂを形成するものである。なお、図９は装置を上から見た図（平面図）であり、磁場方向の基端側をＮ、先端側をＳ、これらから９０°の位置をＥおよびＷで示している。また、図９において、参照符号１００は半導体ウエハである。
【０００５】
しかしながら、このようなダイポールリング磁石によって形成される水平磁場は、図９においてＮからＳの一方向のみを向いている水平磁場であるため、このままでは電子はドリフト運動を行って一方向に進み、プラズマ密度の不均一を生じる。すなわち、電子は、電界と磁界との外積方向、つまり電界が上から下に向かって形成されている場合には、ＥからＷに向かってドリフト運動を行って進むため、Ｅ側ではプラズマ密度が低く、Ｗ側でプラズマ密度が高いという不均一が生じる。
【０００６】
このため、ダイポールリング磁石をその周方向に沿って回転させて電子のドリフト運動の向きを変化させることが行われているが、実際にはそれだけでは広範囲にプラズマ密度を均一にすることはできない。
【０００７】
そこで、電子のドリフト方向、つまり図９のＥからＷに向かう方向に磁場勾配を形成し、電子のドリフト運動に伴うプラズマの不均一を解消する技術が提案されている（特開平９−２７２７８号公報）。この技術では図１０に示すように、Ｗ側の異方性セグメント柱状磁石を少なくしてＥからＷに向かう方向に磁場強度の勾配を形成するものである。
【０００８】
ところで、近年、益々デバイスの微細化が要求されるようになっており、プラズマエッチング処理ではより低圧下での処理が要求されている。低圧下において効率的なプラズマ処理を行うためにはプラズマ密度をより上昇させることが必要となり、マグネトロンプラズマ処理においては、そのために、磁場強度を上昇させることが考えられる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、酸化膜等の絶縁膜をエッチングする場合等には、チャージアップダメージを回避するためにウエハが存在している部分の磁場強度は２００Gauss程度が限度であるため、上述の技術により磁場勾配を形成してプラズマの均一性を達成することができたとしても、プラズマ密度を十分に高めることができず、エッチングレートが不十分となるおそれがある。ウエハのＥ側端部外側部分に局部的に磁場の強い領域が形成することができれば、ウエハにダメージを与えずにプラズマ密度を上昇させることができると考えられるが、従来は局部的に強磁場部分を形成することが困難であった。
【００１０】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、被処理体の処理空間の所望の位置に局部的に強磁場強度部分を形成して、処理空間のプラズマ密度を高くすることができるマグネトロンプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、第１発明は、被処理基板が装入され、真空に保持可能なチャンバーと、
前記チャンバー内に互いに対向して設けられた一対の電極と、
これら一対の電極の間に電界を形成する電界形成手段と、
チャンバー内に処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、
前記一対の電極間の処理空間に、電界方向と直交しかつ一方向に向かう磁場を形成する磁場形成手段とを具備し、前記処理空間に、電極に対して平行に被処理基板が配置された状態で該基板にマグネトロンプラズマ処理を施すマグネトロンプラズマ処理装置であって、
前記磁場形成手段は、複数の異方性セグメント磁石を前記チャンバーの周囲にリング状に配置してなるダイポールリング磁石を有し、前記電極間の電界方向に直交する平面内において、磁場方向に直交する方向に沿って、電子ドリフト方向上流側で磁場強度が大きく下流側で磁場強度が小さくなる磁場勾配を形成し、
前記複数の異方性セグメント磁石は、被処理基板の電子ドリフト方向上流側端部の外側に位置する所定領域の近傍にその所定領域にＮ極を向けて配置される１または２以上の異方性セグメント磁石からなる第１部分と、前記所定領域の近傍にその所定領域にＳ極を向けて配置される１または２以上の異方性セグメント磁石からなる第２部分とを含み、これら第１部分および第２部分により前記所定領域の磁場強度を局部的に高くすることを特徴とするマグネトロンプラズマ処理装置被処理を提供する。
【００１２】
また、第２発明は、被処理基板が装入され、真空に保持可能なチャンバーと、
前記チャンバー内に互いに対向して設けられた一対の電極と、
これら一対の電極の間に電界を形成する電界形成手段と、
チャンバー内に処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、
前記一対の電極間の処理空間に、電界方向と直交しかつ一方向に向かう磁場を形成する磁場形成手段とを具備し、前記処理空間に、電極に対して平行に被処理基板が配置された状態で該基板にマグネトロンプラズマ処理を施すマグネトロンプラズマ処理装置であって、
前記磁場形成手段は、複数の異方性セグメント磁石を前記チャンバーの周囲にリング状に配置してなるダイポールリング磁石を有し、前記電極間の電界方向に直交する平面内において、磁場方向に直交する方向に沿って、電子ドリフト方向上流側で磁場強度が大きく下流側で磁場強度が小さくなる磁場勾配を形成し、
前記複数の異方性セグメント磁石は、被処理基板の電子ドリフト方向上流側端部の外側に位置する第１の領域の近傍にその第１の領域にＮ極を向けて配置される１または２以上の異方性セグメント磁石からなる第１部分と、被処理基板の電子ドリフト方向上流側端部の外側に前記第１の領域とは離隔して位置する第２の領域の近傍にその第２の領域にＳ極を向けて配置される１または２以上の異方性セグメント磁石からなる第２部分とを含み、これら第１部分および第２部分により前記第１および第２の領域の磁場強度を局部的に高くすることを特徴とするマグネトロンプラズマ処理装置を提供する。
【００１３】
上記第１発明によれば、磁場形成手段は、複数の異方性セグメント磁石を前記チャンバーの周囲にリング状に配置してなるダイポールリング磁石を有し、前記電極間の電界方向に直交する平面内において、磁場方向に直交する方向に沿って、電子ドリフト方向上流側で磁場強度が大きく下流側で磁場強度が小さくなる磁場勾配を形成し、かつ、複数の異方性セグメント磁石が、被処理基板の電子ドリフト方向上流側端部の外側部分に位置する所定領域の近傍にその所定領域にＳ極を向けて配置される１または２以上の異方性セグメント磁石からなる第１部分と、前記所定領域の近傍にその所定領域にＮ極を向けて配置される１または２以上の異方性セグメント磁石からなる第２部分とを含むことにより、その所定領域において、ダイポールリング磁石によって形成されたダイポール磁場に局部的に磁場ベクトルの乱れを生じさせることができ、その所定領域の磁場を局部的に強くすることができる。したがって、被処理基板の電子ドリフト方向上流側端部の外側部分に位置する所定領域において局部的に強磁場部分を形成することができ、処理空間のプラズマ密度を高くすることができる。
【００１４】
上記第２発明によれば、複数の異方性セグメント磁石が、被処理基板の電子ドリフト方向上流側端部の外側に位置する第１の領域の近傍にその第１の領域にＮ極を向けて配置される１または２以上の異方性セグメント磁石からなる第１部分と、被処理基板の電子ドリフト方向上流側端部の外側に前記第１の領域とは離隔して位置する第２の領域の近傍にその第２の領域にＳ極を向けて配置される１または２以上の異方性セグメント磁石からなる第２部分とを含むことにより、その２つの領域において、ダイポールリング磁石によって形成されたダイポール磁場に局部的に磁場ベクトルの乱れを生じさせることができ、その２つの領域の磁場を局部的に強くすることができる。これにより、被処理基板の電子ドリフト方向上流側端部の外側部分の広い領域に亘って強磁場の等磁場領域を形成することができ、被処理基板の端部領域近傍の広い範囲で電子が一斉にドリフトを開始させることができるので、処理空間のプラズマ密度を一層高くすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るマグネトロンプラズマエッチング装置を示す断面図である。このエッチング装置は、気密に構成され、小径の上部１ａと大径の下部１ｂとからなる段つき円筒状をなし、壁部が例えばアルミニウム製のチャンバー１を有している。このチャンバー１内には、被処理体である半導体ウエハ３０基板を水平に支持する支持テーブル２が設けられている。支持テーブル２は例えばアルミニウムで構成されており、絶縁板３を介して導体の支持台４に支持されている。また、支持テーブル２の上方の外周には導電性材料、例えば単結晶シリコンで形成された導電性フォーカスリング５が設けられている。上記支持テーブル２と支持台４は、ボールねじ７を含むボールねじ機構により昇降可能となっており、支持第４の下方の駆動部分は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）製のベローズ８で覆われている。チャンバー１は接地されており、支持テーブル２の中に冷媒流路（図示せず）が設けられて冷却可能となっている。また、ベローズ８の外側にはベローズカバー９が設けられている。
【００１６】
支持テーブル２には、マッチングボックス１１を介してＲＦ電源１０が接続されている。ＲＦ電源１０からは例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が支持テーブル２に供給されるようになっている。一方、支持テーブル２に対向してその上方には後述するシャワーヘッド１６が互いに平行に設けられており、このシャワーヘッド１６は接地されている。したがって、これらは一対の電極として機能する。
【００１７】
支持テーブル２の表面上には直径が３００ｍｍの半導体ウエハ３０を静電吸着するための静電チャック６が設けられている。この静電チャック６は絶縁体６ｂの間に電極６ａが介在されて構成されており、電極６ａには直流電源１２が接続されている。そして電極６ａに電源１２から電圧が印加されることにより、クーロン力によって半導体ウエハ３０が吸着される。
【００１８】
支持テーブル２の内部には、図示しない冷媒流路が形成されており、その中に適宜の冷媒を循環させることによって、半導体ウエハ３０を所定の温度に制御可能となっている。また、フォーカスリング５の外側にはバッフル板１３が設けられている。バッフル板１３は支持台４、ベローズ８を通してチャンバー１と導通している。
【００１９】
チャンバー１の天壁部分には、支持テーブル２に対向するようにシャワーヘッド１６が設けられている。シャワーヘッド１６は、その下面に多数のガス吐出孔１８が設けられており、かつその上部にガス導入部１６ａを有している。そして、その内部には空間１７が形成されている。ガス導入部１６ａにはガス供給配管１５ａが接続されており、このガス供給配管１５ａの他端には、エッチング用の反応ガスおよび希釈ガスからなる処理ガスを供給する処理ガス供給系１５が接続されている。反応ガスとしては、ハロゲン系のガス、希釈ガスとしては、Ａｒガス、Ｈｅガス等、通常この分野で用いられるガスを用いることができる。
【００２０】
このような処理ガスが、処理ガス供給系１５から処理ガスがガス供給配管１５ａ、ガス導入部１６ａを介してシャワーヘッド１６の空間１７に至り、ガス吐出孔１８から吐出され、半導体ウエハ３０に形成された膜がエッチングされる。
【００２１】
処理室１の下部１ｂの側壁には、排気ポート１９が形成されており、この排気ポート１９には排気系２０が接続されている。そして排気系２０に設けられた真空ポンプを作動させることによりチャンバー１内を所定の真空度まで減圧することができるようになっている。一方、処理室１の下部１ｂの側壁上側には、半導体ウエハ３０の搬入出口を開閉するゲートバルブ２４が設けられている。
【００２２】
一方、チャンバー１の上部１ａの周囲には、同心状に、ダイポールリング磁石２１が配置されており、支持テーブル２とシャワーヘッド１６との間の空間に磁界を及ぼすようになっている。このダイポールリング磁石２１は、図示しないモータ等の回転手段により回転可能となっている。
【００２３】
このように構成されるマグネトロンプラズマエッチング装置においては、まず、ゲートバルブ２４を開にして半導体ウエハ３０がチャンバー１内に搬入され、支持テーブル２に載置された後、支持テーブル２が図示の位置まで上昇され、排気系２０の真空ポンプにより排気ポート１９を介してチャンバー１内が排気される。
【００２４】
チャンバー１内が所定の真空度になった後、チャンバー１内には処理ガス供給系１５から所定の処理ガスが導入され、チャンバー１内が所定の圧力、例えば５０mTorrに保持され、この状態でＲＦ電源１０から支持テーブル２に、周波数が例えば１３．５６ＭＨｚ、パワーが例えば１０００〜５０００Ｗの高周波電力が供給される。このとき、直流電源１１から静電チャック６の電極６ａに所定の電圧が印加され、半導体ウエハ３０はクーロン力により吸着される。
【００２５】
この場合に、上述のようにして下部電極である支持テーブル２に高周波電力が印加されることにより、上部電極であるシャワーヘッド１６と下部電極である支持テーブル２との間には電界が形成される。一方、処理室１の上部１ａにはダイポールリング磁石２１により水平磁界が形成されているから、半導体ウエハ３０が存在する処理空間には電子のドリフトによりマグネトロン放電が生じ、それによって形成された処理ガスのプラズマにより、半導体ウエハ３０上に形成された所定の膜がエッチング処理される。
【００２６】
次に、ダイポールリング磁石について説明する。
図２はチャンバー１の周囲に配置された状態のダイポールリング磁石の水平断面図である。
【００２７】
これらの図に示すように、ダイポールリング磁石２１は、複数の異方性セグメント柱状磁石２２がリング状の磁性体のケーシング２３に取り付けられて構成されている。この例では、円柱状をなす３０個の異方性セグメント柱状磁石２２がリング状に配置されている。しかし、異方性セグメント柱状磁石の数はこの例に限定されるものではなく、その断面形状もこの例のように円に限らず、正方形、長方形、台形等、任意の形状を採用することができる。異方性セグメント柱状磁石２２を構成する磁石材料も特に限定されるものではなく、例えば、希土類系磁石、フェライト系磁石、アルニコ磁石等、公知の磁石材料を適用することができる。
【００２８】
ダイポールリング磁石２１は、基本的には従来と同様に、複数の異方性セグメント磁石２２の磁化の方向を少しずつずらして、図２に示すように全体として一方向に向かう水平磁場Ｂを形成する。なお、図２において、磁場方向の基端側をＮ、先端側をＳ、これらから９０°の位置をＥおよびＷで示している。
【００２９】
図３に示すように、処理空間においては、プラズマと半導体ウエハ３０の上面との間には電界ＥＬが形成されており、一方、磁場Ｂはチャンバー１内でほぼＮからＳに向かって一方向に形成されているため、発生した電子は、ＥからＷ側に向かってドリフト運動を行って進む。このため、このままではＷ側の電子密度が高くなって、プラズマ密度の不均一を生じる。プラズマ密度は磁場強度が高くなるほど上昇するので、Ｅ側の磁場強度が高く、Ｗ側の磁場強度が低くなるような磁場強度の勾配を形成することにより上記問題を解決することができる。
【００３０】
従来は、そのためにＷ側の部分の異方性セグメント柱状磁石を削除するとともに、Ｅ側の異方性セグメント柱状磁石の強度を高くして、処理空間のＥ側端部の磁場強度が最も強く、かつドリフト電子がＷ側で拡散するような磁力線が形成されるように磁石を設計している。
【００３１】
ところで、半導体ウエハ３０上の絶縁膜（酸化膜、窒化膜等）をエッチングする場合は、チャージアップダメージが懸念されることから、半導体ウエハ３０上では最も磁場強度が強いＥ側端部でも２００Gauss以下にする必要があり、従来の磁場勾配では、ウエハのＥ側端部外側の磁場強度が十分とはいえず、プラズマの生成量が少なくなってエッチングレートが不十分になるおそれがある。つまり、近年のデバイスの微細化に従って、プラズマエッチング処理では、より低圧下での処理が要求されており、低圧下において効率的なプラズマ処理を行うためにはプラズマ密度をより上昇させることが必要であるが、従来の磁場勾配では十分なプラズマの生成量を得ることができない。
【００３２】
このような問題を解決するため、上記ダイポールリング磁石２１では、図２に示すように、Ｗ側の部分の異方性セグメント柱状磁石を削除してＷ側の磁場強度を低下させるとともに、図２の符号ａ，ｂで示した領域Ａの近傍の部分の異方性セグメント柱状磁石の磁極を領域Ａに向けている。具体的には符号ａの部分の異方性セグメント柱状磁石ではＮ極を、符号ｂの部分の異方性セグメント柱状磁石ではＳ極を領域Ａに向けている。このようにして異方性セグメント柱状磁石のＮ極およびＳ極を領域Ａに向けることにより、領域Ａにおいて、ダイポールリング磁石によって形成された磁場に局部的に磁場ベクトルの乱れを生じさせることができ、領域Ａの磁場を局部的に強くすることができる。そして、このように半導体ウエハ３０のＥ側端部の外側領域の磁場強度が高くなることにより、その領域でのプラズマ生成量を上昇させることができ、プラズマ密度を高めることができる。
【００３３】
つまり、半導体ウエハ３０のＥ側の外側の領域の磁場強度を上昇させることにより、図４に示すように、半導体ウエハ３０のＥ側外側のフォーカスリング５の表面において電子の生成量が増加するため、ドリフトによってＷ側へ供給される電子の量も増加し、結果的にプラズマ密度が上昇する。
【００３４】
本発明に従って図２に示すようにａ，ｂで示した部分の異方性セグメント柱状磁石の磁極を領域Ａに向けた場合の磁場強度分布と、磁極の向きを変えない従来の場合の磁場強度とを、それぞれ図５および図６に示す。なお、これらの図の等磁場強度線は１０Gauss間隔である。これらの図を比較すると、図５では、領域Ａに相当する部分の等磁場強度線の間隔が密であり、磁場強度の勾配が急でその部分の磁場強度が高くなっているのに対し、図６では領域Ａに相当する部分の等磁場強度線の間隔があまり密ではなく、磁場強度の勾配が緩やかでその部分の磁場強度はあまり高くなっていないことがわかる。実際にＥ−Ｗ断面での磁場強度勾配は図７に示すようになっており、本発明では半導体ウエハ３０のＥ側端部の外側領域において、磁場強度の勾配が急峻であり、従来よりも著しく高い磁場強度が得られていることが確認される。
【００３５】
以上のような磁場強度の強い部分を、半導体ウエハ３０のＥ側外側の広い領域に亘って形成し、半導体ウエハ３０のＥ側端部およびその外側部分に沿った広い領域に亘って等磁場強度となるようにすることが好ましい。これにより、半導体ウエハ３０の端部領域近傍の広い範囲で電子が一斉にドリフトを開始するため、プラズマ密度を上昇させやすい。
【００３６】
このような観点からは、図８に示すように、半導体ウエハ３０のＥ側端部外側でＥ−Ｗラインの両側の領域Ｃ，Ｄの磁場を強くすることも有効である。この場合には、この図に示すように、領域Ｃ，Ｄ近傍の符号ｃ，ｄの部分の各３つの異方性セグメント柱状磁石の磁極をそれぞれ領域Ｃ，Ｄに向けることにより、所望の磁場強度分布を得ることができる。具体的には符号ｃの部分の３つの異方性セグメント柱状磁石のＮ極を領域Ｃに向け、符号ｄの部分の３つの異方性セグメント柱状磁石のＳ極を領域Ｄに向ける。このようにして異方性セグメント柱状磁石のＮ極およびＳ極をそれぞれ領域ＣおよびＤに向けることにより、これらの領域において、ダイポールリング磁石によって形成された磁場に局部的に磁場ベクトルの乱れを生じさせることができ、領域Ｃ，Ｄの磁場を局部的に強くすることができる。
【００３７】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく種々変更可能である。例えば、上記実施の形態では被処理基板として半導体ウエハの場合について示したが、これに限るものではない。また、上記実施の形態では、本発明をマグネトロンプラズマエッチング装置に適用した例について示したが、これに限らず他のプラズマ処理にも適用することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、磁場形成手段は、複数の異方性セグメント磁石を前記チャンバーの周囲にリング状に配置してなるダイポールリング磁石を有し、前記電極間の電界方向に直交する平面内において、磁場方向に直交する方向に沿って、電子ドリフト方向上流側で磁場強度が大きく下流側で磁場強度が小さくなる磁場勾配を形成し、かつ、複数の異方性セグメント磁石が、被処理基板の電子ドリフト方向上流側端部の外側部分に位置する所定領域の近傍にその所定領域にＳ極を向けて配置される１または２以上の異方性セグメント磁石からなる第１部分と、前記所定領域の近傍にその所定領域にＮ極を向けて配置される１または２以上の異方性セグメント磁石からなる第２部分とを含むことにより、その所定領域において、ダイポールリング磁石によって形成されたダイポール磁場に局部的に磁場ベクトルの乱れを生じさせることができ、その所定領域の磁場を局部的に強くすることができる。したがって、被処理基板の電子ドリフト方向上流側端部の外側部分に位置する所定領域において局部的に強磁場部分を形成することができ、処理空間のプラズマ密度を高くすることができる。
【００３９】
また、複数の異方性セグメント磁石が、被処理基板の電子ドリフト方向上流側端部の外側に位置する第１の領域の近傍にその第１の領域にＮ極を向けて配置される１または２以上の異方性セグメント磁石からなる第１部分と、被処理基板の電子ドリフト方向上流側端部の外側に前記第１の領域とは離隔して位置する第２の領域の近傍にその第２の領域にＳ極を向けて配置される１または２以上の異方性セグメント磁石からなる第２部分とを含むことにより、その２つの領域において、ダイポールリング磁石によって形成されたダイポール磁場に局部的に磁場ベクトルの乱れを生じさせることができ、その２つの領域の磁場を局部的に強くすることができる。これにより、被処理基板の電子ドリフト方向上流側端部の外側部分の広い領域に亘って強磁場の等磁場領域を形成することができ、被処理基板の端部領域近傍の広い範囲で電子が一斉にドリフトを開始させることができるので、処理空間のプラズマ密度を一層高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るマグネトロンプラズマエッチング装置を示す断面図。
【図２】図１の装置のチャンバーの周囲に配置された状態のダイポールリング磁石の水平断面図。
【図３】図１のマグネトロンプラズマエッチング装置におけるダイポールリング磁石とチャンバー内部の状態を模式的に示す図。
【図４】本発明の一実施形態に係るマグネトロンプラズマエッチング装置におけるフォーカスリングで発生した電子のドリフト状態を示す模式図。
【図５】図２のダイポールリング磁石で形成された磁場の磁場強度分布を示す図。
【図６】従来のダイポールリング磁石で形成された磁場の磁場強度分布を示す図。
【図７】本発明および従来のマグネトロンプラズマエッチング装置の処理空間のＥ−Ｗ断面における磁場強度勾配を示すグラフ。
【図８】本発明の他の実施形態に係るマグネトロンプラズマエッチング装置のチャンバー周囲に配置されたダイポールリング磁石の水平断面図。
【図９】従来のダイポールリング磁石を示す模式図。
【図１０】従来のダイポールリング磁石を示す模式図。
【符号の説明】
１；チャンバー
２；支持テーブル（下部電極）
１０；ＲＦ電源
１５；処理ガス供給系
１６；シャワーヘッド（上部電極）
２０；排気系
２１；ダイポールリングマグネット
２２；異方性セグメント柱状磁石
２３；ケーシング
３０；半導体ウエハ（被処理基板）
Ａ，Ｃ，Ｄ；磁場強度が強い領域
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等の被処理基板に対してマグネトロンプラズマによる処理を行うマグネトロンプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、比較的低圧雰囲気にて高密度のプラズマを生成して微細加工のエッチングを行うマグネトロンプラズマエッチング装置が実用化されている。この装置は、永久磁石をチャンバーの上方に配置し、永久磁石から漏洩した磁場を半導体ウエハに対して水平に印加するとともに、これに直交する高周波電界を印加して、その際に生じる電子のドリフト運動を利用して極めて高効率でエッチングするものである。
【０００３】
このようなマグネトロンプラズマにおいては、電子のドリフト運動に寄与するのは電界に垂直な磁場、すなわち半導体ウエハに対して水平な磁場であるが、上記装置では必ずしも均一な水平磁場が形成されていないことから、プラズマの均一性が十分ではなく、エッチング速度の不均一や、チャージアップダメージ等が生じるという問題がある。
【０００４】
このような問題を回避するために、チャンバー内の処理空間において半導体ウエハに対して一様な水平磁場を形成することが要望されており、そのような磁場を発生することができる磁石としてダイポールリング磁石が知られている。図９に示すように、このダイポールリング磁石１０２は、チャンバー１０１の外側に複数の異方性セグメント柱状磁石１０３をリング状に配置したものであり、これら複数の異方性セグメント柱状磁石１０３の磁化の方向を少しずつずらして全体として一様な水平磁場Ｂを形成するものである。なお、図９は装置を上から見た図（平面図）であり、磁場方向の基端側をＮ、先端側をＳ、これらから９０°の位置をＥおよびＷで示している。また、図９において、参照符号１００は半導体ウエハである。
【０００５】
しかしながら、このようなダイポールリング磁石によって形成される水平磁場は、図９においてＮからＳの一方向のみを向いている水平磁場であるため、このままでは電子はドリフト運動を行って一方向に進み、プラズマ密度の不均一を生じる。すなわち、電子は、電界と磁界との外積方向、つまり電界が上から下に向かって形成されている場合には、ＥからＷに向かってドリフト運動を行って進むため、Ｅ側ではプラズマ密度が低く、Ｗ側でプラズマ密度が高いという不均一が生じる。
【０００６】
このため、ダイポールリング磁石をその周方向に沿って回転させて電子のドリフト運動の向きを変化させることが行われているが、実際にはそれだけでは広範囲にプラズマ密度を均一にすることはできない。
【０００７】
そこで、電子のドリフト方向、つまり図９のＥからＷに向かう方向に磁場勾配を形成し、電子のドリフト運動に伴うプラズマの不均一を解消する技術が提案されている（特開平９−２７２７８号公報）。この技術では図１０に示すように、Ｗ側の異方性セグメント柱状磁石を少なくしてＥからＷに向かう方向に磁場強度の勾配を形成するものである。
【０００８】
ところで、近年、益々デバイスの微細化が要求されるようになっており、プラズマエッチング処理ではより低圧下での処理が要求されている。低圧下において効率的なプラズマ処理を行うためにはプラズマ密度をより上昇させることが必要となり、マグネトロンプラズマ処理においては、そのために、磁場強度を上昇させることが考えられる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、酸化膜等の絶縁膜をエッチングする場合等には、チャージアップダメージを回避するためにウエハが存在している部分の磁場強度は２００Gauss程度が限度であるため、上述の技術により磁場勾配を形成してプラズマの均一性を達成することができたとしても、プラズマ密度を十分に高めることができず、エッチングレートが不十分となるおそれがある。ウエハのＥ側端部外側部分に局部的に磁場の強い領域が形成することができれば、ウエハにダメージを与えずにプラズマ密度を上昇させることができると考えられるが、従来は局部的に強磁場部分を形成することが困難であった。
【００１０】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、被処理体の処理空間の所望の位置に局部的に強磁場強度部分を形成して、処理空間のプラズマ密度を高くすることができるマグネトロンプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、第１発明は、被処理基板が装入され、真空に保持可能なチャンバーと、
前記チャンバー内に互いに対向して設けられた一対の電極と、
これら一対の電極の間に電界を形成する電界形成手段と、
チャンバー内に処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、
前記一対の電極間の処理空間に、電界方向と直交しかつ一方向に向かう磁場を形成する磁場形成手段とを具備し、前記処理空間に、電極に対して平行に被処理基板が配置された状態で該基板にマグネトロンプラズマ処理を施すマグネトロンプラズマ処理装置であって、
前記磁場形成手段は、複数の異方性セグメント磁石を前記チャンバーの周囲にリング状に配置してなるダイポールリング磁石を有し、前記電極間の電界方向に直交する平面内において、磁場方向に直交する方向に沿って、電子ドリフト方向上流側で磁場強度が大きく下流側で磁場強度が小さくなる磁場勾配を形成し、
前記複数の異方性セグメント磁石は、被処理基板の電子ドリフト方向上流側端部の外側に位置する所定領域の近傍にその所定領域にＮ極を向けて配置される１または２以上の異方性セグメント磁石からなる第１部分と、前記所定領域の近傍にその所定領域にＳ極を向けて配置される１または２以上の異方性セグメント磁石からなる第２部分とを含み、これら第１部分および第２部分により前記所定領域の磁場強度を局部的に高くすることを特徴とするマグネトロンプラズマ処理装置被処理を提供する。
【００１２】
また、第２発明は、被処理基板が装入され、真空に保持可能なチャンバーと、
前記チャンバー内に互いに対向して設けられた一対の電極と、
これら一対の電極の間に電界を形成する電界形成手段と、
チャンバー内に処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、
前記一対の電極間の処理空間に、電界方向と直交しかつ一方向に向かう磁場を形成する磁場形成手段とを具備し、前記処理空間に、電極に対して平行に被処理基板が配置された状態で該基板にマグネトロンプラズマ処理を施すマグネトロンプラズマ処理装置であって、
前記磁場形成手段は、複数の異方性セグメント磁石を前記チャンバーの周囲にリング状に配置してなるダイポールリング磁石を有し、前記電極間の電界方向に直交する平面内において、磁場方向に直交する方向に沿って、電子ドリフト方向上流側で磁場強度が大きく下流側で磁場強度が小さくなる磁場勾配を形成し、
前記複数の異方性セグメント磁石は、被処理基板の電子ドリフト方向上流側端部の外側に位置する第１の領域の近傍にその第１の領域にＮ極を向けて配置される１または２以上の異方性セグメント磁石からなる第１部分と、被処理基板の電子ドリフト方向上流側端部の外側に前記第１の領域とは離隔して位置する第２の領域の近傍にその第２の領域にＳ極を向けて配置される１または２以上の異方性セグメント磁石からなる第２部分とを含み、これら第１部分および第２部分により前記第１および第２の領域の磁場強度を局部的に高くすることを特徴とするマグネトロンプラズマ処理装置を提供する。
【００１３】
上記第１発明によれば、磁場形成手段は、複数の異方性セグメント磁石を前記チャンバーの周囲にリング状に配置してなるダイポールリング磁石を有し、前記電極間の電界方向に直交する平面内において、磁場方向に直交する方向に沿って、電子ドリフト方向上流側で磁場強度が大きく下流側で磁場強度が小さくなる磁場勾配を形成し、かつ、複数の異方性セグメント磁石が、被処理基板の電子ドリフト方向上流側端部の外側部分に位置する所定領域の近傍にその所定領域にＳ極を向けて配置される１または２以上の異方性セグメント磁石からなる第１部分と、前記所定領域の近傍にその所定領域にＮ極を向けて配置される１または２以上の異方性セグメント磁石からなる第２部分とを含むことにより、その所定領域において、ダイポールリング磁石によって形成されたダイポール磁場に局部的に磁場ベクトルの乱れを生じさせることができ、その所定領域の磁場を局部的に強くすることができる。したがって、被処理基板の電子ドリフト方向上流側端部の外側部分に位置する所定領域において局部的に強磁場部分を形成することができ、処理空間のプラズマ密度を高くすることができる。
【００１４】
上記第２発明によれば、複数の異方性セグメント磁石が、被処理基板の電子ドリフト方向上流側端部の外側に位置する第１の領域の近傍にその第１の領域にＮ極を向けて配置される１または２以上の異方性セグメント磁石からなる第１部分と、被処理基板の電子ドリフト方向上流側端部の外側に前記第１の領域とは離隔して位置する第２の領域の近傍にその第２の領域にＳ極を向けて配置される１または２以上の異方性セグメント磁石からなる第２部分とを含むことにより、その２つの領域において、ダイポールリング磁石によって形成されたダイポール磁場に局部的に磁場ベクトルの乱れを生じさせることができ、その２つの領域の磁場を局部的に強くすることができる。これにより、被処理基板の電子ドリフト方向上流側端部の外側部分の広い領域に亘って強磁場の等磁場領域を形成することができ、被処理基板の端部領域近傍の広い範囲で電子が一斉にドリフトを開始させることができるので、処理空間のプラズマ密度を一層高くすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るマグネトロンプラズマエッチング装置を示す断面図である。このエッチング装置は、気密に構成され、小径の上部１ａと大径の下部１ｂとからなる段つき円筒状をなし、壁部が例えばアルミニウム製のチャンバー１を有している。このチャンバー１内には、被処理体である半導体ウエハ３０基板を水平に支持する支持テーブル２が設けられている。支持テーブル２は例えばアルミニウムで構成されており、絶縁板３を介して導体の支持台４に支持されている。また、支持テーブル２の上方の外周には導電性材料、例えば単結晶シリコンで形成された導電性フォーカスリング５が設けられている。上記支持テーブル２と支持台４は、ボールねじ７を含むボールねじ機構により昇降可能となっており、支持第４の下方の駆動部分は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）製のベローズ８で覆われている。チャンバー１は接地されており、支持テーブル２の中に冷媒流路（図示せず）が設けられて冷却可能となっている。また、ベローズ８の外側にはベローズカバー９が設けられている。
【００１６】
支持テーブル２には、マッチングボックス１１を介してＲＦ電源１０が接続されている。ＲＦ電源１０からは例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が支持テーブル２に供給されるようになっている。一方、支持テーブル２に対向してその上方には後述するシャワーヘッド１６が互いに平行に設けられており、このシャワーヘッド１６は接地されている。したがって、これらは一対の電極として機能する。
【００１７】
支持テーブル２の表面上には直径が３００ｍｍの半導体ウエハ３０を静電吸着するための静電チャック６が設けられている。この静電チャック６は絶縁体６ｂの間に電極６ａが介在されて構成されており、電極６ａには直流電源１２が接続されている。そして電極６ａに電源１２から電圧が印加されることにより、クーロン力によって半導体ウエハ３０が吸着される。
【００１８】
支持テーブル２の内部には、図示しない冷媒流路が形成されており、その中に適宜の冷媒を循環させることによって、半導体ウエハ３０を所定の温度に制御可能となっている。また、フォーカスリング５の外側にはバッフル板１３が設けられている。バッフル板１３は支持台４、ベローズ８を通してチャンバー１と導通している。
【００１９】
チャンバー１の天壁部分には、支持テーブル２に対向するようにシャワーヘッド１６が設けられている。シャワーヘッド１６は、その下面に多数のガス吐出孔１８が設けられており、かつその上部にガス導入部１６ａを有している。そして、その内部には空間１７が形成されている。ガス導入部１６ａにはガス供給配管１５ａが接続されており、このガス供給配管１５ａの他端には、エッチング用の反応ガスおよび希釈ガスからなる処理ガスを供給する処理ガス供給系１５が接続されている。反応ガスとしては、ハロゲン系のガス、希釈ガスとしては、Ａｒガス、Ｈｅガス等、通常この分野で用いられるガスを用いることができる。
【００２０】
このような処理ガスが、処理ガス供給系１５から処理ガスがガス供給配管１５ａ、ガス導入部１６ａを介してシャワーヘッド１６の空間１７に至り、ガス吐出孔１８から吐出され、半導体ウエハ３０に形成された膜がエッチングされる。
【００２１】
処理室１の下部１ｂの側壁には、排気ポート１９が形成されており、この排気ポート１９には排気系２０が接続されている。そして排気系２０に設けられた真空ポンプを作動させることによりチャンバー１内を所定の真空度まで減圧することができるようになっている。一方、処理室１の下部１ｂの側壁上側には、半導体ウエハ３０の搬入出口を開閉するゲートバルブ２４が設けられている。
【００２２】
一方、チャンバー１の上部１ａの周囲には、同心状に、ダイポールリング磁石２１が配置されており、支持テーブル２とシャワーヘッド１６との間の空間に磁界を及ぼすようになっている。このダイポールリング磁石２１は、図示しないモータ等の回転手段により回転可能となっている。
【００２３】
このように構成されるマグネトロンプラズマエッチング装置においては、まず、ゲートバルブ２４を開にして半導体ウエハ３０がチャンバー１内に搬入され、支持テーブル２に載置された後、支持テーブル２が図示の位置まで上昇され、排気系２０の真空ポンプにより排気ポート１９を介してチャンバー１内が排気される。
【００２４】
チャンバー１内が所定の真空度になった後、チャンバー１内には処理ガス供給系１５から所定の処理ガスが導入され、チャンバー１内が所定の圧力、例えば５０mTorrに保持され、この状態でＲＦ電源１０から支持テーブル２に、周波数が例えば１３．５６ＭＨｚ、パワーが例えば１０００〜５０００Ｗの高周波電力が供給される。このとき、直流電源１１から静電チャック６の電極６ａに所定の電圧が印加され、半導体ウエハ３０はクーロン力により吸着される。
【００２５】
この場合に、上述のようにして下部電極である支持テーブル２に高周波電力が印加されることにより、上部電極であるシャワーヘッド１６と下部電極である支持テーブル２との間には電界が形成される。一方、処理室１の上部１ａにはダイポールリング磁石２１により水平磁界が形成されているから、半導体ウエハ３０が存在する処理空間には電子のドリフトによりマグネトロン放電が生じ、それによって形成された処理ガスのプラズマにより、半導体ウエハ３０上に形成された所定の膜がエッチング処理される。
【００２６】
次に、ダイポールリング磁石について説明する。
図２はチャンバー１の周囲に配置された状態のダイポールリング磁石の水平断面図である。
【００２７】
これらの図に示すように、ダイポールリング磁石２１は、複数の異方性セグメント柱状磁石２２がリング状の磁性体のケーシング２３に取り付けられて構成されている。この例では、円柱状をなす３０個の異方性セグメント柱状磁石２２がリング状に配置されている。しかし、異方性セグメント柱状磁石の数はこの例に限定されるものではなく、その断面形状もこの例のように円に限らず、正方形、長方形、台形等、任意の形状を採用することができる。異方性セグメント柱状磁石２２を構成する磁石材料も特に限定されるものではなく、例えば、希土類系磁石、フェライト系磁石、アルニコ磁石等、公知の磁石材料を適用することができる。
【００２８】
ダイポールリング磁石２１は、基本的には従来と同様に、複数の異方性セグメント磁石２２の磁化の方向を少しずつずらして、図２に示すように全体として一方向に向かう水平磁場Ｂを形成する。なお、図２において、磁場方向の基端側をＮ、先端側をＳ、これらから９０°の位置をＥおよびＷで示している。
【００２９】
図３に示すように、処理空間においては、プラズマと半導体ウエハ３０の上面との間には電界ＥＬが形成されており、一方、磁場Ｂはチャンバー１内でほぼＮからＳに向かって一方向に形成されているため、発生した電子は、ＥからＷ側に向かってドリフト運動を行って進む。このため、このままではＷ側の電子密度が高くなって、プラズマ密度の不均一を生じる。プラズマ密度は磁場強度が高くなるほど上昇するので、Ｅ側の磁場強度が高く、Ｗ側の磁場強度が低くなるような磁場強度の勾配を形成することにより上記問題を解決することができる。
【００３０】
従来は、そのためにＷ側の部分の異方性セグメント柱状磁石を削除するとともに、Ｅ側の異方性セグメント柱状磁石の強度を高くして、処理空間のＥ側端部の磁場強度が最も強く、かつドリフト電子がＷ側で拡散するような磁力線が形成されるように磁石を設計している。
【００３１】
ところで、半導体ウエハ３０上の絶縁膜（酸化膜、窒化膜等）をエッチングする場合は、チャージアップダメージが懸念されることから、半導体ウエハ３０上では最も磁場強度が強いＥ側端部でも２００Gauss以下にする必要があり、従来の磁場勾配では、ウエハのＥ側端部外側の磁場強度が十分とはいえず、プラズマの生成量が少なくなってエッチングレートが不十分になるおそれがある。つまり、近年のデバイスの微細化に従って、プラズマエッチング処理では、より低圧下での処理が要求されており、低圧下において効率的なプラズマ処理を行うためにはプラズマ密度をより上昇させることが必要であるが、従来の磁場勾配では十分なプラズマの生成量を得ることができない。
【００３２】
このような問題を解決するため、上記ダイポールリング磁石２１では、図２に示すように、Ｗ側の部分の異方性セグメント柱状磁石を削除してＷ側の磁場強度を低下させるとともに、図２の符号ａ，ｂで示した領域Ａの近傍の部分の異方性セグメント柱状磁石の磁極を領域Ａに向けている。具体的には符号ａの部分の異方性セグメント柱状磁石ではＮ極を、符号ｂの部分の異方性セグメント柱状磁石ではＳ極を領域Ａに向けている。このようにして異方性セグメント柱状磁石のＮ極およびＳ極を領域Ａに向けることにより、領域Ａにおいて、ダイポールリング磁石によって形成された磁場に局部的に磁場ベクトルの乱れを生じさせることができ、領域Ａの磁場を局部的に強くすることができる。そして、このように半導体ウエハ３０のＥ側端部の外側領域の磁場強度が高くなることにより、その領域でのプラズマ生成量を上昇させることができ、プラズマ密度を高めることができる。
【００３３】
つまり、半導体ウエハ３０のＥ側の外側の領域の磁場強度を上昇させることにより、図４に示すように、半導体ウエハ３０のＥ側外側のフォーカスリング５の表面において電子の生成量が増加するため、ドリフトによってＷ側へ供給される電子の量も増加し、結果的にプラズマ密度が上昇する。
【００３４】
本発明に従って図２に示すようにａ，ｂで示した部分の異方性セグメント柱状磁石の磁極を領域Ａに向けた場合の磁場強度分布と、磁極の向きを変えない従来の場合の磁場強度とを、それぞれ図５および図６に示す。なお、これらの図の等磁場強度線は１０Gauss間隔である。これらの図を比較すると、図５では、領域Ａに相当する部分の等磁場強度線の間隔が密であり、磁場強度の勾配が急でその部分の磁場強度が高くなっているのに対し、図６では領域Ａに相当する部分の等磁場強度線の間隔があまり密ではなく、磁場強度の勾配が緩やかでその部分の磁場強度はあまり高くなっていないことがわかる。実際にＥ−Ｗ断面での磁場強度勾配は図７に示すようになっており、本発明では半導体ウエハ３０のＥ側端部の外側領域において、磁場強度の勾配が急峻であり、従来よりも著しく高い磁場強度が得られていることが確認される。
【００３５】
以上のような磁場強度の強い部分を、半導体ウエハ３０のＥ側外側の広い領域に亘って形成し、半導体ウエハ３０のＥ側端部およびその外側部分に沿った広い領域に亘って等磁場強度となるようにすることが好ましい。これにより、半導体ウエハ３０の端部領域近傍の広い範囲で電子が一斉にドリフトを開始するため、プラズマ密度を上昇させやすい。
【００３６】
このような観点からは、図８に示すように、半導体ウエハ３０のＥ側端部外側でＥ−Ｗラインの両側の領域Ｃ，Ｄの磁場を強くすることも有効である。この場合には、この図に示すように、領域Ｃ，Ｄ近傍の符号ｃ，ｄの部分の各３つの異方性セグメント柱状磁石の磁極をそれぞれ領域Ｃ，Ｄに向けることにより、所望の磁場強度分布を得ることができる。具体的には符号ｃの部分の３つの異方性セグメント柱状磁石のＮ極を領域Ｃに向け、符号ｄの部分の３つの異方性セグメント柱状磁石のＳ極を領域Ｄに向ける。このようにして異方性セグメント柱状磁石のＮ極およびＳ極をそれぞれ領域ＣおよびＤに向けることにより、これらの領域において、ダイポールリング磁石によって形成された磁場に局部的に磁場ベクトルの乱れを生じさせることができ、領域Ｃ，Ｄの磁場を局部的に強くすることができる。
【００３７】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく種々変更可能である。例えば、上記実施の形態では被処理基板として半導体ウエハの場合について示したが、これに限るものではない。また、上記実施の形態では、本発明をマグネトロンプラズマエッチング装置に適用した例について示したが、これに限らず他のプラズマ処理にも適用することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、磁場形成手段は、複数の異方性セグメント磁石を前記チャンバーの周囲にリング状に配置してなるダイポールリング磁石を有し、前記電極間の電界方向に直交する平面内において、磁場方向に直交する方向に沿って、電子ドリフト方向上流側で磁場強度が大きく下流側で磁場強度が小さくなる磁場勾配を形成し、かつ、複数の異方性セグメント磁石が、被処理基板の電子ドリフト方向上流側端部の外側部分に位置する所定領域の近傍にその所定領域にＳ極を向けて配置される１または２以上の異方性セグメント磁石からなる第１部分と、前記所定領域の近傍にその所定領域にＮ極を向けて配置される１または２以上の異方性セグメント磁石からなる第２部分とを含むことにより、その所定領域において、ダイポールリング磁石によって形成されたダイポール磁場に局部的に磁場ベクトルの乱れを生じさせることができ、その所定領域の磁場を局部的に強くすることができる。したがって、被処理基板の電子ドリフト方向上流側端部の外側部分に位置する所定領域において局部的に強磁場部分を形成することができ、処理空間のプラズマ密度を高くすることができる。
【００３９】
また、複数の異方性セグメント磁石が、被処理基板の電子ドリフト方向上流側端部の外側に位置する第１の領域の近傍にその第１の領域にＮ極を向けて配置される１または２以上の異方性セグメント磁石からなる第１部分と、被処理基板の電子ドリフト方向上流側端部の外側に前記第１の領域とは離隔して位置する第２の領域の近傍にその第２の領域にＳ極を向けて配置される１または２以上の異方性セグメント磁石からなる第２部分とを含むことにより、その２つの領域において、ダイポールリング磁石によって形成されたダイポール磁場に局部的に磁場ベクトルの乱れを生じさせることができ、その２つの領域の磁場を局部的に強くすることができる。これにより、被処理基板の電子ドリフト方向上流側端部の外側部分の広い領域に亘って強磁場の等磁場領域を形成することができ、被処理基板の端部領域近傍の広い範囲で電子が一斉にドリフトを開始させることができるので、処理空間のプラズマ密度を一層高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るマグネトロンプラズマエッチング装置を示す断面図。
【図２】図１の装置のチャンバーの周囲に配置された状態のダイポールリング磁石の水平断面図。
【図３】図１のマグネトロンプラズマエッチング装置におけるダイポールリング磁石とチャンバー内部の状態を模式的に示す図。
【図４】本発明の一実施形態に係るマグネトロンプラズマエッチング装置におけるフォーカスリングで発生した電子のドリフト状態を示す模式図。
【図５】図２のダイポールリング磁石で形成された磁場の磁場強度分布を示す図。
【図６】従来のダイポールリング磁石で形成された磁場の磁場強度分布を示す図。
【図７】本発明および従来のマグネトロンプラズマエッチング装置の処理空間のＥ−Ｗ断面における磁場強度勾配を示すグラフ。
【図８】本発明の他の実施形態に係るマグネトロンプラズマエッチング装置のチャンバー周囲に配置されたダイポールリング磁石の水平断面図。
【図９】従来のダイポールリング磁石を示す模式図。
【図１０】従来のダイポールリング磁石を示す模式図。
【符号の説明】
１；チャンバー
２；支持テーブル（下部電極）
１０；ＲＦ電源
１５；処理ガス供給系
１６；シャワーヘッド（上部電極）
２０；排気系
２１；ダイポールリングマグネット
２２；異方性セグメント柱状磁石
２３；ケーシング
３０；半導体ウエハ（被処理基板）
Ａ，Ｃ，Ｄ；磁場強度が強い領域
Claims (4)
- 被処理基板が装入され、真空に保持可能なチャンバーと、
前記チャンバー内に互いに対向して設けられた一対の電極と、
これら一対の電極の間に電界を形成する電界形成手段と、
チャンバー内に処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、
前記一対の電極間の処理空間に、電界方向と直交しかつ一方向に向かう磁場を形成する磁場形成手段とを具備し、前記処理空間に、電極に対して平行に被処理基板が配置された状態で該基板にマグネトロンプラズマ処理を施すマグネトロンプラズマ処理装置であって、
前記磁場形成手段は、複数の異方性セグメント磁石を前記チャンバーの周囲にリング状に配置してなるダイポールリング磁石を有し、前記電極間の電界方向に直交する平面内において、磁場方向に直交する方向に沿って、電子ドリフト方向上流側で磁場強度が大きく下流側で磁場強度が小さくなる磁場勾配を形成し、
前記複数の異方性セグメント磁石は、被処理基板の電子ドリフト方向上流側端部の外側に位置する所定領域の近傍にその所定領域にＮ極を向けて配置される１または２以上の異方性セグメント磁石からなる第１部分と、前記所定領域の近傍にその所定領域にＳ極を向けて配置される１または２以上の異方性セグメント磁石からなる第２部分とを含み、これら第１部分および第２部分により前記所定領域の磁場強度を局部的に高くすることを特徴とするマグネトロンプラズマ処理装置。 - 前記第１部分と前記第２部分とは連続して配置されていることを特徴とする請求項１に記載のマグネトロンプラズマ処理装置。
- 被処理基板が装入され、真空に保持可能なチャンバーと、
前記チャンバー内に互いに対向して設けられた一対の電極と、
これら一対の電極の間に電界を形成する電界形成手段と、
チャンバー内に処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、
前記一対の電極間の処理空間に、電界方向と直交しかつ一方向に向かう磁場を形成する磁場形成手段とを具備し、前記処理空間に、電極に対して平行に被処理基板が配置された状態で該基板にマグネトロンプラズマ処理を施すマグネトロンプラズマ処理装置であって、
前記磁場形成手段は、複数の異方性セグメント磁石を前記チャンバーの周囲にリング状に配置してなるダイポールリング磁石を有し、前記電極間の電界方向に直交する平面内において、磁場方向に直交する方向に沿って、電子ドリフト方向上流側で磁場強度が大きく下流側で磁場強度が小さくなる磁場勾配を形成し、
前記複数の異方性セグメント磁石は、被処理基板の電子ドリフト方向上流側端部の外側に位置する第１の領域の近傍にその第１の領域にＮ極を向けて配置される１または２以上の異方性セグメント磁石からなる第１部分と、被処理基板の電子ドリフト方向上流側端部の外側に前記第１の領域とは離隔して位置する第２の領域の近傍にその第２の領域にＳ極を向けて配置される１または２以上の異方性セグメント磁石からなる第２部分とを含み、これら第１部分および第２部分により前記第１および第２の領域の磁場強度を局部的に高くすることを特徴とするマグネトロンプラズマ処理装置。 - 前記第１部分と前記第２部分とは離間して配置されていることを特徴とする請求項３に記載のマグネトロンプラズマ処理装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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