(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板をプラズマによりエッチングするプラズマエッチング装置において、
内部空間を有する処理室と、
前記内部空間に設けられ、エッチングされる前記基板を保持する保持部と、
前記内部空間に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記内部空間に高周波電力を供給することによって、前記処理ガス供給部により供給された前記処理ガスのプラズマを発生させる高周波電力供給部と、
前記内部空間における、前記保持部に保持されている前記基板と対向する所定位置に設けられており、前記基板の表面に略平行な第１の磁界を印加可能な第１の磁界印加部と、
前記第１の磁界印加部の前記基板側に設けられており、前記基板の表面に略平行な第２の磁界を印加可能な第２の磁界印加部と、
発生した前記プラズマが安定するまで、前記第１の磁界印加部により前記第１の磁界を印加し、印加されている前記第１の磁界により前記プラズマを閉じ込め、発生した前記プラズマが安定した後、前記第１の磁界印加部による前記第１の磁界の印加の停止後または停止直前に、前記第２の磁界印加部により前記第２の磁界を印加することによって、前記第１の磁界により閉じ込められていた前記プラズマを前記基板側に移動させ、前記プラズマが安定している状態で、前記プラズマを前記基板に接触させる、制御部とを有する、プラズマエッチング装置。
【請求項２】
基板をプラズマによりエッチングするプラズマエッチング装置において、
内部空間を有する処理室と、
前記内部空間に設けられ、エッチングされる前記基板を保持する保持部と、
前記内部空間に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記内部空間に高周波電力を供給することによって、前記処理ガス供給部により供給された前記処理ガスのプラズマを発生させる高周波電力供給部と、
前記内部空間における、前記保持部に保持されている前記基板と対向する所定位置に設けられており、前記基板の表面に略平行な第１の磁界を印加可能な第１の磁界印加部と、
発生した前記プラズマが安定するまで、前記第１の磁界印加部により前記第１の磁界を印加し、印加されている前記第１の磁界により前記プラズマを閉じ込め、発生した前記プラズマが安定した後、前記第１の磁界印加部による前記第１の磁界の印加を停止することによって、前記プラズマを前記内部空間内に拡散させ、前記プラズマが安定した拡散状態で、前記プラズマを前記基板に接触させる、制御部とを有する、プラズマエッチング装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記プラズマにより前記保持部に保持されている一の基板をエッチングした後、前記第１の磁界を印加して前記第１の磁界印加部にプラズマを閉じ込め、前記一の基板を前記処理室から搬出し、他の基板を前記処理室に搬入し、搬入した前記他の基板を前記保持部により保持し、前記他の基板に対してプラズマによるエッチングを行う請求項１に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項４】
前記プラズマは、誘導結合プラズマであり、
前記高周波電力供給部は、前記処理室の外部に設けられた誘導コイルと、前記誘導コイルに高周波電流を供給する高周波電源とを有するものである、請求項１から請求項３のいずれかに記載のプラズマエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板をプラズマによりエッチングするプラズマエッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スピントロニクスの分野においても実用化が始まり、基板上に形成された磁性薄膜を微細に加工する技術の開発が進められている。基板上に形成された磁性薄膜を微細に加工する際は、半導体製造プロセスと同様に、反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching；ＲＩＥ）が用いられている。
【０００３】
反応性イオンエッチングは、主としてプラズマに含まれる荷電粒子（イオン）等を基板に照射し、被エッチング膜をイオン等と反応させ、反応生成物を蒸発させることによって、除去するものである。反応性イオンエッチングを行う処理装置としては、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波により発生したプラズマを用いるＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）プラズマエッチング装置、誘導結合プラズマ（Inductively Coupled Plasma；ＩＣＰ）を用いる誘導結合プラズマエッチング装置等、各種のプラズマエッチング装置がある。
【０００４】
プラズマエッチング装置を用いてプラズマエッチングを行う場合、面内に照射するプラズマ（イオン）の分布を均一にすることが重要である。プラズマ（イオン）の分布を均一にすることができるプラズマエッチング装置として、例えば、プラズマの形成に用いられる磁場形成手段（主コイル）の下流側にマルチカスプ磁場を形成するプラズマエッチング装置がある（例えば特許文献１参照）。特許文献１に示すプラズマエッチング装置では、複数の永久磁石が処理チャンバの周方向に沿って等間隔に配置されており、隣り合う永久磁石が処理チャンバの半径方向に沿って逆極性とされている。このような配置により、星型のマルチカスプ磁場を形成してプラズマを閉じ込めることによって、基板の面内におけるプラズマ密度の分布の均一性を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１９８５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記のようなプラズマエッチング装置を用いてプラズマエッチングを行う場合、次のような問題がある。
【０００７】
プラズマエッチング装置においてプラズマを発生しても、すぐに安定するわけではなく、安定して定常状態になるまでに所定の時間を要する。発生したプラズマが安定するまでは、プラズマが発生する空間におけるプラズマの電子温度、プラズマ密度等の分布が一定になっておらず、不均一である。
【０００８】
エッチングされる薄膜又は基板が、ＳｉＯ２、Ｓｉ等、従来の半導体プロセスで汎用されてきた材料であるときは、プラズマが安定する前に基板と接触させ、エッチングを開始しても、エッチング後の基板の表面平坦性は比較的良好である。これは、ＳｉＯ２、Ｓｉ等がプラズマを発生させるための処理ガスと反応し難いことによる。
【０００９】
しかし、エッチングされる薄膜が、上記した磁性薄膜であるときは、プラズマが安定する前に基板と接触させ、エッチングを開始すると、表面平坦性が悪くなる。これは、磁性薄膜が金属薄膜であり、磁性薄膜に含まれる金属及びその金属の酸化物のいずれも、プラズマを発生させるための処理ガスと反応し易く、その処理ガスのプラズマに対しては更に反応し易いからである。
【００１０】
このようなとき、プラズマを発生させる空間とエッチングされる基板との間に挿脱可能なシャッターを設け、発生したプラズマが安定するまで、シャッターを挿入することによって、初期の不安定なプラズマが基板の表面に接触しないようにすることはできる。しかし、シャッターを設けると、シャッターに接触したプラズマがシャッターの表面をエッチングするため、パーティクルが発生したり、基板が不純物で汚染される等の問題がある。
【００１１】
また、上記した問題は、磁性金属薄膜をエッチングする場合のみならず、プラズマによる酸化、窒化等の各種の反応が起こることによって、表面の各種物性が変動し易い、金属薄膜その他各種の薄膜及び基板をエッチングする場合に共通する。
【００１２】
また、上記した問題は、誘導結合プラズマを用いるプラズマエッチング装置のみならず、マイクロ波によりプラズマを発生させるＥＣＲプラズマエッチング装置を含め、高周波電力を処理室内に供給してプラズマを発生させる各種のプラズマエッチング装置にも共通する。
【００１３】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、磁性金属薄膜その他プラズマに対して不安定な薄膜及び基板をエッチングする際に、表面平坦性良くエッチングすることができるプラズマエッチング装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる手段を講じたことを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の一実施例によれば、基板をプラズマによりエッチングするプラズマエッチング装置において、内部空間を有する処理室と、前記内部空間に設けられ、エッチングされる前記基板を保持する保持部と、前記内部空間に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、前記内部空間に高周波電力を供給することによって、前記処理ガス供給部により供給された前記処理ガスのプラズマを発生させる高周波電力供給部と、前記内部空間における、前記保持部に保持されている前記基板と対向する所定位置に設けられており、前記基板の表面に略平行な第１の磁界を印加可能な第１の磁界印加部と、前記第１の磁界印加部の前記基板側に設けられており、前記基板の表面に略平行な第２の磁界を印加可能な第２の磁界印加部と、発生した前記プラズマが安定するまで、前記第１の磁界印加部により前記第１の磁界を印加し、印加されている前記第１の磁界により前記プラズマを閉じ込め、発生した前記プラズマが安定した後、前記第１の磁界印加部による前記第１の磁界の印加の停止後または停止直前に、前記第２の磁界印加部により前記第２の磁界を印加することによって、前記第１の磁界により閉じ込められていた前記プラズマを前記基板側に移動させ、前記プラズマが安定している状態で、前記プラズマを前記基板に接触させる、制御部とを有する、プラズマエッチング装置が提供される。
【００１７】
また、本発明の一実施例によれば、基板をプラズマによりエッチングするプラズマエッチング装置において、内部空間を有する処理室と、前記内部空間に設けられ、エッチングされる前記基板を保持する保持部と、前記内部空間に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、前記内部空間に高周波電力を供給することによって、前記処理ガス供給部により供給された前記処理ガスのプラズマを発生させる高周波電力供給部と、前記内部空間における、前記保持部に保持されている前記基板と対向する所定位置に設けられており、前記基板の表面に略平行な第１の磁界を印加可能な第１の磁界印加部と、発生した前記プラズマが安定するまで、前記第１の磁界印加部により前記第１の磁界を印加し、印加されている前記第１の磁界により前記プラズマを閉じ込め、発生した前記プラズマが安定した後、前記第１の磁界印加部による前記第１の磁界の印加を停止することによって、前記プラズマを前記内部空間内に拡散させ、前記プラズマが安定した拡散状態で、前記プラズマを前記基板に接触させる、制御部とを有する、プラズマエッチング装置が提供される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、磁性金属薄膜その他プラズマに対して不安定な薄膜及び基板をエッチングする際に、表面平坦性良くエッチングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施の形態に係るプラズマエッチング装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】第１の実施の形態に係るプラズマエッチング装置を用いたプラズマエッチング方法の各ステップにおける手順を説明するためのフローチャートである。
【図３】第１の実施の形態に係るプラズマエッチング装置を用いたプラズマエッチング方法の各ステップにおけるプラズマの状態を模式的に示す図である。
【図４】第１の実施の形態に係るプラズマエッチング装置を用いたプラズマエッチング方法の各ステップにおける第１の磁界印加部から第３の磁界印加部が印加する磁界の時間変化を示す図である。
【図５】比較例に係るプラズマエッチング装置の概略構成を示す断面図である。
【図６】プラズマに対して不安定な磁性金属薄膜よりなる薄膜が表面に形成されているウェハＷをエッチングしたときの、表面平坦性と自発磁化の関係を説明するための模式図である。
【図７】第１の実施の形態の第１の変形例に係るプラズマエッチング装置の概略構成を示す断面図である。
【図８】第１の実施の形態の第１の変形例に係るプラズマエッチング装置を用いたプラズマエッチング方法の各ステップにおける手順を説明するためのフローチャートである。
【図９】第１の実施の形態の第１の変形例に係るプラズマエッチング装置を用いたプラズマエッチング方法の各ステップにおけるプラズマの状態を模式的に示す図である。
【図１０】第１の実施の形態の第１の変形例に係るプラズマエッチング装置を用いたプラズマエッチング方法の各ステップにおける第１の磁界印加部から第３の磁界印加部が印加する磁界の時間変化を示す図である。
【図１１】第１の実施の形態の第２の変形例に係るプラズマエッチング装置を用いたプラズマエッチング方法の各ステップにおける手順を説明するためのフローチャートである。
【図１２】第２の実施の形態に係るプラズマエッチング装置の概略構成を示す断面図である。
【図１３】第２の実施の形態に係るプラズマエッチング装置を用いたプラズマエッチング方法の各ステップにおける手順を説明するためのフローチャートである。
【図１４】第２の実施の形態に係るプラズマエッチング装置を用いたプラズマエッチング方法の各ステップにおけるプラズマの状態を模式的に示す図である。
【図１５】第２の実施の形態の変形例に係るプラズマエッチング装置の概略構成を示す断面図である。
【図１６】第３の実施の形態に係るプラズマエッチング装置の概略構成を示す断面図である。
【図１７】第３の実施の形態に係るプラズマエッチング方法の各ステップにおける手順を説明するためのフローチャートである。
【図１８】第３の実施の形態に係るプラズマエッチング方法の各ステップにおけるプラズマの状態を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明を実施するための形態について図面と共に説明する。
（第１の実施の形態）
図１から図６を参照し、本発明の第１の実施の形態に係るプラズマエッチング装置について説明する。
【００２１】
始めに図１を参照し、本実施の形態に係るプラズマエッチング装置１０について説明する。図１は、本実施の形態に係るプラズマエッチング装置１０の概略構成を示す断面図である。
【００２２】
本実施の形態に係るプラズマエッチング装置１０は、プラズマエッチング装置の一例として、誘導結合プラズマエッチング装置として構成されている。
【００２３】
図１に示すように、プラズマエッチング装置１０は、チャンバ２０、基板ステージ３０、処理ガス供給部４０、排気部５０、高周波電力供給部６０、第１の磁界印加部７０、第２の磁界印加部８０、第３の磁界印加部９０及びコイルホルダ１００を有する。
【００２４】
チャンバ２０は、例えば円筒形状を有し、内部空間Ｓを有している。チャンバ２０は、例えば表面が陽極酸化処理（アルマイト処理）されたアルミニウム等によって形成されている。また、後述する誘導コイル６１に囲まれる部分は、例えば石英等の絶縁材料によって形成されていてもよい。
【００２５】
なお、チャンバ２０は、本発明における処理室に相当する。
【００２６】
基板ステージ３０は、内部空間Ｓの例えばチャンバ２０の底部側に設けられ、例えばその上面にエッチングされる基板（以下「ウェハ」という。）Ｗを保持する。基板ステージ３０の上面は、例えば絶縁材の中に設けられた静電電極を有する図示しない静電チャックになっていてもよい。基板ステージ３０の上面が図示しない静電チャックであるときは、静電電極に電圧を印加し、静電電極とウェハＷの裏面の間に生じるクーロン力によって、ウェハＷを保持することができる。
【００２７】
なお、基板ステージ３０は、本発明における保持部に相当する。
【００２８】
処理ガス供給部４０は、チャンバ２０の内部空間Ｓに処理ガスを供給する。処理ガス供給部４０は、処理ガス供給源４１及び処理ガス供給管４２を有する。処理ガス供給源４１は、チャンバ２０の外部に設けられ、チャンバ２０に処理ガスを供給する。処理ガス供給管４２は、一端がチャンバ２０の例えば上部に接続され、他端が処理ガス供給源４１に接続されており、処理ガス供給源４１から供給される処理ガスをチャンバ２０の内部空間Ｓに供給する。
【００２９】
処理ガス供給源４１は、図示しないマスフローコントローラを有しており、図示しないマスフローコントローラは、例えばプラズマエッチング装置１０の後述する制御部１１０により制御されている。すなわち、処理ガス供給源４１からの処理ガスの供給の開始と停止、処理ガスの供給量は、制御部１１０により制御される。
【００３０】
排気部５０は、排気装置５１及び排気管５２を有する。排気装置５１は、例えばターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、チャンバ２０の内部空間Ｓを所定の減圧雰囲気に調整する。排気管５２は、一端がチャンバ２０の底部に接続されており、他端が排気装置５１に接続されている。また、チャンバ２０の側壁には図示しないゲートバルブが設けられている。そして、チャンバ２０の外部と内部空間Ｓとの圧力とが略等しくなるように調整した上で図示しないゲートバルブが開くことによって、チャンバ２０内へのウェハＷの搬入、及び、チャンバ２０内からのウェハＷの搬出をすることができる。なお、ウェハＷの搬送には、例えばチャンバ２０の外部から内部空間Ｓに挿脱可能に設けられた図示しない搬送アームが用いられる。図示しないゲートバルブの開閉、図示しない搬送アームの挿脱の動作は、後述する制御部１１０により制御される。
【００３１】
高周波電力供給部６０は、内部空間Ｓに高周波電力を供給することによって、処理ガス供給部４０により内部空間Ｓに供給された処理ガスのプラズマ（plasma）ＰＬを発生させる。高周波電力供給部６０は、誘導コイル６１及び高周波電源６２を有する。誘導コイル６１は、高周波電源６２により高周波電流を供給されることによって、内部空間ＳにプラズマＰＬを発生させるための誘導磁界を印加する。誘導コイル６１は、チャンバ２０の外部に設けられており、例えばチャンバ２０の外周に多数回巻き付けられた巻線コイル（ソレノイド）とすることができる。図１に示すように、誘導コイル６１は、例えば基板ステージ３０に保持されているウェハＷの表面に略垂直な方向に誘導磁界を印加するものであってもよい。高周波電源６２から誘導コイル６１を介して内部空間Ｓに供給される電力は、例えば周波数１３．５６ＭＨｚで２００Ｗとすることができる。また、高周波電力供給部６０による高周波電力の供給の開始と停止、供給される高周波電力の大きさも、後述する制御部１１０により制御される。
【００３２】
第１の磁界印加部７０は、第１のコイル対７１及び直流電源７２を有する。第１の磁界印加部７０の第１のコイル対７１は、内部空間Ｓにおける、基板ステージ３０に保持されているウェハＷと第１の距離Ｌ１離れて対向する第１の高さ位置Ｐ１に設けられている。そして、第１のコイル対７１は、第１の高さ位置Ｐ１の近傍に、ウェハＷの表面に略平行な第１の磁界Ｈ１を印加可能である。
【００３３】
第１のコイル対７１は、第１の高さ位置Ｐ１と等しい高さにあり、ウェハＷの中心Ｃと第１の距離Ｌ１離れて対向する第１の中心位置Ｃ１を挟んで両側に互いに対向するように設けられている、巻線コイルとしての２つのコイル７３、７４を有する。２つのコイル７３、７４は、第１の中心位置Ｃ１に向かって、互いに略同じ強さで逆極性の磁界を発生するように設けられている。これにより、２つのコイル７３、７４は、内部空間Ｓのうち、第１の高さ位置Ｐ１の近傍に、ウェハＷの表面に略平行な第１の磁界Ｈ１を印加可能である。
【００３４】
なお、第１の高さ位置Ｐ１は、本発明における所定位置に相当する。
【００３５】
また、２つのコイル７３、７４は、給電線７５及び切替スイッチ７６を介し、チャンバ２０の外部に設けられた直流電源７２により電流を供給される。給電線７５は、一端が２つのコイル７３、７４に接続され、他端がチャンバ２０の外壁に設けられた絶縁碍子２１を介してチャンバ２０の外部に引き出され、切替スイッチ７６を介し、チャンバ２０の外部に設けられた直流電源７２に接続されている。
【００３６】
なお、２つのコイル７３、７４は、巻線径、巻線密度、長さ、外径、内径等の形状が全く同一の形状のものが、第１の中心位置Ｃ１を中心として対称となる位置に設けられていてもよい。このときは、同一の直流電源７２に電気的に直列に接続され、直流電源７２から等しい電流を供給されることにより、第１の磁界Ｈ１を印加することができる。図１には、このような例を示している。
【００３７】
ただし、２つのコイル７３、７４は、第１の高さ位置Ｐ１の近傍に、第１の磁界Ｈ１を印加することができればよく、他の配置の制約等の条件によって、コイル７３、７４を異なる形状とし、それぞれ独立に接続された個別の直流電源によって、第１の磁界Ｈ１を印加するものであってもよい。
【００３８】
ウェハＷと第１の距離Ｌ１離れて対向する第１の高さ位置Ｐ１の近傍にウェハＷの表面と略平行な第１の磁界Ｈ１が印加されると、プラズマＰＬを構成する荷電粒子であるイオン及び電子は、第１の磁界Ｈ１に沿って螺旋運動するため、第１の高さ位置Ｐ１の近傍から第１の磁界Ｈ１に垂直な方向に大きく移動することができない。そのため、プラズマＰＬは、内部空間Ｓのうち、第１の高さ位置Ｐ１の近傍部分である第１の部分Ｓ１に閉じ込められる（拘束される）。
【００３９】
このとき、ウェハＷと第１の高さ位置Ｐ１との第１の距離Ｌ１は、第１の磁界Ｈ１により第１の部分Ｓ１に閉じ込められているプラズマＰＬが、ウェハＷをエッチングしない距離とすることができる。換言すれば、第１の磁界Ｈ１は、ウェハＷと第１の距離Ｌ１離れて対向する第１の高さ位置Ｐ１の近傍に印加されるときに、発生したプラズマＰＬがウェハＷをエッチングしないように、プラズマＰＬを第１の部分Ｓ１に閉じ込めるためのものである。
【００４０】
一例として、ウェハＷ径を７５ｍｍ、第１の距離Ｌ１を６０ｍｍとするとき、第１の磁界Ｈ１を２３０Ｏｅとすることができる。また、後述する第２の磁界Ｈ２、第３の磁界Ｈ３も第１の磁界Ｈ１と等しい２３０Ｏｅとすることができる。
【００４１】
第１のコイル対７１の２つのコイル７３、７４は、コイルホルダ１００に支持されている。コイルホルダ１００は、例えば図１に示すように、第１のコイル対７１の２つのコイル７３、７４のそれぞれを支持する２本の腕部１０１、１０２と、第１の部分Ｓ１の上方で２本の腕部１０１、１０２を接続して支持する接続部１０３を有していてもよい。そして、接続部１０３が例えばその中央で、チャンバ２０の上部に固定保持されていてもよい。すなわち、コイルホルダ１００は、２本の腕部１０１、１０２及び接続部１０３により、第１の部分Ｓ１を基板ステージ３０に保持されているウェハＷ側と反対側（上方側）から取り囲むようなコ字状の形状を有している。
【００４２】
図１に示すように、２本の腕部１０１、１０２は、それぞれが支持するコイル７３、７４が、互いに対向する面と反対面で支持されるように設けられていてもよい。このとき、２つのコイル７３、７４の反対面の周辺の部分は、第１の部分Ｓ１を基板ステージ３０に保持されているウェハＷと反対側（上方側）を迂回するようなコ字状形状を有するコイルホルダ１００により接続される。従って、コイルホルダ１００を強磁性材料により形成することにより、２つのコイル７３、７４が印加する磁力線が、コイルホルダ１００の内部を通ることによってループを形成するように、磁気回路（磁路）を形成することができる。これにより、プラズマＰＬを第１の部分Ｓ１に更に確実に閉じ込めることができる。また、第１の部分Ｓ１におけるプラズマＰＬの密度を更に高くすることができ、発生したプラズマＰＬが安定するまでの時間を更に短くすることができる。
【００４３】
また、第１の磁界印加部７０による第１の磁界Ｈ１の印加の開始と停止、印加される第１の磁界Ｈ１の大きさも、後述する制御部１１０により制御される。
【００４４】
第２の磁界印加部８０は、第２のコイル対８１及び直流電源を有する。ただし、本実施の形態では、直流電源は、第１の磁界印加部７０と共通の直流電源７２を用いるため、切替スイッチ７６により切り替えて用いられる。
【００４５】
第２の磁界印加部８０の第２のコイル対８１は、第１の磁界印加部７０の第１のコイル対７１のウェハＷ側に設けられている。すなわち、第２の磁界印加部８０の第２のコイル対８１は、内部空間Ｓにおける、基板ステージ３０に保持されているウェハＷと第１の距離Ｌ１よりも小さい第２の距離Ｌ２離れて対向する第２の高さＰ２に設けられている。そして、第２のコイル対８１は、第２の高さ位置Ｐ２の近傍に、ウェハＷの表面に略平行な第２の磁界Ｈ２を印加可能である。
【００４６】
第２のコイル対８１は、第２の高さ位置Ｐ２と等しい高さにあり、ウェハＷの中心Ｃと第２の距離Ｌ２離れて対向する第２の中心位置Ｃ２を挟んで両側に対向するように設けられている、巻線コイルとしての２つのコイル８３、８４を有する。２つのコイル８３、８４は、第２の中心位置Ｃ２に向かって、互いに略同じ強さで逆極性の磁界を発生するように設けられている。これにより、２つのコイル８３、８４は、内部空間Ｓのうち、第２の高さ位置Ｐ２の近傍に、ウェハＷの表面に略平行な第２の磁界Ｈ２を印加可能である。
【００４７】
また、２つのコイル８３、８４は、給電線８５及び切替スイッチ７６を介し、第１のコイル対７１の直流電源７２と同一の直流電源により電流を切り替えて供給される。給電線８５が、絶縁碍子２１を介してチャンバ２０の外部に引き出されるのは、第１のコイル対７１と同様である。また、直列に接続され、同一の直流電源により電流を供給される場合には、２つのコイル８３、８４が同一の形状でもよく、並列に接続されるか又は別々の直流電源により電流を供給される場合には、２つのコイル８３、８４は互いに異なる形状であってもよい。
【００４８】
第２の磁界Ｈ２は、プラズマＰＬを閉じ込めるためのものである。ウェハＷと第２の距離Ｌ２離れて対向する第２の高さ位置Ｐ２の近傍にウェハＷの表面と略平行な第２の磁界Ｈ２が印加されると、第１の磁界Ｈ１の閉じ込めの作用と同様の作用により、プラズマＰＬは、内部空間Ｓのうち、第２の高さ位置Ｐ２の近傍部分である第２の部分Ｓ２に閉じ込められる。第２の距離Ｌ２が第１の距離Ｌ１よりも小さいため、第２の部分Ｓ２は第１の部分Ｓ１よりもウェハＷ側の部分である。
【００４９】
第２の磁界Ｈ２は、後述するように、第１の磁界Ｈ１の印加を停止し、第２の磁界Ｈ２を印加することによって、第１の磁界Ｈ１により第１の部分Ｓ１に閉じ込められていたプラズマＰＬを第１の部分Ｓ１よりもウェハＷ側の部分である第２の部分Ｓ２に移動させるためのものである。
【００５０】
また、コイルホルダ１００が、例えば図１に示すように、２本の腕部１０１、１０２と、第１の部分Ｓ１の上方で２本の腕部１０１、１０２を接続して支持する接続部１０３を有しているときは、第２のコイル対８１の２つのコイル８３、８４も、２本の腕部１０１、１０２のそれぞれに支持されていてもよい。
【００５１】
また、腕部１０１、１０２が、コイル８３、８４を、互いに対向する面と反対面で支持するときは、コイルホルダ１００を強磁性材料で形成することにより、腕部１０１、１０２及び接続部１０３を含む磁気回路（磁路）を形成することができる。これにより、プラズマＰＬを第２の部分Ｓ２に更に確実に閉じ込めることができる。
【００５２】
なお、第２の磁界Ｈ２は、ウェハＷの表面に略平行であればよく、必ずしも第１の磁界Ｈ１と平行でなくてもよい。すなわち、平面視において、第２の磁界印加部８０が第１の磁界印加部７０を所定角度回転したような配置になるように設けられていてもよい。
【００５３】
また、第２の磁界印加部８０による第２の磁界Ｈ２の印加の開始と停止、印加される第２の磁界Ｈ２の大きさも、後述する制御部１１０により制御される。
【００５４】
第３の磁界印加部９０は、第３のコイル対９１及び直流電源を有する。ただし、本実施の形態では、直流電源は、第１の磁界印加部７０と共通の直流電源７２を用いるため、切替スイッチ７６により切り替えて用いられる。
【００５５】
第３の磁界印加部９０の第３のコイル対９１は、第２の磁界印加部８０の第２のコイル対８１のウェハＷ側に設けられている。すなわち、第３の磁界印加部９０の第３のコイル対９１は、内部空間Ｓにおける、基板ステージ３０に保持されているウェハＷと第２の距離Ｌ２よりも小さい第３の距離Ｌ３離れて対向する第３の高さＰ３に設けられている。そして、第３のコイル対９１は、第３の高さ位置Ｐ３の近傍に、ウェハＷの表面に略平行な第３の磁界Ｈ３を印加可能である。
【００５６】
第３のコイル対９１は、第３の高さ位置Ｐ３と等しい高さにあり、ウェハＷの中心Ｃと第３の距離Ｌ３離れて対向する第３の中心位置Ｃ３を挟んで両側に対向するように設けられている、巻線コイルとしての２つのコイル９３、９４を有する。２つのコイル９３、９４は、第３の中心位置Ｃ３に向かって、互いに略同じ強さで逆極性の磁界を発生するように設けられている。これにより、２つのコイル９３、９４は、内部空間Ｓのうち、第３の高さ位置Ｐ３の近傍に、ウェハＷの表面に略平行な第３の磁界Ｈ３を印加可能である。
【００５７】
また、２つのコイル９３、９４は、給電線９５及び切替スイッチ７６を介し、第１のコイル対７１の直流電源７２と同一の直流電源により電流を切り替えて供給される。給電線９５が、絶縁碍子２１を介してチャンバ２０の外部に引き出されるのは、第１のコイル対７１と同様である。また、直列に接続され、同一の直流電源により電流を供給される場合には２つのコイル９３、９４が同一の形状でもよく、並列に接続されるか又は別々の直流電源により電流を供給される場合には、２つのコイル９３、９４は互いに異なる形状であってもよい。
【００５８】
第３の磁界Ｈ３は、プラズマＰＬを閉じ込めるためのものである。ウェハＷと第３の距離Ｌ３離れて対向する第３の高さ位置Ｐ３の近傍にウェハＷの表面と略平行な第３の磁界Ｈ３が印加されると、第１の磁界Ｈ１の閉じ込めの作用と同様の作用により、プラズマＰＬは、内部空間Ｓのうち、第３の高さ位置Ｐ３の近傍部分である第３の部分Ｓ３に閉じ込められる。第３の距離Ｌ３が第２の距離Ｌ２よりも小さいため、第３の部分Ｓ３は第２の部分Ｓ２よりもウェハＷ側の部分である。
【００５９】
第３の磁界Ｈ３は、後述するように、第２の磁界Ｈ２の印加を停止し、第３の磁界Ｈ３を印加することによって、第２の磁界Ｈ２により第２の部分Ｓ２に閉じ込められていたプラズマＰＬを第２の部分Ｓ２よりもウェハＷ側の部分である第３の部分Ｓ３に移動させるためのものである。また、本実施の形態では、第３の部分Ｓ３は、ウェハＷの近傍でもある。そのため、第３の磁界Ｈ３は、プラズマＰＬを第２の部分Ｓ２よりもウェハＷ側の部分である第３の部分Ｓ３に移動させ、移動したプラズマＰＬによりウェハＷをエッチングするためのものである。
【００６０】
また、コイルホルダ１００が、例えば図１に示すように、２本の腕部１０１、１０２と、第１の部分Ｓ１の上方で２本の腕部１０１、１０２を接続して支持する接続部１０３を有しているときは、第３のコイル対９１の２つのコイル９３、９４も、２本の腕部１０１、１０２のそれぞれに支持されていてもよい。
【００６１】
また、腕部１０１、１０２が、コイル９３、９４を、互いに対向する面と反対面で支持するときは、コイルホルダ１００を強磁性材料で形成することにより、腕部１０１、１０２及び接続部１０３を含む磁気回路（磁路）を形成することができる。これにより、プラズマＰＬを第３の部分Ｓ３に更に確実に閉じ込めることができる。
【００６２】
なお、第３の磁界Ｈ３は、ウェハＷの表面に略平行であればよく、必ずしも第１の磁界Ｈ１又は第２の磁界Ｈ２と平行でなくてもよい。すなわち、平面視において、第３の磁界印加部９０が第１の磁界印加部７０又は第２の磁界印加部８０を所定角度回転したような配置になるように設けられていてもよい。
【００６３】
また、第３の磁界印加部９０による第３の磁界Ｈ３の印加の開始と停止、印加される第３の磁界Ｈ３の大きさも、後述する制御部１１０により制御される。
【００６４】
また、プラズマエッチング装置１０は、図１に示す構成を９０°回転して横に倒した構成にしてもよく、上下反転した構成にしてもよい。プラズマエッチング装置１０を例えば図１に示す構成を９０°回転して横に倒した構成にするときは、例えば第１の高さ位置Ｐ１は第１の水平位置となる。
【００６５】
また、プラズマエッチング装置１０は、制御部１１０を有する。制御部１１０は、例えばＣＰＵよりなる図示しない演算処理装置と、例えばハードディスクよりなる図示しない記録媒体を備えている。制御部１１０は、前述した、処理ガス供給源４１、高周波電源６２、直流電源７２、切替スイッチ７６の各部の動作を制御する。制御部１１０は、上記各部を動作させる際は、例えば制御部１１０のＣＰＵが、例えば制御部１１０のハードディスクに記録されている、それぞれのエッチング処理に対応するプログラムに応じて、各部を制御する。
【００６６】
次に、図２から図４を参照し、本実施の形態に係るプラズマエッチング装置１０を用いたプラズマエッチング方法について説明する。図２は、プラズマエッチング方法の各ステップにおける手順を説明するためのフローチャートである。図３は、プラズマエッチング方法の各ステップにおけるプラズマの状態を模式的に示す図である。図４は、プラズマエッチング方法の各ステップにおける第１の磁界印加部７０から第３の磁界印加部９０が印加する磁界の時間変化を示す図である。
【００６７】
本実施の形態に係るプラズマエッチング方法は、図２に示すように、ステップＳ１１からステップＳ１８の各ステップを有する。
【００６８】
ステップＳ１１では、図示しない搬送アームを用い、エッチング処理するウェハＷをチャンバ２０に搬入し、搬入したウェハＷを基板ステージ３０により保持する。制御部１１０により、図示しない搬送アームを用いてウェハＷを搬送し、チャンバ２０に設けられた図示しないゲートバルブを介してウェハＷをチャンバ２０へ搬入し、ウェハＷを搬送アームから基板ステージ３０に受け渡す。
【００６９】
あるいは、搬送アーム等の搬送機構を使用せず、チャンバ２０を大気開放し、直接ウェハＷを基板ステージ３０により保持した後に、内部空間Ｓの真空排気を行う方法であってもよい。
【００７０】
ウェハＷとして、表面に鉄、コバルト等の磁性金属薄膜やそれらを材料として含む合金薄膜、さらに必要に応じてＴａ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ等の表面保護用の金属材料からなる薄膜ＴＨが形成され、その上に必要に応じてレジスト等よりなるマスクパターンが形成されているものを用いることができる。
【００７１】
ステップＳ１２では、処理ガスの供給を開始する。処理ガス供給源４１から処理ガス供給管４２を介してチャンバ２０内に処理ガスを所定の流量で供給し、排気部５０の排気装置５１の排気量とのバランスにより、所定の圧力に保持する。
【００７２】
処理ガスとして、例えばＣＨＦ３等のフルオロカーボンガスを用いることができる。また、流量を例えば３０ｍＬ／ｍｉｎとすることにより、チャンバ２０内の圧力を例えば２Ｐａとすることができる。
【００７３】
ステップＳ１３では、第１のコイル対７１による第１の高さ位置Ｐ１の近傍における第１の磁界Ｈ１の印加を開始する。制御部１１０により、切替スイッチ７６を第１のコイル対７１側に切替え、直流電源７２を第１のコイル対７１に接続する。そして、直流電源７２による電流の供給を開始することによって、第１のコイル対７１による第１の部分Ｓ１への第１の磁界Ｈ１の印加を開始する。
【００７４】
次に、ステップＳ１４では、高周波電源６２により高周波電力の供給を開始することによって、内部空間ＳにプラズマＰＬを発生させる。すなわち、制御部１１０により、高周波電源６２による誘導コイル６１への高周波電流の供給及び、内部空間Ｓへの誘導磁界の印加を開始することによって、内部空間ＳにおいてプラズマＰＬを発生（点火）させる。高周波電源６２により供給される高周波電力は、例えば１００Ｗとすることができる。
【００７５】
なお、ステップＳ１４は、ステップＳ１３よりも先に行わなければよく、ステップＳ１３と同時に行ってもよい。
【００７６】
ステップＳ１５では、プラズマＰＬが発生（点火）した後、プラズマＰＬが安定するまで、第１の磁界印加部７０により第１の高さ位置Ｐ１の近傍に第１の磁界Ｈ１を印加し、印加されている第１の磁界Ｈ１によりプラズマＰＬを第１の部分Ｓ１に閉じ込める。図３（ａ）は、ステップＳ１５におけるプラズマＰＬの状態を示す。
【００７７】
制御部１１０により、切替スイッチ７６を第１のコイル対７１側に切替え、直流電源７２を第１のコイル対７１に接続している状態で、図４に示すように、時間ｔ１の間、直流電源７２により第１のコイル対７１に電流を供給する。そして、第１の磁界印加部７０により第１の高さ位置Ｐ１の近傍に第１の磁界Ｈ１を印加する。これにより、発生したプラズマＰＬが、第１の磁界Ｈ１により第１の部分Ｓ１に閉じ込められる。
【００７８】
前述したように、第１のコイル対７１は、ウェハＷと第１の距離Ｌ１離れて対向する第１の高さ位置Ｐ１に設けられている。また、第１の磁界Ｈ１は、第１の高さ位置Ｐ１の近傍に印加されるときに、発生したプラズマＰＬがウェハＷをエッチングしないように、プラズマＰＬを第１の部分Ｓ１に閉じ込めるためのものである。従って、プラズマＰＬはウェハＷの表面から十分遠ざけられており、ウェハＷはエッチングされない。すなわち、ウェハＷの表面に磁性金属薄膜よりなる薄膜ＴＨが形成されているときは、形成されている磁性金属薄膜よりなる薄膜ＴＨはエッチングされない。
【００７９】
ステップＳ１５では、例えば１０秒〜３分程度の時間ｔ１の間、第１の磁界Ｈ１を印加している状態で、プラズマＰＬが安定するまで待つ。プラズマＰＬが安定するまでの間、基板ステージ３０に保持されているウェハＷは、基板ステージ３０を介して接地されているのが好ましい。基板ステージ３０が接地されることによって、ウェハＷが帯電しないため、プラズマＰＬがウェハＷに到達してエッチングされることを防止できる。
【００８０】
ステップＳ１６では、プラズマＰＬが安定した後、第１の磁界印加部７０による第１の磁界Ｈ１の印加を停止し、その後、第２の磁界印加部８０により第２の磁界Ｈ２を印加する。これにより、第１の磁界Ｈ１により閉じ込められていたプラズマＰＬをウェハＷ側へ移動させる。図３（ｂ）は、ステップＳ１６におけるプラズマＰＬの状態を示す。
【００８１】
制御部１１０により、直流電源７２による第１のコイル対７１への電流の供給を停止することによって、第１の磁界印加部７０による第１の高さ位置Ｐ１の近傍における第１の磁界Ｈ１の印加を停止する。そして、切替スイッチ７６を第２のコイル対８１側に切替え、直流電源７２を第２のコイル対８１に接続する。そして、図４に示すように、時間ｔ２の間、直流電源７２により電流を供給することによって、第２の磁界印加部８０により第２の高さ位置Ｐ２の近傍に第２の磁界Ｈ２を印加する。これにより、第１の磁界Ｈ１により第１の部分Ｓ１に閉じ込められていたプラズマＰＬが、第１の部分Ｓ１から第１の部分Ｓ１のウェハＷ側の部分である第２の部分Ｓ２に移動し、第２の磁界Ｈ２により第２の部分Ｓ２に閉じ込められる。時間ｔ２を０．１〜２０ｓｅｃとすることができる。
【００８２】
ステップＳ１７では、プラズマＰＬが第２の部分Ｓ２に移動した後、第２の磁界印加部８０による第２の磁界Ｈ２の印加を停止し、その後、第３の磁界印加部９０により第３の磁界Ｈ３を印加する。これにより、第２の磁界Ｈ２により閉じ込められていたプラズマＰＬをウェハＷ側に移動させ、プラズマＰＬが安定している状態で、プラズマＰＬをウェハＷに接触させる。図３（ｃ）は、ステップＳ１７におけるプラズマＰＬの状態を示す。
【００８３】
制御部１１０により、直流電源７２による第２のコイル対８１への電流の供給を停止することによって、第２の磁界印加部８０による第２の高さ位置Ｐ２の近傍における第２の磁界Ｈ２の印加を停止する。そして、切替スイッチ７６を第３のコイル対９１側に切替え、直流電源７２を第３のコイル対９１に接続する。そして、図４に示すように、時間ｔ３の間、直流電源７２により電流を供給することによって、第３の磁界印加部９０により第３の高さ位置Ｐ３の近傍に第３の磁界Ｈ３を印加する。これにより、第２の磁界Ｈ２により第２の部分Ｓ２に閉じ込められていたプラズマＰＬが第２の部分Ｓ２から第２の部分Ｓ２のウェハＷ側の部分である第３の部分Ｓ３に移動し、第３の磁界Ｈ３により第３の部分Ｓ３に閉じ込められる。時間ｔ３は実際にエッチングが終了するまでにかかる時間である。
【００８４】
また、第３の部分Ｓ３は、内部空間Ｓのうち、基板ステージ３０に保持されているウェハＷと隣接する部分である。そのため、第３の部分Ｓ３に移動したプラズマＰＬによって、ウェハＷはエッチングされる。前述したように、ウェハＷが、表面に磁性金属薄膜よりなる薄膜ＴＨが形成され、その上に必要に応じてレジスト等よりなるマスクパターンが形成されているときは、マスクパターンをマスクとして磁性金属薄膜よりなる薄膜ＴＨがエッチングされる。
【００８５】
そして、ウェハＷのエッチングが終了した後、ステップＳ１８では、制御部１１０により、高周波電力の供給、第３の磁界Ｈ３の印加及び処理ガスの供給を停止し、ウェハＷをチャンバ２０から搬出する。
【００８６】
次に、図５及び図６を参照し、本実施の形態において、比較例と比べ、磁性金属薄膜よりなる薄膜ＴＨをエッチングする際に、表面平坦性良くエッチングすることができ、磁化特性の面内における分布が均一になることを説明する。図５は、比較例に係るプラズマエッチング装置２００の概略構成を示す断面図である。図６は、プラズマＰＬに対して不安定な磁性金属薄膜よりなる薄膜ＴＨが表面に形成されているウェハＷをエッチングしたときの、表面平坦性と自発磁化の関係を説明するための模式図である。図６（ａ）は、エッチング開始時のウェハＷの状態を示す。図６（ｂ）は、エッチングする際に、表面平坦性が悪い場合（比較例）を示し、図６（ｃ）は、エッチングする際に、表面平坦性が良好な場合（本実施の形態）を示す。
【００８７】
図５に示すように、比較例に係るプラズマエッチング装置２００は、チャンバ２０、基板ステージ３０、処理ガス供給部４０、排気部５０及び高周波電力供給部６０を有するものの、第１の磁界印加部、第２の磁界印加部、第３の磁界印加部及びコイルホルダを有していない。なお、チャンバ２０、基板ステージ３０、処理ガス供給部４０、排気部５０及び高周波電力供給部６０は、図１を用いて説明した本実施の形態に係るプラズマエッチング装置１０におけるチャンバ２０、基板ステージ３０、処理ガス供給部４０、排気部５０及び高周波電力供給部６０と同一であり、説明を省略する。
【００８８】
また、以下では、ウェハＷの表面に反強磁性体を材料とする磁性金属薄膜よりなる薄膜ＴＨが形成されている例について説明する。
【００８９】
磁性金属薄膜が反強磁性体を材料とするとき、磁性基板薄膜よりなる薄膜ＴＨは、反強磁性体中では、局所的な磁化が反平行に秩序的に整列している構造を有する。従って、図６（ａ）に示すように、例えば薄膜ＴＨの最表面（最上層）の原子層の磁化は、右矢印の向きに揃っており、その次（下層）の原子層の磁化は、最上層の原子層の磁化と反平行となるため、左矢印の向きに揃っている。
【００９０】
このような薄膜ＴＨをエッチングするとき、表面平坦性良くエッチングされる、すなわちまんべんなく削られるのであれば、最上層の磁化の向きが揃っている。このため、巨大磁気抵抗（Giant Magneto-Resistance；ＧＭＲ）素子やトンネル磁気抵抗（Tunnel Magneto-Resistance；ＴＭＲ）素子における反強磁性層として問題なく用いることができる。
【００９１】
しかし、比較例に係るプラズマエッチング装置２００は、第１の磁界印加部を有していないため、ウェハＷと所定距離離れて対向する所定位置の近傍に、基板ステージ３０に保持されているウェハＷの表面に略平行な磁界を印加することができない。そのため、高周波電力供給部６０により内部空間Ｓに発生したプラズマＰＬを、内部空間Ｓの特定の部分に閉じ込めることができず、発生したプラズマＰＬは、図５に示すように、内部空間Ｓ全体に拡散してしまう。拡散したプラズマＰＬは、ウェハＷにも到達し、プラズマＰＬの発生直後からエッチングが開始されることになる。
【００９２】
発生したプラズマＰＬが安定するまでは、プラズマＰＬの電子温度、プラズマ密度等の分布が一定になっておらず、不均一である。そして、電子温度及びプラズマ密度等の分布が一定になっていないときは、ウェハＷの面内でエッチング速度の分布がばらつく。そのため、プラズマＰＬに対して不安定な磁性金属薄膜よりなる薄膜ＴＨが表面に形成されているウェハＷでは、図６（ｂ）に示すように、発生初期の不安定なプラズマＰＬによってエッチングされる際に、磁性金属薄膜よりなる薄膜ＴＨの表面に凹凸形状が発生してしまい、表面平坦性が悪くなる。いったん磁性金属薄膜よりなる薄膜ＴＨの表面に凹凸形状が発生すると、その後プラズマＰＬが安定しても、その凹凸形状の差を残したままエッチングが進行するため、凹凸形状を消滅させることはできない。
【００９３】
そして、凹凸形状が形成されている状態でエッチングが終了しまうと、図６（ｂ）に示すように、薄膜ＴＨの膜厚分布に起因したローカルな磁化の反転領域、すなわち反強磁性体の磁化のばらつき）が発生してしまう。こうなると、反強磁性体としての性質が弱められてしまい、不都合を生じる。
【００９４】
一方、本実施の形態に係るプラズマエッチング装置１０では、高周波電力供給部６０により内部空間Ｓに発生したプラズマＰＬを、第１の磁界印加部７０により印加される第１の磁界Ｈ１により、第１の部分Ｓ１に閉じ込めることができる。また、第１の磁界Ｈ１は、ウェハＷと第１の距離Ｌ１離れて対向する第１の高さ位置Ｐ１の近傍に印加されるときに、発生したプラズマＰＬがウェハＷをエッチングしないように、プラズマＰＬを第１の部分Ｓ１に閉じ込めるためのものである。そのため、図６（ｃ）に示すように、磁性金属薄膜よりなる薄膜ＴＨが表面に形成されているウェハＷは、不安定なプラズマＰＬによりエッチングされることがなく、磁性金属薄膜よりなる薄膜ＴＨの表面に凹凸形状が発生することを防止できる。また、磁性金属薄膜よりなる薄膜ＴＨの表面に凹凸形状が発生しないため、図６（ｃ）に示すように、薄膜ＴＨの膜厚分布に起因したローカルな磁化の反転領域、すなわち反強磁性体の磁化のばらつき）が発生せず、ウェハＷの面内で磁化特性の分布を均一にすることができる。
【００９５】
磁性金属薄膜よりなる薄膜ＴＨとして鉄を５０ｎｍ堆積したシリコン（Ｓｉ）よりなるウェハＷに対してエッチングを行う実験を行った。発生したプラズマＰＬが安定するまで、ウェハＷの表面から６０ｍｍ離れた第１の高さ位置Ｐ１の近傍部分である第１の部分Ｓ１に、２３０Ｏｅの第１の磁界Ｈ１を１８０ｓｅｃ印加し、その後第１の磁界Ｈ１の印加を停止してエッチングを行った。実験後、エッチングされたウェハＷの表面粗さＲａを、原子間力顕微鏡（Atomic Force Microsopce；ＡＦＭ）を用いて計測したところ、Ｒａ＝０．４７ｎｍが得られた。
【００９６】
一方、第１の磁界Ｈ１を印加せず、同一の条件で、プラズマＰＬ発生直後からエッチングを行う比較実験を行った。比較実験の後、エッチングされたウェハＷの表面粗さＲａを、ＡＦＭを用いて計測したところ、Ｒａ＝０．６８ｎｍが得られた。
【００９７】
以上の実験結果から、本実施の形態に係るプラズマエッチング装置１０を用いて磁性金属薄膜よりなる薄膜ＴＨのエッチングを行うと、表面平坦性が向上することが確認できた。
【００９８】
更に、本実施の形態に係るプラズマエッチング装置１０では、第２の磁界印加部８０及び第３の磁界印加部９０を有しているため、印加する磁界を第１の磁界Ｈ１、第２の磁界Ｈ２及び第３の磁界Ｈ３の順に切替えることにより、第１の部分Ｓ１に閉じ込められているプラズマＰＬを第２の部分Ｓ２に移動させ、第２の部分Ｓ２に移動したプラズマＰＬを第３の部分Ｓ３に順次移動させることができる。
【００９９】
エッチングされる薄膜ＴＨがエッチング速度が大きい例えばアルミニウム等の金属薄膜であるときは、プラズマ密度が低い領域でも容易に薄膜のエッチングが進行する。そのため、第１の磁界Ｈ１の供給を停止し、プラズマＰＬを拡散させると、拡散した密度の小さいプラズマＰＬによってもエッチングされる。しかし、プラズマＰＬの拡散自体を制御することは困難であるため、拡散途中でウェハＷの面内でプラズマＰＬの密度の分布にばらつきが生じると、そのばらつきに起因して表面に凹凸形状が発生する。いったん表面に凹凸形状が発生すると、その後プラズマＰＬの密度の分布が均一化しても、表面平坦性を回復することはできない。
【０１００】
従って、第２の磁界印加部８０及び第３の磁界印加部９０によって、プラズマＰＬが安定した後、プラズマＰＬの第１の部分Ｓ１からウェハＷに向けての移動を制御することにより、ウェハＷの面内におけるプラズマＰＬの密度の分布のばらつきを減少させることができ、表面平坦性を向上させることができる。
【０１０１】
更に、本実施の形態では、ウェハＷがエッチングされる際も、第３の磁界印加部９０により第３の高さ位置Ｐ３の近傍に印加されている第３の磁界Ｈ３によって、第３の高さ位置Ｐ３の近傍部分である第３の部分Ｓ３に、プラズマＰＬを閉じ込める。高周波電源６２から内部空間Ｓに供給される高周波電力が同一である場合、プラズマＰＬの体積が小さい方ほどプラズマ密度が高く、エッチング速度が大きい。従って、本実施の形態によれば、表面平坦性を向上させるとともに、エッチング速度を増加させることができる。
【０１０２】
以上、本実施の形態では、プラズマＰＬが安定するまで、第１の磁界印加部７０により第１の高さ位置Ｐ１の近傍に印加されている第１の磁界Ｈ１によって、第１の高さ位置Ｐ１の近傍部分である第１の部分Ｓ１に、プラズマＰＬを閉じ込める。第１の部分Ｓ１にプラズマＰＬを閉じ込めることにより、プラズマＰＬによるウェハＷのエッチングを防止できる。従って、本実施の形態によれば、ウェハＷのエッチングを防止するためのシャッターを設ける必要がなく、シャッターがプラズマＰＬにエッチングされることによるパーティクルや不純物の発生を防止できる。
【０１０３】
なお、本実施の形態では、プラズマエッチング装置１０が、基板ステージ３０に保持されているウェハＷと第１の距離Ｌ１離れて対向する第１の高さ位置Ｐ１に設けられている第１の磁界印加部７０、第１の磁界印加部７０のウェハＷ側に設けられている第２の磁界印加部８０、第２の磁界印加部８０のウェハＷ側に設けられている第３の磁界印加部９０を有する例について説明した。すなわち、第１の磁界印加部７０とウェハＷとの間に、第１の磁界印加部７０も含めて配列するように設けられている２つの磁界印加部を有する例について説明した。つまり、上記の例は、プラズマを３回に分けて閉じ込め２回移動させた例である。
【０１０４】
しかし、必ず必要なのは最初にプラズマが安定するまでの閉じ込めと、安定したプラズマを基板に接触させるための閉じ込めであり、その間の繋ぎのためのプラズマ移動は物理的な条件等によって適宜設けてよい（０、１、または複数個）。
【０１０５】
換言すれば、プラズマＰＬが安定した後、第１の部分Ｓ１に閉じ込められているプラズマＰＬを、ウェハＷがエッチングされる位置までウェハＷ側に移動することができればよい。従って、第１の距離Ｌ１及び各磁界印加部のコイル対のコイルの径によっては、第１の磁界印加部７０とウェハＷとの間に、第１の磁界印加部７０も含めて配列するように設けられている１つあるいは３つ以上の磁界印加部を有していてもよい。
【０１０６】
また、本実施の形態において、第１の磁界Ｈ１が、発生したプラズマＰＬがウェハＷをエッチングしないようにプラズマＰＬを閉じ込めるためのものである例について説明した。しかし、例えばウェハＷのエッチングを防止するためのシャッターを併用するときは、第１の磁界Ｈ１が、発生したプラズマＰＬがウェハＷをエッチングしないようにプラズマＰＬを閉じ込めるための磁界よりも小さい磁界であってもよい。このような場合でも、発生したプラズマＰＬを第１の部分Ｓ１にある程度閉じ込めることができるため、不安定な初期のプラズマＰＬによるウェハＷのエッチングを防止できるとともに、シャッターがプラズマＰＬにエッチングされることによるパーティクルや不純物の発生を低減できる。
（第１の実施の形態の第１の変形例）
次に、図７から図１０を参照し、本発明の第１の実施の形態の第１の変形例に係るプラズマエッチング装置について説明する。
【０１０７】
本変形例は、第２の磁界印加部８０による第２の高さ位置Ｐ２の近傍における第２の磁界Ｈ２の印加を開始した後、第１の磁界印加部７０による第１の高さ位置Ｐ１の近傍における第１の磁界Ｈ１の印加を停止する点で、第１の実施の形態と相違する。
【０１０８】
始めに図７を参照し、本変形例に係るプラズマエッチング装置１０ａについて説明する。図７は、本変形例に係るプラズマエッチング装置１０ａの概略構成を示す断面図である。
【０１０９】
図７に示すように、本変形例に係るプラズマエッチング装置１０ａにおける第１の直流電源７２、第２の直流電源８２及び第３の直流電源９２の直流電源以外の各部分については、第１の実施の形態に係るプラズマエッチング装置１０における各部分と同様であり、図１と同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１１０】
一方、本変形例に係るプラズマエッチング装置１０ａは、第１の磁界印加部７０、第２の磁界印加部８０及び第３の磁界印加部９０が、それぞれ第１の直流電源７２、第２の直流電源８２及び第３の直流電源９２を有している。そして、第１のコイル対７１、第２のコイル対８１及び第３のコイル対９１が、それぞれ第１の直流電源７２、第２の直流電源８２及び第３の直流電源９２から電流を供給可能に設けられている。そのため、第１の磁界印加部７０、第２の磁界印加部８０及び第３の磁界印加部９０は、磁界の印加の開始及び停止を、それぞれ独立したタイミングで行うことができる。
【０１１１】
次に、図８から図１０を参照し、本変形例に係るプラズマエッチング装置１０ａを用いたプラズマエッチング方法について説明する。図８は、プラズマエッチング方法の各ステップにおける手順を説明するためのフローチャートである。図９は、プラズマエッチング方法の各ステップにおけるプラズマＰＬの状態を模式的に示す図である。図１０は、プラズマエッチング方法の各ステップにおける第１の磁界印加部７０から第３の磁界印加部９０が印加する磁界の時間変化を示す図である。
【０１１２】
本変形例に係るプラズマエッチング方法は、図８に示すように、ステップＳ２１からステップＳ２８の各ステップを有する。ステップＳ２１からステップＳ２５、及びステップＳ２８は、それぞれ第１の実施の形態におけるステップＳ１１からステップＳ１５、及びステップＳ１８と同様である。
【０１１３】
ステップＳ２６では、プラズマＰＬが安定した後、第２の磁界印加部８０による第２の高さ位置Ｐ２の近傍における第２の磁界Ｈ２の印加を開始する。そして、第２の磁界Ｈ２の印加を開始した後、第１の磁界印加部７０による第１の高さ位置Ｐ１の近傍における第１の磁界Ｈ１の印加を停止する。すなわち、第１の磁界印加部７０による第１の磁界Ｈ１の印加の停止直前に、第２の磁界印加部８０により第２の磁界Ｈ２を印加する。これにより、プラズマＰＬを第１の部分Ｓ１から第２の部分Ｓ２に移動させる。図９（ａ）は、ステップＳ２６におけるプラズマＰＬの状態を示す。
【０１１４】
第１の直流電源７２により第１のコイル対７１に電流を供給している状態で、第２の直流電源８２により第２のコイル対８１に電流を供給することによって、第２の磁界印加部８０により第２の高さ位置Ｐ２の近傍に第２の磁界Ｈ２を印加する。このとき、第１の高さ位置Ｐ１の近傍に印加されている第１の磁界Ｈ１と第２の高さ位置Ｐ２の近傍に印加されている第２の磁界Ｈ２が共存するため、図９（ａ）に示すように、プラズマＰＬは第１の部分Ｓ１と第２の部分Ｓ２との間に分布する。
【０１１５】
その後、第２の直流電源８２により第２のコイル対８１に電流を供給している状態で、第１の直流電流７２による電流の供給を停止することによって、第１の磁界印加部７０による第１の磁界Ｈ１の印加を停止する。すると、第１の実施の形態において図３（ｂ）に示したように、プラズマＰＬは第２の部分Ｓ２に移動する。
【０１１６】
ステップＳ２７では、プラズマＰＬが第２の部分Ｓ２に移動した後、第３の磁界印加部９０による第３の高さ位置Ｐ３の近傍における第３の磁界Ｈ３の印加を開始する。そして、第３の磁界Ｈ３の印加を開始した後、第２の磁界印加部８０による第２の高さ位置Ｐ２の近傍における第２の磁界Ｈ２の印加を停止する。すなわち、第２の磁界印加部８０による第２の磁界Ｈ２の印加の停止直前に、第３の磁界印加部９０により第３の磁界Ｈ３を印加する。これにより、プラズマＰＬを第２の部分Ｓ２から第３の部分Ｓ３に移動させ、プラズマＰＬが安定している状態で、プラズマＰＬをウェハＷに接触させる。図９（ｂ）は、ステップＳ２７におけるプラズマＰＬの状態を示す。
【０１１７】
第２の直流電源８２により第２のコイル対８１に電流を供給している状態で、第３の直流電源９２により第３のコイル対９１に電流を供給することによって、第３の磁界印加部９０により第３の高さ位置Ｐ３の近傍に第３の磁界Ｈ３を印加する。このとき、第２の高さ位置Ｐ２の近傍に印加されている第２の磁界Ｈ２と第３の高さ位置Ｐ３の近傍に印加されている第３の磁界Ｈ３が共存するため、図９（ｂ）に示すように、プラズマＰＬは第２の部分Ｓ２と第３の部分Ｓ３との間に分布する。
【０１１８】
その後、第３の直流電源９２により第３のコイル対９１に電流を供給している状態で、第２の直流電流８２による電流の供給を停止することによって、第２の磁界印加部８０による第２の磁界Ｈ２の印加を停止する。すると、図９（ｃ）に示したように、プラズマＰＬは第３の部分Ｓ３に移動する。
【０１１９】
また、図１０に示すように、第１の磁界Ｈ１、第２の磁界Ｈ２、第３の磁界Ｈ３の印加を開始する際に、それぞれの磁界を徐々に増加させてもよく、第１の磁界Ｈ１、第２の磁界Ｈ２、第３の磁界Ｈ３の印加を停止する際に、それぞれの磁界を徐々に減少させてもよい。第１の磁界Ｈ１を減少させるのと同時に第２の磁界Ｈ２を増加させることにより、プラズマＰＬを第１の部分Ｓ１から第２の部分Ｓ２に滑らかに移動させることができる。また、第２の磁界Ｈ２を減少させるのと同時に第３の磁界Ｈ３を増加させることにより、プラズマＰＬを第２の部分Ｓ２から第３の部分Ｓ３に滑らかに移動させることができる。
【０１２０】
図１０には、それぞれ時間ｔ１、ｔ２、ｔ３の間、第１のコイル対７１、第２のコイル対８１、第３のコイル対９１により磁界を印加するが、各コイル対が磁界を印加する時間は、オーバーラップしており、そのオーバーラップしている時間の間に各磁界を増加又は減少させる例を示す。第１のコイル対７１により磁界を印加する時間と第２のコイル対８１により磁界を印加する時間とはΔｔ１２の時間オーバーラップしており、そのΔｔ１２のオーバーラップの時間の間に、第１のコイル対７１の磁界は第１の磁界Ｈ１から０に減少し、第２のコイル対８１の磁界は０から第２の磁界Ｈ２に増加する。また、第２のコイル対８１により磁界を印加する時間と第３のコイル対９１により磁界を印加する時間とはΔｔ２３の時間オーバーラップしており、そのΔｔ２３のオーバーラップの時間の間に、第２のコイル対８１の磁界は第２の磁界Ｈ２から０に減少し、第３のコイル対９１の磁界は０から第３の磁界Ｈ３に増加する。
【０１２１】
以上、本変形例によれば、プラズマＰＬを第１の部分Ｓ１から第２の部分Ｓ２、第３の部分Ｓ３へ滑らかに移動させることができる。従って、エッチング速度が大きい例えばアルミニウム等の金属薄膜をエッチングするときに、ウェハＷの表面にプラズマＰＬが到達するタイミングをウェハＷの面内で均一に揃えることができ、表面平坦性を更に向上させることができる。
（第１の実施の形態の第２の変形例）
次に、図１１を参照し、本発明の第１の実施の形態の第２の変形例に係るプラズマエッチング装置について説明する。図１１は、本変形例に係るプラズマエッチング装置を用いたプラズマエッチング方法の各ステップにおける手順を説明するためのフローチャートである。
【０１２２】
本変形例は、複数のウェハＷ１、Ｗ２を連続してエッチングする点で、第１の実施の形態と相違する。
【０１２３】
本変形例に係るプラズマエッチング装置は、第１の実施の形態に係るプラズマエッチング装置１０と同様にすることができる。
【０１２４】
一方、本変形例に係るプラズマエッチング装置を用いたプラズマエッチング方法は、図１１に示すように、ステップＳ３１からステップＳ４０の各ステップを有する。ステップＳ３１からステップＳ３７及びステップＳ４０は、それぞれ第１の実施の形態におけるステップＳ１１からステップＳ１７及びステップＳ１８と同様である。
【０１２５】
ステップＳ３７までの工程により一のウェハＷ１にエッチングが行われた後、ステップＳ３８を行う。ステップＳ３８では、第３の磁界Ｈ３の印加を停止し、第１の磁界印加部７０により第１の高さ位置Ｐ１の近傍に第１の磁界Ｈ１を印加することによって、プラズマＰＬを第１の部分Ｓ１すなわち第１の磁界印加部７０に閉じ込める。
【０１２６】
次に、ステップＳ３９では、第１の磁界Ｈ１を印加している状態で、一のウェハＷ１をチャンバ２０から搬出し、他のウェハＷ２をチャンバ２０に搬入し、基板ステージ３０により保持する。
【０１２７】
ステップＳ３９により一のウェハＷ１から他のウェハＷ２への交換が終了した後、プラズマＰＬの安定を待って、他のウェハＷ２に対してステップＳ３６及びステップＳ３７を行う。そして、ステップＳ３７までの工程により他のウェハＷ２にエッチングが行われた後、ステップＳ４０を行って他のウェハＷ２をチャンバ２０から搬出する。
【０１２８】
本変形例では、制御部１１０の制御によって、プラズマＰＬにより基板ステージ３０に保持されている一のウェハＷ１をエッチングした後、基板ステージ３０に保持されている一のウェハＷ１をチャンバ２０から搬出する。そして、他のウェハＷ２をチャンバ２０に搬入し、搬入した他のウェハＷ２を基板ステージ３０により保持する。そして、他のウェハＷ２が保持されている状態でプラズマＰＬが安定するまで、第１の磁界印加部７０により第１の高さ位置Ｐ１の近傍に第１の磁界Ｈ１を印加し、印加されている第１の磁界Ｈ１により、プラズマＰＬを第１の部分Ｓ１に閉じ込める。これにより、プラズマＰＬを発生させている状態でウェハＷ１、Ｗ２を交換して連続エッチング処理する場合でも、プラズマＰＬを交換されるウェハＷ１、Ｗ２から遠ざけることができる。また、ウェハＷ１、Ｗ２の交換に伴ってプラズマＰＬが不安定になったとしても、不安定なプラズマＰＬによってウェハＷ１、Ｗ２がエッチングされることを防止できる。
（第２の実施の形態）
次に、図１２から図１４を参照し、本発明の第２の実施の形態に係るプラズマエッチング装置について説明する。
【０１２９】
本実施の形態は、第２の磁界印加部及び第３の磁界印加部を有しておらず、第１の磁界印加部７０が基板ステージ３０に保持されているウェハＷに近づくように移動可能に設けられている点で、第１の実施の形態と相違する。
【０１３０】
初めに図１２を参照し、本実施の形態に係るプラズマエッチング装置１０ｂについて説明する。図１２は、本実施の形態に係るプラズマエッチング装置１０ｂの概略構成を示す断面図である。
【０１３１】
図１２に示すように、本実施の形態に係るプラズマエッチング装置１０ｂにおけるチャンバ２０、基板ステージ３０、処理ガス供給部４０、排気部５０、高周波電力供給部６０の各部分については、第１の実施の形態に係るプラズマエッチング装置１０における各部分と同様であり、図１と同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１３２】
一方、本実施の形態に係るプラズマエッチング装置１０ｂは、第１の磁界印加部７０のみを有し、第２の磁界印加部及び第３の磁界印加部を有していない。第１の磁界印加部７０は、第１のコイル対７１と直流電源７２を有する。また、第１のコイル対７１は、切替スイッチ７６により、直流電源７２に接続されるか、接地されるようになっている。
【０１３３】
また、本実施の形態では、コイルホルダ１００は、チャンバ２０に固定されておらず、チャンバ２０に設けられた移動部１２０により、第１の磁界印加部７０が第１の高さ位置Ｐ１に設けられているときの高さ位置から基板ステージ３０側に移動可能に設けられている。すなわち、第１の磁界印加部７０は、移動部１２０により、第１の高さ位置Ｐ１から基板ステージ３０側に移動可能に設けられている。移動部１２０は、チャンバ２０に固定されているレール１２１と、レールに沿って移動可能な移動体１２２を有し、コイルホルダ１００の接続部１０３が移動体１２２に固定されている。また、レール１２１に沿って移動する方向は、基板ステージ３０に保持されているウェハＷの表面に略垂直な方向である、従って、第１の磁界印加部７０は、基板ステージ３０に保持されているウェハＷに略垂直な方向に移動可能に設けられている。
【０１３４】
コイルホルダ１００は、移動部１２０により、第１の磁界印加部７０が第１の高さ位置Ｐ１に設けられているときの高さ位置から、第１の実施の形態における第３の高さ位置Ｐ３に相当する位置に設けられているときの高さ位置まで、移動することができる。すなわち、第１の磁界印加部７０は、移動部１２０により、第１の高さ位置Ｐ１から、ウェハＷに隣接する位置、すなわち第３の高さ位置Ｐ３に相当する位置まで、移動可能に設けられている。なお、移動部１２０も、制御部１１０によって制御される。
【０１３５】
次に、図１３及び図１４を参照し、本実施の形態に係るプラズマエッチング装置１０ｂを用いたプラズマエッチング方法について説明する。図１３は、プラズマエッチング方法の各ステップにおける手順を説明するためのフローチャートである。図１４は、プラズマエッチング方法の各ステップにおけるプラズマＰＬの状態を模式的に示す図である。
【０１３６】
本実施の形態に係るプラズマエッチング方法は、図１３に示すように、ステップＳ４１からステップＳ４７の各ステップを有する。ステップＳ４１からステップＳ４５は、それぞれ第１の実施の形態におけるステップＳ１１からステップＳ１５と同様である。また、ステップＳ４７は、第３の磁界Ｈ３に代え第１の磁界Ｈ１の供給を停止する点を除き、第１の実施の形態におけるステップＳ１８と同様である。
【０１３７】
ステップＳ４６では、発生したプラズマＰＬが安定した後、第１の磁界Ｈ１を印加している状態で、移動部１２０により第１の磁界印加部７０を基板ステージ３０側に移動させることによって、プラズマＰＬを第１の部分Ｓ１からウェハＷ側に移動させ、移動したプラズマＰＬによりウェハＷをエッチングする。図１４（ａ）は、ステップＳ４５におけるプラズマＰＬの状態を示し、図１４（ｂ）及び図１４（ｃ）は、ステップＳ４６におけるプラズマＰＬの状態を示す。
【０１３８】
ステップＳ４５では、図１４（ａ）に示すように、プラズマＰＬが第１の磁界Ｈ１により第１の部分Ｓ１に閉じ込められている。ステップＳ４６において、移動部１２０によりコイルホルダ１００を基板ステージ３０側に移動させる。これにより、第１の磁界印加部７０の第１のコイル対７１もウェハＷ側に移動する。すると、図１４（ｂ）に示すように、第１の磁界Ｈ１及び第１の部分Ｓ１もウェハＷ側に移動し、第１の部分Ｓ１に閉じ込められているプラズマＰＬもウェハＷ側に移動する。そして、図１４（ｃ）に示すように、コイルホルダ１００が、第１の磁界印加部７０がウェハＷに隣接する位置、すなわち第３の高さ位置Ｐ３に相当する位置に設けられているときの高さ位置まで移動すると、プラズマＰＬは、第３の部分Ｓ３に相当する部分に移動し、プラズマＰＬが安定している状態で、ウェハＷに接触する。その結果、プラズマＰＬによって、ウェハＷはエッチングされる。
【０１３９】
本実施の形態でも、高周波電力供給部６０により内部空間Ｓに発生したプラズマＰＬを、第１の磁界印加部７０により印加される第１の磁界Ｈ１により、第１の部分Ｓ１に閉じ込めることができる。そのため、ウェハＷは不安定なプラズマＰＬによりエッチングされることがなく、磁性金属薄膜よりなる薄膜ＴＨの表面に凹凸形状が発生することを防止できる。
【０１４０】
また、本実施の形態でも、プラズマＰＬが安定した後、プラズマＰＬの第１の部分Ｓ１からウェハＷ側への移動を制御し、ウェハＷの面内におけるプラズマＰＬの密度の分布のばらつきを減少させることができるため、表面平坦性を向上させることができる。
【０１４１】
なお、本実施の形態では、第１の磁界印加部７０が第１の高さ位置Ｐ１から基板ステージ３０側に移動可能に設けられており、制御部１１０が、移動部１２０により、第１の磁界印加部７０を第１の高さ位置Ｐ１からウェハＷ側に移動させる例について説明した。しかし、第１の磁界印加部７０及び基板ステージ３０は、いずれか一方が他方側に移動可能に設けられていればよい。そして、発生したプラズマＰＬが安定した後、第１の磁界印加部７０により第１の磁界Ｈ１を印加している状態で、第１の磁界印加部７０及び基板ステージ３０のいずれか一方を移動させる移動部により一方を他方側に移動させることによって、第１の磁界Ｈ１により閉じ込められているプラズマＰＬをウェハＷ側に相対移動させるものでもよい。
【０１４２】
従って、第１の磁界印加部７０が固定されており、基板ステージ３０を移動させることによって、第１の磁界Ｈ１により閉じ込められているプラズマＰＬをウェハＷ側に相対移動させるものでもよい。
【０１４３】
また、本実施の形態は、第１の実施の形態の第２の変形例と同様に、複数のウェハＷ１、Ｗ２を連続してエッチングする場合にも適用できる。このとき、一のウェハＷ１にエッチングが行なわれた後、第１の磁界印加部７０又は基板ステージ３０のいずれか一方を移動させることによって第１の磁界Ｈ１により閉じ込められているプラズマＰＬをウェハＷ側から相対移動させて、一のウェハＷ１をチャンバ２０から搬出する。そして、他のウェハＷ２をチャンバ２０に搬入し、搬入した他のウェハＷ２を基板ステージ３０により保持する。そして、他のウェハＷ２が保持されている状態でプラズマＰＬが安定するまで、第１の磁界印加部７０により第１の高さ位置Ｐ１の近傍に第１の磁界Ｈ１を印加し、印加されている第１の磁界Ｈ１により、プラズマＰＬを第１の部分Ｓ１すなわち第１の磁界印加部７０に閉じ込める。これにより、プラズマＰＬを発生させている状態でウェハＷ１、Ｗ２を交換して連続エッチング処理する場合でも、プラズマＰＬを交換されるウェハＷ１、Ｗ２から遠ざけることができる。また、ウェハＷ１、Ｗ２の交換に伴ってプラズマＰＬが不安定になったとしても、不安定なプラズマＰＬによってウェハＷ１、Ｗ２がエッチングされることを防止できる。
（第２の実施の形態の変形例）
次に、図１５を参照し、本発明の第２の実施の形態の変形例に係るプラズマエッチング装置について説明する。図１５は、本変形例に係るプラズマエッチング装置１０ｃの概略構成を示す断面図である。
【０１４４】
本変形例に係るプラズマエッチング装置１０ｃは、第１の磁界印加部１７０が、第１のコイル対及び直流電源に代え、永久磁石対１７１を有する点で、第２の実施の形態と相違する。
【０１４５】
図１５に示すように、本変形例に係るプラズマエッチング装置１０ｃにおける第１の磁界印加部１７０以外の各部分については、第２の実施の形態に係るプラズマエッチング装置１０ｂにおける各部分と同様であり、図１２と同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１４６】
一方、第１の磁界印加部１７０は、永久磁石対１７１を有している。永久磁石対１７１が、内部空間Ｓのうち、基板ステージ３０に保持されているウェハＷと第１の距離Ｌ１離れて対向する第１の高さ位置Ｐ１の近傍に、ウェハＷの表面に略平行な第１の磁界Ｈ１を印加可能に設けられている。永久磁石対１７１は、第１の高さ位置Ｐ１と等しい高さにあり、ウェハＷの中心Ｃと第１の距離Ｌ１離れて対向する第１の中心位置Ｃ１を挟んで両側に互いに対向するように設けられている、２つの永久磁石１７３、１７４を有する。２つの永久磁石１７３、１７４は、第１の中心位置Ｃ１に向かって、互いに略同じ強さで逆極性の磁界を発生するように設けられている。これにより、２つの永久磁石１７３、１７４は、内部空間Ｓのうち、第１の高さ位置Ｐ１の近傍に、ウェハＷの表面に略平行な第１の磁界Ｈ１を印加可能である。
【０１４７】
また、本変形例に係るプラズマエッチング装置１０ｃを用いたプラズマエッチング方法は、永久磁石を用いるため、ステップＳ４３がなく、ステップＳ４７において第１の磁界Ｈ１の印加の停止がない点を除き、ステップＳ４１からステップＳ４７を有する第２の実施の形態に係るプラズマエッチング装置１０ｂを用いたプラズマエッチング方法と同様である。
【０１４８】
本変形例でも、高周波電力供給部６０により内部空間Ｓに発生したプラズマＰＬを、第１の磁界印加部１７０により印加される第１の磁界Ｈ１により、第１の部分Ｓ１に閉じ込めることができる。そのため、ウェハＷは不安定なプラズマＰＬによりエッチングされることがなく、磁性金属薄膜よりなる薄膜ＴＨの表面に凹凸形状が発生することを防止できる。
【０１４９】
また、本変形例でも、プラズマＰＬが安定した後、プラズマＰＬの第１の部分Ｓ１からウェハＷ側への移動を制御し、ウェハＷの面内におけるプラズマＰＬの密度の分布のばらつきを減少させることができるため、表面平坦性を向上させることができる。
（第３の実施の形態）
次に、図１６から図１８を参照し、本発明の第３の実施の形態に係るプラズマエッチング装置について説明する。
【０１５０】
本実施の形態は、第２の磁界印加部及び第３の磁界印加部を有しておらず、第１の磁界印加部７０がチャンバ２０に固定して設けられている点で、第１の実施の形態と相違する。
【０１５１】
初めに図１６を参照し、本実施の形態に係るプラズマエッチング装置１０ｄについて説明する。図１６は、本実施の形態に係るプラズマエッチング装置１０ｄの概略構成を示す断面図である。
【０１５２】
図１６に示すように、本実施の形態に係るプラズマエッチング装置１０ｄにおけるチャンバ２０、基板ステージ３０、処理ガス供給部４０、排気部５０、高周波電力供給部６０の各部分については、第１の実施の形態に係るプラズマエッチング装置１０における各部分と同様であり、図１と同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１５３】
一方、本実施の形態に係るプラズマエッチング装置１０ｄは、第１の磁界印加部７０のみを有し、第２の磁界印加部及び第３の磁界印加部を有していない。第１の磁界印加部７０は、第１のコイル対７１と直流電源７２を有する。また、第１のコイル対７１は、切替スイッチ７６により、直流電源７２に接続されるか、接地されるようになっている。また、第１の磁界印加部７０は固定されており、移動可能には設けられていない点で、第２の実施の形態に係るプラズマエッチング装置１０ｂとも相違する。
【０１５４】
次に、図１７及び図１８を参照し、本実施の形態に係るプラズマエッチング装置１０ｄを用いたプラズマエッチング方法について説明する。図１７は、プラズマエッチング方法の各ステップにおける手順を説明するためのフローチャートである。図１８は、プラズマエッチング方法の各ステップにおけるプラズマＰＬの状態を模式的に示す図である。
【０１５５】
本実施の形態に係るプラズマエッチング方法は、図１７に示すように、ステップＳ５１からステップＳ５７の各ステップを有する。ステップＳ５１からステップＳ５５は、それぞれ第１の実施の形態におけるステップＳ１１からステップＳ１５と同様である。また、ステップＳ５７は、第３の磁界Ｈ３に代え第１の磁界Ｈ１の供給を停止する点を除き、第１の実施の形態におけるステップＳ１８と同様である。
【０１５６】
ステップＳ５６では、発生したプラズマＰＬが安定した後、第１の磁界印加部７０による第１の高さ位置Ｐ１の近傍における第１の磁界Ｈ１の印加を停止することによって、プラズマＰＬを内部空間Ｓ内に拡散させる。そして、プラズマＰＬが安定した拡散状態で、プラズマＰＬをウェハＷに接触させる。そして、ウェハＷに接触したプラズマＰＬによりウェハＷをエッチングする。図１８（ａ）は、ステップＳ５５におけるプラズマＰＬの状態を示し、図１８（ｂ）及び図１８（ｃ）は、ステップＳ５６におけるプラズマＰＬの状態を示す。
【０１５７】
制御部１１０により、直流電源７２からの第１のコイル対７１への電流の供給を停止する。また、切替スイッチ７６を切替えることによって、第１のコイル対７１は接地される。
【０１５８】
ステップＳ５５では、図１８（ａ）に示すように、プラズマＰＬが第１の磁界Ｈ１により第１の部分Ｓ１に閉じ込められている。ステップＳ５６において、第１の磁界Ｈ１の印加を停止する。すると、図１８（ｂ）に示すように、プラズマＰＬは第１の部分Ｓ１に閉じ込められなくなり、内部空間Ｓに自然に拡散し始める。そして、図１８（ｃ）に示すように、プラズマＰＬはウェハＷにまで拡散し、拡散したプラズマＰＬによってウェハＷはエッチングされる。第１のコイル対７１への電流の供給を停止してから、プラズマＰＬがウェハＷにまで拡散してエッチングが開始されるまでは、例えば数１０ｍｓｅｃである。
【０１５９】
また、図１８（ｂ）及び図１８（ｃ）に示すように、第１の磁界Ｈ１の印加を停止した後、切替スイッチ７６を切替えることによって、第１のコイル対７１を接地する。このため、第１のコイル対７１にプラズマＰＬが到達して第１のコイル対７１をエッチングする（スパッタする）ことを防止できる。
【０１６０】
本実施の形態でも、高周波電力供給部６０により内部空間Ｓに発生したプラズマＰＬを、第１の磁界印加部７０により印加される第１の磁界Ｈ１により、第１の部分Ｓ１に閉じ込めることができる。そのため、ウェハＷは不安定なプラズマＰＬによりエッチングされることがなく、磁性金属薄膜よりなる薄膜ＴＨの表面に凹凸形状が発生することを防止できる。
【０１６１】
また、本実施の形態でも、プラズマＰＬが安定した後、プラズマＰＬの第１の部分Ｓ１からウェハＷ側への移動を制御し、ウェハＷの面内におけるプラズマＰＬの密度の分布のばらつきを減少させることができるため、表面平坦性を向上させることができる。
【０１６２】
以上、本発明の好ましい実施の形態について記述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【０１６３】
なお、上記した各実施の形態及びその各変形例では、プラズマエッチング装置１０、１０ａ〜１０ｄが、ウェハＷを誘導結合プラズマによりエッチングする誘導結合プラズマエッチング装置であり、高周波電力供給部６０が、誘導コイル６１と、高周波電源６２とを有するものである例について説明した。しかし、プラズマエッチング装置１０、１０ａ〜１０ｄは、ウェハＷを高周波電力により発生するプラズマＰＬによりエッチングするものであればよい。従って、本発明は、誘導結合プラズマエッチング装置に代え、マイクロ波等を用いたＥＣＲプラズマによりウェハＷをエッチングするＥＣＲプラズマエッチング装置にも適用可能である。また、本発明がＥＣＲプラズマエッチング装置に適用されるときは、高周波電力供給部６０は、内部空間Ｓにマイクロ波を供給するものであってもよい。
【０１６４】
また、上記した各実施の形態及びその各変形例では、プラズマエッチング装置１０、１０ａ〜１０ｄが、ウェハＷに形成されている金属薄膜よりなる薄膜ＴＨをエッチングするためのものである例について説明した。しかし、本発明は、プラズマＰＬ又は処理ガスに対して不安定であって、発生した後、安定するまでのプラズマＰＬによるエッチング速度がウェハＷの面内においてばらつくような各種の薄膜、基板をエッチングするためのプラズマエッチング装置に適用可能である。
【符号の説明】
【０１６５】
１０  プラズマエッチング装置
２０  チャンバ（処理室）
３０  基板ステージ（保持部）
４０  処理ガス供給部
６０  高周波電力供給部
７０  第１の磁界印加部
Ｈ１  第１の磁界
Ｐ１  第１の高さ位置（所定位置）
Ｓ  内部空間
Ｗ  ウェハ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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