(57)【要約】【課題】プラズマを利用して基板を処理する方法を提供する。【解決手段】プラズマ工程を進行する際に、プラズマを発生させるための電力をパルスとして供給することによって電子エネルギー増加によるウェハー表面のチャージ密度増加を防止する。又、電力をパルスで供給することによってプラズマ密度が低下することを防止するためプラズマが発生する領域に磁界を提供する。又、磁界が各々の磁石からハウジングの内側に向かう方向に形成されるようにしたり、各々の磁石からハウジングの外側に向かう方向に形成されるようにし、プラズマを発生させるための電力をパルスに供給することによってウェハー中央領域又は、ウェハーエッジ領域のエッチング率を選択的に向上させる。【選択図】図２１
2008300815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内に基板を提供し、前記ハウジング内に供給されたガスからプラズマを発生させて前記基板を処理する、プラズマを使用して基板を処理する方法において、
工程の間に、プラズマを発生させるための電力をパルスとして印加し、
前記ハウジング内でプラズマが発生される領域に磁界を提供することを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
前記プラズマの発生は、容量結合型プラズマにより成されることを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項３】
前記ハウジング内の基板の上部には、前記パルスとして電力が印加される電極が提供されることを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項４】
前記ハウジング内の基板の下部には、バイアス電圧が印加される電極が提供されることを特徴とする請求項３に記載の基板処理方法。
【請求項５】
前記電力の印加は、第１時間の間に第１大きさの電力を印加する過程と、第２時間の間に前記第１大きさより低い第２大きさの電力を印加する過程を一つのサイクルとし、反復的に成されることを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項６】
前記第１時間と前記第２時間は、同一であることを特徴とする請求項５に記載の基板処理方法。
【請求項７】
前記第２大きさは０であることを特徴とする請求項５に記載の基板処理方法。
【請求項８】
前記基板処理は、ウェハー上でオキサイド膜をエッチングする工程であることを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項９】
前記磁界の提供は、前記ハウジングの周りを包むように複数の磁石を配置することによって成され、前記磁石から提供される磁界の方向は、前記ハウジングの内側に向かうことを特徴とする請求項１乃至請求項８の中の何れかの１つの項に記載の基板処理方法。
【請求項１０】
前記磁界の提供は、前記ハウジングの周りを包むように複数の磁石を配置することによって成され、前記磁石から提供される磁界の方向は、前記ハウジングの外側に向かうことを特徴とする請求項１乃至請求項８の中の何れかの１つの項に記載の基板処理方法。
【請求項１１】
前記磁界の提供は、前記ハウジングの周りを包むように複数の磁石を配置することによって成され、前記磁石から提供される磁界の方向は、前記基板のエッジ領域から中央領域に向かう方向であることを特徴とする請求項１乃至請求項８の中の何れかの１つの項に記載の基板処理方法。
【請求項１２】
前記磁界の提供は、前記ハウジングの周りを包むように複数の磁石を配置することによって成され、前記磁石から提供される磁界の方向は、前記基板の中央領域からエッジ領域に向かう方向であることを特徴とする請求項１乃至請求項８の中の何れかの１つの項に記載の基板処理方法。
【請求項１３】
前記複数の磁石の各々は、電磁石であることを特徴とする請求項１乃至請求項８の中の何れかの１つの項に記載の基板処理方法。
【請求項１４】
プラズマを利用して基板を処理する、基板を処理する方法において、
プラズマを発生させるための電力を連続的に印加した状態で基板の領域に係るエッチング率を測定し、
工程が実行されるハウジングの外部に配置された複数の磁石から提供される磁界の方向を、該測定結果に基づいて設定し、
磁界をその設定された方向で提供しながら、工程の間、プラズマ発生させるために電力をパルスとして供給することを特徴とする基板処理方法。
【請求項１５】
前記プラズマは、容量結合型プラズマソースにより発生することを特徴とする請求項１４に記載の基板処理方法。
【請求項１６】
前記電力をパルスとして供給することは、第１時間の間に第１大きさの電力を印加する過程と、第２時間の間に電力印加を中断する過程とを反復して実行することを含むことを特徴とする請求項１４に記載の基板処理方法。
【請求項１７】
前記基板のエッジ領域より前記基板の中央領域でエッチング率が低い場合、前記磁石の各々から提供される磁界の方向は、ハウジングの内側に向かう方向であることを特徴とする請求項１４乃至請求項１６の中の何れかの１つの項に記載の基板処理方法。
【請求項１８】
前記基板のエッジ領域より前記基板の中央領域でエッチング率が高い場合、前記磁石の各々から提供される磁界の方向は、ハウジングの外側に向かう方向であることを特徴とする請求項１４乃至請求項１６の中の何れかの１つの項に記載の基板処理方法。
【請求項１９】
プラズマ処理装置において、
内部に基板を受け入れる空間を有するハウジングと、
前記ハウジング内に配置され、基板を支持する支持部材と、
前記ハウジング内にガスを供給するガス供給部材と、
前記ハウジング内に供給されたガスからプラズマを発生させるプラズマソースと、
前記ハウジング内でプラズマが発生された領域に磁界を形成する磁界形成部材とを含み、
前記プラズマソースは、
前記ハウジング内の上部に配置される第１電極と、
前記ハウジング内の下部に配置される第２電極と
前記第１電極及び前記第２電極に電力を印加する電力供給器と、
工程の間、前記第１電極に印加される電力をパルスで提供するように前記電力供給器を制御するソース制御器を含むことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２０】
前記ソース制御器は、前記第１電極に第１時間の間に第１大きさの電力を印加する過程と、前記第２電極に第２時間の間に電力の供給を中断する過程を反復させるように前記電力供給器を制御することを特徴とする請求項１９に記載の基板処理装置。
【請求項２１】
前記磁界形成部材は、前記ハウジングの周りを包むように配置される複数の磁石を含み、
前記磁石は、各々の前記磁石から提供される磁界の方向が、前記ハウジング内側に向かうように配置されることを特徴とする請求項１９或いは請求項２０に記載の基板処理装置。
【請求項２２】
前記磁界形成部材は、前記ハウジングの周りを包むように配置される複数の磁石を含み、
前記複数の磁石は、各々の磁石から提供される磁界の方向が前記ハウジングの外側に向かうように配置されることを特徴とする請求項１９或いは請求項２０に記載の基板処理装置。
【請求項２３】
前記磁界形成部材は、
前記ハウジングの周りを包むように配置される複数の電磁石と、
前記電磁石の各々に連結され前記複数の電磁石に備えられる複数のコイルに電流を印加する電源と、
前記電源を制御する磁界制御器とを含み、
前記磁界制御器は、前記電磁石から提供される磁界の方向が前記ハウジングの内側に向かうように電流を供給するように前記電源を制御することを特徴とする請求項１９或いは請求項２０に記載の基板処理装置。
【請求項２４】
前記磁界形成部材は、
前記ハウジングの周りを包むように配置される複数の電磁石と、
前記複数の電磁石の各々に連結され、前記複数の電磁石に備えられる複数のコイルに電流を印加する電源と、
前記電源を制御する磁界制御器とを含み、
前記磁界制御器は、前記電磁石から提供される磁界の方向が前記ハウジングの外側に向かうように電流を供給するように前記電源を制御することを特徴とする請求項１９或いは２０に記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を処理する装置及び方法に関し、さらに詳細には、プラズマを利用し基板を処理する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子を製造するには、多様な工程が要求される。これら工程の中の蒸着、エッチング、又洗浄などのような多くの工程は、ガスからプラズマを生成し、これをウェハーのような半導体基板上に供給することによって、ウェハー上に薄膜を蒸着したり、ウェハーから酸化膜などのような薄膜や汚染物質などを除去する。
【０００３】
しかしプラズマを利用する工程を実行する場合、次のような問題点がある。
【０００４】
最初にプラズマ密度を均一に提供することは難しく、ウェハー領域別エッチング均一度や蒸着均一度が低い。
【０００５】
二つ目として、プラズマ密度を概して均一に提供するとしても、チャンバー構造などのような多様な要因によりエッチング均一度や蒸着均一度が低下する。
【０００６】
三つ目として、プラズマ密度を向上させるため電極に高い電力を印加する場合、電子エネルギーが増大し、ウェハー表面に電子のチャージ密度が高まる。これによって、エッチング工程でコンタクトホールなどのようなパターンを形成する際、パターンが、要求される形状に形成されない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するためのものであって、プラズマを使用して、基板を処理する際に、基板の全領域で工程均一度を向上させる基板処理装置及び方法を提供する。
【０００８】
本発明は、ハウジング内にプラズマ密度を均一に提供できる基板処理装置を提供する。
【０００９】
本発明は、ハウジング内で領域によってプラズマ密度を調節できる基板処理装置及び方法を提供する。
【００１０】
本発明の他の目的は、ここに制限されなく、言及されなかった他の目的は、下の記載で当業者に明確に分かるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するための本発明の一実施の形態によれば、プラズマを使用して基板を処理する方法を提供する。前記の方法によると、ハウジング内に基板を提供し、前記ハウジング内に供給されたガスからプラズマを発生させて前記基板を処理し、工程の間に、プラズマを発生させるための電力をパルスとして印加し、前記ハウジング内でプラズマが発生される領域に磁界を提供する。
【００１２】
本発明の望ましい実施の形態においては、前記プラズマの発生は、容量結合型プラズマによって成される。前記ハウジング内の基板の上部には、前記パルスとして電力が印加される電極が提供される。前記ハウジング内の基板の下部には、バイアス電圧が印加される電極が提供される。
【００１３】
本発明の望ましい実施の形態においては、前記電力の印加は、第１時間の間に第１大きさの電力を印加する過程と、第２時間の間に前記第１大きさより低い第２大きさの電力を印加する過程を一つのサイクルにし、反復的に成される。前記第１時間と前記第２時間は同一でもよい。前記第２大きさは、０でもよい。
【００１４】
本発明の望ましい実施の形態においては、前記磁界の提供は、前記ハウジングの周りを包むように複数の磁石を配置することによって成される。前記磁石から提供される磁界の方向は、前記ハウジングの内側に向けられる。前記磁石から提供される磁界の方向は、前記ハウジングの外側に向けられる。前記磁石から提供される磁界の方向は、前記基板のエッジ領域から中央領域に向かう方向でもよい。前記磁石から提供される磁界の方向は、前記基板の中央領域からエッジ領域に向かう方向でもよい。前記磁石は、電磁石又は永久磁石でもよい。
【００１５】
又、上記の目的を達成するための本発明の一実施の形態によれば、基板を処理する方法を提供する。プラズマを利用し、基板を処理する、前記方法によると、プラズマを発生させるための電力を連続（継続）的に印加した状態で基板の領域に係るエッチング率を測定し、前記測定結果によって、工程が実行されるハウジングの外部に提供された磁石から提供される磁界の方向を設定し、工程の間（工程を進行する際）、磁界を前記設定された方向に提供した状態でプラズマを発生させるための電力をパルスとして供給する。
【００１６】
本発明の望ましい実施の形態においては、前記プラズマは、容量結合型プラズマソースにより発生できる。前記電力をパルスとして供給することは、第１時間の間に第１大きさの電力を印加する過程と、第２時間の間に電力印加を中断する過程を反復することにより実行できる。
【００１７】
本発明の望ましい実施の形態においては、前記基板のエッジ領域より前記基板の中央領域でエッチング率が低い場合、各々の磁石から提供される磁界の方向は、ハウジングの内側に向かう方向である。前記基板のエッジ領域より前記基板の中央領域でエッチング率が高い場合、各々の磁石から提供される磁界の方向はハウジングの外側に向かう方向である。
【００１８】
又、上記の目的を達成するための本発明の一実施の形態によれば、プラズマを利用し基板を処理する装置を提供する。前記装置は、内部に基板を受け入れる空間を有するハウジング、前記ハウジング内に配置され、基板を支持する支持部材、前記ハウジング内にガスを供給するガス供給部材、前記ハウジング内に供給されたガスからプラズマを発生させるプラズマソース、又前記ハウジング内でプラズマが発生された領域に磁界を形成する磁界形成部材を含む。前記プラズマソースは、前記ハウジング内の上部に配置される第１電極、前記ハウジング内の下部に配置される第２電極、前記第１電極及び前記第２電極に電力を印加する電力供給器、又工程の間に、前記第１電極で印加される電力がパルスで提供されるように前記電力供給器を制御するソース制御器を含む。
【００１９】
本発明の望ましい実施の形態においては、前記ソース制御器は、前記第１電極に第１時間の間に第１大きさの電力を印加する過程と、前記第２電極に第２時間の間に電力の供給を中断する過程を繰り返すように前記電力供給器を制御できる。
【００２０】
本発明の望ましい実施の形態においては、前記磁界形成部材は、前記ハウジングの周りを包むように配置される複数の磁石を含む。前記磁石は、各々の磁石から提供される磁界の方向が、前記ハウジング内側に向かうように配置される。又、前記磁石は、各々の磁石から提供される磁界の方向が前記ハウジングの外側に向かうように配置される。
【００２１】
本発明の望ましい実施の形態においては、前記磁界形成部材は、前記ハウジングの周りを包むように配置される複数の電磁石、前記複数の電磁石の各々に連結され前記複数の電磁石に備えられる複数のコイルに電流を印加する電源、又前記電源を制御する磁界制御器を含む。前記磁界制御器は、前記電磁石から提供される磁界の方向が前記ハウジングの内側に向かうように電流を供給するように前記電源を制御できる。又、前記磁界制御器は、前記電磁石から提供される磁界の方向が前記ハウジングの外側に向かうように電流を供給するように前記電源を制御できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、ハウジング内のプラズマ密度を比較的均一に提供できる。
【００２３】
又、本発明によると、ウェハーの全領域でのエッチング均一度も向上される。
【００２４】
又、本発明によると、ハウジング内の領域によってプラズマ密度を調節できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の実施の形態は、色々な形に変形でき、本発明の範囲が、以下の実施の形態に限定されると解釈されてはならない。本実施の形態は、当業界で平均的な知識を持っている者に本発明をより完全に説明するため提供されるものである。従って、図面での要素の形状は、より明確な説明を強調するため誇張されたものである。
【００２６】
また、本実施の形態では、プラズマ処理対象物としてウェハーを例に上げ、プラズマソースとして容量結合型プラズマ（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ）を使用するプラズマ処理装置を例に上げ説明する。しかし、本発明の技術的思想はこれに限定されず、プラズマ処理対象物はガラス基板などと共に他の種類の基板でもよく、プラズマソースは、誘導結合型プラズマ（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ）などと共に多様な種類が使用できる。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を添付された図１乃至図２５を参照し、より詳細に説明する。
【００２８】
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る基板処理装置を概略的に示す平面図である。図１を参照すると、基板処理装置１は、設備前置モジュール(equipment front end module)１０と工程設備２０を有する。
【００２９】
したがって、設備前置モジュール１０は、工程設備２０の前方に装着され、ウェハーＷが、受容された容器１６と工程設備２０との間にウェハーＷを移送する。設備前置モジュール１０は、複数のロードポート(load ports)１２とフレーム１４を有する。フレーム１４は、ロードポート１２と工程設備２０との間に位置される。ウェハーＷを受け入れる容器１６は、オーバーヘッドトランスファー(overhead transfer)、オーバーヘッドコンベヤー、又は自動案内車両(automatic guided vehicle)のような移送手段（未図示）によりロードポート１２上に置かれる。容器１６には、全面開放一体式ポット(FOUD:front open unified pod)のような密閉用容器が使用できる。フレーム１４内には、ロードポート１２に置かれた容器１６と工程設備２０との間にウェハーＷを移送するフレームロボット１８が設置される。フレーム１４内には、容器１６のドアを自動開閉するドアオープナー（未図示）が設置できる。又、フレーム１４には、清浄空気がフレーム１４内の上部から下部に流れるように清浄空気をフレーム１４内に供給するファンフィルターユニット（未図示）が提供される。
【００３０】
工程設備２０は、ロードロックチャンバー２２、返送チャンバー(transfer chamber)２４、及び工程チャンバー２６を有する。返送チャンバー２４は、上部から見るとき、概して多角の形状を有する。返送チャンバー２４の側面には、ロードロックチャンバー２２又は工程チャンバー２６が位置する。
【００３１】
ロードロックチャンバー２２は、返送チャンバー２４の側部における、設備前置モジュール１０に隣接した側部に位置され、工程チャンバー２６は、他の側部に位置される。ロードロックチャンバー２２は、一つ又は複数個が提供される。一例によると、ロードロックチャンバー２２は、二つ提供される。二つのロードロックチャンバー２２の中の一つには、工程進行のため工程設備２０に流入するウェハーＷが受納され、他の一つには、工程が完了され工程設備２０から流出するウェハーＷが受納できる。これと違ってロードロックチャンバー２２は、一つ又は複数個提供され、各々のロードロックチャンバー２２でウェハーのローディング及びアンローディングがなされる。
【００３２】
ロードロックチャンバー２２内でウェハーは、相互上下に離隔され相互対向になるように置かれる。ロードロックチャンバーには、ウェハーのエッジ領域の一部を支持するスロット２２ａが、複数個提供できる。
【００３３】
返送チャンバー２４及び工程チャンバー２６内部は、真空に維持され、ロードロックチャンバー２２内部は、真空及び大気圧に転換される。ロードロックチャンバー２２は、外部汚染物質が返送チャンバー２４及び工程チャンバー２６に流入されることを防止する。ロードロックチャンバー２２と返送チャンバー２４との間、又ロードロックチャンバー２２と設備前置モジュール１０の間には、ゲートバルブ（未図示）が設置される。設備前置モジュール１０とロードロックチャンバー２２との間にウェハーＷが移動される場合、ロードロックチャンバー２２と返送チャンバー２４との間に提供されるゲートバルブが閉められ、ロードロックチャンバー２２と返送チャンバー２４との間にウェハーＷが移動される場合、ロードロックチャンバー２２と設備前置モジュール１０との間に提供されるゲートバルブが閉められる。
【００３４】
工程チャンバー２６は、ウェハーＷに対し所定の工程を実行する。例えば、工程チャンバー２６は、アッシング、蒸着、エッチング、又は洗浄などと共にプラズマを利用し、工程を実行する。工程チャンバー２６は、ロードロックチャンバー２２の側部に一つ又は複数個が提供される。工程チャンバー２６が複数個提供される場合、各々の工程チャンバー２６は、ウェハーＷに対し相互に同じ工程を実行する。選択的に工程チャンバー２６が複数個提供される場合、工程チャンバー２６は、ウェハーＷに対し一連の工程を順次に実行できる。以下、プラズマを利用し、工程を実行する工程チャンバー２６をプラズマ処理装置と称する。
【００３５】
図２は、ウェハーに対してエッチング工程を実行するプラズマ処理装置(plasma treating apparatus)２６の一例を概略的に示す断面図である。図２を参照すると、プラズマ処理装置２６は、ハウジング２００、支持部材２２０、ガス供給部材２４０、シャワーヘッド２６０、プラズマソース３６０、又、磁界形成部材４００を有する。ハウジング２００は、内部に工程が実行される空間２０２が提供された円筒形状を有する。ハウジング２００の下部壁には工程を進行する際（工程の間）に発生する副産物を排出する排気管２９２が連結される。排気管２９２には、工程を進行する際に、ハウジング２００内部を工程圧力で維持するポンプ２９４と排気管２９２内の通路を開閉するバルブ２９２ａが設置される。
【００３６】
支持部材２２０は、工程を進行する際に、ウェハーＷを支持する支持板２２２を有する。支持板２２２は、概して円板形状を有する。支持板２２２の底面には、モーター（未図示）により回転可能な支持軸２２４が固定結合される。ウェハーＷは、工程を進行する際に、回転できる。支持板２２２は静電気力、又は、機械的クラピングと同じ方式を使用しウェハーＷを固定できる。
【００３７】
また、ガス供給部材２４０は、ハウジング２００内部に工程ガスを供給する。ガス供給部材２４０は、ガス供給源２４４とハウジング２００とを連結するガス供給管２４２を有する。ガス供給管２４２には、内部通路を開閉するバルブ２４２ａが設置される。
【００３８】
したがって、シャワーヘッド２６０は、ハウジング２００内に流入された工程ガスを支持板２２２の上部領域に均一に分散させる。シャワーヘッド２６０は、ハウジング２００内上部に支持板２２２と対向できるように位置される。シャワーヘッド２６０は、環形の側壁２６２と円形の噴射板２６４を有する。シャワーヘッド２６０の側壁２６２は、ハウジング２００の上壁から下方向に突出されるようにハウジング２００に固定結合される。噴射板２６４は、側壁下段に固定結合される。噴射板２６４の全体領域には多数の噴射ボール２６４ａが形成される。工程ガスは、ハウジング２００とシャワーヘッド２６０によって提供された空間２６６に流入された後、噴射ボール２６４ａを通しウェハーＷに噴射される。
【００３９】
リフトピンアセンブリー３００は、支持板２２２にウェハーＷをローディングしたり支持板２２２からウェハーＷをアンローディングする。リフトピンアセンブリー３００は、リフトピン３２２、支えプレート３２４、及び駆動機３２６を有する。リフトピン３２２は、三つ提供され、支えプレート３２４に固定設置され、支えプレート３２４と一緒に移動する。支えプレート３２４は、円板形状を有し、ハウジング２００内で支持板２２２の下に又は、ハウジング２００外部の位置する。支えプレート３２４は、油空圧シリンダー又は、モーターのような駆動機３２６により上下移動する。支持板２２２には、上下方向に垂直に貫通される貫通ホールが形成される。リフトピン３２２の各々は、貫通ホールの各々に挿入され、貫通ホールを通じて上下動される。各々のリフトピン３２２は、長いロード形状を有し、上端は、上部に膨らんだ形状を有する。
【００４０】
また、プラズマソース３６０は、支持板２２２の上部領域に供給された工程ガスからプラズマを発生させる。プラズマソース３６０には、容量結合型プラズマ(capacitively coupled plasma)が使われる。プラズマソース３６０は、上部電極３６２、下部電極３６４、電力供給器３６６、及びソース制御器３６８を有する。シャワーヘッド２６０の噴射板２６４は、金属材質で成され、上部電極３６２として機能する。下部電極３６４は、支持板２２２の内部空間に提供される。電力供給器３６６は、上部電極３６２又は下部電極３６４に電力(power)を印加する。電力供給器３６６は、上部電極３６２と下部電極３６４に各々電力を印加できる。選択的に上部電極３６２と下部電極３６４の何れかの一つの電極に電力が印加され、他の一つの電極は接地できる。又、下部電極３６４にはバイアス電圧が印加できる。
【００４１】
磁界形成部材４００は、ハウジング２００の周りに配置されプラズマが形成される領域に磁界を提供する。図３は、図２の斜視図であり、図４は、図３の磁石ユニット等の斜視図であり、図５は、磁石ユニット等の配置状態を示す平面図である。図５において、上部に位置される第１磁石ユニット４２０は、実線で図示され、下部に位置される第２磁石ユニット４４０は、点線で示した。図３乃至図５を参照すると、磁界形成部材４００は、第１磁石ユニット４２０、第２磁石ユニット４４０、電源４５０、及び磁界制御器４５２を有する。第１磁石ユニット４２０と第２磁石ユニット４４０は、層を成すように提供される。第１磁石ユニット４２０は、ハウジング２００の側部の中に上部領域を包むように配置され、第２磁石ユニット４４０は、ハウジング２００の側部の中に下部領域を包むように配置される。第１磁石ユニット４２０は、複数の第１磁石４２２を有し、第２磁石ユニット４４０は、複数の第２磁石４４２を有する。
【００４２】
第１磁石４２２と第２磁石４４２には、磁界の方向及び大きさが調節できるように電磁石が使われる。従って、第１磁石４２２と第２磁石４４２の各々は、コイルを有する。コイルは、銅材質で提供される。第１磁石４２２と第２磁石４４２は各々八個提供され、各々の磁石４２２、４４２は、同じ形状を有する。磁石４２２、４４２は、概して直四角のリング形状を持って立てられた状態で配置される。ハウジング２００と対向する磁石４２２、４４２の内側面は、平らに提供される。第１磁石４２２と第２磁石４４２に提供されたコイルの各々には、電源４５０が連結される。
【００４３】
また、ハウジング２００の周りには、中央に上下方向の通孔が形成された八六面体形状の上部フレーム４６２と下部フレーム４６４が提供される。下部フレーム４６４は、上部フレーム４６２の下に提供される。第１磁石４２２は、上部フレーム４６２の内側面に各々固定設置され、第２磁石４４２は、下部フレーム４６４の内側面に各々固定設置される。第１磁石４２２は、一定の間隔毎に相互に離隔して配置され、第２磁石４４２は、一定の間隔毎に相互に離隔して配置される。上述した構造によって第１磁石ユニット４２０と第２磁石ユニット４４０は、各々上部から見るとき、概して正八角形の形状を有する。
【００４４】
第１磁石ユニット４２０と第２磁石ユニット４４０は、これらの間を通る水平面を基準と見て相互非対称に提供される。一例によると、第２磁石ユニット４４０は、第１磁石ユニット４２０と上下に相互整列される位置で一定の角度回転された状態で提供される。一定の角度は、正多角形の形状を持った第１磁石ユニット４２０の内角(interior angle)の倍数以外の角度である。例えば、一定の角度は、内角の半分でもよい。上述した通り第１磁石ユニット４２０が正八角形の形状を有する場合、第２磁石ユニット４４０は、第１磁石ユニット４２０と整列した位置から６７．５度（゜）回転した状態で提供される。従って第２磁石４４２は、第１磁石４２２と上下に整列出来ず、二つの第１磁石４２２間の垂直下部に第２磁石４４２が配置される。
【００４５】
電源４５０は、プラズマ処理装置の第１磁石４２２と第２磁石４４２のコイルに電流を印加し、磁界制御器４５２は、コイルで印加される電流の大きさ及び方向を調節するように電源４５０を制御する。
【００４６】
プラズマ処理装置２６には、磁石ユニット４２０、４４０を回転させる回転部材５００が更に提供される。図６は、回転部材５００が提供されたプラズマ処理装置２６ａの一例を概略的に示す。ハウジング２００、プラズマソース３６０、又、磁界形成部材４００などは、図２に示した装置と同一なので詳細な説明は、省略する。ハウジング２００の外側には、上下方向に通孔が形成されハウジング２００を包む桶形状の回転カバー６００が設置される。第１磁石ユニット４２０と第２磁石ユニット４４０は、回転カバー６００内に固定設置される。
【００４７】
回転部材５００は、第１磁石ユニット４２０と第２磁石ユニット４４０を同時に回転させる。一例によると、回転部材５００は、第１プーリー５０２、第２プーリー５０４、ベルト５０６、及びモーター５０８を有する。モーター５０８の回転軸には、第１プーリー５０２が固定設置され、第２プーリー５０４は、回転カバー６００の周りに固定設置される。ベルト５０６は、第１プーリー５０２と第２プーリー５０４を包むように提供される。モーター５０８の回転力は、第１プーリー５０２、ベルト５０６、又第２プーリー５０４を通して回転カバー６００に伝達される。回転部材５００は、工程を進行する際に、ハウジング２００内でプラズマ密度の均一度もより向上させる。上述した例では、回転部材５００がベルト５０６、プーリー５０２、５０４、及びモーター５０８を具備するアセンブリーで提供されることを説明したが、回転部材５００でこれと相異なる多様な構造のアセンブリーが使用できる。
【００４８】
図７は、回転部材５００´が提供されたプラズマ処理装置２６ｂの他の例を概略的に示す。ハウジング２００の外側には、上下方向に通孔が形成されハウジング２００を包む桶形状の第１回転カバー６２０と第２回転カバー６４０が設置される。第１回転カバー６２０と第２回転カバー６４０は、同じ形状で提供され、第２回転カバー６４０は、第１回転カバー６２０の下に提供される。第１磁石ユニット４２０は、第１回転カバー６２０に固定設置され、第２磁石ユニット４４０は、第２回転カバー６４０に固定設置される。
【００４９】
回転部材５００´は、第１回転ユニット５２０と第２回転ユニット５４０を有する。第１回転ユニット５２０は、第１回転カバー６２０をその中心軸７０４を基準に回転させ、第２回転ユニット５４０は、第２回転カバー６４０をその中心軸７０４を基準に回転させる。第１回転カバー６２０の回転方向と第２回転カバー６４０の回転方向は同一であり、回転速度は、相異なる。これと違って第１回転カバー６２０の回転方向と第２回転カバー６４０の回転方向は相異なる。
【００５０】
上述した例では、フレーム４６２、４６４とは別に回転カバー６２０、６４０が提供されることを説明した。しかしこれと違って回転カバー６２０、６４０を使用せず、フレーム４６２、４６４を回転カバー６２０、６４０と同じ用途で使用できる。
【００５１】
また、上述した例では、第１磁石ユニット４２０と第２磁石ユニット４４０が、全て回転になるのを例に挙げ説明した。しかし、これと違って回転部材５００は、第１磁石ユニット４２０と第２磁石ユニット４４０の中の何れか一つだけを回転させることができる。
【００５２】
一般的な装置は、プラズマ密度の均一性を向上させるため多様な重要な変数を使用する。これらの中に、磁界形成と関連した重要な変数には、電磁石の数、各々の電磁石に印加される電流の大きさと電流の方向等がある。しかし、本実施の形態の装置は、既に知らされた重要な変数以外に層で区画された第１磁石ユニット４２０と第２磁石ユニット４４０を提供し、第１磁石ユニット４２０に対する第２磁石ユニット４４０の非整列程度（回転角）、そして、第１磁石ユニット４２０と第２磁石ユニット４４０の間の相対回転速度等を追加的な重要な変数で使用することによってプラズマ密度を一層均一に提供できる。
【００５３】
また、上述した例では、磁界形成ユニット４００が層で区画された二つの磁石ユニット４２０、４４０を含むことを説明した。しかし、磁界形成ユニット４００ａは、図８に示したように層で区画された三個以上の磁石ユニット４２０、４４０、４６０を具備できる。この場合、相互に隣接する磁石ユニットは、整列した位置で上述した実施の形態のように、一定の角度回転した状態で配置できる。
【００５４】
上述した例では、各々の磁石ユニット４２０、４４０が、八個の磁石４２２、４４２を有することを説明した。しかし、各々の磁石ユニット４２０、４４０は、これと相異なる数の磁石４２２、４４２を持てる。例えば、各々の磁石ユニット４２０、４４０は、図９に図示すように四個の磁石４２２、４４２を有する。
【００５５】
上述した例では、磁石ユニットが複数の層を成すように提供される場合を例に上げ説明した。しかし、これと違って磁界形成部材は、図１０に示したように単層のみ提供されるように一つの磁石ユニット４８０を持てる。磁石ユニット４８０は、相互に一定の距離離隔されハウジング２００を包むように配置される複数の磁石４８２を含む。
【００５６】
上述した例では、各々の磁石が電磁石であると説明した。しかし、これと違って各々の磁石は、永久磁石でもよい。
【００５７】
上述した例では、各々の磁石ユニット４２０、４４０が、上部から見る際、正多角形の配置で提供されることを説明した。しかしこれと違って、各々の磁石ユニット４２０、４４０は、多角形の配置、又は円形の配置で提供される。
【００５８】
次は上述した装置を使用しプラズマ密度を制御する多様な方法を説明する。
[第１実施の形態]
【００５９】
第１実施の形態は、ウェハーＷの上部領域の全体でプラズマ密度を概して均一に提供できる方法を提供する。以下では、主に図３に示した装置構造を中心に説明するが、第１実施の形態は、図６又は、図１０等のような多様な構造の装置にも適用可能である。
【００６０】
また、図３において、第１磁石４２２の中の何れか一つの磁石を基準に順次第１-１磁石４２２ａ、第１-２磁石４２２ｂ、第１-３磁石４２２ｃ、第１-４磁石４２２ｄ、第１-５磁石４２２ｅ、第１-６磁石４２２ｆ、第１-７磁石４２２ｇ、第１-８磁石４２２ｈとする際、第１-１磁石４２２ａと第１-８磁石４２２ｈとの間及び第１-４磁石４２２ｄと第１-５磁石４２２ｅとの間を横切る線７０８を基準に相互対称になる磁石は、セットを成す。同一セットに属する磁石に提供されたコイルには、同じ大きさの電流を相互に反対方向に供給する。第１-１磁石乃至第１-４磁石４２２ａ、４２２ｂ、４２２ｃ、４２２ｄで印加される電流の方向は、同一であり、第１-５磁石乃至第１-８磁石４２２ｅ、４２２ｆ、４２２ｇ、４２２ｈで印加される電流の方向は、同一である。電流の大きさは、第１-１磁石４２２ａから第１-４磁石４２２ｄに行くに連れ漸次小さく供給できる。
【００６１】
図１１ａ乃至図１４ｃは、第１実施の形態のように磁石ユニットに電流を供給する際、図３のように磁石ユニット４２０、４４０が、相互に非整列になるように複数の層として提供された場合と図１０のように磁石ユニット４６０が、一つの層で提供された場合のプラズマ密度の均一度の差を示す。
【００６２】
図１１ａ乃至図１２ｂは、ハウジング２００内のウェハーＷの上部領域に形成された磁界の均一度がプラズマ密度（すなわち、エッチング率）の均一度に及ぼす影響を示す。図１１ａ及び図１１ｂに示したようにウェハーＷの直径によって磁界が、均一な大きさで形成された場合、プラズマの密度は、漸次大きくなるのが分かる。しかし、図１２ａ及び図１２ｂに示したように、ウェハーＷの直径に従って磁界が、相異なる大きさで提供された場合、プラズマ密度が概して均一に形成されたことが分かる。図１１ａ乃至図１２ｂからプラズマ密度を均一に提供するためは、ウェハーの領域別磁界の大きさの差が一つの重要な変数となる。
【００６３】
実験によると、ウェハーＷの直径の両端領域、及びウェハーＷの中心領域を各々Ａ、Ｂ、Ｃといい、磁界の大きさがＡ、Ｃ、Ｂの順序で漸次低くなる際、Ａ領域での磁界の大きさとＣ領域での磁界の大きさとの比が１.４乃至１.７範囲に属する場合、プラズマ密度の均一度が良くなった。
【００６４】
図１３ａ乃至図１３ｃは、図１０の装置を使用する際に、磁界の大きさ及びプラズマ密度を示し、図１４ａ乃至図１４ｃは、図３の装置を使用する際に、磁界の大きさ及びプラズマ密度を示す。図１３ａ乃至図１４ｃを参照すると、図１０の装置を使用する際に、Ａ領域での磁界の大きさとＢ領域での磁界の大きさとの比は、約２.０であり、プラズマ密度（エッチング率）の均一度は、多少低くなる。磁界に影響を及ぼす重要な変数を多様に変化させても上述した範囲内での調節は、容易でない。しかし、図３の装置を使用する際に、Ａ領域での磁界の大きさとＢ領域での磁界の大きさとの比は、約１.６であり、図９ｃに示したようにプラズマ密度（エッチング率）の均一度は、大きく向上した。
[第２実施の形態]
【００６５】
一方、プラズマ密度を高めるため、上部電極３６２に大きい電力を印加する場合、電子エネルギーが増加し、ウェハーＷの表面で電子のチャージ密度が増加する。これはウェハーＷにコンタクトホールＣ等のようなパターン形成するためにエッチング工程を実行する際に、図１５に示したようにコンタクトホールＣが、望ましくない形状に形成される。これを防止するため上部電極に印加される電力の大きさを下げる場合、プラズマ密度が低くなりエッチング率が低下される。図１５は、ウェハー上に形成されたオキサイド膜に形成されたコンタクトホールを示し、図１５での点線は、望ましいコンタクトホールＣの形状を示し、実線は高いチャージ密度によってエッチング工程の際に実質的に形成されるコンタクトホールＣの形状の一例を示す。
【００６６】
第２実施の形態は、プラズマ密度を高く維持し、エッチング率が低下されることを防止し、これと共に電子エネルギーを下げチャージ密度を減少させ、ウェハーＷ上のパターンを望む形状に形成できる方法を提供する。第２実施の形態は、図３及び図６乃至図１０に示したように多様な装置を使用できる。
【００６７】
ソース制御器３６８は、上部電極３６２で印加される電力をパルスとして提供し、電子エネルギーが増加することを減らし、ウェハーＷの表面で電子のチャージ密度を減少させる。しかし、上述したように上部電極３６２に印加される全体的な電力の大きさの減少によってプラズマ密度が低下することを防止するため、プラズマが形成される領域に磁界を提供する。磁界制御器４５２は、工程を進行する際に、電磁石のコイルに継続的に電流を印加するように電源４５０を制御する。
【００６８】
図１６は、上部電極３６２にパルスとして印加される電力の大きさの一例を示す。図１６を参照すると、第１大きさの電力Ｐ１を第１時間Ｔ１の間に印加し、次に第２時間Ｔ２の間に電力供給を中断する。上述した二段階は、一つのサイクルとし、反復的に提供される。第１時間Ｔ１と第２時間Ｔ２は同一で、例えば、第１時間Ｔ１と第２時間Ｔ２の各々は、１０-６又は１０-４秒（ｓｅｃ）であってもよい。
【００６９】
これと違って、図１７に示したように第１大きさの電力Ｐ１を第１時間Ｔ１の間に印加し、次に第２時間Ｔ２の間に第１大きさより低い第２大きさの電力Ｐ２を上部電極３６２に印加できる。
【００７０】
上述した例では、電磁石を利用し、磁界を提供することを例に挙げて説明したが、磁界の提供は、永久磁石によって提供される。
【００７１】
又、上述した例では、電力が上部電極３６２で印加されることを例に挙げ説明したが、電力が印加される対象は、プラズマを発生させるソースの種類によって多様に変化できる。
[第３実施の形態]
【００７２】
ウェハーＷ上部の全体領域にプラズマ密度を概して均一に提供しても、ハウジング２００の形状や内部構成物等の多様な原因によって、度々ウェハーＷの領域によってエッチング率が相異する。第３実施の形態は、ウェハーＷの領域によってエッチング率が相異なる場合、ウェハーＷの上部の領域によってプラズマ密度を相異なるように提供し、エッチング均一度も向上させる方法を提供する。本実施の形態では、図１０の装置を例に挙げて説明するが、図３及び図６乃至図９を含む多様な種類の装置にも適用可能である。
【００７３】
本実施の形態によると、ハウジング２００内でプラズマ密度を概して均一に提供し、工程を進行する際に、ウェハー領域別エッチング率を測定し、測定結果によって電磁石４８２から提供される磁界の方向を設定する。図１８と共にウェハーＷのエッジ領域に比べ中央領域でエッチング率が低い場合、工程を進行する際に、他の領域に比べウェハーＷの中央領域上部でプラズマ密度がより高くなるように提供する。
【００７４】
図１９に示したように、磁界制御器４５２は、各々の電磁石４８２から提供される磁界の方向がハウジング２００の内側に向かう方向で形成されるように各々の電磁石４８２で供給される電流の方向を制御する。従って、各々の電磁石４８２から提供される磁界は、ウェハーＷのエッジ領域上部でウェハーの中央領域上部に向かう方向に提供される。又、ソース制御器３６８は、上部電極３６２に電力がパルスとして供給されるように電力供給器３６６を制御する。図１６に示したように第１大きさの電力Ｐ１を第１時間Ｔ１の間に印加し、次に第２時間Ｔ２の間に電力供給を中断する。上述した二段階は、一つのサイクルとし、反復的に提供される。
【００７５】
また、図２０と図２１は、磁界がハウジング２００の内側に向かう方向で形成され、上部電極３６２に電力がパルスとして印加される場合、ハウジング２００内で粒子が受ける力の方向を示す。図２０は、上部電極３６２に電力が印加される場合、電界及び磁界内で粒子が受ける力の方向を示し、図２１は、上部電極３６２に電力の供給が中断される場合、粒子が受ける力の方向を示す。図２０及び図２１から実線で示した矢印は、磁界の方向であり、点線で示した矢印は、粒子が受ける力の方向である。
【００７６】
上部電極３６２に電力が印加されると、ハウジング２００内で上部電極３６２と下部電極３６４との間に電界が形成され、図２０に示したように電界及び磁界内で粒子は、電界及び磁界に垂直な方向に力を受ける。従って、粒子は、概してハウジング２００の中心を基準とし、回転しながら移動する。しかし、上部電極３６２に電力の供給が中断されると、ハウジング２００内には、磁界だけ存在し、図２１に示したように粒子は、磁界の方向のようにハウジング２００の内側に向かう方向に力を受ける。従って、電力の供給が中断される間に粒子は、ハウジング２００内のエッジ領域から内側領域へ移動する。ウェハーのエッジ領域上部に比べ、ウェハーＷの中央領域上部でプラズマ密度がより高く、従って、ウェハー中央領域でエッチング率をより向上させる。
【００７７】
図２２と共に、ウェハーＷの中央領域に比べ、エッジ領域でエッチング率が低い場合、工程を進行する際に、他の領域に比べウェハーエッジ領域上部でプラズマ密度がより高くなるように提供する。
【００７８】
図２３に示したように、磁界制御器４５２は、各々の電磁石４８２から提供される磁界の方向がハウジング２００の外側に向かう方向に形成されるように各々の電磁石４８２に供給される電流の方向を制御する。従って、各々の電磁石４８２から提供される磁界は、ウェハーＷの中央領域上部でウェハーＷのエッジ領域上部に向かう方向に提供される。又、ソース制御器３６８は、上部電極３６２に電力をパルスとして供給する。図１６に示したように第１大きさの電力Ｐ１を第１時間Ｔ１の間に印加し、次に第２時間Ｔ２の間に電力供給を中断する。上述した二段階は、一つのサイクルとし、反復的に提供される。
【００７９】
また、図２４と図２５は、磁界がハウジング２００の外側に向かう方向に形成され上部電極３６２にパルス電力が印加される場合、ハウジング２００内で粒子が受ける力の方向を示す。図２４は、上部電極３６２に電力が印加される場合、電界及び磁界内で粒子が受ける力の方向を示し、図２５は、上部電極３６２に電力の供給が中断される場合、粒子が受ける力の方向を示す。図２４及び図２５の実線で示した矢印は、磁界の方向であり、点線で示した矢印は、粒子が受ける力の方向である。
【００８０】
したがって、上部電極３６２に電力が印加されると、ハウジング２００内で上部電極３６２と下部電極３６４との間に電界が形成され、図２４に示したように電界及び磁界内で粒子は、電界及び磁界に垂直な方向に力を受ける。従って、粒子は、概してハウジング２００の中心を基準とし、回転しながら移動する。しかし、上部電極３６２に電力の供給が中断されると、ハウジング２００内には、磁界だけ存在し、図２５に示したように粒子は、磁界の方向のようにハウジング２００の外側に向かう方向に力を受ける。従って、電力の供給が中断される間粒子は、ハウジング２００内の内側領域でエッジ領域に向けて移動する。ウェハー中央領域上部に比べ、ウェハーＷのエッジ領域上部でプラズマ密度がより高く、従って、ウェハーエッジ領域でエッチング率をより向上させられる。
【００８１】
上述した例では、電磁石が本発明の磁石として使われることを説明したが、これと違って永久磁石を本発明の磁石として使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明に係る基板処理装置の一例を概略的に示す平面図である。
【図２】図１に示したプラズマ処理装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図３】図２に示したプラズマ処理装置の斜視図である。
【図４】図３に示した磁石ユニット等の斜視図である。
【図５】図４に示した磁石ユニット等の配置状態を示す平面図である。
【図６】図３のプラズマ処理装置の変形例を示す図面である。
【図７】図３のプラズマ処理装置の変形例を示す図面である。
【図８】図３のプラズマ処理装置の変形例を示す図面である。
【図９】図３のプラズマ処理装置の変形例を示す図面である。
【図１０】図３のプラズマ処理装置の変形例を示す図面である。
【図１１Ａ】ウェハー直径に係る磁界大きさとプラズマ密度の間の関係を示す図面である。
【図１１Ｂ】ウェハー直径に係る磁界大きさとプラズマ密度の間の関係を示す図面である。
【図１２Ａ】ウェハー直径に係る磁界大きさとプラズマ密度の間の関係を示す図面である。
【図１２Ｂ】ウェハー直径に係る磁界大きさとプラズマ密度の間の関係を示す図面である。
【図１３Ａ】図１０のプラズマ処理装置使用の際、図３のプラズマ処理装置使用の際、ウェハー直径に係る磁界の強さとプラズマ密度を示す図面である。
【図１３Ｂ】図１０のプラズマ処理装置使用の際、図３のプラズマ処理装置使用の際、ウェハー直径に係る磁界の強さとプラズマ密度を示す図面である。
【図１３Ｃ】図１０のプラズマ処理装置使用の際、図３のプラズマ処理装置使用の際、ウェハー直径に係る磁界の強さとプラズマ密度を示す図面である。
【図１４Ａ】図１０のプラズマ処理装置使用の際、図３のプラズマ処理装置使用の際、ウェハー直径に係る磁界の強さとプラズマ密度を示す図面である。
【図１４Ｂ】図１０のプラズマ処理装置使用の際、図３のプラズマ処理装置使用の際、ウェハー直径に係る磁界の強さとプラズマ密度を示す図面である。
【図１４Ｃ】図１０のプラズマ処理装置使用の際、図３のプラズマ処理装置使用の際、ウェハー直径に係る磁界の強さとプラズマ密度を示す図面である。
【図１５】本発明に係るプラズマを発生させるため高い電力を継続的に供給し、エッチング工程を進行する際に、形成するコンタクトホール形状を示す図面である。
【図１６】本発明に係るパルスとして印加される電力の一例を示す図面である。
【図１７】本発明に係るパルスとして印加される電力の他の例を示す図面である。
【図１８】本発明に係るウェハー直径に係るエッチング率の一例を示す図面である。
【図１９】本発明に係る磁界提供方向の一例を示す図面である。
【図２０】図１９と共に磁界が提供される際、電力が供給される場合及び電力供給が中断された場合にハウジング内で粒子が受ける力の方向を示す図面である。
【図２１】図１９と共に磁界が提供される際、電力が供給される場合及び電力供給が中断された場合にハウジング内で粒子が受ける力の方向を示す図面である。
【図２２】本発明に係るウェハー直径に係るエッチング率の他の例を示す図面である。
【図２３】本発明に係る磁界提供方向の他の例を示す図面である。
【図２４】図２３と共に磁界が提供される際、電力が供給される場合及び電力供給が中断された場合にハウジング内で粒子が受ける力の方向を示す図面である。
【図２５】図２３と共に磁界が提供される際、電力が供給される場合及び電力供給が中断された場合にハウジング内で粒子が受ける力の方向を示す図面である。
【符号の説明】
【００８３】
２００  ハウジング
３６０  プラズマソース
４００  磁界形成部材
４２０  第１磁石ユニット
４４０  第２磁石ユニット
【図１】
2008300815.tif 000003
【図２】
2008300815.tif 000004
【図３】
2008300815.tif 000005
【図４】
2008300815.tif 000006
【図５】
2008300815.tif 000007
【図６】
2008300815.tif 000008
【図７】
2008300815.tif 000009
【図８】
2008300815.tif 000010
【図９】
2008300815.tif 000011
【図１０】
2008300815.tif 000012
【図１１Ａ】
2008300815.tif 000013
【図１１Ｂ】
2008300815.tif 000014
【図１２Ａ】
2008300815.tif 000015
【図１２Ｂ】
2008300815.tif 000016
【図１３Ａ】
2008300815.tif 000017
【図１３Ｂ】
2008300815.tif 000018
【図１３Ｃ】
2008300815.tif 000019
【図１４Ａ】
2008300815.tif 000020
【図１４Ｂ】
2008300815.tif 000021
【図１４Ｃ】
2008300815.tif 000022
【図１５】
2008300815.tif 000023
【図１６】
2008300815.tif 000024
【図１７】
2008300815.tif 000025
【図１８】
2008300815.tif 000026
【図１９】
2008300815.tif 000027
【図２０】
2008300815.tif 000028
【図２１】
2008300815.tif 000029
【図２２】
2008300815.tif 000030
【図２３】
2008300815.tif 000031
【図２４】
2008300815.tif 000032
【図２５】
2008300815.tif 000033