(57)【要約】【課題】磁場強度，エッチングレートの調整が可能なプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供する。【解決手段】真空に維持可能な処理室内に一対の電極を配置し，いずれか一方の電極に被処理体を支持させて，電極間にプラズマを発生させるとともに，被処理体の被処理面に磁場形成手段で磁場を形成して，被処理体に所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において，磁場形成手段によって形成された磁場は，被処理体の中心部において被処理面と略平行であり，磁場形成手段は，少なくとも環状方向の磁化角度を有する複数のセグメント磁石を環状に設置することによって形成された２つの環状磁石が被処理面を介して互いに対向するように配置させることにより構成され，被処理面を介して対向するセグメント磁石のうち少なくとも一対の対向するセグメント磁石の環状方向の磁化角度を互いに異ならせることを特徴とする。【選択図】　図１
2004111334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空に維持可能な処理室内に一対の電極を配置し，いずれか一方の電極に被処理体を支持させて，前記電極間にプラズマを発生させるとともに，前記被処理体の被処理面に磁場形成手段で磁場を形成して，前記被処理体に所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において；
前記磁場形成手段によって形成された前記磁場は，前記被処理体の中心部において前記被処理面と略平行であり，
前記磁場形成手段は，少なくとも環状方向の磁化角度を有する複数のセグメント磁石を環状に設置することによって形成された２つの環状磁石が前記被処理面を介して互いに対向するように配置させることにより構成され，
前記被処理面を介して対向する前記セグメント磁石のうち少なくとも一対の　対向する前記セグメント磁石の前記環状方向の磁化角度を互いに異ならせることを特徴とする，プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記２つの環状磁石に設置されている前記各セグメント磁石の前記磁化方向は，互いに全て同一であり，
かつ前記一の環状磁石に対して，前記他の環状磁石を環状方向にずらすことにより，対向する前記セグメント磁石の前記環状方向の磁化角度を互いに異ならせることを特徴とする，請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記被処理体の端部における前記被処理面に対する磁場入射角は，５度以上であることを特徴とする，請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記プラズマ処理は，エッチングであり，
前記被処理体の端部でのエッチングレートを下げるときは，前記一の環状磁石に対する前記他の環状磁石の環状方向への回転角度を１８０度に近づけることにより前記エッチングレートを制御することを特徴とする，請求項２または３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記プラズマ処理は，エッチングであり，
前記被処理体の端部でのエッチングレートを上げるときは，前記一の環状磁石に対する前記他の環状磁石の環状方向への回転角度を０度に近づけることにより前記エッチングレートを制御することを特徴とする，請求項２または３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記被処理体の中心部での磁場強度を１１５ガウス以下とすることを特徴とする，請求項１〜５のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記２つの環状磁石のうちの少なくともいずれか一方の環状磁石を前記被処理体の被処理面に対して上下方向に移動することを特徴とする，請求項１〜６のいずれか１項に記載のプラズマ処理方法。
【請求項８】
真空に維持可能な処理室内に一対の電極を配置し，いずれか一方または両方の電極に被処理体を支持させて，前記電極間にプラズマを発生させるとともに，前記被処理体の被処理面に磁場形成手段で磁場を形成して，前記被処理体に所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理方法において；
前記磁場形成手段によって形成された前記磁場は，前記被処理体の中心部において前記被処理面と略平行であり，
前記磁場形成手段は，少なくとも環状方向の磁化角度を有する複数のセグメント磁石を環状に設置することによって形成された２つの環状磁石が前記被処理面を介して互いに対向するように配置させることにより構成され，
前記被処理面を介して対向する前記セグメント磁石のうち少なくとも一対の前記セグメント磁石の前記環状方向の磁化角度を互いに異ならせて形成された磁場によりプラズマ処理をすることを特徴とする，プラズマ処理方法。
【請求項９】
前記２つの環状磁石に設置されている前記各セグメント磁石の前記磁化方向は，互いに全て同一であり，
かつ前記一の環状磁石に対して，前記他の環状磁石を環状方向に回転させることにより，対向する前記セグメント磁石の前記環状方向の磁化角度を互いに異ならせて形成された磁場によりプラズマ処理をすることを特徴とする，請求項８に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１０】
前記プラズマ処理は，エッチングであり，
前記被処理体の端部でのエッチングレートを下げるときは，前記一の環状磁石に対する前記他の環状磁石の環状方向への回転角度を１８０度に近づけることにより前記エッチングレートを制御することを特徴とする，請求項９に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１１】
前記プラズマ処理は，エッチングであり，
前記被処理体の端部でのエッチングレートを上げるときは，前記一の環状磁石に対する前記他の環状磁石の環状方向への回転角度を０度に近づけることにより前記エッチングレートを制御することを特徴とする，請求項９に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１２】
前記被処理体の端部における前記被処理面に対する磁場入射角は，５度以上であることを特徴とする，請求項８〜１１のいずれか１項に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１３】
前記被処理体の中心部での磁場強度を１１５ガウス以下とすることを特徴とする，請求項８〜１２のいずれか１項に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１４】
前記２つの環状磁石のうちの少なくともいずれか一方の環状磁石を前記被処理体の被処理面に対して上下方向に移動することを特徴とする，請求項８〜１３のいずれか１項に記載のプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法にかかり，特に処理室内の被処理体に対して被処理面に磁場を形成しつつ，被処理体に所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置，およびプラズマ処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スパッタリング，エッチングと言ったプラズマ処理を行うのに，従来からマグネトロンプラズマ装置が利用されている。かかるマグネトロンプラズマ装置は，処理室の外部に磁場形成手段を配置し，形成された磁場を処理室中の被処理体，例えば半導体ウエハ（以下「ウエハ」と称する。）に対して水平に印加するとともに，かかるウエハの処理面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等のプラズマ処理をするものである。
【０００３】
マグネトロンプラズマにおいて，電子のドリフト運動に寄与するのは電界に垂直な磁場，すなわちウエハの被処理面に対して水平な磁場であり，プラズマの均一性を高めるためには，均一な水平磁場が形成されることが望まれていた。
【０００４】
かかる所望の磁場を発生することができる磁場形成手段としてダイポールリング磁石が知られている。図２１に示すように，ダイポールリング磁石１０は，処理室１２の外側に複数の柱状の異方性セグメント磁石１４をリング状に配置したものであり，かかる複数のセグメント磁石１４の磁化方向を少しずつ変え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２１は，マグネトロンプラズマ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２１において，参照符号２０は，ウエハである。また，異方性セグメント磁石１４の中に描かれた矢印は，かかる異方性セグメント磁石１４の磁化方向を表している。各異方性セグメント磁石１４を図示したような磁化の向きに配置すると，リング内に矢印で示した向きの磁場Ｂが生成される。
【０００５】
ところで，上記のダイポールリング磁石１０においては，従来の磁場形成手段と比較して磁場の均一性が格段に良好になってはいるものの，かかるダイポールリング磁石１０によって形成される水平磁場Ｂは，図２１におけるＮからＳの一方向のみを向いているため，かかる状態において電子は，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，エッチングによりホールが形成された際にチャージアップダメージを生ずる恐れある。このため，電子のドリフト運動の向きを変えるために，ダイポールリング磁石１０をその周方向に沿って回転させたり，印加電源に高周波電源を用いたりすることでプラズマ密度の均一化を図る必要がある（例えば，特許文献１参照。）。
【０００６】
しかしながら，上記ダイポールリング磁石１０による磁場形成手段は，プラズマ不均一に起因する，例えばイオンエネルギーの差によるウエハの中心部と周辺部，とりわけ端部との加工形状の違いが生じるという問題を解決するには至らなかった。
【０００７】
また，ウエハ端部近傍の磁場強度がウエハ中心部と比べて強くなり過ぎ，かかる部分のプラズマ密度が高くなってしまうといった問題も生じた。
【０００８】
上記問題を解決するために，特開平７−２８８１９５号公報（以下，特許文献２とする。）には，Ｅ−Ｗ方向に磁場強度勾配を持たせる際に，ダイポールリング磁石を２分割して，かかるダイポールリング磁石のギャップの大きさを調整することによりウエハの中心部と端部（磁石近辺）の磁場強度比を調整する方法が記載されている。
【０００９】
また上記特許文献２には，磁界の凸形下向きの磁力線がウエハの被処理面を通過するように構成し，ダイポールリング磁石全体を上下に移動させて磁場分布を微調整する方法も記載されている。
【００１０】
【特許文献１】
特開平７−１６９５９１号公報
【特許文献２】
特開平７−２８８１９５号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，上記の２分割されたダイポールリング磁石は，確かにウエハ中心部と端部の磁場強度比，磁場方向を調整することが可能となるが，一のダイポールリング磁石に対して他のダイポールリング磁石が固定されたままである。このため，ダイポールリング磁石内において，対向する各セグメント磁石間での磁化方向は，互いに全て同一であることより，形成される磁場の強度や磁場の方向の制御性が一定となり，低かった。
【００１２】
また，エッチング時に，ウエハ中心部に比べ，ウエハ端部でのエッチングレートが大きくなることによるウエハ面内不均一性を解決するには十分ではなかった。
【００１３】
本発明は，従来のプラズマ処理装置が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり，本発明の目的は，エッチング等の所定のプラズマ処理時に使用される磁場の強度，磁力線の角度を制御することの可能な，新規かつ改良されたプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供することである。
【００１４】
特にエッチング時，ウエハ中心部とウエハ周辺部のエッチングレートが調整され，エッチングレートの均一性を向上させることの可能な，新規かつ改良されたプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため，本発明の第１の観点によれば，真空に維持可能な処理室内に一対の電極を配置し，いずれか一方の電極に被処理体を支持させて，電極間にプラズマを発生させるとともに，被処理体の被処理面に磁場形成手段で磁場を形成して，被処理体に所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において，磁場形成手段によって形成された磁場は，被処理体の中心部において被処理面と略平行であり，磁場形成手段は，少なくとも環状方向の磁化角度を有する複数のセグメント磁石を環状に設置することによって形成された２つの環状磁石が被処理面を介して互いに対向するように配置させることにより構成され，被処理面を介して対向するセグメント磁石のうち少なくとも一対の対向するセグメント磁石の環状方向の磁化角度を互いに異ならせることを特徴とする，プラズマ処理装置が提供される。
【００１６】
このとき２つの環状磁石に設置されている各セグメント磁石の磁化方向は，互いに全て同一であり，かつ一の環状磁石に対して，他の環状磁石を環状方向にずらすことにより，対向するセグメント磁石の環状方向の磁化角度を互いに異ならせることとしてもよい。
【００１７】
また，上記課題を解決するため，本発明の第２の観点によれば，真空に維持可能な処理室内に一対の電極を配置し，いずれか一方または両方の電極に被処理体を支持させて，電極間にプラズマを発生させるとともに，被処理体の被処理面に磁場形成手段で磁場を形成して，被処理体に所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理方法において，磁場形成手段によって形成された磁場は，被処理体の中心部において被処理面と略平行であり，磁場形成手段は，少なくとも環状方向の磁化角度を有する複数のセグメント磁石を環状に設置することによって形成された２つの環状磁石が被処理面を介して互いに対向するように配置させることにより構成され，被処理面を介して対向するセグメント磁石のうち少なくとも一対のセグメント磁石の環状方向の磁化角度を互いに異ならせて形成された磁場によりプラズマ処理をすることを特徴とする，プラズマ処理方法が提供される。
【００１８】
このとき２つの環状磁石に設置されている各セグメント磁石の磁化方向は，互いに全て同一であり，かつ一の環状磁石に対して，他の環状磁石を環状方向にずらすことにより，対向するセグメント磁石の環状方向の磁化角度を互いに異ならせて形成された磁場によりプラズマ処理をすることとしてもよい。
【００１９】
かかる構成とすることによって，各々対向する各セグメント磁石間での磁場を弱め合ったり，強め合ったりするようになるので，被処理体の被処理面の中心部および端部に形成される磁場の強度を調整することが可能となり，被処理体への所定のプラズマ処理での均一性を向上させることが可能となる。
【００２０】
また，上記プラズマ処理がエッチングである場合には，２つの環状磁石に設置されている各セグメント磁石の環状方向の磁化方向は，互いに全て同一である場合に，被処理体の端部でのエッチングレートを下げるときは，例えばそのエッチングレートの下げ幅に応じて，一の環状磁石に対する他の環状磁石の環状方向への回転角度を１８０度に近づけることによりエッチングレートを制御する。さらに，被処理体の端部でのエッチングレートを上げるときは，例えばそのエッチングレートの上げ幅に応じて，一の環状磁石に対する他の環状磁石の環状方向への回転角度を０度に近づけることによりエッチングレートを制御する。
【００２１】
かかる構成とすることにより，エッチングレートの変化に応じてエッチングレートをフレキシブルに制御することが可能となる。
【００２２】
さらに，このとき２つの環状磁石のうちの少なくともいずれか一方の環状磁石を被処理体の被処理面に対して上下方向に移動して，被処理体の端部での磁場角度を調整することにより，被処理体端部でのエッチングレートを調整することも可能である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２４】
図１は，本発明の第１の実施の形態におけるプラズマ処理装置を示す断面図である。かかるプラズマ処理装置１００は，気密に構成された処理室１０２を有している。この処理室１０２には，小径の上部１０２ａと大径の下部１０２ｂとからなる段つき円筒状をなしている。また処理室１０２は，壁部が例えばアルミニウム製であり，接地されている。
【００２５】
また処理室１０２内には，被処理体として，例えば直径３００ｍｍの半導体ウエハ３００（以下「ウエハ」と称する。）を水平に支持する支持テーブル１０４が設けられている。支持テーブル１０４は，例えばアルミニウムで構成されており，絶縁板１０６を介して導体の支持台１０８に支持されている。また支持テーブル１０４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フォーカスリング１１０が設けられている。
【００２６】
支持テーブル１０４と支持台１０８は，ボールねじ１１２を含むボールねじ機構により昇降可能となっており，支持台１０８の下方の駆動部分は，ステンレス鋼（ＳＵＳ）などから構成されるベローズ１１４で覆われている。また，ベローズ１１４の外側には，ベローズカバー１１６が設けられている。
【００２７】
支持テーブル１０４には，マッチングボックス１１８を介してＲＦ電源１２０が接続されており，下部電極を構成する。ＲＦ電源１２０からは，例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が支持テーブル１０４に供給されるようになっている。一方，支持テーブル１０４に対向して，その上方には，上部電極を構成する後述のシャワーヘッド１２２が互いに平行に設けられており，かかるシャワーヘッド１２２は，接地されている。本実施形態のプラズマ処理装置では，支持テーブル（下部電極）１０４とシャワーヘッド（上部電極）１２２は，一対の電極として機能する。
【００２８】
支持テーブル１０４の表面上には，ウエハ３００を静電吸着するための静電チャック１２４が設けられている。かかる静電チャック１２４は，絶縁体１２４ｂの間に電極１２４ａが介在されて構成されており，電極１２４ａには，電源１２６が接続されている。そして電極１２４ａに電源１２６から電圧が印加されることにより，クーロン力によってウエハ３００が吸着される。
【００２９】
支持テーブル１０４の内部には，冷媒流路（図示せず）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支持テーブル１０４を温度制御するとともに，ウエハ３００の裏面にはバックガス供給系（図示せず）が設けられており，ヘリウム等の不活性ガスを供給することにより，支持テーブル１０４とウエハ３００との間の熱伝導性を高めてウエハ３００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１１０の外側にはバッフル板１２８が設けられている。かかるバッフル板１２８は，支持台１０８，ベローズ１１４を通して処理室１０２と導通している。
【００３０】
処理室１０２の天壁部分には，支持テーブル１０４に対向するようにシャワーヘッド１２２が設けられている。シャワーヘッド１２２は，その下面に多数のガス吐出孔１３０が設けられており，かつその上部にガス導入部１３２を有している。シャワーヘッド１２２の内部には，空間部１３４が形成されている。ガス導入部１３２には，ガス供給配管１３６が接続されており，かかるガス供給配管１３６の他端には，エッチングなどのプラズマ処理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１３８が接続されている。反応ガスとしては，例えばハロゲン系のガス，希釈ガスとしては，例えば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。
【００３１】
上記に記載したような処理ガスが，処理ガス供給系１３８からガス供給配管１３６，ガス導入部１３２を介してシャワーヘッド１２２の空間１３４に至り，ガス吐出孔１３０から吐出され，ウエハ３００に形成された膜がエッチングされる。
【００３２】
また処理室１０２の下部１０２ｂの側壁には，排気ポート１４０が形成されており，かかる排気ポート１４０には，排気系１４２が接続されている。排気系１４２に設けられた真空ポンプ（図示せず）を作動させることにより，処理室１０２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１０２の下部１０２ｂの側壁上側には，ウエハ３００の搬入出口を開閉するゲートバルブ１４４が設けられている。
【００３３】
一方，処理室１０２の上部１０２ａの周囲には，磁場形成手段として，同心状にダイポールリング磁石２００が配置されており，支持テーブル１０４とシャワーヘッド１２２との間の空間に磁場を及ぼすようになっている。かかるダイポールリング磁石２００は，モータ等の回転手段（図示せず）により回転可能となっている。
【００３４】
このように構成されるプラズマ処理装置においては，まずゲートバルブ１４４を開いてウエハ３００が処理室１０２内に搬入され，支持テーブル１０４に載置された後，支持テーブル１０４が図示の位置まで上昇され，排気系１４２の真空ポンプにより排気ポート１４０を介して処理室１０２内が排気される。
【００３５】
処理室１０２内が所定の真空度になった後，処理室１０２内には処理ガス供給系１３８から所定の処理ガスが導入され，処理室１０２内が所定の圧力，例えば４０ｍＴｏｒｒに保持される。この状態でＲＦ電源１２０から支持テーブル１０４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１２６から静電チャック１２４の電極１２４ａに所定の電圧が印加され，ウエハ３００は，クーロン力により吸着される。
【００３６】
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１０４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１２２と下部電極である支持テーブル１０４との間には電界が形成される。一方，処理室１０２の上部１０２ａには，ダイポールリング磁石２００により水平磁場が形成されるから，ウエハ３００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，ウエハ３００上に形成された所定の膜がエッチング処理される。
【００３７】
次に，本実施形態における磁場形成手段として使用されるダイポールリング磁石２００について説明する。図２は，処理室１０２の周囲に配置された状態のダイポールリング磁石を上から見た状態を模式的に示す平面図である。
【００３８】
図２に示すように，本実施形態のダイポールリング磁石２００は，複数の柱状の異方性セグメント磁石２０２がリング状の磁性体のケーシング２０４に取り付けられることによって構成された環状磁石である。本実施形態では，円柱状をなす３２個の異方性セグメント磁石２０２がリング状に等間隔に配置されている。しかし，異方性セグメント磁石２０２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形に限らず，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。異方性セグメント磁石２０２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（登録商標）磁石等，公知の種々の磁石材料を適用することができる。
【００３９】
図２において異方性セグメント磁石２０２の中に示す矢印は，磁化の方向を示すものであり，本実施形態のダイポールリング磁石２００は，複数の異方性セグメント磁石２０２の磁化方向を少しずつ変えて全体として一方向に向かう水平磁場Ｂを形成している。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。
【００４０】
図２に示すように，半導体ウエハ３００の上面に電場ＥＬが形成されており，一方，磁場Ｂは，処理室１０２内でほぼＮからＳに向かって一方向に形成されている。従って発生した電子は，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。そこで本実施形態においては，電子のドリフト運動の向きを変えるために，ダイポールリング磁石２００をモータなどの回転手段（図示せず）によって，処理室１０２の周方向に沿って回転させることによって，上記問題を解決する。
【００４１】
図３は，ダイポールリング磁石２００を模式的に示す斜視図である。本実施形態のダイポールリング磁石２００は，ウエハ処理面に対して上側および下側に配置されるように上部ダイポールリング磁石２００ａ，下部ダイポールリング磁石２００ｂの２つの環状磁石から構成される。各ダイポールリング磁石２００ａ，２００ｂでの各異方性セグメント磁石２０２の配置および磁化方向は，同様であり，図２に示したとおりである。
【００４２】
本実施形態では，上部ダイポールリング磁石２００ａに対して下部ダイポールリング磁石２００ｂを環状方向にずらすことによって，対向する各異方性セグメント磁石２０２の環状方向の磁化角度を互いに異ならせる。また本実施形態では，上部ダイポールリング磁石２００ａに対して下部ダイポールリング磁石２００ｂを環状方向にずらしているが，下部ダイポールリング磁石２００ｂに対して上部ダイポールリング磁石２００ａを環状方向にずらす構成とすることも可能である。
【００４３】
図４は，本実施形態の動作説明図である。図４において，矢印は，ダイポールリング磁石２００ａ，２００ｂに形成された磁場方向を示す。また（ａ）は，上部ダイポールリング磁石２００ａに対して下部ダイポールリング磁石２００ｂを環状方向にずらしていないときの各ダイポールリング磁石２００ａ，２００ｂに形成された磁場方向を示し，（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）は，上部ダイポールリング磁石２００ａに対して下部ダイポールリング磁石２００ｂを環状方向にずらした角度θがそれぞれ４５°，９０°，１３５°，１８０°としたときの各ダイポールリング磁石２００ａ，２００ｂに形成された磁場方向を示す。
【００４４】
また図５は，本実施形態の動作において各ダイポールリング磁石２００ａ，２００ｂの異方性セグメント磁石２０２の配置を示す図である。なお図５におけるＡ−Ａ´間の点線は，図３で示される上部ダイポールリング磁石２００ａに対して下部ダイポールリング磁石２００ｂを環状方向にずらすときの基準となる線であり，図２ではＷ側の点で示される。また図５において各異方性セグメント磁石２０２の配置を表すのに，図２でのＥ−Ｗ軸より左側にある異方性セグメント磁石２０２をＡ点側から順次１Ｌ，２Ｌ，・・・，１６Ｌと表記し，Ｅ−Ｗ軸より右側にある異方性セグメント磁石２０２をＡ点側から順次１Ｒ，２Ｒ・・・，１６Ｒと表記する。
【００４５】
図４に示すように，上部ダイポールリング磁石２００ａに対して下部ダイポールリング磁石２００ｂを環状方向に，例えば４５°ずらすことにより，上部ダイポールリング磁石２００ａ中の配置２Ｌ，１Ｌ，１Ｒ，２Ｒの異方性セグメント磁石２０２に対向する下部ダイポールリング磁石２００ｂ中の異方性セグメント磁石２０２がそれぞれ配置２Ｌ，１Ｌ，１Ｒ，２Ｒから配置３Ｒ，４Ｒ，５Ｒ，６Ｒの異方性セグメント磁石２０２へと変化することにより，上下に対向する異方性セグメント磁石２０２の磁場方向が互いに異なるようになる。
【００４６】
本実施形態では，上部ダイポールリング磁石２００ａと下部ダイポールリング磁石２００ｂにおける各異方性セグメント磁石２０２の配置および磁化方向は，互いに同様であることより，双方のダイポールリング磁石２００ａ，２００ｂは，ずらした角度θが０°のときでは，ウエハ中心部付近のＮ−Ｓ方向における磁場強度を強め合うが，ずらした角度θを大きくするにつれ，ウエハ中心部付近のＮ−Ｓ方向における磁場強度を徐々に弱め合うようになる。そして，ずらした角度θが１８０°に達したときでは，上部ダイポールリング磁石２００ａと下部ダイポールリング磁石２００ｂにおける各異方性セグメント磁石２０２が正反対となることより，ウエハ中心部付近のＮ−Ｓ方向における磁場強度を最も弱め合うこととなる。
【００４７】
上記動作における磁場強度，被処理面に対する垂直方向の磁場角度を表すＢｚ度の分析結果は，以下のグラフで具体的に示される。上部ダイポールリング磁石２００ａに対して下部ダイポールリング磁石２００ｂを環状方向にずらしたときの磁場強度変化を，ずらした角度θが０°，４５°，９０°，１３５°，１８０°の場合をそれぞれ図６，７，８，９および１０で示す。なお上記各図において（ａ）は，磁場強度（単位：Ｇ）および被処理面に対する垂直方向の磁場角度を表すＢｚ度（単位：°）の変化を表すグラフであり，（ｂ）は，磁場強度および被処理面に対する垂直方向の磁場角度を表すＢｚ度の変化を表す表である。また（ａ）のグラフにおいて，左側縦軸が磁場強度を表し，右側縦軸がＢｚ度を表し，横軸がウエハ中心点からの距離（ｍｍ）を表す。さらにＸ軸，Ｙ軸，ＸＹ軸は，図２で示された座標方向を示す。
【００４８】
上記の図の各グラフより上部ダイポールリング磁石２００ａに対して下部ダイポールリング磁石２００ｂを環状方向にずらしたときの角度θが０°から１８０°と大きくなるにつれて，ウエハ中心部での磁場強度が小さくなっていることがわかる。また，ウエハ領域（中心点から±１５０ｍｍくらいまで）での磁場強度も付随的に小さくなっている。
【００４９】
また，被処理面に対する垂直方向の磁場角度を表すＢｚ度も上部ダイポールリング磁石２００ａに対して下部ダイポールリング磁石２００ｂを環状方向にずらすにつれ，変動していくことがわかる。とりわけウエハ中心部から離れた地点でのＢｚ度の変動が大きい傾向が見られる。
【００５０】
本実施形態の磁場形成手段を用いて，被処理体として直径３００ｍｍのウエハに形成したシリコン熱酸化膜をプラズマエッチング処理する。このときのプラズマエッチング条件としては，例えば処理室内の圧力４０ｍＴ，下部電極に印加する高周波電力４０００Ｗを１分間印加する条件下において，Ｃ４Ｆ８，ＣＯ，Ａｒ，Ｏ２の混合ガスを処理ガスとして２０ｓｃｃｍ／１００ｓｃｃｍ／４００ｓｃｃｍ／１０ｓｃｃｍの流量比で供給し，上部電極，処理室側壁，下部電極の温度をそれぞれ６０℃，６０℃，１０℃，バックサイドガス（Ｈｅ）の圧力を被処理体の中央部で１０Ｔｏｒｒ，周辺部で５０Ｔｏｒｒとする。なお基準となる上下２つのダイポールリング磁石２００ａ，２００ｂとウエハ３００との位置関係は，ずらし角度θが０°において，ウエハ３００中心部の磁場強度が１２０ガウスで，ウエハ３００端部での磁場角度Ｂｚが４．９３度となる設定としている。このような条件でプラズマエッチング処理を行なった場合のエッチングレートの分析結果を図１１のグラフで示す。
【００５１】
なお，図１１は，図２でのＸ軸，Ｙ軸方向におけるウエハ中心部からの距離に対するエッチングレートの変化を表し，縦軸がエッチングレート（単位：ｎｍ／ｍｉｎ），横軸がウエハ中心点からの距離（単位：ｍｍ）を表す。また（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）は，それぞれ上部ダイポールリング磁石２００ａに対して下部ダイポールリング磁石２００ｂを環状方向にずらした角度θが０°，４５°，９０°，１３５°，１８０°の場合におけるウエハ中心部からの距離に対するエッチングレートの変化を表す。
【００５２】
上記の図によると，上下２つのダイポールリング磁石２０２をずらす角度θが大きくなるにつれ，ウエハ中心部および周辺部のエッチングレートが変動し，特にウエハ端部でのエッチングレートは，ダイポールリング磁石２０２をずらす角度θを大きくなり，１８０°に近づくにつれて下落していくことがわかる。これにより，エッチングレートの変化に応じてエッチングレートをフレキシブルに制御することが可能となり，従来のエッチング処理で課題となったウエハ周辺部のエッチングレートが大きくなることによるエッチング時でのウエハの面内不均一性が解消されることが期待できる。
【００５３】
次にウエハに形成する膜の種類およびウエハ端部での垂直方向の磁場角度を変えた場合の実験結果を図１２〜図２０で示す。
【００５４】
上記の各図は，図２でのＸ軸，Ｙ軸方向におけるウエハ中心部からの距離に対するエッチングレートの変化を表し，縦軸がエッチングレート（単位：ｎｍ／ｍｉｎ），横軸がウエハ中心点からの距離（単位：ｍｍ）を表す。前記各図内のグラフ中に記載されている式は，ウエハの端から端までのエッチングレートの平均値（単位：ｎｍ／ｍｉｎ）とそのばらつきの率（面内均一性）（％）を示したものであり，エッチングレートの均一性の尺度となるものである。また図１２〜図２０の（ａ），（ｂ），（ｃ）は，それぞれ上部ダイポールリング磁石２００ａに対して下部ダイポールリング磁石２００ｂを環状方向にずらした角度θが０°，９０°，１８０°の場合におけるウエハ中心部からの距離に対するエッチングレートの変化を表す。
【００５５】
なお図１２〜図１４は，ウエハの被処理面がシリコン窒化膜の場合であり，図１５〜図１７は，ウエハの被処理面が熱酸化膜の場合であり，図１８〜図２０は，ウエハの被処理面がレジストの場合である。また，図１２，図１５および図１８は，Ｂｚ度が４．９３のとき，図１３，図１６および図１９は，各ダイポールリング磁石２００ａ，２００ｂとウエハ３００との位置関係を変えて，ウエハ３００中心部の磁場強度を１２０ガウスのままでＢｚ度が８．５３としたとき，図１４，図１７および図２０は，同様にＢｚ度が１２．８８としたときのエッチングレートの変化を示す。
【００５６】
この実験におけるプラズマエッチング処理の条件は，例えば処理室内の圧力１７５ｍＴ，下部電極に印加する高周波電力１０００Ｗを１分間印加する条件下において，ＣＨＦ３，ＣＦ４，Ａｒ，Ｏ２の混合ガスを処理ガスとして３０ｓｃｃｍ／７５ｓｃｃｍ／６００ｓｃｃｍ／１５ｓｃｃｍの流量比で供給し，上部電極，処理室側壁，下部電極の温度をそれぞれ６０℃，６０℃，６０℃，バックサイドガス（Ｈｅ）の圧力を被処理体の中央部で７Ｔｏｒｒ，周辺部で２５Ｔｏｒｒとする。
【００５７】
上記の各図によると，被処理体の種類が変わっても，同様にして上下２つのダイポールリング磁石２００ａ，２００ｂをずらす角度θが大きくなるにつれ，ウエハ中心部および周辺部のエッチングレートが変動し，特にウエハ端部でのエッチングレートは，ダイポールリング磁石２００をずらす角度θが０°から増大して１８０°に近づくにつれて下落していくことがわかる。
【００５８】
特に，ウエハの被処理面がシリコン窒化膜の場合では，図１２，図１３に示すように，上部ダイポールリング磁石２００ａに対して下部ダイポールリング磁石２００ｂを環状方向にずらした角度θが０°のときは，ウエハ中心部に比べて，ウエハ端部でのエッチングレートが高いのに対し，環状方向にずらした角度θが大きくなるにつれ，ウエハ中心部に対してウエハ端部でのエッチングレートが下落することがわかる。また，ウエハ内のエッチングレートの平均値のばらつきも，図１２では１４．８％から４．４％に，図１３では８．１％から６．３％に下がると言った具合であり，エッチングレートの面内均一性が向上するという結果が得られた。従って，エッチング時でのウエハの面内均一性を向上させることが実現される。
【００５９】
また上記の各図によると，上下ダイポールリング磁石２００ａ，２００ｂとウエハ３００との位置関係を変えて，ウエハ３００中心部の磁場強度を変えずに，ウエハ端部での垂直方向の磁場角度であるＢｚ度を大きくするにつれ，被処理体の種類を問わず，ウエハ端部でのエッチングレートが中心部より小さくなる傾向が見られる。従って，エッチング時に使用される磁場の強度および角度を更に広範囲にかつフレキシブルに調整することが可能となる。
【００６０】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６１】
例えば，ウエハ端部での垂直方向の磁場角度は，上下２つのダイポールリング磁石２０２のうちの少なくとも一方を，ウエハの被処理面に対して上下方向に動かすことによって変える構成とすることも可能である。
【００６２】
また，上記実施形態においては，プラズマ処理装置をシリコンの半導体ウエハ表面をエッチングする装置として構成した例を挙げて説明したが，例えばＬＣＤ基板を使用することもでき，さらには他のエッチングプロセスを実施することもできる。
【００６３】
さらに，上記実施形態においては，プラズマ処理装置をエッチング装置として構成した例を挙げて説明したが，例えばアッシング装置，スパッタリング装置あるいはＣＶＤ装置など他のプラズマ処理装置として構成することができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によれば，エッチング等の所定のプラズマ処理時に使用される磁場の強度および角度を制御することが可能となる。これにより，プラズマ処理において，特にエッチング時にウエハ中心部とウエハ周辺部のエッチングレートが調整され，ウエハ各部を所望のエッチングレートとすることにより，エッチング時でのウエハの面内均一性を向上させることが実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるプラズマ処理装置を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるプラズマ処理装置に設けられたダイポールリング磁石を上から見た状態を模式的に示す平面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態におけるプラズマ処理装置に設けられたダイポールリング磁石を模式的に示す斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態におけるプラズマ処理装置に設けられたダイポールリング磁石の動作説明図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態におけるプラズマ処理装置に設けられたダイポールリング磁石の動作において，各ダイポールリング磁石の異方性セグメント柱状磁石の配置を示す図である。
【図６】上部ダイポールリング磁石に対して下部ダイポールリング磁石を環状方向に０°ずらしたときの磁場強度，Ｂｚ度の変化を示す図である。
【図７】上部ダイポールリング磁石に対して下部ダイポールリング磁石を環状方向に４５°ずらしたときの磁場強度，Ｂｚ度の変化を示す図である。
【図８】上部ダイポールリング磁石に対して下部ダイポールリング磁石を環状方向に９０°ずらしたときの磁場強度，Ｂｚ度の変化を示す図である。
【図９】上部ダイポールリング磁石に対して下部ダイポールリング磁石を環状方向に１３５°ずらしたときの磁場強度，Ｂｚ度の変化を示す図である。
【図１０】上部ダイポールリング磁石に対して下部ダイポールリング磁石を環状方向に１８０°ずらしたときの磁場強度，Ｂｚ度の変化を示す図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態におけるエッチングレートの分析結果を示す図である。
【図１２】被処理体がシリコン窒化膜であり，被処理体端部でのＢｚ度が４．９３のときのエッチングレートの変化を示す図である。
【図１３】被処理体がシリコン窒化膜であり，被処理体端部でのＢｚ度が８．５３のときのエッチングレートの変化を示す図である。
【図１４】被処理体がシリコン窒化膜であり，被処理体端部でのＢｚ度が１２．８８のときのエッチングレートの変化を示す図である。
【図１５】被処理体が熱酸化膜であり，被処理体端部でのＢｚ度が４．９３のときのエッチングレートの変化を示す図である。
【図１６】被処理体が熱酸化膜であり，被処理体端部でのＢｚ度が８．５３のときのエッチングレートの変化を示す図である。
【図１７】被処理体が熱酸化膜であり，被処理体端部でのＢｚ度が１２．８８のときのエッチングレートの変化を示す図である。
【図１８】被処理体がレジストであり，被処理体端部でのＢｚ度が４．９３のときのエッチングレートの変化を示す図である。
【図１９】被処理体がレジストであり，被処理体端部でのＢｚ度が８．５３のときのエッチングレートの変化を示す図である。
【図２０】被処理体がレジストであり，被処理体端部でのＢｚ度が１２．８８のときのエッチングレートの変化を示す図である。
【図２１】従来のダイポールリング磁石を上から見た状態を模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
１００　　プラズマ処理装置
１０２　　処理室
１０４　　支持テーブル
１０６　　絶縁板
１０８　　支持台
１１０　　フォーカスリング
１１２　　ボールねじ
１１４　　ベローズ
１１６　　ベローズカバー
１１８　　マッチングボックス
１２０　　ＲＦ電源
１２２　　シャワーヘッド
１２４　　静電チャック
１２６　　電源
１２８　　バッフル板
１３０　　ガス吐出孔
１３２　　ガス導入部
１３４　　空間部
１３６　　ガス供給配管
１３８　　処理ガス供給系
１４０　　排気ポート
１４２　　排気系
１４４　　ゲートバルブ
２００　　ダイポールリング磁石
２００ａ　　上部ダイポールリング磁石
２００ｂ　　下部ダイポールリング磁石
２０２　　異方性セグメント磁石
２０４　　ケーシング
３００　　半導体ウエハ
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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