JP2003318165A - プラズマ生成用ポイントカスプ磁界を作るマグネット配列およびプラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 均一な処理速度を実現することができるよう
にウエハー表面全体に渡ってプラズマの均一な分布を作
ることができるプラズマ生成用ポイントカスプ磁界を作
るマグネット配列、およびプラズマ処理装置を提供す
る。 【解決手段】 マグネット配列は、ウェハー２３の表面
の上方に配置される上部電極１と上部電極１を支持する
ための外側絶縁部材３とを有するプラズマ処理装置に用
いられる。マグネット配列は、電極の外側表面上に離れ
て配列された複数のマグネット６と、絶縁部材３の外側
表面に対応する領域上に離れて配置された複数のマグネ
ット６とから構成されている。電極に関連するマグネッ
トと絶縁部材に関連するマグネットは所定のマグネット
配列を作る位置的および磁気的な関係を満たすように配
置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプラズマ生成用ポイント
カスプ磁界を作るマグネット配列に関する。当該マグネ
ット配列はシリコン基板あるいは他の基板の上に半導体
デバイスの製造するプラズマ処理装置において用いられ
る。ポイントカスプ磁界のマグネット配列は、処理され
るべき基板またはウェハーの表面におけるプロセスの均
一性を改善できる。

【０００２】

【従来の技術】プラズマ支援ウェハー処理は、通常、集
積回路と呼ばれる半導体デバイスの製造において、十分
に確立したプロセスである。従来、例えば、エッチン
グ、スパッタ堆積、化学的気相堆積など多くの異なるプ
ラズマ支援プロセスがある。これらのプロセスのすべて
はエッチング速度あるいはウェハー表面上の堆積速度の
ごように均一な処理速度を作るように実行されなければ
ならない。もしウェハー表面上で不均一な処理速度が生
じたとすると、多くの欠陥のある半導体デバイスが作ら
れる。

【０００３】磁気強化された容量結合型プラズマは、そ
れらのより高いｒｆ電力（高周波電力）の利用効率のた
め、ウェハー製造プロセスにおいて広く応用されてい
る。しかしながら、磁気的強化された容量結合型プラズ
マの大部分は、ウェハーの全表面に渡って不均一なプラ
ズマを作り出す。これは、プラズマ中の電子とイオンが
Ｅ×Ｂドリフトを受けるからであり、ここでＥとＢはそ
れぞれｒｆ電極表面上のＤＣ（直流）の電界と磁界の強
さである。このＥ×Ｂドリフトのために、プラズマは反
応容器の一方の側に向かって移動する。さらに、磁気的
強化プラズマの大部分においてｒｆ電極に与えられた磁
界はウェハー表面に至るまで延びる。このことは、磁界
がウェハーホルダに与えられる他のｒｆ電極の応用を禁
じるので、他の重大な問題となる。この理由は、再び、
プラズマがＥ×Ｂドリフトによって反応容器の一方の側
に移動されるということである。プラズマの一方の側へ
の移動はウェハーの表面上全体に渡って不均一なプラズ
マを作り出す。従って磁気的強化プラズマの大部分の応
用は制限を受けることになる。

【０００４】前述した問題に関する解決として上記電極
の下側にポイントカスプ磁界を作り出す複数のマグネッ
トを備えたｒｆ電極が提案された。ポイントカスプ磁界
はｒｆ電極の近傍に制限される。マグネットの構成すな
わち配列はｒｆ電極の表面上に強い磁界を作り、ウェハ
ーの表面上に磁界のない環境を作り出す。この磁界は電
子およびイオンのＥ×Ｂドリフトによって反応容器の一
方の側に向かってプラズマの移動を起こされることはな
い。その理由は、Ｅ×Ｂドリフトは局地的な領域に制限
され、隣のドリフトのどれも反対の方向に向いていると
いうことである。それ故に、Ｅ×Ｂドリフトはｒｆ電極
の表面の大きな面積領域に渡って広がらない。

【０００５】しかしながら、所定のマグネット配列に基
づくポイントカスプ磁界を有する前述のｒｆ電極は、同
様にまた、或る環境の下でウェハーの表面に渡って不均
一なプラズマを作ることができる。この状態は、図８〜
図１０を参照して詳細に説明される。

【０００６】図８は従来のプラズマ処理装置の断面図を
示す。この装置は反応容器１００とその中にあるウェハ
ーホルダ２０１を有している。ウェハーホルダ２０１は
底壁１１５の上に配置されている。ウェハーホルダ２１
０はｒｆ下部電極１０２と絶縁体１０４から成る。ｒｆ
下部電極１０２は絶縁体１０４の上面に配置されてい
る。下部電極１０２は電気的に反応容器１００から絶縁
されている。ウェハー１３０は下部電極１０２の上に搭
載されている。

【０００７】さらに、反応容器１００はウェハーホルダ
２０１の上方に上部電極１０１を有する。上部電極１０
１は円板状の形状を有し、さらに反応容器１００の内面
に固定されたリング形状の絶縁体１０３によって支持さ
れている。この構造は上部電極１０１を反応容器１００
の残りの部分から電気的に絶縁させる。複数のマグネッ
ト１０６は上部電極１０１の上面の上に配置されてい
る。多くのマグネット１０６は当該上面の上の円形領域
の中に配置されてる。マグネット１０６は上面に垂直な
線に沿って直交する形態にて配置され、そのため、反応
容器１００の内部に向かうマグネット１０６の各々の極
性は直線（辺の部分）上で隣り合うマグネット１０６の
それと反対であり、そして対角線上で隣り合うマグネッ
トのそれと同じである。これらのマグネットは上部電極
１０１の内側面の近くに閉じた磁束１０７を有する磁界
を生成する。上部電極１０１の上面側および下面側には
閉じた磁束１０７が多く存在する。

【０００８】上部電極１０１はｒｆ電力源１１３から整
合回路１０８を経由してｒｆ電流を与えられる。このｒ
ｆ電流の周波数は通常１０〜１５０ＭＨｚの範囲の中に
ある。さらに下部電極１０２はｒｆ電力源１１２から整
合回路１１１を経由してｒｆ電流を与えられてもよい
し、与えられなくてもよい。もしｒｆ電流が下部電極１
０２に与えられるという場合には、ｒｆ電流の周波数は
通常２０ＭＨｚ以下にある。

【０００９】プロセスガスが複数の導入口１０９を通し
て反応容器１００内に供給され、反応容器１００はガス
導出口１１０を介して排気されている。適当な低い圧
力、例えば１〜２０Ｐａの低圧力の下でｒｆ電流が上部
電極１０１に与えられるとき、容量結合機構によってプ
ラズマが生成される。この生成されたプラズマは、その
とき、閉じた磁束１０７によって閉じ込められることを
余儀なくされる。

【００１０】さらに、反応容器１００は天井壁１１４と
円筒形の側壁１０５を備えている。反応容器は気密な構
造を有するように作られている。

【００１１】

【発明が解決しようする課題】前述した反応容器１００
の構成に関連する問題を次に説明する。上で説明したマ
グネット配列は上部電極１０１の下面上に多くの数のポ
イントカスプ磁界１０７を作り出す。磁気的な配列は、
その縁の部分を除いて、上部電極１０１の上面上で均一
である。各マグネット１０６は、反対の極性の４つのマ
グネットと同じ極性の４つのマグネットとによって囲ま
れている。それ故に、上部電極１０１の中での磁界の分
布パターンはその縁の近傍における部分を除いて均一で
ある。さらに、各マグネットに関して反対の極性を有す
る４つのマグネットが存在するので、磁束１０７は反応
容器１００の中に深く侵入せず、その代わりに、短い距
離内で曲がり、異なる極性を有する磁極の方向に向か
う。従って、上部電極１０１の下面で強い磁界が存在
し、下部電極１０２に向う磁界の強さは急速に減衰す
る。このような条件は、ウェハー１３０の表面の近くの
領域において磁界のない環境を作り出す。

【００１２】磁界の均一な分布パターンは上部電極１０
１の縁の所で終わる。最も外側のマグネットは非常に接
近した距離にて反対の極性を有した状態のたった２つま
たは３つのマグネットを有している。上部プレート１０
１の平面図において、マグネット配列を示す図９におい
て示されるごとく、参照番号１２２，１２３，１２４，
１２５によって示される線の上のマグネットは交互に変
わる極性を有した状態で存在し、それらの各々は接近し
た距離にて反対の極性を有する３つのマグネットを持っ
ている。それ故に、これらのマグネットの各々は閉じた
ループを形成する磁束を作る。他方、参照番号１１８，
１１９，１２０，１２１によって示された線の上にある
マグネットは、反応容器１００の内部に向かう同じ極性
を有している。これらのマグネットの各々は接近した距
離にて反対の極性を有するたった２つのマグネットを持
つ。それ故に、これらのマグネットから出た磁束は他の
マグネット１０６のそれらに比較して反応容器１００の
内部に深く延びる。なお、参照番号１１６はＹ軸を示
し、１１７はＸ軸を示している。

【００１３】プラズマが生成されるとき、上部電極１０
１の近傍にある電子およびイオンはＥ×Ｂドリフトの下
で動くことを余儀なくされる。バルクプラズマ（bulk p
lasma：容積状プラズマ）の中では、ＤＣ（直流）の電
界は存在しない。それ故に、バルクプラズマ内での電子
は単純に磁束線に従って動く。ウェハーの表面上には全
く磁界が存在しないので、ウェハーのちょうど上方に存
在する電子は磁界による影響を受けない。

【００１４】しかしながら、線１１８，１１９，１２
０，１２１の上に位置するマグネットに関係する磁束
は、下部電極１０２の方向に向かって延びる。電子は磁
束に沿って移動するので、これらの場所に関連するプラ
ズマ密度は増加することになる。すなわち、ウェハーの
表面の全体に渡るプラズマ密度は不均一になる。結果と
して、ウェハー表面上の処理速度は同様にまた不均一と
なる。例えばドライエッチングの応用において、線１１
８，１１９，１２０，１２１に対応する場所でのエッヂ
速度は増加することになる。このことは図１０において
図式的に示されている。図１０において、１２６，１２
７，１２８，１２９によって示された領域はウェハー１
３０の残りの部分に比較してより高いエッチング速度を
持っている。実際的な応用において、直径３００ｍｍの
ウェハー全体でのエッチング速度の不均一性はおよそプ
ラスマイナス１５％であるということが観察された。

【００１５】現在のところ、ウェハー処理の大部分はウ
ェハーの表面上で非常に良好な処理速度の均一性をもっ
て行わなければならない。一般に、直径２００mmのウェ
ハーあるいは直径３００mmのウェハーでの許容される不
均一性はプラスマイナス５％よりも小さいことである。
従って、前述したプラズマ源は大部分のウェハー処理に
用いることができない。

【００１６】本発明の目的は、全体のｒｆ電極表面の下
にほとんど均一な磁束分布パターンを生成することがで
き、それによって均一な処理速度を実現することができ
るようにウェハー表面の全体に渡ってプラズマの均一な
分布を作ることができるプラズマ生成用ポイントカスプ
磁界を作るマグネット配列、およびプラズマ処理装置を
提供することにある。

【００１７】

【問題を解決するための手段】本発明によるプラズマ生
成用ポイントカスプ磁界を作るマグネット配列およびプ
ラズマ処理装置は、前述の目的を達成するため、次のよ
うに構成される。

【００１８】本発明のマグネット配列は、少なくともウ
ェハーの表面の上方に配置される電極と当該電極を支持
するための外側絶縁部材とを有するプラズマ処理装置に
用いられる。マグネット配列は、電極の外側表面の上に
離れて配列された複数のマグネットと、絶縁部材の外側
表面に対応する領域上に離れて配置された複数のマグネ
ットとから構成されている。上記の構造において、電極
に関連するマグネットと絶縁部材に関連するマグネット
は所定のマグネット配列を作る位置的および磁気的な関
係を満たすように配置されている。

【００１９】上記のマグネット配列において絶縁部材に
関連するマグネットはその位置を高くするように配置さ
れている。

【００２０】上記のマグネット配列において、絶縁部材
に関連するマグネットはそれらの磁気軸の先端が電極の
中心上方の上側スポットを向くように傾斜されている。

【００２１】上記のマグネット配列において、電極は中
央領域部分と外周部分を有し、絶縁部材に関連するマグ
ネットは当該外周部分の上に配置されている。

【００２２】本発明のプラズマ処理装置は、上部電極、
当該上部電極をその外側で支持する絶縁部材、ウェハー
が搭載された下部電極、容量結合型プラズマ源を備えて
成る反応容器と、上部電極の下側でポイントカスプ磁界
を作るマグネット配列とから構成されている。マグネッ
ト配列は上部電極の外側表面の上に離れて配置された複
数のマグネットと、絶縁部材の外側表面に対応する領域
に離れて配置された複数のマグネットとから構成されて
いる。この構造において、上部電極に関連するマグネッ
トと絶縁部材に関連するマグネットは所定のマグネット
配列を作り出す所定の位置的および磁気的の関係を満た
すように配置されている。

【００２３】当該プラズマ処理装置において、絶縁部材
に関連するマグネットはそれらの位置を高くするように
配置される。

【００２４】当該プラズマ処理装置において、絶縁部材
に関連するマグネットは、それらの磁気軸の先端が上部
電極の中心上方の上側スポットに向くように、傾斜され
ている。

【００２５】当該プラズマ処理装置において、上部電極
は中央領域部分と外周部分を有し、絶縁部材に関連する
マグネットは外周部分に配置される。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下に、添付された図面に従って
好ましい実施形態が説明される。実施形態のこの説明を
通して本発明の詳細が明らかにされる。

【００２７】本発明の第１実施形態が図１および図２に
従って説明される。図１は第１実施形態に係るマグネッ
ト配列を備えたプラズマ処理装置の断面図を示す。マグ
ネット配列は、上部電極１の上に配置された多数のマグ
ネット６を含む。マグネット６の各々は同じ形状および
同じ磁気力を有する。図２は、上側または下側から見た
上部電極１の上におけるマグネット配列のパターンを示
す平面図である。図２において、多数の小さな円は各々
のマグネット６の端面を示している。さらに、Ｎおよび
Ｓの文字は下側から見たマグネット６の磁気的極性を示
している。マグネット６の下側の磁極は交互に反対とな
るように配列されている。図２においてＸ軸１６および
Ｙ軸１７が示されている。

【００２８】この実施形態のプラズマ処理装置の基本的
なハードウエアの構造は、磁気的配列の部分を除いて、
従来技術で説明されたそれとほとんど同じである。

【００２９】プラズマ処理装置は反応容器５０を有して
いる。この反応容器５０は上部電極１、下部電極２、電
気的に電極を反応容器５０の残りの部分から絶縁する絶
縁部材（または絶縁体）３，４から構成されている。反
応容器５０は、上部壁（天井壁）１４、円筒形側壁５、
および底壁１５の部分から形成されている。上部電極１
の周りに当該上部電極を支持するように配置された絶縁
部材３は、通常、リング形状をしている。絶縁部材３と
して好ましくは誘電体リング板が用いられる。絶縁部材
３は円筒形側壁５に固定されている。上部電極１は金
属、通常はアルミニウムのごとき非磁性金属で作られて
いる。上部電極１の下面は、例えばＳｉ（シリコン）の
ような異なる物質で作られた薄い板で囲まれていてもよ
いし、囲まれていなくてもよい。これはプラズマの中
で、かつウェハーの表面上で所望の化学的反応を得るた
めである。図において当該薄い板の図示は省略されてお
り、それ故に図示されていない。加えて、上部電極１
は、上部電極１の中に形成された通路を通して冷却液を
流すことによって冷却されることもできる。この通路
は、図１において同様にまた示されていない。

【００３０】上部電極１は、ｒｆ電力源１３から整合回
路８を経由してｒｆ電流を与えられる。ｒｆ電流の周波
数は重要なことではなく、好ましくは１０〜３００ＭＨ
ｚの範囲の中に含まれる。プロセスガスは、複数のガス
導入口９を通して、反応容器５０の中に供給される。反
応容器５０は、円筒形側壁５に形成されたガス導出口１
０を経由して排気される。図１に示されるごとく、プロ
セスガスの導入口９は反応容器５０の側壁５の周りに設
けられている。しかしながら、反応容器５０の中にプロ
セスガスを供給する異なる機構を用いることもできる。
例えば、プロセスガスは、上部電極１に作られたガス導
入口を経由して供給することもできる。

【００３１】複数のマグネット６は、上部電極１と絶縁
部材（誘電体リング板）３の外側表面上に配置されてい
る。絶縁部材３は、図１および図２に示されるごとく、
上部電極１の周りに存在する。マグネット６は垂直線に
沿って直交する形態において配置され、そのため、反応
容器５０の内部に向かうマグネット６の各々の極性は直
線上に隣り合うマグネットに対して反対となり、かつ対
角線上に隣り合うマグネットとの間では同じになる。反
対の極性を持つ２つの隣り合うマグネットの距離は重要
な事項ではなく、５〜１００ｍｍの範囲で変えることが
できる。マグネットの高さも同様にまた重要なことでは
なく、通常は２ｍｍよりも大きくなっている。マグネッ
ト６の断面形状は四角または円形である。もし断面形状
が円形であるならば、マグネット６の直径は３〜５０ｍ
ｍの範囲にある。この値は重要な事項ではなく、上部電
極１の厚みや反応容器の寸法を考慮することによって選
択され得る。通常、すべてのマグネットは、それらの磁
極において同じ磁界の強さを持つように同じ磁気的物質
で作られている。磁極での各磁界の強さは重要なことで
はない。応用のタイプおよびウェハー（または基板）の
大きさに依存して、磁界の強さの値は変化される。

【００３２】一般にマグネット６から上部電極１の下面
までの距離は上部電極１の厚みによって決定される。上
部電極１の厚みは重要な事柄ではなく、通常、３ｍｍよ
りも大きい。しかしながら、上部電極の厚みの増大に伴
って、上部電極１の下面での磁界の強さは弱められる。
上部電極１の下面での磁界の強さが弱められることを避
けるため、上部電極１に孔を形成し、図３に示されるご
とく当該孔の中にマグネット６を配置することもでき
る。上部電極１にマグネットをセットするための当該構
造はマグネットから上部電極１の下面までの距離を減少
する。同様に、マグネット６は、図３に示されるごと
く、絶縁部材３に形成された孔の中に配置することもで
きる。

【００３３】適当な低い圧力、例えば１〜２０Ｐａの圧
力の下で上部電極１にｒｆ電流を与えるとき、プラズマ
は容量結合型のメカニズムによって生成される。このプ
ラズマは、このとき、閉じた磁束７によって閉じ込めの
作用を受ける。

【００３４】下部電極２はウェハーホルダ５１に設けら
れている。ウェハーホルダ５１は底壁１５に固定されて
いる。下部電極２は、ウェハーホルダ５１の絶縁部材４
の上面の上に配置されている。絶縁部材４は、下部電極
２を反応容器５０の残りの部分から電気的に孤立させ
る。ウェハー２３は下部電極２の上に搭載される。下部
電極２には、同様にまた、電力源１２から整合回路１１
を経由してｒｆ電流を与えられる。もしｒｆ電流が下部
電極２に与えられるならば、当該電流の周波数は、通
常、２０ＭＨｚ以下の範囲にある。

【００３５】本発明の第１実施形態においてマグネット
配列の重要な特徴は、同じマグネット配列が、上部電極
１の周囲のリング形状をした絶縁部材３の上にも及ぶよ
うに、上部電極１の外側領域に延長されているというこ
とである。このマグネット配列は、上部電極１と絶縁部
材３の内側表面の近くに、閉じた磁束７を伴う磁界を生
成する。

【００３６】前述したマグネット配列によって最も外側
のマグネット６は絶縁部材３の箇所に存在する。特に参
照番号１８，１９，２０，２１によって示された線の上
にあるマグネット６は、絶縁部材３の範囲内に存在し、
上部電極１から離れている。これらのマグネットは、基
本的に磁界を拡張するためのものであって、それによっ
て不均一なプラズマを作ることを可能にする。これらの
マグネット６は上部電極１から離れた位置にあるので、
下部電極２に向かう拡張する磁束は同様にまた絶縁部材
３の下側にあり、かつ上部電極１の表面領域から離れた
所にある。このことは、上部電極１の下側で磁束分布の
均一なパターンという結果をもたらす。リング形状の絶
縁部材３上の最も外側のマグネット６から出た拡張され
た磁束はさらにウェハー２３から離れたところにあるの
で、かつ絶縁部材３の下側にはまったくプラズマは生成
されないので、ウェハー２３上の処理速度に対する拡張
した磁束の影響は無視される。このことは、ウェハー表
面の全体に渡り径方向に均一なプラズマおよび均一な処
理速度という結果をもたらす。

【００３７】第１の実施形態によれば、上部電極１およ
びリング形状の絶縁部材３の上における前述したマグネ
ット配列によって作られたポイントカスプ磁界は容量結
合型のプラズマ処理装置に応用される。ポイントカスプ
磁界は、上部電極１の周縁部から離れたところで反応容
器の内部空間に向かって延びる磁束を位置させ、それに
よってウェハー２３の表面に渡って不均一なプラズマが
生成されることを最小化し、またはなくす。

【００３８】次に、図４を参照して本発明の第２の実施
形態を説明する。第２実施形態のプラズマ処理装置は第
１実施形態の変形である。ここでは、マグネット配列の
みが修正されており、その他のハードウエアの構成は第
１実施形態において説明されたそれと同じである。それ
故に、ここではマグネット配列のみが説明される。図４
において、図１に示されたそれらと実質的に同一の要素
はそれぞれ同じ参照番号が付されている。

【００３９】磁気的配列のパターンは第１実施形態にお
いて述べられたそれと同じである。すなわち、マグネッ
ト６は垂直線に沿って直交の形態にて配置されており、
そのため、反応容器５０の内部に向かう磁極６の各々の
極性は直線上に隣り合うマグネットのそれと反対になっ
ており、そして対角線上にて隣り合うマグネットのそれ
と同じになっている。上部電極１の上に配置されたマグ
ネット６は同じ配列様式において同じ平面の上に存在す
る。リング形状の絶縁部材３の上に配置されたマグネッ
ト６は、図４に示されるごとく、マグネット６の位置が
上部電極１からさらに離れるとき次第に高くなるように
なっている。上側または下側から見たマグネット配列の
パターンは第１実施形態のそれに比較して変化はない。

【００４０】マグネット６の磁界の寸法および強さは、
第１実施形態において述べられたそれらと同じである。

【００４１】前述したマグネット配列は、同様にまた、
第１実施形態で述べたように上部電極１の下側で均一な
磁界の分布を作り出す。さらにリング形状の絶縁部材３
の下面での磁界の強さは側壁５に向かう方向において次
第に減少される。何故ならば、絶縁部材３におけるマグ
ネット６は側壁５に向かう方向において次第にその高さ
が高められるからである。このことは図４において図式
的に示されている。従って、最も外側の磁界における延
長される磁束はリング形状の絶縁部材３の中にあり、ま
たは絶縁部材３の下面の下側に少しのみ延びる。それ故
に、磁界を形成する線に沿うプラズマの動きはさらに抑
制される。このことはウェハー２３の表面全体に渡るプ
ラズマの均一性を改善する。

【００４２】次に、本発明の第３実施形態が図５を参照
して説明される。第３実施形態のプラズマ処理装置は、
同様にまた、第１実施形態の変形例である。ここに第１
実施形態と比較してマグネット配列のみが修正されてお
り、他の基本的なハードウェア構成は第１実施形態にお
いて説明されたそれと同じである。それ故に、図５を参
照して以下においてマグネット配列のみが説明される。
図５において図１で示されたそれらと実質的に同一な要
素はそれぞれ同じ参照番号が付されている。

【００４３】マグネット配列のパターンは第１および第
２の実施形態において説明されたそれと同じである。上
部電極１の上に配置されたマグネット６は、上部電極１
の上面に対応する同じ平面の上に存在し、そしてさらに
各マグネット６の磁軸２４はお互いに平行になってい
る。他方、リング形状の絶縁部材３の上または中に配置
されたマグネット６は前述した平面とは異なる他の平面
の上にあり、それらの磁軸２４は上部電極１の上のそれ
らと平行ではない。リング形状の絶縁部材３の上に配置
されたマグネット６は傾斜しており、そのため、各々の
磁軸の上端は上部電極１の中心部分の上方の上側スポッ
トに向いている。最も外側のマグネットの傾斜角度は、
内側のマグネットのそれよりもより小さい。絶縁部材３
におけるマグネット６の配列は、さらに、マグネット配
列の周縁部分において反応容器５０の中へ延びる磁束の
侵入を最小化する。このことはウェハー表面上における
プラズマ均一性を改善する。なお第３実施形態におい
て、上部電極１の周囲の領域に配置されたリング形状の
絶縁部材の厚みは相対的に増大されるようになるという
ことに留意すべきである。

【００４４】次に本発明の第４実施形態が図６を参照し
て説明される。第４実施形態のプラズマ処理装置は第２
実施形態の変形例である。ここで、第２実施形態に比較
して上部電極と絶縁部材の形状のみが修正されており、
他のハードウエアの構成は第２実施形態において説明さ
れたそれと同じである。マグネット配列は第１実施形態
のそれとは異なっているが、第２実施形態のそれとは同
じである。それ故に、ここでは上部電極と絶縁部材のみ
が図６を参照してマグネット配列の特徴に関連して説明
される。図６において、図４に示されたそれらと実質的
に同一な要素はそれぞれ同じ参照番号が割り当てられて
いる。

【００４５】上部電極６１は２の部分を有している。第
１の部分は、円形の平板形状を有する中央領域部分６１
ａであり、他の部分は外周部分６１ｂである。中央領域
部分６１ａは第１実施形態で説明された上部プレート１
に対応する。外周部分６１ｂは図６において上部電極６
１の周縁部分を上方側に折り曲げることによって形成さ
れる。相対的に大きな厚みを有するリング形状の絶縁部
材６２は傾斜を有するように作られた内面６２ａを有し
ている。絶縁部材６２の当該内面６２ａにおいて内側の
縁は低い位置にあり、そして外側の縁は高い位置にあ
る。内面６２ａはその断面の形状においてまっすぐな傾
斜を有している。上部電極６１は絶縁部材６２の内面に
取り付けられかつ当該内面によって支持されており、こ
れにより外周部分６１ｂは傾斜された内面６２ａに接触
保持されるようにされている。マグネット６のマグネッ
ト配列のパターンは第２実施形態において説明されたそ
れと同じである。すなわち、中央領域部分６１ａに配置
されたマグネット６は同じ高さの平面の上に存在し、そ
れは中央領域部分６１ａの上面に対応している。外周部
分６１ｂの上に配置されたマグネット６の位置はその位
置が外方に向かって変化させられるにつれて次第に高く
なる。マグネット６のすべては上部電極６１の上に配置
されている。

【００４６】リング形状の絶縁部材６２に対応する外周
部分６１ｂの上に配置されたマグネット６の配列は、マ
グネット配列の縁部分で延びる磁束を取り除く。

【００４７】次に本発明の第５の実施形態が図７を参照
して説明される。第５実施形態のプラズマ処理装置は第
４実施形態の変形である。第５実施形態は、上部電極６
１と絶縁部材６２の特徴的な形状を示している。第５実
施形態において、マグネット配列は第４実施形態に比較
して修正されており、そして他のハードウェアの構成は
第４実施形態で説明されたそれと同じである。マグネッ
ト配列は第３実施形態でのそれと実質的に同じである。
図７において、図１および図６において示されたそれら
と実質的に同一な要素にはそれぞれ同一の参照番号が割
り当てられている。

【００４８】上部電極６１は中央領域部分６１ａと外周
部分６１ｂを有している。リング形状の絶縁部材６２は
傾斜を有するように作られた内面６２ａを有している。
内面６２ａはその断面形状において直線の傾斜を持って
いる。中央領域部分６１ａの上に配置されたマグネット
６は同じ高さの平面の上にあり、それらの磁軸は相互に
平行である。外周部分６１ｂの上に配置されたマグネッ
ト６は外側にその位置が変化するにつれて次第に高くな
り、そしてさらにそれらはそれらの磁軸が外周部分６１
ｂの上面に垂直になるように配置されている。マグネッ
ト６のすべてが上部電極６１の上に配置されている。

【００４９】リング形状をした絶縁部材６２に対応する
外周部分６１ｂの上に配置されたマグネット６の配列
は、さらに、マグネット配列の周縁部分で延びる磁束を
最小化しかつ取り除く。

【００５０】

【発明の効果】本発明によるポイントカスプ磁界を作る
ためのマグネット配列あるいは当該マグネット配列を備
えたプラズマ処理装置は、上部電極の所定の周縁領域に
存在する磁束が最小化されるか、または取り除かれるの
で、ウェハーの表面全体でのプラズマ分布の均一性を改
善することができ、それによってウェハー表面における
処理の均一性を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この図は第１実施形態によるプラズマ処理装置
の縦断面図である。

【図２】この図は第１実施形態における上部電極および
絶縁部材の上のマグネット配列を示す平面図である。

【図３】この図は第１実施形態の変形例としてのプラズ
マ処理装置の断面図を示す。

【図４】この図は第２実施形態によるプラズマ処理装置
の断面図である。

【図５】この図は第３実施形態によるプラズマ処理装置
の断面図である。

【図６】この図は第４実施形態によるプラズマ処理装置
の断面図である。

【図７】この図は第５実施形態によるプラズマ処理装置
の断面図である。

【図８】この図は従来のプラズマ処理装置の断面図であ
る。

【図９】この図は従来装置での上部電極上のマグネット
配列を示す平面図である。

【図１０】この図は技術的問題の領域を示すためウェハ
ーを示す平面図である。

【参照符号の説明】

１ 上部電極 ２ 下部電極 ３ 絶縁部材 ４ 絶縁部材 ６ マグネット ７ 磁束 ２３ ウェハー ５１ ウェハーホルダ ６１ 上部電極 ６２ 絶縁部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F004 AA01 BA08 BB07 BD04 BD05 5F045 AA08 BB02 EB02 EC01 EH14 EH16 EH19

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウェハー表面の上方に配置される電極と
   前記電極を支持する外側絶縁部材を有するプラズマ処理
   装置で使用され、 前記電極の外面の上に離れて配置された複数のマグネッ
   ト、および前記絶縁部材の外面に対応する領域に離れて
   配置された複数のマグネットを備え、 上記において前記電極に関係する前記マグネットと前記
   絶縁部材に関係する前記マグネットは所定のマグネット
   配列を作る位置的および磁気的な関係を満たすように配
   置されていることを特徴とするプラズマ生成用ポイント
   カスプ磁界を作るマグネット配列。
2. 【請求項２】 前記絶縁部材に関係する前記マグネット
   はそれらの位置を高くするよう配置されることを特徴と
   する請求項１記載のプラズマ生成用ポイントカスプ磁界
   を作るマグネット配列。
3. 【請求項３】 前記絶縁部材に関係する前記マグネット
   は、前記電極の中心上方の上側スポットにそれらの磁軸
   の先端を向けるように傾斜されることを特徴とする請求
   項１または２記載のプラズマ生成用ポイントカスプ磁界
   を作るマグネット配列。
4. 【請求項４】 前記電極は中央領域部分と外周部分を有
   し、前記絶縁部材に関係する前記マグネットは前記外周
   部分の上に配置されることを特徴とする請求項２または
   ３記載のプラズマ生成用ポイントカスプ磁界を作るマグ
   ネット配列。
5. 【請求項５】 上部電極、この上部電極をその外側で支
   持する絶縁部材、ウェハーが搭載される下部電極、容量
   結合型プラズマ源を含む反応容器と、 前記上部電極の外面の上に離れて配置された複数のマグ
   ネット、および前記絶縁部材の外面に対応する領域の上
   に離れて配置された複数のマグネットとから成り、 上記において前記上部電極に関連する前記マグネットと
   前記絶縁部材に関連する前記マグネットが所定の位置的
   および磁気的な関係を満たすように配置され、前記上部
   電極の下側にポイントカスプ磁界を作るためのマグネッ
   ト配列と、 を備えて成ることを特徴とするプラズマ処理装置。
6. 【請求項６】 前記絶縁部材に関連する前記マグネット
   はそれらの位置を高めるように配置されることを特徴と
   する請求項５記載のプラズマ処理装置。
7. 【請求項７】 前記絶縁部材に関連する前記マグネット
   は前記上部電極の中心上方の上側スポットに向けてそれ
   らの磁軸の先端を向けるように傾斜されることを特徴と
   する請求項５または６記載のプラズマ処理装置。
8. 【請求項８】 前記上部電極は中央領域部分と外周部分
   を有し、前記絶縁部材に関連する前記マグネットは前記
   外周部分に配置されることを特徴とする請求項６または
   ７記載のプラズマ処理装置。