プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
【課題】周方向全体に渡ってカスプ磁場によるプラズマの閉じこめ効果を高めることでプラズマ処理の均一性を高める。
【解決手段】減圧された処理室内に処理ガスのプラズマを生成することにより基板に対して所定の処理を施すプラズマ処理装置であって，処理室の周囲に沿って上下に離間して設けられた２つのマグネットリング２１０，２２０を有し，各マグネットリングは内周面にその周方向に沿って２個ずつ交互に極性が逆になる順序で同じように配列された多数のセグメント２１２，２２２を有する磁場形成部２００を備え，磁場形成部は，下部マグネットリング２２０を上部マグネットリング２１０に対して周方向にずらして配置することで上下の磁極配置をずらしたものである。
【解決手段】減圧された処理室内に処理ガスのプラズマを生成することにより基板に対して所定の処理を施すプラズマ処理装置であって，処理室の周囲に沿って上下に離間して設けられた２つのマグネットリング２１０，２２０を有し，各マグネットリングは内周面にその周方向に沿って２個ずつ交互に極性が逆になる順序で同じように配列された多数のセグメント２１２，２２２を有する磁場形成部２００を備え，磁場形成部は，下部マグネットリング２２０を上部マグネットリング２１０に対して周方向にずらして配置することで上下の磁極配置をずらしたものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，処理室内にプラズマを生成することにより半導体ウエハ，ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）基板，太陽電池基板などの基板を処理するプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板例えば半導体ウエハ（以下，単に「ウエハ」とも称する）に対してスパッタリング，エッチング，成膜などのプラズマ処理を行うのに，ウエハの処理面に均一な処理を行うために，処理室内にプラズマの周囲を囲むようなカスプ磁場を発生させるプラズマ処理装置がある。
【０００３】
このようなプラズマ処理装置では，極性の異なる磁石を周方向に交互に配置してなる所謂マルチポールリング磁石を処理室の周囲に配置することでカスプ磁場を発生させるようになっている。このカスプ磁場によってプラズマを閉じこめることができるので，ウエハに対するプラズマ処理の均一性を高めることができる。
【０００４】
従来はウエハのセンタ部とエッジ部での処理の均一性をより高めるために，２つのマルチポールリング磁石を上下に配置してその間隔を調整したり，これらのマルチポールリング磁石を回転させたりするものが知られている（例えば下記特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２３４３３１号公報
【特許文献２】特開２０００−３０６８４５号公報
【特許文献３】特開２００４−１１１３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら，特許文献１，２に示すように上下にリング磁石を並べるタイプのプラズマ処理装置では，上下の磁性配列によっては，カスプ磁場を形成する磁力線は処理室の側壁に平行な磁場よりも垂直な磁場の方が大きい部分が多くなる場合もある。このような場合には，プラズマの径方向（側壁に平行な磁場を横切る方向）の拡散係数を十分に小さくできないのでプラズマの閉じこめ効果を十分に発揮できず，ウエハのセンタ部とエッジ部とで処理の均一性が低下するとともに，側壁にダメージを与える虞がある。
【０００７】
なお，特許文献３には２つのリング磁石を相対的に回転させるものが記載されているものの，これはダイポールリング磁石である。ダイポールリング磁石は，処理室の周囲に複数の異方性セグメント磁石をその磁化方向を少しずつ変えてリング状に配置することで全体として一様な水平磁場をウエハ上に形成するものである。これは，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。
【０００８】
このようなダイポールリング磁石では，ウエハ上に形成される磁場の方向によって均一性が大きく左右される点で，ウエハ上にはほとんど磁場が形成されないマルチポールリング磁石の場合とは大きく事情が異なる。このため，ダイポールリング磁石での考え方をマルチポールリング磁石の場合にそのまま適用することはできない。
【０００９】
そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，周方向全体に渡ってカスプ磁場によるプラズマの閉じこめ効果を高めることでプラズマ処理の均一性を高めることができるプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，減圧された処理室内に処理ガスのプラズマを生成することにより基板に対して所定の処理を施すプラズマ処理装置であって，前記処理室内に設けられ，前記基板を載置する載置台と，前記処理室内に前記処理ガスを導入する処理ガス導入部と，前記処理室内を排気して減圧する排気部と，前記処理室の周囲に沿って上下に離間して設けられた２つのマグネットリングを有し，前記各マグネットリングは内周面にその周方向に沿って１個ずつ又は複数個ずつ交互に極性が逆になる順序で同じように配列された多数のセグメントを有する磁場形成部と，を備え，前記磁場形成部は，前記一方のマグネットリングを前記他方のマグネットリングに対して周方向にずらして配置することで上下の磁極配置をずらしたことを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。なお，前記セグメントは，例えば永久磁石セグメント又は電磁石の磁極セグメントで構成される。
【００１１】
この場合，前記セグメントの同極連続数をｍとすると，前記セグメントの１個分から（２ｍ−１）個分まで前記一方のマグネットリングを周方向にずらして前記基板に対するプラズマ処理を実行したときに，前記基板の処理結果が最も良好な場合のセグメント数をずらし調整量として記憶部に記憶しておき，前記基板に対するプラズマ処理を実行する前に前記ずらし調整量のセグメント数分だけ前記一方のマグネットリングを前記他方のマグネットリングに対して周方向にずらして配置することが好ましい。
【００１２】
また，前記一方のマグネットリングを前記他方のマグネットリングに対して周方向にずらすように回転させるリングずらし量調整機構と，前記リングずらし量調整機構を制御する制御部と，を備え，前記記憶部には，前記プラズマ処理の複数の処理条件に応じて求めた前記ずらし調整量が前記各処理条件に関連づけられて記憶されており，前記制御部は，前記処理条件に基づいて前記基板に対するプラズマ処理を実行する前に，その処理条件に関連づけられたずらし調整量を読み出して，その分だけ前記リングずらし量調整機構を制御して前記一方のマグネットリングの周方向のずらし量を調整するようにしてもよい。
【００１３】
この場合，前記各マグネットリングの上下方向の間隔を調整するリング間隔調整機構を備え，前記記憶部には前記各処理条件に前記ずらし調整量とともに間隔調整量も記憶されており，前記制御部は，前記処理条件に基づいて前記基板に対するプラズマ処理を実行する前に，その処理条件に関連づけられた間隔調整量を読み出して，その分だけ前記リング間隔調整機構を制御して前記上下方向の間隔を調整するようにしてもよい。
【００１４】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，減圧された処理室内に処理ガスのプラズマを生成することにより基板に対して所定の処理を施すプラズマ処理装置のプラズマ処理方法であって，前記プラズマ処理装置は，前記処理室内に設けられ，前記基板を載置する載置台と，前記処理室内に前記処理ガスを導入する処理ガス導入部と，前記処理室内を排気して減圧する排気部と，前記処理室の周囲に沿って上下に離間して設けられた２つのマグネットリングを有し，前記各マグネットリングは内周面にその周方向に沿って１個ずつ又は複数個ずつ交互に極性が逆になる順序で同じように配列された多数のセグメントを有する磁場形成部と，前記一方のマグネットリングを前記他方のマグネットリングに対して周方向にずらすように回転させるリングずらし量調整機構と，前記プラズマ処理の複数の処理条件に応じて求めたずらし調整量が前記各処理条件に関連づけられて記憶された前記記憶部とを備え，前記処理条件に基づいて前記基板に対するプラズマ処理を実行する前に，その処理条件に関連づけられたずらし調整量を読み出して，その分だけ前記リングずらし量調整機構を制御して前記一方のマグネットリングの周方向のずらし量を調整することで上下の磁極配置を前記ずらし調整量だけずらしたことを特徴とするプラズマ処理方法が提供される。なお，前記セグメントは，例えば永久磁石セグメント又は電磁石の磁極セグメントで構成される。
【００１５】
この場合，前記各処理条件に関連付けられるずらし調整量は，前記セグメントの同極連続数をｍとすると，前記各処理条件で前記セグメントの１個分から（２ｍ−１）個分まで前記一方のマグネットリングを周方向にずらして前記基板に対するプラズマ処理を実行したときに，前記基板の処理結果が最も良好な場合のセグメント数であることが好ましい。
【００１６】
また，前記各マグネットリングの上下方向の間隔を調整するリング間隔調整機構を備え，前記記憶部には前記各処理条件に前記ずらし調整量とともに間隔調整量も記憶されており，前記処理条件に基づいて前記基板に対するプラズマ処理を実行する前に，その処理条件に関連づけられた間隔調整量を読み出して，その分だけ前記リング間隔調整機構を制御して前記上下方向の間隔を調整するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば，上下のマグネットリングの磁極配置をずらすことで，処理室の側壁に垂直な方向の磁場を減少させるとともに側壁に平行な方向の磁場を増加させることができる。これにより，周方向全体に渡ってプラズマの拡散を抑制することができるので，カスプ磁場によるプラズマの閉じこめ効果をより高めることができ，これによって基板処理の均一性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態にかかるプラズマ処理装置の構成例を示す断面図である。
【図２Ａ】同実施形態におけるマグネットリングの構成の概略を示す斜視図であって，周方向のずらし調整量なしの場合である。
【図２Ｂ】同実施形態におけるマグネットリングの構成の概略を示す斜視図であって，周方向のずらし調整量ありの場合である。
【図３Ａ】同実施形態におけるリング間隔調整機構を説明するための断面図であって，上下方向のリング間隔を広くした場合である。
【図３Ｂ】同実施形態におけるリング間隔調整機構を説明するための断面図であって，上下方向のリング間隔を狭くした場合である。
【図４】本実施形態におけるマグネットリングで形成される磁場を説明するための観念図である。
【図５】本実施形態におけるマグネットリングで形成される磁力線を説明するための斜視図である。
【図６Ａ】同実施形態における作用説明図であって，側壁に垂直な方向の磁場が強い場合である。
【図６Ｂ】同実施形態における作用説明図であって，側壁に平行な方向の磁場が強い場合である。
【図７】ずらし調整量と上下の極性配置との関係を示す図である。
【図８】径方向の距離と，磁場強度の大きさ｜Ｂ｜及びその直角方向成分の大きさ（｜Ｂｒ｜，｜Ｂθ｜，｜ＢＺ｜）との関係を示す図である。
【図９】処理室の側壁に対する磁力線の入射角と磁束密度との関係を示す図である。
【図１０】本実施形態におけるカスプ磁場によるプラズマの拡散抑制効果を説明するための観念図である。
【図１１】本実施形態におけるマグネットリングのずらし調整量を変えてプラズマエッチング処理を行った場合のエッチングレートを測定した結果を示す図である。
【図１２】本実施形態におけるマグネットリングを電磁石で構成した場合の構成例を示す図である。
【図１３】図１２に示すマグネットリングのずらし調整量を変えてプラズマエッチング処理を行った場合のエッチングレートを測定した結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
（プラズマ処理装置の構成例）
先ず，本発明の実施形態にかかるプラズマ処理装置の概略構成を図面を参照しながら説明する。図１は，本実施形態にかかるプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。ここでは，下部電極（サセプタ）に周波数が異なる２周波の高周波を印加する容量結合型（平行平板型）のプラズマエッチング装置として構成されたプラズマ処理装置１００を例に挙げる。
【００２１】
プラズマ処理装置１００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またはステンレス鋼等の金属から成る円筒形状に成形された処理容器を有する処理室（チャンバ）１０２を備える。処理室１０２は接地されている。処理室１０２内には，基板例えば半導体ウエハ（以下，単に「ウエハ」とも称する。）Ｗを載置する載置台を兼ねた円板状の下部電極（サセプタ）１１０と，下部電極１１０に対向して配設され，処理ガスやパージガスなどを導入するシャワーヘッドを兼ねた上部電極１２０とを備える。
【００２２】
下部電極１１０は例えばアルミニウムからなる。下部電極１１０は処理室１０２の底部から垂直上方に延びる筒状部１０４に絶縁性の筒状保持部１０６を介して保持されている。下部電極１１０の上面には，ウエハＷを静電吸着力で保持するための静電チャック１１２が設けられている。静電チャック１１２は例えば導電膜からなる静電チャック電極１１４を絶縁膜内に挟み込んで構成される。静電チャック電極１１４には直流電源１１５が電気的に接続されている。この静電チャック１１２によれば，直流電源１１５からの直流電圧により，クーロン力でウエハＷを静電チャック１１２上に吸着保持することができる。
【００２３】
下部電極１１０の内部には冷却機構が設けられている。この冷却機構は，例えば下部電極１１０内の円周方向に延在する冷媒室１１６に，図示しないチラーユニットからの所定温度の冷媒（例えば冷却水）を配管を介して循環供給するように構成される。冷媒の温度によって静電チャック１１２上のウエハＷの処理温度を制御できる。
【００２４】
下部電極１１０と静電チャック１１２には伝熱ガス供給ライン１１８がウエハＷの裏面に向けて配設されている。伝熱ガス供給ライン１１８には例えばＨｅガスなどの伝熱ガス（バックガス）が導入され，静電チャック１１２の上面とウエハＷの裏面との間に供給される。これにより，下部電極１１０とウエハＷとの間の熱伝達が促進される。下部電極１１０上に載置されたウエハＷの周囲を囲むようにフォーカスリング１１９配置されている。フォーカスリング１１９は，例えば石英やシリコンからなり，筒状保持部１０６の上面に設けられている。
【００２５】
上部電極１２０は処理室１０２の天井部に設けられている。上部電極１２０は接地されている。上部電極１２０には処理室１０２内での処理に必要なガスを供給する処理ガス供給部１２２が配管１２３を介して接続されている。処理ガス供給部１２２は，例えば処理室１０２内でのウエハのプロセス処理や処理室１０２内のクリーニング処理などに必要な処理ガスやパージガスなどを供給するガス供給源，ガス供給源からのガスの導入を制御するバルブ及びマスフローコントローラにより構成される。
【００２６】
上部電極１２０には多数のガス通気孔１２５を有する下面の電極板１２４と，この電極板１２４を着脱可能に支持する電極支持体１２６とを有する。電極支持体１２６の内部にバッファ室１２７が設けられている。このバッファ室１２７のガス導入口１２８には上記処理ガス供給部１２２の配管１２３が接続されている。
【００２７】
処理室１０２の側壁と筒状部１０４との間には排気路１３０が形成され，この排気路１３０の入口または途中に環状のバッフル板１３２が取り付けられるとともに，排気路１３０の底部に排気口１３４が設けられている。この排気口１３４には排気管を介して排気装置１３６が接続されている。排気装置１３６は，例えば真空ポンプを備え，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。また，処理室１０２の側壁には，ウエハＷの搬入出口を開閉するゲートバルブ１０８が取り付けられている。
【００２８】
下部電極１１０には，２周波重畳電力を供給する電力供給装置１４０が接続されている。電力供給装置１４０は，第１周波数の第１高周波電力（プラズマ生起用高周波電力）を供給する第１高周波電力供給機構１４２と，第１周波数よりも低い第２周波数の第２高周波電力（バイアス電圧発生用高周波電力）を供給する第２高周波電力供給機構１５２から構成されている。
【００２９】
第１高周波電力供給機構１４２は，下部電極１１０側から順次接続される第１フィルタ１４４，第１整合器１４６，第１電源１４８を有している。第１フィルタ１４４は，第２周波数の電力成分が第１整合器１４６側に侵入することを防止する。第１整合器１４６は，第１高周波電力成分をマッチングさせる。
【００３０】
第２高周波電力供給機構１５２は，下部電極１１０側から順次接続される第２フィルタ１５４，第２整合器１５６，第２電源１５８を有している。第２フィルタ１５４は，第１周波数の電力成分が第２整合器１５６側に侵入することを防止する。第２整合器１５６は，第２高周波電力成分をマッチングさせる。
【００３１】
処理室１０２にはその周囲を囲むように磁場形成部２００が配設されている。磁場形成部２００は，処理室１０２の周囲に沿って上下に離間して配置された上部マグネットリング２１０と下部マグネットリング２２０を備え，処理室１０２内にプラズマ処理空間を囲むカスプ磁場を発生させる。マグネットリング２１０，２２０は，一方に対して他方を周方向に回転自在に構成されるとともに，これらの鉛直方向の間隔を可変自在に構成される。
【００３２】
ここでは，上部マグネットリング２１０に対して下部マグネットリング２２０が回転するように構成するとともに，各マグネットリング２１０，２２０をウエハの処理面の高さを中心にして上下に駆動するように構成する場合を例に挙げる。このような各マグネットリング２１０，２２０の具体的構成と作用効果については後述する。なお，各マグネットリング２１０，マグネットリング２２０の駆動機構はここでの例に限られるものではない。例えば下部マグネットリング２２０に対して上部マグネットリング２１０が回転するように構成してもよい。
【００３３】
プラズマ処理装置１００には，制御部（全体制御装置）１６０が接続されており，この制御部１６０によってプラズマ処理装置１００の各部が制御されるようになっている。また，制御部１６０には，オペレータがプラズマ処理装置１００を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや，プラズマ処理装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなる操作部１６２が接続されている。
【００３４】
さらに，制御部１６０には，プラズマ処理装置１００で実行される各種処理（ウエハＷに対するプラズマ処理など）を制御部１６０の制御にて実現するためのプログラムやプログラムを実行するために必要な処理条件（レシピ）などが記憶された記憶部１６４が接続されている。
【００３５】
記憶部１６４には，例えば複数の処理条件（レシピ）が記憶されている。また，各処理条件に関連づけられた後述する各マグネットリング２１０，２２０のずらし調整量を記憶しておいてもよい。各処理条件は，プラズマ処理装置１００の各部を制御する制御パラメータ，設定パラメータなどの複数のパラメータ値をまとめたものである。各処理条件は例えば処理ガスの流量比，処理室内圧力，高周波電力などのパラメータ値を有する。
【００３６】
なお，これらのプログラムや処理条件はハードディスクや半導体メモリに記憶されていてもよく，またＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ等の可搬性のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体に収容された状態で記憶部１６４の所定位置にセットするようになっていてもよい。
【００３７】
制御部１６０は，操作部１６２からの指示等に基づいて所望のプログラム，処理条件を記憶部１６４から読み出して各部を制御することで，プラズマ処理装置１００での所望の処理を実行する。また，操作部１６２からの操作により処理条件を編集できるようになっている。
【００３８】
（マグネットリングの構成例）
次に，各マグネットリング２１０，２２０の構成例について図面を参照しながら説明する。図２Ａ，図２Ｂは，各マグネットリング２１０，２２０の構成例を示す斜視図である。図２Ａは各マグネットリング２１０，２２０のずらし調整量なしの場合であり，図２Ｂは下部マグネットリング２２０を上部マグネットリング２１０に対して１セグメント分だけ周方向にずらした場合である。
【００３９】
図３Ａ，図３Ｂは，リング間隔調整機構２３２を説明するための断面図である。図３Ａは上下方向のリング間隔を広くした場合であり，図３Ｂは上下方向のリング間隔を狭くした場合である。なお，図３Ａ，図３Ｂにおいて処理室１０２の構成は図１に示すものと同様であるが，同図ではリング間隔調整機構２３２の説明を分かり易くするため，簡略化している。
【００４０】
図２Ａに示すように，各マグネットリング２１０，２２０は内周面（処理室１０２の側壁の外周面に対向する面）の周方向に環状（同心円状）に磁極が並ぶように多数のセグメント２１２，２２２が配列している。ここでは，セグメント２１２，２２２をそれぞれ永久磁石で構成した場合を例に挙げている。セグメント２１２，２２２を構成する磁石材料は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、公知の磁石材料を適用することができる。またセグメント２１２，２２２の断面形状も長方形に限られるものではなく，円形、正方形、台形等、任意の形状を採用することができる。
【００４１】
ここで，セグメント２１２，２２２の具体的な配置例を図２Ａを参照しながら詳細に説明する。各マグネットリング２１０，２２０のセグメント２１２，２２２の配列は同じであるので，ここでは上部マグネットリング２１０を代表して説明する。
【００４２】
図２Ａに示す上部マグネットリング２１０において，セグメント２１２はマルチポール状態で配列されている。すなわち，セグメント２１２は上部マグネットリング２１０の周方向に沿って極性（Ｎ極とＳ極）が複数個（例えば２個）ずつ交互に逆になるように配列されている。この例では，図４に示すように１８極のセグメント磁石を２個ずつ配列している。
【００４３】
なお，セグメント２１２，２２２の個数や配列は図２Ａ，図４に示すものに限られるものではない。例えば同じ極性のセグメント２１２，２２２を連続して配列する数は，２個に限られるものではなく，３個以上でもよい。また，セグメント２１２，２２２を１個ずつ交互に極性が逆になるように配列してもよい。
【００４４】
図１に示すように磁場形成部２００は，上部マグネットリング２１０に対して下部マグネットリング２２０を周方向に所定のずらし調整量だけ回転するリングずらし量調整機構（例えばモータ）２３０を備える。ずらし調整量は回転角度で設定してもよいが，ここでは上下でずらすセグメント２１２の数ｎで設定する場合を例に挙げる。例えば下部マグネットリング２２０を図２Ａに示す位置から１セグメント分だけずらすように回転すると図２Ｂに示すようになる。
【００４５】
また，磁場形成部２００は，図１に示すように各マグネットリング２１０，２２０のそれぞれを鉛直方向に駆動するリング間隔調整機構（例えばモータ）２３２を備える。各マグネットリング２１０，２２０の間隔を図３Ａに示す状態から図３Ｂの状態のように狭くすることで，各マグネットリング２１０，２２０によって発生するカスプ磁場を大きくすることができる。
【００４６】
この場合，各マグネットリング２１０，２２０は，ウエハＷの表面の高さから上下に同じ距離だけ離間させることが好ましい。ここでは図３Ａに示すようにウエハＷの処理面の高さを基準高さ（０ｍｍ）とし，この基準高さと上部マグネットリング２１０との距離ｄｍｍ，基準高さと下部マグネットリング２２０との距離−ｄｍｍをそれぞれリング間隔調整量とする。
【００４７】
次に，各マグネットリング２１０，２２０の作用効果をプラズマ処理装置１００の動作とともに図面を参照しながら説明する。図４，図５は，各マグネットリング２１０，２２０によって形成される磁場を説明するための観念図である。図４は各マグネットリング２１０，２２０を上方から見た図である。図５は，各マグネットリング２１０，２２０の一部に発生する磁力線を説明するための斜視図である。図４，図５は各マグネットリング２１０，２２０のずらし調整量なしの場合である。なお，図４のセグメント２１２，２２２の配列は，発生する磁力線を分かり易く表現するため，同じ極性の２つのセグメント２１２，２２２ずつ離間して表現したものである。
【００４８】
本実施形態にかかるプラズマ処理装置１００によって，例えば処理室１０２内のウエハＷにエッチング処理などのプロセス処理を施す場合には，処理ガス供給部１２２により処理室１０２内に所定の処理ガスを導入し，排気装置１３６により処理室１０２内を排気することにより，所定の真空度まで減圧する。
【００４９】
この状態で，下部電極１１０に，第１電源１４８から第１高周波として１０ＭＨｚ以上，例えば１００ＭＨｚを供給し，第２電源１５８から第２高周波として２ＭＨｚ以上１０ＭＨｚ未満，例えば３ＭＨｚの第２の高周波電力を供給する。これにより，第１高周波の働きで下部電極１１０と上部電極１２０との間に処理ガスのプラズマが発生するとともに，第２高周波の働きで下部電極１１０にセルフバイアス電位が発生し，ウエハＷに対して例えば反応性イオンエッチング等のプラズマ処理を実行することができる。このように，下部電極１１０に第１高周波および第２高周波を供給してこれらを重畳させることにより，プラズマを適切に制御して良好なエッチング処理を行うことができる。
【００５０】
このとき，磁場形成部２００の各マグネットリング２１０，２２０の作用により，図４に示すように処理室１０２の側壁内側にはウエハＷ上のプラズマ処理空間を囲むようにその周辺部にカスプ磁場２０２が発生する。このとき，図２に示すＡ−Ａ’部分の極性の異なる上方の２つのセグメント２１２とその下方の２つのセグメント２２２に注目すると，図５に示すような磁力線が発生している。
【００５１】
先ず，隣設するＮ極とＳ極のセグメント２１２には，そのＮ極からＳ極に向かう磁力線２０２が発生する。隣設するＮ極とＳ極のセグメント２２２にも，そのＮ極からＳ極に向かう磁力線２０３が発生する。
【００５２】
各マグネットリング２１０，２２０ではそれぞれ，図２Ａに示すようにＮ極とＳ極が２個ずつ交互に配列するため，これらの間にそれぞれ磁力線２０２，２０３が発生し，図４に示すように処理室１０２の側壁内側にウエハＷ上のプラズマ処理空間を囲むようにその周辺部にカスプ磁場が発生する。
【００５３】
このとき，例えばプラズマ処理空間の周辺部には０．０２〜０．２Ｔ（２００〜２０００Ｇａｕｓｓ），好ましくは０．０３〜０．０４５Ｔ（３００〜４５０Ｇａｕｓｓ）のカスプ磁場が形成され，ウエハＷ上は実質的に無磁場状態となる。このように磁場強度が規定されるのは，磁場が強すぎるとウエハＷ上が無地場状態ではなくなってしまい，弱すぎるとプラズマ閉じこめ効果が得られなくなるためである。ただし，適正な磁場強度は装置構造等にも依存するため，その範囲は装置によって異なる。
【００５４】
ここでいう「実質的に無磁場状態」とは，完全に磁場が存在しない場合のみならず，ウエハＷにエッチング処理に影響を与える磁場が形成されず，実質的にウエハＷの処理に影響を与えない磁場が存在する場合も含む。例えば，ウエハＷのチャージアップダメージを防止する観点から，ウエハＷの存在部分の磁場強度はゼロ又は０．００１Ｔ（１０Ｇａｕｓｓ）以下となることが望ましい。
【００５５】
このようにプラズマ処理空間の周辺部にカスプ磁場を形成することによりプラズマを閉じこめる効果が発揮され，ウエハＷのセンタ部とエッジ部との間のエッチングレートの均一性を高めることができる。
【００５６】
ところで，このようなマルチポール状態のマグネットリング２１０，２２０によってカスプ磁場を形成する際に，図５に示すように上下に並ぶセグメントの極性が同じである場合（各マグネットリング２１０，２２０の周方向にずれがない場合）には，処理室１０２の側壁近傍においてプラズマの径方向の拡散係数を小さくできない部分が生じ易い。ここで，プラズマの拡散というのは，プラズマを構成している粒子がその密度の高いところから空間的に拡大していき，密度の不均一性を消滅していく過程における粒子群の流れ易さを表わす。プラズマを構成している粒子は，電子，イオン，ラジカルなどの活性種が挙げられるが，ここでは特に磁場の作用を受ける荷電粒子の中でも質量の小さい粒子である電子を挙げて説明する。
【００５７】
一般に磁場に垂直な方向のプラズマの拡散係数Ｄｖは下記（１）式のように表すことができる。下記（１）式において，Ｄは無磁場又は磁場に平行な方向の拡散係数，ωｃはサイクロトロン角周波数を，Ｖｍは衝突周波数である。
【００５８】
Ｄｖ＝Ｄ／（１＋（ωｃ／Ｖｍ）２） ・・・（１）
【００５９】
ここでの磁場は，処理室１０２の側壁に水平な磁場とすれば，サイクロトロン角周波数ωｃは，その磁場の大きさに比例するので，（１）式によれば処理室１０２の側壁に水平な磁場が小さいほど垂直な方向の拡散係数は無地場のものに近くなり，処理室１０２の側壁に水平な磁場が大きいほど垂直な方向の拡散係数は小さくなることがわかる。
【００６０】
ここで，このような各方向成分の磁場強度と処理室１０２の側壁近傍における電子の挙動との関係について説明する。図６Ａ，図６Ｂは，処理室１０２の側壁近傍の電子の挙動を観念的に表した作用説明図である。図６Ａは，側壁に垂直な方向の磁場が強い場合であり，図６Ｂは側壁に平行な方向の磁場が強い場合である。
【００６１】
例えば磁力線２０２のうち処理室１０２の側壁に垂直な成分Ｂｒが大きく，側壁に平行な成分Ｂθ，ＢＺの小さいＳ極の部分は，図６Ａに示すようにプラズマ中の電子が側壁に誘導され易くなり，プラズマの径方向（側壁に水平な磁場を横切る方向）の拡散係数Ｄｖが小さくならない。なお，磁場に平行な拡散係数Ｄについては磁場の強度には依存しない。
【００６２】
また，本実施形態のようにマグネットリング２１０，２２０を上下に配置する場合には，セグメント２１２とセグメント２２２との間でも逆極性が近傍にある場合には磁力線２０４が発生する。このとき，図５に示すように上下に並ぶセグメントの極性が同じである場合には，磁力線２０４のＺ方向の成分Ｂｚは打ち消し合って小さくなるものの，処理室１０２の側壁に垂直な成分Ｂｒとθ方向の成分Ｂθは残る。このとき，これらの成分Ｂｒ，Ｂθが小さい領域は，プラズマの径方向（側壁に水平な磁場を横切る方向）の拡散係数が小さくならない。
【００６３】
プラズマの径方向の拡散係数が径方向の全領域で大きいと，ウエハＷのエッジ部とセンタ部との間のエッチングレートの均一性が低下したり，処理室１０２の側壁の磁極に対向する部分が削られる現象が生じ易くなったりという問題がある。
【００６４】
そこで，本発明者の検討結果によれば，マグネットリング２１０，２２０を周方向に僅かにずらして配置することで，上記の問題を解消できることを見出した。すなわち，図２Ｂに示すように上下に並ぶセグメントの極性配列をずらすことにより，セグメント２１２，２２２に発生する磁力線において，処理室１０２の側壁に垂直な成分Ｂｒを減少させるとともに，側壁に平行な成分ＢＺ，Ｂθを増加させることができることがわかった。
【００６５】
これによれば，プラズマの径方向（側壁に水平な磁場を横切る方向）の拡散係数を減少させることができる。すなわち，図６Ｂに示すようにプラズマ中の電子が側壁に誘導され難くなり，プラズマの径方向への拡散を抑制できる。これにより，ウエハＷのエッジ部とセンタ部との間のエッチングレートの均一性を向上させることができる。また，処理室１０２の側壁の磁極に対向する部分が削られる現象を抑制できる。
【００６６】
ここで，マグネットリング２１０，２２０のずらし調整量を変化させた場合における，各セグメント２１２，２２２間に発生する磁力線の特性の変化を確認した実験結果を図面を参照しながら説明する。図７はこの実験で用いたマグネットリング２１０，２２０のずらし調整量とセグメント２１２，２２２の配置との関係を示す図である。
【００６７】
ここでは，マグネットリング２１０，２２０のずらし調整量をセグメント数ｎで表す。先ず（ａ）ずらし調整量がゼロ場合（ｎ＝０），（ｂ）１セグメントずれの場合（ｎ＝１），（ｃ）２セグメントずれの場合（ｎ＝２），（ｄ）３セグメントずれの場合（ｎ＝３）について，それぞれのセグメント２１２，２２２の極性配置は図７に示すようになる。
【００６８】
マグネットリング２１０，２２０のずらし調整量が（ａ）〜（ｃ）の場合において，発生するカスプ磁場の強度｜Ｂ｜及びその各垂直方向成分の磁場強度（｜Ｂｒ｜，｜Ｂθ｜，｜Ｂｚ｜）を図８に示す。図８においてウエハＷの直径は３００ｍｍであるので，各グラフ中のウエハＷの中心から１５０ｍｍの部位の点線はウエハＷの縁部に相当する。この実験に用いた処理室１０２の内径は５４０ｍｍであるので，ウエハＷの中心から２７０ｍｍの部位の点線は処理室１０２の側壁の内側表面に相当する。本実施形態におけるカスプ磁場｜Ｂ｜は，ウエハＷの縁部から側壁の間に発生させることが好ましい。
【００６９】
図８に示す実験結果によれば，マグネットリング２１０，２２０のずらし調整量がゼロの場合（ｎ＝０）に比して，１セグメントずれの場合（ｎ＝１），２セグメントずれの場合（ｎ＝２）とずらし調整量が大きくなるに連れて処理室１０２の側壁に垂直な成分Ｂｒが減少し，平行な成分Ｂθ，ＢＺが増加していることが確認できた。
【００７０】
また，マグネットリング２１０，２２０のずらし調整量が（ａ）〜（ｃ）の場合において，処理室１０２の側壁への磁力線の入射角を図９に示す。図９に示す実験結果によれば，マグネットリング２１０，２２０のずらし調整量がゼロの場合（ｎ＝０）に比して，１セグメントずれの場合（ｎ＝１），２セグメントずれの場合（ｎ＝２）とずらし調整量が大きくなるに連れて処理室１０２の側壁に垂直に近い角度で入射する磁力線の数が減少し，平行に近い角度で入射する磁力線の数が増加していることが確認できた。
【００７１】
このようなマグネットリング２１０，２２０の作用により，プラズマの径方向の拡散係数を小さくできるので，処理室１０２の側壁近傍でのプラズマの径方向の拡散を抑制できる。これにより，ウエハＷのエッジ部上のプラズマ密度の低下を抑えることができるので，ウエハＷのエッジ部とセンタ部との間の処理の均一性を向上させることができる。
【００７２】
このことを図面を参照しながら，より具体的に説明する。図１０に示すグラフは，処理室１０２の径方向の距離とプラズマ密度との関係を観念的に表したものである。図１０において，実線グラフは各マグネットリング２１０，２２０のずらし調整量なしの場合のプラズマ密度であり，点線グラフはずらし調整量ありの場合のプラズマ密度である。図１０に示すように，各マグネットリング２１０，２２０をずらすことによって，処理室１０２の側壁近傍でのプラズマの径方向の拡散が抑制されると，プラズマ密度は実線グラフから点線グラフのようになるので，ウエハＷのエッジ部上のプラズマ密度の低下を抑えることができる。
【００７３】
次に，マグネットリング２１０，２２０を周方向にずらして実際にエッチングレートを測定した実験結果について図面を参照しながら説明する。図１１は，図７に示す（ａ）〜（ｄ）の場合に，直径３００ｍｍのウエハＷ上に形成されたＳｉＯ２膜をエッチングしたときのＳｉＯ２膜のエッチングレートを測定して得られたグラフである。
【００７４】
ここでの処理条件は，処理室内圧力は３０ｍＴｏｒｒ，処理ガスの流量比はＮ２ガス／ＣＨ４ガス／Ｏ２ガス＝６０ｓｃｃｍ／３０ｓｃｃｍ／１０ｓｃｃｍ，第１高周波の周波数は１００ＭＨｚでパワーは２４００Ｗ，第２高周波の周波数は３．２ＭＨｚでパワーは２００Ｗとした。また，磁場強度を変えて実験を行うために，マグネットリング２１０，２２０の間隔は，図３Ａに示すｄ，−ｄをそれぞれ４７ｍｍ，−４７ｍｍとする場合（磁場強度Ａ）と３５ｍｍ，−３５ｍｍとする場合（磁場強度Ｂ）について実験を行った。図１１の（ａ）〜（ｄ）におけるＳｉＯ２膜のエッチングレートはウエハＷ上の各点について測定してプロットしたものである。なお，マグネットリング２１０，２２０の間隔は狭いほど磁場強度が増加する。
【００７５】
図１１に示す実験結果では，磁場強度Ａの場合の（ａ）〜（ｄ）のエッチングレートの平均と面内均一性はそれぞれ，１９２．５ｎｍ／ｍｉｎ±２０．９％，２２１．８ｎｍ／ｍｉｎ±１２．３％，２５９．８ｎｍ／ｍｉｎ±７．７％，２３２．２ｎｍ／ｍｉｎ±１１．４％である。磁場強度Ｂの場合の（ａ）〜（ｄ）のエッチングレートはそれぞれ，１８７．８ｎｍ／ｍｉｎ±１９．１％，２０６．６ｎｍ／ｍｉｎ±１６．５％，２４９．２ｎｍ／ｍｉｎ±８．２％，２１７．８ｎｍ／ｍｉｎ±１４．２％である。
【００７６】
この実験結果によれば，磁場強度Ａ，Ｂのいずれの場合もずらし調整量がゼロの（ａ）に比して，ずらし調整量がある（ｂ），（ｃ），（ｄ）の方がエッチングレートの面内均一性が向上しており，（ｃ）２セグメントずれの場合（ｎ＝２）に最も面内均一性が高くなっていることがわかる。またエッチングレート自体も向上している。これは，処理室１０２の側壁近傍においてプラズマの径方向の拡散が抑制された結果であると考えられる。
【００７７】
なお，本実施形態においては各マグネットリング２１０，２２０のセグメント２１２，２２２は永久磁石セグメントで構成した場合について説明したが，これに限られるものではなく，例えば電磁石の磁極セグメントで構成してもよい。
【００７８】
ここで，各マグネットリング２１０，２２０を電磁石で構成した場合の具体例を図１２を参照しながら説明する。図１２に示すマグネットリング２１０，２２０はそれぞれ，コイル２１６，２２６を巻回した環状コア２１８，２２８をケーシングで覆って構成される。ここでのセグメント２１２，２１４は，環状コア２１８，２２８の内周面に形成される磁極セグメント（ティース部）として構成される。
【００７９】
環状コア２１８，２２８は金属系，フェライト系，セラミック系などの磁性体で構成される。ここでは，環状コア２１８，２２８を環状鉄芯で構成した場合を例に挙げる。なお，ケーシングは，環状コア２１８，２２８の内周面に発生する磁力線が透過するように，例えばセラミックスや石英で構成される。また，ケーシングの材質は上記のものに限られるものではなく，例えばケーシングの下面だけをセラミックスや石英で構成し，その他の部分はステンレスで構成してもよい。ケーシングの内周面は周方向に渡って開口していてもよい。
【００８０】
セグメント（ティース部）２１２，２２２は，環状コア２１８，２２８の内周面に周方向に一定の間隔を置いて形成される。各セグメント２１２，２２２の間には溝部が形成されており，コイル２１６，２２６は溝部に挿通して各セグメント２１２，２２２に巻き付けられる。
【００８１】
コイル２１６，２２６は，各セグメント２１２，２２２がマグネットリング２１０の周方向に沿って極性（Ｎ極とＳ極）が複数個（例えば２個）ずつ交互に逆の配列になるように巻回される。ここでは，１６極のセグメントを２個ずつ配列した場合を例に挙げる。コイル２１６，２２６にはそれぞれ，これらに電流を供給する電源２４０，２４２が接続されている。これらの電源２４０，２４２は制御部１６０により制御されるようになっている。
【００８２】
なお，セグメント２１２，２２２の個数や配列はこれに限られるものではない。例えば図４に示す１８極の配置構成でもよい。また，同じ極性のセグメント２１２，２２２を連続して配列する数は，２個に限られるものではなく，３個以上でもよい。さらに，セグメント２１２，２２２を１個ずつ交互に極性が逆になるように配列してもよい。
【００８３】
ここで，セグメント２１２，２２２を電磁石で構成したプラズマ処理装置１００で，上下の磁極をずらして実際にエッチングレートを測定した実験結果について説明する。図１３は，図７に示す（ａ）〜（ｄ）の場合に，直径３００ｍｍのウエハＷ上に形成されたＳｉＯ２膜をエッチングしたときのＳｉＯ２膜のエッチングレートを測定して得られたグラフである。なお，マグネットリング２１０，２２０のずらし調整量とセグメント２１２，２２２の配置は図７に示すものと同様である。
【００８４】
ここでの処理条件は，処理室内圧力は３０ｍＴｏｒｒ，処理ガスの流量はＣＦ４ガス＝１５０ｓｃｃｍ，第１高周波の周波数は１００ＭＨｚでパワーは８００Ｗ，第２高周波の周波数は１３．５６ＭＨｚでパワーは２００Ｗとした。また，マグネットリング２１０，２２０に与える磁場強度を変えて実験を行うために，コイルに供給する電流を０ＡＴ（磁場なし），１５００ＡＴ（磁場強度Ａ），２５００ＡＴ（磁場強度Ｂ），３０００ＡＴ（磁場強度Ｃ）について（ａ），（ｂ）の実験を行った。なお，（ｃ），（ｄ）の場合については，０ＡＴ（磁場なし），３０００ＡＴについてだけ実験を行った。これは（ａ），（ｂ）の実験結果によって傾向がある程度予測できるからである。
【００８５】
図１３に示す実験結果では，１５００ＡＴ（磁場強度Ａ）の場合の（ａ），（ｂ）のエッチングレートの平均と面内均一性はそれぞれ，２２６．８ｎｍ／ｍｉｎ±１９．４％，２２６．８ｎｍ／ｍｉｎ±１９．０％であり，２５００ＡＴ（磁場強度Ｂ）の場合の（ａ），（ｂ）のエッチングレートの平均と面内均一性はそれぞれ，１９９．９ｎｍ／ｍｉｎ±１３．７％，１７４．０ｎｍ／ｍｉｎ±７．８％である。また，３０００ＡＴ（磁場強度Ｃ）の場合の（ａ）〜（ｄ）のエッチングレートの平均と面内均一性はそれぞれ，１７８．３ｎｍ／ｍｉｎ±８．９％，１６５．２ｎｍ／ｍｉｎ±７．２％，１８１．０ｎｍ／ｍｉｎ±２０．６％，１６５．２ｎｍ／ｍｉｎ±７．３％である。また，０ＡＴ（磁場なし）の場合の（ａ）〜（ｄ）のエッチングレートの平均と面内均一性は２３４．４ｎｍ／ｍｉｎ±２０．６％である。
【００８６】
この実験結果によれば，磁場ありの場合（磁場強度Ａ〜Ｃ）は，磁場なしの場合に比していずれの場合も向上している。また磁場強度Ｃの場合を見ると，ずらし調整量がゼロの（ａ）に比して，ずらし調整量がある（ｂ），（ｃ），（ｄ）の方がエッチングレートの面内均一性がさらに向上しており，（ｂ）１セグメントずれの場合（ｎ＝１）に最も面内均一性が高くなっていることがわかる。磁場強度Ａ，Ｂの場合も，ずらし調整量がゼロの（ａ）に比して，ずらし調整量がある（ｂ）の方がエッチングレートの面内均一性が向上している。
【００８７】
なお，上述した図１１の実験結果では，（ｃ）２セグメントずれの場合（ｎ＝２）に最も面内均一性が高くなっていたのに対して，図１３の実験結果では，（ｂ）１セグメントずれの場合（ｎ＝１）に最も面内均一性が高くなっている。このように，装置構成や処理条件によって，最適なずらし調整量が異なる。このため，装置構成や処理条件に応じて最適なずらし調整量を決定することが好ましい。この場合，処理条件に応じた最適なずらし調整量を処理条件に関連づけて予め記憶部１６４に記憶しておき，制御部１６０はプラズマ処理を実行する前にその処理条件に関連づけられたずらし調整量を記憶部１６４から読み出して，マグネットリング２１０，２２０の相対位置を制御してもよい。
【００８８】
また，セグメント２１２，２２２を電磁石で構成する場合には，一方のマグネットリングのセグメントの磁極を切り替えることによって，各マグネットリング２１０，２２０を相対的にずらすようにしてもよい。これによれば，マグネットリングを回転させずに上下の磁極をずらすことができる。
【００８９】
ここで，制御部１６０が行う各マグネットリング２１０，２２０の調整方法について説明する。ここでのずらし調整量（セグメント数ｎ）は予め実験等によって求めた最適値を用いる。この場合，例えばセグメント２１２，２２２の同極連続数をｍとすると，上下のセグメント２１２，２２２の極性がずれる場合は２ｍ−１通りある。例えば図７に示す場合はｍ＝２であるので，上下のセグメント２１２，２２２の極性がずれる場合は３通り（図７に示す（ｂ），（ｃ），（ｄ））である。そこで，セグメント数ｎが１個分から（２ｍ−１）個分まで一方のマグネットリングを周方向にずらして，それぞれの場合にウエハＷに対するプラズマ処理を実行したときに，ウエハＷの処理結果が最も良好な場合にずらしたセグメント数ｎをずらし調整量として記憶部１６４に記憶しておくことが好ましい。複数の処理条件がある場合には処理条件ごとにずらし調整量ｎを関連づけて記憶しておく。このとき，リング間隔調整量±ｄも各処理条件に関連づけて予め記憶部１６４に記憶しておく。
【００９０】
制御部１６０は，各処理条件に基づいてウエハＷのプラズマ処理を行う前に，その処理条件に関連づけられたずらし調整量ｎと間隔調整量±ｄを記憶部１６４から読み出す。そして，リング間隔調整機構２３２により各マグネットリング２１０，２２０を上下に駆動してこれらの間隔を調整し，リングずらし量調整機構２３０により下部マグネットリング２２０を回転させて上部マグネットリング２１０に対してセグメント数ｎ分だけずれるように調整する。これによれば，処理条件に応じて最適なずらし調整量，リング間隔になるように自動的に調整できる。
【００９１】
なお，ずらし調整量ｎ，リング間隔調整量±ｄは操作部１６２からのオペレータの操作によっても自由に設定可能であり，その設定値は記憶部１６４に記憶される。また，リングずらし量調整機構２３０は必ずしも設けなくても良い。この場合には，上部マグネットリング２１０に対して下部マグネットリング２２０を配置するときにずらし調整量ｎだけずらすようにすればよい。
【００９２】
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，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，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。
【００９３】
例えば上述した実施形態では，下部電極１１０のみに２周波の高周波を重畳して印加する場合について説明したが，これに限定されるものではない。例えば上部電極１２０と下部電極１１０の両方に高周波を印加する場合，上部電極１２０のみに高周波を印加する場合にも本発明を適用できる。さらに，基板としてはウエハＷを用い，これにエッチングを施す場合について説明したが，これに限られるものではなく，ＦＰＤ基板，太陽電池用基板等の他の基板であってもよい。また，プラズマ処理もエッチングに限られず，スパッタリング，ＣＶＤ等の他の処理であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は，処理室内にプラズマを生成することにより基板処理を実行するプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に適用可能である。
【符号の説明】
【００９５】
１００ プラズマ処理装置
１０２ 処理室
１０４ 筒状部
１０６ 筒状保持部
１０８ ゲートバルブ
１１０ 下部電極
１１２ 静電チャック
１１４ 静電チャック電極
１１５ 直流電源
１１６ 冷媒室
１１８ 伝熱ガス供給ライン
１１９ フォーカスリング
１２０ 上部電極
１２２ 処理ガス供給部
１２３ 配管
１２４ 電極板
１２５ ガス通気孔
１２６ 電極支持体
１２７ バッファ室
１２８ ガス導入口
１３０ 排気路
１３２ バッフル板
１３４ 排気口
１３６ 排気装置
１４０ 電力供給装置
１４２ 第１高周波電力供給機構
１４４ 第１フィルタ
１４６ 第１整合器
１４８ 第１電源
１５２ 第２高周波電力供給機構
１５４ 第２フィルタ
１５６ 第２整合器
１５８ 第２電源
１６０ 制御部
１６２ 操作部
１６４ 記憶部
２００ 磁場形成部
２０２，２０３ 磁力線
２０４，２０５ 磁力線
２１０ 上部マグネットリング
２１２，２２２ セグメント（永久磁石又は磁性セグメント）
２１６，２２６ コイル
２１８，２２８ 環状コア
２２０ 下部マグネットリング
２３０ リングずらし量調整機構
２３２ リング間隔調整機構
２４０，２４２ 電源
Ｗ ウエハ
【技術分野】
【０００１】
本発明は，処理室内にプラズマを生成することにより半導体ウエハ，ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）基板，太陽電池基板などの基板を処理するプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板例えば半導体ウエハ（以下，単に「ウエハ」とも称する）に対してスパッタリング，エッチング，成膜などのプラズマ処理を行うのに，ウエハの処理面に均一な処理を行うために，処理室内にプラズマの周囲を囲むようなカスプ磁場を発生させるプラズマ処理装置がある。
【０００３】
このようなプラズマ処理装置では，極性の異なる磁石を周方向に交互に配置してなる所謂マルチポールリング磁石を処理室の周囲に配置することでカスプ磁場を発生させるようになっている。このカスプ磁場によってプラズマを閉じこめることができるので，ウエハに対するプラズマ処理の均一性を高めることができる。
【０００４】
従来はウエハのセンタ部とエッジ部での処理の均一性をより高めるために，２つのマルチポールリング磁石を上下に配置してその間隔を調整したり，これらのマルチポールリング磁石を回転させたりするものが知られている（例えば下記特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２３４３３１号公報
【特許文献２】特開２０００−３０６８４５号公報
【特許文献３】特開２００４−１１１３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら，特許文献１，２に示すように上下にリング磁石を並べるタイプのプラズマ処理装置では，上下の磁性配列によっては，カスプ磁場を形成する磁力線は処理室の側壁に平行な磁場よりも垂直な磁場の方が大きい部分が多くなる場合もある。このような場合には，プラズマの径方向（側壁に平行な磁場を横切る方向）の拡散係数を十分に小さくできないのでプラズマの閉じこめ効果を十分に発揮できず，ウエハのセンタ部とエッジ部とで処理の均一性が低下するとともに，側壁にダメージを与える虞がある。
【０００７】
なお，特許文献３には２つのリング磁石を相対的に回転させるものが記載されているものの，これはダイポールリング磁石である。ダイポールリング磁石は，処理室の周囲に複数の異方性セグメント磁石をその磁化方向を少しずつ変えてリング状に配置することで全体として一様な水平磁場をウエハ上に形成するものである。これは，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。
【０００８】
このようなダイポールリング磁石では，ウエハ上に形成される磁場の方向によって均一性が大きく左右される点で，ウエハ上にはほとんど磁場が形成されないマルチポールリング磁石の場合とは大きく事情が異なる。このため，ダイポールリング磁石での考え方をマルチポールリング磁石の場合にそのまま適用することはできない。
【０００９】
そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，周方向全体に渡ってカスプ磁場によるプラズマの閉じこめ効果を高めることでプラズマ処理の均一性を高めることができるプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，減圧された処理室内に処理ガスのプラズマを生成することにより基板に対して所定の処理を施すプラズマ処理装置であって，前記処理室内に設けられ，前記基板を載置する載置台と，前記処理室内に前記処理ガスを導入する処理ガス導入部と，前記処理室内を排気して減圧する排気部と，前記処理室の周囲に沿って上下に離間して設けられた２つのマグネットリングを有し，前記各マグネットリングは内周面にその周方向に沿って１個ずつ又は複数個ずつ交互に極性が逆になる順序で同じように配列された多数のセグメントを有する磁場形成部と，を備え，前記磁場形成部は，前記一方のマグネットリングを前記他方のマグネットリングに対して周方向にずらして配置することで上下の磁極配置をずらしたことを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。なお，前記セグメントは，例えば永久磁石セグメント又は電磁石の磁極セグメントで構成される。
【００１１】
この場合，前記セグメントの同極連続数をｍとすると，前記セグメントの１個分から（２ｍ−１）個分まで前記一方のマグネットリングを周方向にずらして前記基板に対するプラズマ処理を実行したときに，前記基板の処理結果が最も良好な場合のセグメント数をずらし調整量として記憶部に記憶しておき，前記基板に対するプラズマ処理を実行する前に前記ずらし調整量のセグメント数分だけ前記一方のマグネットリングを前記他方のマグネットリングに対して周方向にずらして配置することが好ましい。
【００１２】
また，前記一方のマグネットリングを前記他方のマグネットリングに対して周方向にずらすように回転させるリングずらし量調整機構と，前記リングずらし量調整機構を制御する制御部と，を備え，前記記憶部には，前記プラズマ処理の複数の処理条件に応じて求めた前記ずらし調整量が前記各処理条件に関連づけられて記憶されており，前記制御部は，前記処理条件に基づいて前記基板に対するプラズマ処理を実行する前に，その処理条件に関連づけられたずらし調整量を読み出して，その分だけ前記リングずらし量調整機構を制御して前記一方のマグネットリングの周方向のずらし量を調整するようにしてもよい。
【００１３】
この場合，前記各マグネットリングの上下方向の間隔を調整するリング間隔調整機構を備え，前記記憶部には前記各処理条件に前記ずらし調整量とともに間隔調整量も記憶されており，前記制御部は，前記処理条件に基づいて前記基板に対するプラズマ処理を実行する前に，その処理条件に関連づけられた間隔調整量を読み出して，その分だけ前記リング間隔調整機構を制御して前記上下方向の間隔を調整するようにしてもよい。
【００１４】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，減圧された処理室内に処理ガスのプラズマを生成することにより基板に対して所定の処理を施すプラズマ処理装置のプラズマ処理方法であって，前記プラズマ処理装置は，前記処理室内に設けられ，前記基板を載置する載置台と，前記処理室内に前記処理ガスを導入する処理ガス導入部と，前記処理室内を排気して減圧する排気部と，前記処理室の周囲に沿って上下に離間して設けられた２つのマグネットリングを有し，前記各マグネットリングは内周面にその周方向に沿って１個ずつ又は複数個ずつ交互に極性が逆になる順序で同じように配列された多数のセグメントを有する磁場形成部と，前記一方のマグネットリングを前記他方のマグネットリングに対して周方向にずらすように回転させるリングずらし量調整機構と，前記プラズマ処理の複数の処理条件に応じて求めたずらし調整量が前記各処理条件に関連づけられて記憶された前記記憶部とを備え，前記処理条件に基づいて前記基板に対するプラズマ処理を実行する前に，その処理条件に関連づけられたずらし調整量を読み出して，その分だけ前記リングずらし量調整機構を制御して前記一方のマグネットリングの周方向のずらし量を調整することで上下の磁極配置を前記ずらし調整量だけずらしたことを特徴とするプラズマ処理方法が提供される。なお，前記セグメントは，例えば永久磁石セグメント又は電磁石の磁極セグメントで構成される。
【００１５】
この場合，前記各処理条件に関連付けられるずらし調整量は，前記セグメントの同極連続数をｍとすると，前記各処理条件で前記セグメントの１個分から（２ｍ−１）個分まで前記一方のマグネットリングを周方向にずらして前記基板に対するプラズマ処理を実行したときに，前記基板の処理結果が最も良好な場合のセグメント数であることが好ましい。
【００１６】
また，前記各マグネットリングの上下方向の間隔を調整するリング間隔調整機構を備え，前記記憶部には前記各処理条件に前記ずらし調整量とともに間隔調整量も記憶されており，前記処理条件に基づいて前記基板に対するプラズマ処理を実行する前に，その処理条件に関連づけられた間隔調整量を読み出して，その分だけ前記リング間隔調整機構を制御して前記上下方向の間隔を調整するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば，上下のマグネットリングの磁極配置をずらすことで，処理室の側壁に垂直な方向の磁場を減少させるとともに側壁に平行な方向の磁場を増加させることができる。これにより，周方向全体に渡ってプラズマの拡散を抑制することができるので，カスプ磁場によるプラズマの閉じこめ効果をより高めることができ，これによって基板処理の均一性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態にかかるプラズマ処理装置の構成例を示す断面図である。
【図２Ａ】同実施形態におけるマグネットリングの構成の概略を示す斜視図であって，周方向のずらし調整量なしの場合である。
【図２Ｂ】同実施形態におけるマグネットリングの構成の概略を示す斜視図であって，周方向のずらし調整量ありの場合である。
【図３Ａ】同実施形態におけるリング間隔調整機構を説明するための断面図であって，上下方向のリング間隔を広くした場合である。
【図３Ｂ】同実施形態におけるリング間隔調整機構を説明するための断面図であって，上下方向のリング間隔を狭くした場合である。
【図４】本実施形態におけるマグネットリングで形成される磁場を説明するための観念図である。
【図５】本実施形態におけるマグネットリングで形成される磁力線を説明するための斜視図である。
【図６Ａ】同実施形態における作用説明図であって，側壁に垂直な方向の磁場が強い場合である。
【図６Ｂ】同実施形態における作用説明図であって，側壁に平行な方向の磁場が強い場合である。
【図７】ずらし調整量と上下の極性配置との関係を示す図である。
【図８】径方向の距離と，磁場強度の大きさ｜Ｂ｜及びその直角方向成分の大きさ（｜Ｂｒ｜，｜Ｂθ｜，｜ＢＺ｜）との関係を示す図である。
【図９】処理室の側壁に対する磁力線の入射角と磁束密度との関係を示す図である。
【図１０】本実施形態におけるカスプ磁場によるプラズマの拡散抑制効果を説明するための観念図である。
【図１１】本実施形態におけるマグネットリングのずらし調整量を変えてプラズマエッチング処理を行った場合のエッチングレートを測定した結果を示す図である。
【図１２】本実施形態におけるマグネットリングを電磁石で構成した場合の構成例を示す図である。
【図１３】図１２に示すマグネットリングのずらし調整量を変えてプラズマエッチング処理を行った場合のエッチングレートを測定した結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
（プラズマ処理装置の構成例）
先ず，本発明の実施形態にかかるプラズマ処理装置の概略構成を図面を参照しながら説明する。図１は，本実施形態にかかるプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。ここでは，下部電極（サセプタ）に周波数が異なる２周波の高周波を印加する容量結合型（平行平板型）のプラズマエッチング装置として構成されたプラズマ処理装置１００を例に挙げる。
【００２１】
プラズマ処理装置１００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またはステンレス鋼等の金属から成る円筒形状に成形された処理容器を有する処理室（チャンバ）１０２を備える。処理室１０２は接地されている。処理室１０２内には，基板例えば半導体ウエハ（以下，単に「ウエハ」とも称する。）Ｗを載置する載置台を兼ねた円板状の下部電極（サセプタ）１１０と，下部電極１１０に対向して配設され，処理ガスやパージガスなどを導入するシャワーヘッドを兼ねた上部電極１２０とを備える。
【００２２】
下部電極１１０は例えばアルミニウムからなる。下部電極１１０は処理室１０２の底部から垂直上方に延びる筒状部１０４に絶縁性の筒状保持部１０６を介して保持されている。下部電極１１０の上面には，ウエハＷを静電吸着力で保持するための静電チャック１１２が設けられている。静電チャック１１２は例えば導電膜からなる静電チャック電極１１４を絶縁膜内に挟み込んで構成される。静電チャック電極１１４には直流電源１１５が電気的に接続されている。この静電チャック１１２によれば，直流電源１１５からの直流電圧により，クーロン力でウエハＷを静電チャック１１２上に吸着保持することができる。
【００２３】
下部電極１１０の内部には冷却機構が設けられている。この冷却機構は，例えば下部電極１１０内の円周方向に延在する冷媒室１１６に，図示しないチラーユニットからの所定温度の冷媒（例えば冷却水）を配管を介して循環供給するように構成される。冷媒の温度によって静電チャック１１２上のウエハＷの処理温度を制御できる。
【００２４】
下部電極１１０と静電チャック１１２には伝熱ガス供給ライン１１８がウエハＷの裏面に向けて配設されている。伝熱ガス供給ライン１１８には例えばＨｅガスなどの伝熱ガス（バックガス）が導入され，静電チャック１１２の上面とウエハＷの裏面との間に供給される。これにより，下部電極１１０とウエハＷとの間の熱伝達が促進される。下部電極１１０上に載置されたウエハＷの周囲を囲むようにフォーカスリング１１９配置されている。フォーカスリング１１９は，例えば石英やシリコンからなり，筒状保持部１０６の上面に設けられている。
【００２５】
上部電極１２０は処理室１０２の天井部に設けられている。上部電極１２０は接地されている。上部電極１２０には処理室１０２内での処理に必要なガスを供給する処理ガス供給部１２２が配管１２３を介して接続されている。処理ガス供給部１２２は，例えば処理室１０２内でのウエハのプロセス処理や処理室１０２内のクリーニング処理などに必要な処理ガスやパージガスなどを供給するガス供給源，ガス供給源からのガスの導入を制御するバルブ及びマスフローコントローラにより構成される。
【００２６】
上部電極１２０には多数のガス通気孔１２５を有する下面の電極板１２４と，この電極板１２４を着脱可能に支持する電極支持体１２６とを有する。電極支持体１２６の内部にバッファ室１２７が設けられている。このバッファ室１２７のガス導入口１２８には上記処理ガス供給部１２２の配管１２３が接続されている。
【００２７】
処理室１０２の側壁と筒状部１０４との間には排気路１３０が形成され，この排気路１３０の入口または途中に環状のバッフル板１３２が取り付けられるとともに，排気路１３０の底部に排気口１３４が設けられている。この排気口１３４には排気管を介して排気装置１３６が接続されている。排気装置１３６は，例えば真空ポンプを備え，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。また，処理室１０２の側壁には，ウエハＷの搬入出口を開閉するゲートバルブ１０８が取り付けられている。
【００２８】
下部電極１１０には，２周波重畳電力を供給する電力供給装置１４０が接続されている。電力供給装置１４０は，第１周波数の第１高周波電力（プラズマ生起用高周波電力）を供給する第１高周波電力供給機構１４２と，第１周波数よりも低い第２周波数の第２高周波電力（バイアス電圧発生用高周波電力）を供給する第２高周波電力供給機構１５２から構成されている。
【００２９】
第１高周波電力供給機構１４２は，下部電極１１０側から順次接続される第１フィルタ１４４，第１整合器１４６，第１電源１４８を有している。第１フィルタ１４４は，第２周波数の電力成分が第１整合器１４６側に侵入することを防止する。第１整合器１４６は，第１高周波電力成分をマッチングさせる。
【００３０】
第２高周波電力供給機構１５２は，下部電極１１０側から順次接続される第２フィルタ１５４，第２整合器１５６，第２電源１５８を有している。第２フィルタ１５４は，第１周波数の電力成分が第２整合器１５６側に侵入することを防止する。第２整合器１５６は，第２高周波電力成分をマッチングさせる。
【００３１】
処理室１０２にはその周囲を囲むように磁場形成部２００が配設されている。磁場形成部２００は，処理室１０２の周囲に沿って上下に離間して配置された上部マグネットリング２１０と下部マグネットリング２２０を備え，処理室１０２内にプラズマ処理空間を囲むカスプ磁場を発生させる。マグネットリング２１０，２２０は，一方に対して他方を周方向に回転自在に構成されるとともに，これらの鉛直方向の間隔を可変自在に構成される。
【００３２】
ここでは，上部マグネットリング２１０に対して下部マグネットリング２２０が回転するように構成するとともに，各マグネットリング２１０，２２０をウエハの処理面の高さを中心にして上下に駆動するように構成する場合を例に挙げる。このような各マグネットリング２１０，２２０の具体的構成と作用効果については後述する。なお，各マグネットリング２１０，マグネットリング２２０の駆動機構はここでの例に限られるものではない。例えば下部マグネットリング２２０に対して上部マグネットリング２１０が回転するように構成してもよい。
【００３３】
プラズマ処理装置１００には，制御部（全体制御装置）１６０が接続されており，この制御部１６０によってプラズマ処理装置１００の各部が制御されるようになっている。また，制御部１６０には，オペレータがプラズマ処理装置１００を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや，プラズマ処理装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなる操作部１６２が接続されている。
【００３４】
さらに，制御部１６０には，プラズマ処理装置１００で実行される各種処理（ウエハＷに対するプラズマ処理など）を制御部１６０の制御にて実現するためのプログラムやプログラムを実行するために必要な処理条件（レシピ）などが記憶された記憶部１６４が接続されている。
【００３５】
記憶部１６４には，例えば複数の処理条件（レシピ）が記憶されている。また，各処理条件に関連づけられた後述する各マグネットリング２１０，２２０のずらし調整量を記憶しておいてもよい。各処理条件は，プラズマ処理装置１００の各部を制御する制御パラメータ，設定パラメータなどの複数のパラメータ値をまとめたものである。各処理条件は例えば処理ガスの流量比，処理室内圧力，高周波電力などのパラメータ値を有する。
【００３６】
なお，これらのプログラムや処理条件はハードディスクや半導体メモリに記憶されていてもよく，またＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ等の可搬性のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体に収容された状態で記憶部１６４の所定位置にセットするようになっていてもよい。
【００３７】
制御部１６０は，操作部１６２からの指示等に基づいて所望のプログラム，処理条件を記憶部１６４から読み出して各部を制御することで，プラズマ処理装置１００での所望の処理を実行する。また，操作部１６２からの操作により処理条件を編集できるようになっている。
【００３８】
（マグネットリングの構成例）
次に，各マグネットリング２１０，２２０の構成例について図面を参照しながら説明する。図２Ａ，図２Ｂは，各マグネットリング２１０，２２０の構成例を示す斜視図である。図２Ａは各マグネットリング２１０，２２０のずらし調整量なしの場合であり，図２Ｂは下部マグネットリング２２０を上部マグネットリング２１０に対して１セグメント分だけ周方向にずらした場合である。
【００３９】
図３Ａ，図３Ｂは，リング間隔調整機構２３２を説明するための断面図である。図３Ａは上下方向のリング間隔を広くした場合であり，図３Ｂは上下方向のリング間隔を狭くした場合である。なお，図３Ａ，図３Ｂにおいて処理室１０２の構成は図１に示すものと同様であるが，同図ではリング間隔調整機構２３２の説明を分かり易くするため，簡略化している。
【００４０】
図２Ａに示すように，各マグネットリング２１０，２２０は内周面（処理室１０２の側壁の外周面に対向する面）の周方向に環状（同心円状）に磁極が並ぶように多数のセグメント２１２，２２２が配列している。ここでは，セグメント２１２，２２２をそれぞれ永久磁石で構成した場合を例に挙げている。セグメント２１２，２２２を構成する磁石材料は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、公知の磁石材料を適用することができる。またセグメント２１２，２２２の断面形状も長方形に限られるものではなく，円形、正方形、台形等、任意の形状を採用することができる。
【００４１】
ここで，セグメント２１２，２２２の具体的な配置例を図２Ａを参照しながら詳細に説明する。各マグネットリング２１０，２２０のセグメント２１２，２２２の配列は同じであるので，ここでは上部マグネットリング２１０を代表して説明する。
【００４２】
図２Ａに示す上部マグネットリング２１０において，セグメント２１２はマルチポール状態で配列されている。すなわち，セグメント２１２は上部マグネットリング２１０の周方向に沿って極性（Ｎ極とＳ極）が複数個（例えば２個）ずつ交互に逆になるように配列されている。この例では，図４に示すように１８極のセグメント磁石を２個ずつ配列している。
【００４３】
なお，セグメント２１２，２２２の個数や配列は図２Ａ，図４に示すものに限られるものではない。例えば同じ極性のセグメント２１２，２２２を連続して配列する数は，２個に限られるものではなく，３個以上でもよい。また，セグメント２１２，２２２を１個ずつ交互に極性が逆になるように配列してもよい。
【００４４】
図１に示すように磁場形成部２００は，上部マグネットリング２１０に対して下部マグネットリング２２０を周方向に所定のずらし調整量だけ回転するリングずらし量調整機構（例えばモータ）２３０を備える。ずらし調整量は回転角度で設定してもよいが，ここでは上下でずらすセグメント２１２の数ｎで設定する場合を例に挙げる。例えば下部マグネットリング２２０を図２Ａに示す位置から１セグメント分だけずらすように回転すると図２Ｂに示すようになる。
【００４５】
また，磁場形成部２００は，図１に示すように各マグネットリング２１０，２２０のそれぞれを鉛直方向に駆動するリング間隔調整機構（例えばモータ）２３２を備える。各マグネットリング２１０，２２０の間隔を図３Ａに示す状態から図３Ｂの状態のように狭くすることで，各マグネットリング２１０，２２０によって発生するカスプ磁場を大きくすることができる。
【００４６】
この場合，各マグネットリング２１０，２２０は，ウエハＷの表面の高さから上下に同じ距離だけ離間させることが好ましい。ここでは図３Ａに示すようにウエハＷの処理面の高さを基準高さ（０ｍｍ）とし，この基準高さと上部マグネットリング２１０との距離ｄｍｍ，基準高さと下部マグネットリング２２０との距離−ｄｍｍをそれぞれリング間隔調整量とする。
【００４７】
次に，各マグネットリング２１０，２２０の作用効果をプラズマ処理装置１００の動作とともに図面を参照しながら説明する。図４，図５は，各マグネットリング２１０，２２０によって形成される磁場を説明するための観念図である。図４は各マグネットリング２１０，２２０を上方から見た図である。図５は，各マグネットリング２１０，２２０の一部に発生する磁力線を説明するための斜視図である。図４，図５は各マグネットリング２１０，２２０のずらし調整量なしの場合である。なお，図４のセグメント２１２，２２２の配列は，発生する磁力線を分かり易く表現するため，同じ極性の２つのセグメント２１２，２２２ずつ離間して表現したものである。
【００４８】
本実施形態にかかるプラズマ処理装置１００によって，例えば処理室１０２内のウエハＷにエッチング処理などのプロセス処理を施す場合には，処理ガス供給部１２２により処理室１０２内に所定の処理ガスを導入し，排気装置１３６により処理室１０２内を排気することにより，所定の真空度まで減圧する。
【００４９】
この状態で，下部電極１１０に，第１電源１４８から第１高周波として１０ＭＨｚ以上，例えば１００ＭＨｚを供給し，第２電源１５８から第２高周波として２ＭＨｚ以上１０ＭＨｚ未満，例えば３ＭＨｚの第２の高周波電力を供給する。これにより，第１高周波の働きで下部電極１１０と上部電極１２０との間に処理ガスのプラズマが発生するとともに，第２高周波の働きで下部電極１１０にセルフバイアス電位が発生し，ウエハＷに対して例えば反応性イオンエッチング等のプラズマ処理を実行することができる。このように，下部電極１１０に第１高周波および第２高周波を供給してこれらを重畳させることにより，プラズマを適切に制御して良好なエッチング処理を行うことができる。
【００５０】
このとき，磁場形成部２００の各マグネットリング２１０，２２０の作用により，図４に示すように処理室１０２の側壁内側にはウエハＷ上のプラズマ処理空間を囲むようにその周辺部にカスプ磁場２０２が発生する。このとき，図２に示すＡ−Ａ’部分の極性の異なる上方の２つのセグメント２１２とその下方の２つのセグメント２２２に注目すると，図５に示すような磁力線が発生している。
【００５１】
先ず，隣設するＮ極とＳ極のセグメント２１２には，そのＮ極からＳ極に向かう磁力線２０２が発生する。隣設するＮ極とＳ極のセグメント２２２にも，そのＮ極からＳ極に向かう磁力線２０３が発生する。
【００５２】
各マグネットリング２１０，２２０ではそれぞれ，図２Ａに示すようにＮ極とＳ極が２個ずつ交互に配列するため，これらの間にそれぞれ磁力線２０２，２０３が発生し，図４に示すように処理室１０２の側壁内側にウエハＷ上のプラズマ処理空間を囲むようにその周辺部にカスプ磁場が発生する。
【００５３】
このとき，例えばプラズマ処理空間の周辺部には０．０２〜０．２Ｔ（２００〜２０００Ｇａｕｓｓ），好ましくは０．０３〜０．０４５Ｔ（３００〜４５０Ｇａｕｓｓ）のカスプ磁場が形成され，ウエハＷ上は実質的に無磁場状態となる。このように磁場強度が規定されるのは，磁場が強すぎるとウエハＷ上が無地場状態ではなくなってしまい，弱すぎるとプラズマ閉じこめ効果が得られなくなるためである。ただし，適正な磁場強度は装置構造等にも依存するため，その範囲は装置によって異なる。
【００５４】
ここでいう「実質的に無磁場状態」とは，完全に磁場が存在しない場合のみならず，ウエハＷにエッチング処理に影響を与える磁場が形成されず，実質的にウエハＷの処理に影響を与えない磁場が存在する場合も含む。例えば，ウエハＷのチャージアップダメージを防止する観点から，ウエハＷの存在部分の磁場強度はゼロ又は０．００１Ｔ（１０Ｇａｕｓｓ）以下となることが望ましい。
【００５５】
このようにプラズマ処理空間の周辺部にカスプ磁場を形成することによりプラズマを閉じこめる効果が発揮され，ウエハＷのセンタ部とエッジ部との間のエッチングレートの均一性を高めることができる。
【００５６】
ところで，このようなマルチポール状態のマグネットリング２１０，２２０によってカスプ磁場を形成する際に，図５に示すように上下に並ぶセグメントの極性が同じである場合（各マグネットリング２１０，２２０の周方向にずれがない場合）には，処理室１０２の側壁近傍においてプラズマの径方向の拡散係数を小さくできない部分が生じ易い。ここで，プラズマの拡散というのは，プラズマを構成している粒子がその密度の高いところから空間的に拡大していき，密度の不均一性を消滅していく過程における粒子群の流れ易さを表わす。プラズマを構成している粒子は，電子，イオン，ラジカルなどの活性種が挙げられるが，ここでは特に磁場の作用を受ける荷電粒子の中でも質量の小さい粒子である電子を挙げて説明する。
【００５７】
一般に磁場に垂直な方向のプラズマの拡散係数Ｄｖは下記（１）式のように表すことができる。下記（１）式において，Ｄは無磁場又は磁場に平行な方向の拡散係数，ωｃはサイクロトロン角周波数を，Ｖｍは衝突周波数である。
【００５８】
Ｄｖ＝Ｄ／（１＋（ωｃ／Ｖｍ）２） ・・・（１）
【００５９】
ここでの磁場は，処理室１０２の側壁に水平な磁場とすれば，サイクロトロン角周波数ωｃは，その磁場の大きさに比例するので，（１）式によれば処理室１０２の側壁に水平な磁場が小さいほど垂直な方向の拡散係数は無地場のものに近くなり，処理室１０２の側壁に水平な磁場が大きいほど垂直な方向の拡散係数は小さくなることがわかる。
【００６０】
ここで，このような各方向成分の磁場強度と処理室１０２の側壁近傍における電子の挙動との関係について説明する。図６Ａ，図６Ｂは，処理室１０２の側壁近傍の電子の挙動を観念的に表した作用説明図である。図６Ａは，側壁に垂直な方向の磁場が強い場合であり，図６Ｂは側壁に平行な方向の磁場が強い場合である。
【００６１】
例えば磁力線２０２のうち処理室１０２の側壁に垂直な成分Ｂｒが大きく，側壁に平行な成分Ｂθ，ＢＺの小さいＳ極の部分は，図６Ａに示すようにプラズマ中の電子が側壁に誘導され易くなり，プラズマの径方向（側壁に水平な磁場を横切る方向）の拡散係数Ｄｖが小さくならない。なお，磁場に平行な拡散係数Ｄについては磁場の強度には依存しない。
【００６２】
また，本実施形態のようにマグネットリング２１０，２２０を上下に配置する場合には，セグメント２１２とセグメント２２２との間でも逆極性が近傍にある場合には磁力線２０４が発生する。このとき，図５に示すように上下に並ぶセグメントの極性が同じである場合には，磁力線２０４のＺ方向の成分Ｂｚは打ち消し合って小さくなるものの，処理室１０２の側壁に垂直な成分Ｂｒとθ方向の成分Ｂθは残る。このとき，これらの成分Ｂｒ，Ｂθが小さい領域は，プラズマの径方向（側壁に水平な磁場を横切る方向）の拡散係数が小さくならない。
【００６３】
プラズマの径方向の拡散係数が径方向の全領域で大きいと，ウエハＷのエッジ部とセンタ部との間のエッチングレートの均一性が低下したり，処理室１０２の側壁の磁極に対向する部分が削られる現象が生じ易くなったりという問題がある。
【００６４】
そこで，本発明者の検討結果によれば，マグネットリング２１０，２２０を周方向に僅かにずらして配置することで，上記の問題を解消できることを見出した。すなわち，図２Ｂに示すように上下に並ぶセグメントの極性配列をずらすことにより，セグメント２１２，２２２に発生する磁力線において，処理室１０２の側壁に垂直な成分Ｂｒを減少させるとともに，側壁に平行な成分ＢＺ，Ｂθを増加させることができることがわかった。
【００６５】
これによれば，プラズマの径方向（側壁に水平な磁場を横切る方向）の拡散係数を減少させることができる。すなわち，図６Ｂに示すようにプラズマ中の電子が側壁に誘導され難くなり，プラズマの径方向への拡散を抑制できる。これにより，ウエハＷのエッジ部とセンタ部との間のエッチングレートの均一性を向上させることができる。また，処理室１０２の側壁の磁極に対向する部分が削られる現象を抑制できる。
【００６６】
ここで，マグネットリング２１０，２２０のずらし調整量を変化させた場合における，各セグメント２１２，２２２間に発生する磁力線の特性の変化を確認した実験結果を図面を参照しながら説明する。図７はこの実験で用いたマグネットリング２１０，２２０のずらし調整量とセグメント２１２，２２２の配置との関係を示す図である。
【００６７】
ここでは，マグネットリング２１０，２２０のずらし調整量をセグメント数ｎで表す。先ず（ａ）ずらし調整量がゼロ場合（ｎ＝０），（ｂ）１セグメントずれの場合（ｎ＝１），（ｃ）２セグメントずれの場合（ｎ＝２），（ｄ）３セグメントずれの場合（ｎ＝３）について，それぞれのセグメント２１２，２２２の極性配置は図７に示すようになる。
【００６８】
マグネットリング２１０，２２０のずらし調整量が（ａ）〜（ｃ）の場合において，発生するカスプ磁場の強度｜Ｂ｜及びその各垂直方向成分の磁場強度（｜Ｂｒ｜，｜Ｂθ｜，｜Ｂｚ｜）を図８に示す。図８においてウエハＷの直径は３００ｍｍであるので，各グラフ中のウエハＷの中心から１５０ｍｍの部位の点線はウエハＷの縁部に相当する。この実験に用いた処理室１０２の内径は５４０ｍｍであるので，ウエハＷの中心から２７０ｍｍの部位の点線は処理室１０２の側壁の内側表面に相当する。本実施形態におけるカスプ磁場｜Ｂ｜は，ウエハＷの縁部から側壁の間に発生させることが好ましい。
【００６９】
図８に示す実験結果によれば，マグネットリング２１０，２２０のずらし調整量がゼロの場合（ｎ＝０）に比して，１セグメントずれの場合（ｎ＝１），２セグメントずれの場合（ｎ＝２）とずらし調整量が大きくなるに連れて処理室１０２の側壁に垂直な成分Ｂｒが減少し，平行な成分Ｂθ，ＢＺが増加していることが確認できた。
【００７０】
また，マグネットリング２１０，２２０のずらし調整量が（ａ）〜（ｃ）の場合において，処理室１０２の側壁への磁力線の入射角を図９に示す。図９に示す実験結果によれば，マグネットリング２１０，２２０のずらし調整量がゼロの場合（ｎ＝０）に比して，１セグメントずれの場合（ｎ＝１），２セグメントずれの場合（ｎ＝２）とずらし調整量が大きくなるに連れて処理室１０２の側壁に垂直に近い角度で入射する磁力線の数が減少し，平行に近い角度で入射する磁力線の数が増加していることが確認できた。
【００７１】
このようなマグネットリング２１０，２２０の作用により，プラズマの径方向の拡散係数を小さくできるので，処理室１０２の側壁近傍でのプラズマの径方向の拡散を抑制できる。これにより，ウエハＷのエッジ部上のプラズマ密度の低下を抑えることができるので，ウエハＷのエッジ部とセンタ部との間の処理の均一性を向上させることができる。
【００７２】
このことを図面を参照しながら，より具体的に説明する。図１０に示すグラフは，処理室１０２の径方向の距離とプラズマ密度との関係を観念的に表したものである。図１０において，実線グラフは各マグネットリング２１０，２２０のずらし調整量なしの場合のプラズマ密度であり，点線グラフはずらし調整量ありの場合のプラズマ密度である。図１０に示すように，各マグネットリング２１０，２２０をずらすことによって，処理室１０２の側壁近傍でのプラズマの径方向の拡散が抑制されると，プラズマ密度は実線グラフから点線グラフのようになるので，ウエハＷのエッジ部上のプラズマ密度の低下を抑えることができる。
【００７３】
次に，マグネットリング２１０，２２０を周方向にずらして実際にエッチングレートを測定した実験結果について図面を参照しながら説明する。図１１は，図７に示す（ａ）〜（ｄ）の場合に，直径３００ｍｍのウエハＷ上に形成されたＳｉＯ２膜をエッチングしたときのＳｉＯ２膜のエッチングレートを測定して得られたグラフである。
【００７４】
ここでの処理条件は，処理室内圧力は３０ｍＴｏｒｒ，処理ガスの流量比はＮ２ガス／ＣＨ４ガス／Ｏ２ガス＝６０ｓｃｃｍ／３０ｓｃｃｍ／１０ｓｃｃｍ，第１高周波の周波数は１００ＭＨｚでパワーは２４００Ｗ，第２高周波の周波数は３．２ＭＨｚでパワーは２００Ｗとした。また，磁場強度を変えて実験を行うために，マグネットリング２１０，２２０の間隔は，図３Ａに示すｄ，−ｄをそれぞれ４７ｍｍ，−４７ｍｍとする場合（磁場強度Ａ）と３５ｍｍ，−３５ｍｍとする場合（磁場強度Ｂ）について実験を行った。図１１の（ａ）〜（ｄ）におけるＳｉＯ２膜のエッチングレートはウエハＷ上の各点について測定してプロットしたものである。なお，マグネットリング２１０，２２０の間隔は狭いほど磁場強度が増加する。
【００７５】
図１１に示す実験結果では，磁場強度Ａの場合の（ａ）〜（ｄ）のエッチングレートの平均と面内均一性はそれぞれ，１９２．５ｎｍ／ｍｉｎ±２０．９％，２２１．８ｎｍ／ｍｉｎ±１２．３％，２５９．８ｎｍ／ｍｉｎ±７．７％，２３２．２ｎｍ／ｍｉｎ±１１．４％である。磁場強度Ｂの場合の（ａ）〜（ｄ）のエッチングレートはそれぞれ，１８７．８ｎｍ／ｍｉｎ±１９．１％，２０６．６ｎｍ／ｍｉｎ±１６．５％，２４９．２ｎｍ／ｍｉｎ±８．２％，２１７．８ｎｍ／ｍｉｎ±１４．２％である。
【００７６】
この実験結果によれば，磁場強度Ａ，Ｂのいずれの場合もずらし調整量がゼロの（ａ）に比して，ずらし調整量がある（ｂ），（ｃ），（ｄ）の方がエッチングレートの面内均一性が向上しており，（ｃ）２セグメントずれの場合（ｎ＝２）に最も面内均一性が高くなっていることがわかる。またエッチングレート自体も向上している。これは，処理室１０２の側壁近傍においてプラズマの径方向の拡散が抑制された結果であると考えられる。
【００７７】
なお，本実施形態においては各マグネットリング２１０，２２０のセグメント２１２，２２２は永久磁石セグメントで構成した場合について説明したが，これに限られるものではなく，例えば電磁石の磁極セグメントで構成してもよい。
【００７８】
ここで，各マグネットリング２１０，２２０を電磁石で構成した場合の具体例を図１２を参照しながら説明する。図１２に示すマグネットリング２１０，２２０はそれぞれ，コイル２１６，２２６を巻回した環状コア２１８，２２８をケーシングで覆って構成される。ここでのセグメント２１２，２１４は，環状コア２１８，２２８の内周面に形成される磁極セグメント（ティース部）として構成される。
【００７９】
環状コア２１８，２２８は金属系，フェライト系，セラミック系などの磁性体で構成される。ここでは，環状コア２１８，２２８を環状鉄芯で構成した場合を例に挙げる。なお，ケーシングは，環状コア２１８，２２８の内周面に発生する磁力線が透過するように，例えばセラミックスや石英で構成される。また，ケーシングの材質は上記のものに限られるものではなく，例えばケーシングの下面だけをセラミックスや石英で構成し，その他の部分はステンレスで構成してもよい。ケーシングの内周面は周方向に渡って開口していてもよい。
【００８０】
セグメント（ティース部）２１２，２２２は，環状コア２１８，２２８の内周面に周方向に一定の間隔を置いて形成される。各セグメント２１２，２２２の間には溝部が形成されており，コイル２１６，２２６は溝部に挿通して各セグメント２１２，２２２に巻き付けられる。
【００８１】
コイル２１６，２２６は，各セグメント２１２，２２２がマグネットリング２１０の周方向に沿って極性（Ｎ極とＳ極）が複数個（例えば２個）ずつ交互に逆の配列になるように巻回される。ここでは，１６極のセグメントを２個ずつ配列した場合を例に挙げる。コイル２１６，２２６にはそれぞれ，これらに電流を供給する電源２４０，２４２が接続されている。これらの電源２４０，２４２は制御部１６０により制御されるようになっている。
【００８２】
なお，セグメント２１２，２２２の個数や配列はこれに限られるものではない。例えば図４に示す１８極の配置構成でもよい。また，同じ極性のセグメント２１２，２２２を連続して配列する数は，２個に限られるものではなく，３個以上でもよい。さらに，セグメント２１２，２２２を１個ずつ交互に極性が逆になるように配列してもよい。
【００８３】
ここで，セグメント２１２，２２２を電磁石で構成したプラズマ処理装置１００で，上下の磁極をずらして実際にエッチングレートを測定した実験結果について説明する。図１３は，図７に示す（ａ）〜（ｄ）の場合に，直径３００ｍｍのウエハＷ上に形成されたＳｉＯ２膜をエッチングしたときのＳｉＯ２膜のエッチングレートを測定して得られたグラフである。なお，マグネットリング２１０，２２０のずらし調整量とセグメント２１２，２２２の配置は図７に示すものと同様である。
【００８４】
ここでの処理条件は，処理室内圧力は３０ｍＴｏｒｒ，処理ガスの流量はＣＦ４ガス＝１５０ｓｃｃｍ，第１高周波の周波数は１００ＭＨｚでパワーは８００Ｗ，第２高周波の周波数は１３．５６ＭＨｚでパワーは２００Ｗとした。また，マグネットリング２１０，２２０に与える磁場強度を変えて実験を行うために，コイルに供給する電流を０ＡＴ（磁場なし），１５００ＡＴ（磁場強度Ａ），２５００ＡＴ（磁場強度Ｂ），３０００ＡＴ（磁場強度Ｃ）について（ａ），（ｂ）の実験を行った。なお，（ｃ），（ｄ）の場合については，０ＡＴ（磁場なし），３０００ＡＴについてだけ実験を行った。これは（ａ），（ｂ）の実験結果によって傾向がある程度予測できるからである。
【００８５】
図１３に示す実験結果では，１５００ＡＴ（磁場強度Ａ）の場合の（ａ），（ｂ）のエッチングレートの平均と面内均一性はそれぞれ，２２６．８ｎｍ／ｍｉｎ±１９．４％，２２６．８ｎｍ／ｍｉｎ±１９．０％であり，２５００ＡＴ（磁場強度Ｂ）の場合の（ａ），（ｂ）のエッチングレートの平均と面内均一性はそれぞれ，１９９．９ｎｍ／ｍｉｎ±１３．７％，１７４．０ｎｍ／ｍｉｎ±７．８％である。また，３０００ＡＴ（磁場強度Ｃ）の場合の（ａ）〜（ｄ）のエッチングレートの平均と面内均一性はそれぞれ，１７８．３ｎｍ／ｍｉｎ±８．９％，１６５．２ｎｍ／ｍｉｎ±７．２％，１８１．０ｎｍ／ｍｉｎ±２０．６％，１６５．２ｎｍ／ｍｉｎ±７．３％である。また，０ＡＴ（磁場なし）の場合の（ａ）〜（ｄ）のエッチングレートの平均と面内均一性は２３４．４ｎｍ／ｍｉｎ±２０．６％である。
【００８６】
この実験結果によれば，磁場ありの場合（磁場強度Ａ〜Ｃ）は，磁場なしの場合に比していずれの場合も向上している。また磁場強度Ｃの場合を見ると，ずらし調整量がゼロの（ａ）に比して，ずらし調整量がある（ｂ），（ｃ），（ｄ）の方がエッチングレートの面内均一性がさらに向上しており，（ｂ）１セグメントずれの場合（ｎ＝１）に最も面内均一性が高くなっていることがわかる。磁場強度Ａ，Ｂの場合も，ずらし調整量がゼロの（ａ）に比して，ずらし調整量がある（ｂ）の方がエッチングレートの面内均一性が向上している。
【００８７】
なお，上述した図１１の実験結果では，（ｃ）２セグメントずれの場合（ｎ＝２）に最も面内均一性が高くなっていたのに対して，図１３の実験結果では，（ｂ）１セグメントずれの場合（ｎ＝１）に最も面内均一性が高くなっている。このように，装置構成や処理条件によって，最適なずらし調整量が異なる。このため，装置構成や処理条件に応じて最適なずらし調整量を決定することが好ましい。この場合，処理条件に応じた最適なずらし調整量を処理条件に関連づけて予め記憶部１６４に記憶しておき，制御部１６０はプラズマ処理を実行する前にその処理条件に関連づけられたずらし調整量を記憶部１６４から読み出して，マグネットリング２１０，２２０の相対位置を制御してもよい。
【００８８】
また，セグメント２１２，２２２を電磁石で構成する場合には，一方のマグネットリングのセグメントの磁極を切り替えることによって，各マグネットリング２１０，２２０を相対的にずらすようにしてもよい。これによれば，マグネットリングを回転させずに上下の磁極をずらすことができる。
【００８９】
ここで，制御部１６０が行う各マグネットリング２１０，２２０の調整方法について説明する。ここでのずらし調整量（セグメント数ｎ）は予め実験等によって求めた最適値を用いる。この場合，例えばセグメント２１２，２２２の同極連続数をｍとすると，上下のセグメント２１２，２２２の極性がずれる場合は２ｍ−１通りある。例えば図７に示す場合はｍ＝２であるので，上下のセグメント２１２，２２２の極性がずれる場合は３通り（図７に示す（ｂ），（ｃ），（ｄ））である。そこで，セグメント数ｎが１個分から（２ｍ−１）個分まで一方のマグネットリングを周方向にずらして，それぞれの場合にウエハＷに対するプラズマ処理を実行したときに，ウエハＷの処理結果が最も良好な場合にずらしたセグメント数ｎをずらし調整量として記憶部１６４に記憶しておくことが好ましい。複数の処理条件がある場合には処理条件ごとにずらし調整量ｎを関連づけて記憶しておく。このとき，リング間隔調整量±ｄも各処理条件に関連づけて予め記憶部１６４に記憶しておく。
【００９０】
制御部１６０は，各処理条件に基づいてウエハＷのプラズマ処理を行う前に，その処理条件に関連づけられたずらし調整量ｎと間隔調整量±ｄを記憶部１６４から読み出す。そして，リング間隔調整機構２３２により各マグネットリング２１０，２２０を上下に駆動してこれらの間隔を調整し，リングずらし量調整機構２３０により下部マグネットリング２２０を回転させて上部マグネットリング２１０に対してセグメント数ｎ分だけずれるように調整する。これによれば，処理条件に応じて最適なずらし調整量，リング間隔になるように自動的に調整できる。
【００９１】
なお，ずらし調整量ｎ，リング間隔調整量±ｄは操作部１６２からのオペレータの操作によっても自由に設定可能であり，その設定値は記憶部１６４に記憶される。また，リングずらし量調整機構２３０は必ずしも設けなくても良い。この場合には，上部マグネットリング２１０に対して下部マグネットリング２２０を配置するときにずらし調整量ｎだけずらすようにすればよい。
【００９２】
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，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，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。
【００９３】
例えば上述した実施形態では，下部電極１１０のみに２周波の高周波を重畳して印加する場合について説明したが，これに限定されるものではない。例えば上部電極１２０と下部電極１１０の両方に高周波を印加する場合，上部電極１２０のみに高周波を印加する場合にも本発明を適用できる。さらに，基板としてはウエハＷを用い，これにエッチングを施す場合について説明したが，これに限られるものではなく，ＦＰＤ基板，太陽電池用基板等の他の基板であってもよい。また，プラズマ処理もエッチングに限られず，スパッタリング，ＣＶＤ等の他の処理であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は，処理室内にプラズマを生成することにより基板処理を実行するプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に適用可能である。
【符号の説明】
【００９５】
１００ プラズマ処理装置
１０２ 処理室
１０４ 筒状部
１０６ 筒状保持部
１０８ ゲートバルブ
１１０ 下部電極
１１２ 静電チャック
１１４ 静電チャック電極
１１５ 直流電源
１１６ 冷媒室
１１８ 伝熱ガス供給ライン
１１９ フォーカスリング
１２０ 上部電極
１２２ 処理ガス供給部
１２３ 配管
１２４ 電極板
１２５ ガス通気孔
１２６ 電極支持体
１２７ バッファ室
１２８ ガス導入口
１３０ 排気路
１３２ バッフル板
１３４ 排気口
１３６ 排気装置
１４０ 電力供給装置
１４２ 第１高周波電力供給機構
１４４ 第１フィルタ
１４６ 第１整合器
１４８ 第１電源
１５２ 第２高周波電力供給機構
１５４ 第２フィルタ
１５６ 第２整合器
１５８ 第２電源
１６０ 制御部
１６２ 操作部
１６４ 記憶部
２００ 磁場形成部
２０２，２０３ 磁力線
２０４，２０５ 磁力線
２１０ 上部マグネットリング
２１２，２２２ セグメント（永久磁石又は磁性セグメント）
２１６，２２６ コイル
２１８，２２８ 環状コア
２２０ 下部マグネットリング
２３０ リングずらし量調整機構
２３２ リング間隔調整機構
２４０，２４２ 電源
Ｗ ウエハ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧された処理室内に処理ガスのプラズマを生成することにより基板に対して所定の処理を施すプラズマ処理装置であって，
前記処理室内に設けられ，前記基板を載置する載置台と，
前記処理室内に前記処理ガスを導入する処理ガス導入部と，
前記処理室内を排気して減圧する排気部と，
前記処理室の周囲に沿って上下に離間して設けられた２つのマグネットリングを有し，前記各マグネットリングは内周面にその周方向に沿って１個ずつ又は複数個ずつ交互に極性が逆になる順序で同じように配列された多数のセグメントを有する磁場形成部と，を備え，
前記一方のマグネットリングを前記他方のマグネットリングに対して周方向にずらして配置することで上下の磁極配置をずらしたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記セグメントの同極連続数をｍとすると，前記セグメントの１個分から（２ｍ−１）個分まで前記一方のマグネットリングを周方向にずらして前記基板に対するプラズマ処理を実行したときに，前記基板の処理結果が最も良好な場合のセグメント数をずらし調整量として記憶部に記憶しておき，前記基板に対するプラズマ処理を実行する前に前記ずらし調整量のセグメント数分だけ前記一方のマグネットリングを前記他方のマグネットリングに対して周方向にずらして配置した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】
前記一方のマグネットリングを前記他方のマグネットリングに対して周方向にずらすように回転させるリングずらし量調整機構と，
前記リングずらし量調整機構を制御する制御部と，を備え，
前記記憶部には，前記プラズマ処理の複数の処理条件に応じて求めた前記ずらし調整量が前記各処理条件に関連づけられて記憶されており，
前記制御部は，前記処理条件に基づいて前記基板に対するプラズマ処理を実行する前に，その処理条件に関連づけられたずらし調整量を読み出して，その分だけ前記リングずらし量調整機構を制御して前記一方のマグネットリングの周方向のずらし量を調整することを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記各マグネットリングの上下方向の間隔を調整するリング間隔調整機構を備え，
前記記憶部には前記各処理条件に前記ずらし調整量とともに間隔調整量も記憶されており，
前記制御部は，前記処理条件に基づいて前記基板に対するプラズマ処理を実行する前に，その処理条件に関連づけられた間隔調整量を読み出して，その分だけ前記リング間隔調整機構を制御して前記上下方向の間隔を調整することを特徴とする請求項３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記セグメントは，永久磁石セグメント又は電磁石の磁極セグメントで構成されることを特徴とする請求項４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
減圧された処理室内に処理ガスのプラズマを生成することにより基板に対して所定の処理を施すプラズマ処理装置のプラズマ処理方法であって，
前記プラズマ処理装置は，
前記処理室内に設けられ，前記基板を載置する載置台と，
前記処理室内に前記処理ガスを導入する処理ガス導入部と，
前記処理室内を排気して減圧する排気部と，
前記処理室の周囲に沿って上下に離間して設けられた２つのマグネットリングを有し，前記各マグネットリングは内周面にその周方向に沿って１個ずつ又は複数個ずつ交互に極性が逆になる順序で同じように配列された多数のセグメントを有する磁場形成部と，
前記一方のマグネットリングを前記他方のマグネットリングに対して周方向にずらすように回転させるリングずらし量調整機構と，
前記プラズマ処理の複数の処理条件に応じて求めたずらし調整量が前記各処理条件に関連づけられて記憶された前記記憶部と，を備え，
前記処理条件に基づいて前記基板に対するプラズマ処理を実行する前に，その処理条件に関連づけられたずらし調整量を読み出して，その分だけ前記リングずらし量調整機構を制御して前記一方のマグネットリングの周方向のずらし量を調整することで上下の磁極配置を前記ずらし調整量だけずらしたことを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項７】
前記各処理条件に関連付けられるずらし調整量は，前記セグメントの同極連続数をｍとすると，前記各処理条件で前記セグメントの１個分から（２ｍ−１）個分まで前記一方のマグネットリングを周方向にずらして前記基板に対するプラズマ処理を実行したときに，前記基板の処理結果が最も良好な場合のセグメント数であることを特徴とする請求項６に記載のプラズマ処理方法。
【請求項８】
前記各マグネットリングの上下方向の間隔を調整するリング間隔調整機構を備え，
前記記憶部には前記各処理条件に前記ずらし調整量とともに間隔調整量も記憶されており，
前記処理条件に基づいて前記基板に対するプラズマ処理を実行する前に，その処理条件に関連づけられた間隔調整量を読み出して，その分だけ前記リング間隔調整機構を制御して前記上下方向の間隔を調整することを特徴とする請求項７に記載のプラズマ処理方法。
【請求項９】
前記セグメントは，永久磁石セグメント又は電磁石の磁極セグメントで構成され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１】
減圧された処理室内に処理ガスのプラズマを生成することにより基板に対して所定の処理を施すプラズマ処理装置であって，
前記処理室内に設けられ，前記基板を載置する載置台と，
前記処理室内に前記処理ガスを導入する処理ガス導入部と，
前記処理室内を排気して減圧する排気部と，
前記処理室の周囲に沿って上下に離間して設けられた２つのマグネットリングを有し，前記各マグネットリングは内周面にその周方向に沿って１個ずつ又は複数個ずつ交互に極性が逆になる順序で同じように配列された多数のセグメントを有する磁場形成部と，を備え，
前記一方のマグネットリングを前記他方のマグネットリングに対して周方向にずらして配置することで上下の磁極配置をずらしたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記セグメントの同極連続数をｍとすると，前記セグメントの１個分から（２ｍ−１）個分まで前記一方のマグネットリングを周方向にずらして前記基板に対するプラズマ処理を実行したときに，前記基板の処理結果が最も良好な場合のセグメント数をずらし調整量として記憶部に記憶しておき，前記基板に対するプラズマ処理を実行する前に前記ずらし調整量のセグメント数分だけ前記一方のマグネットリングを前記他方のマグネットリングに対して周方向にずらして配置した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】
前記一方のマグネットリングを前記他方のマグネットリングに対して周方向にずらすように回転させるリングずらし量調整機構と，
前記リングずらし量調整機構を制御する制御部と，を備え，
前記記憶部には，前記プラズマ処理の複数の処理条件に応じて求めた前記ずらし調整量が前記各処理条件に関連づけられて記憶されており，
前記制御部は，前記処理条件に基づいて前記基板に対するプラズマ処理を実行する前に，その処理条件に関連づけられたずらし調整量を読み出して，その分だけ前記リングずらし量調整機構を制御して前記一方のマグネットリングの周方向のずらし量を調整することを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記各マグネットリングの上下方向の間隔を調整するリング間隔調整機構を備え，
前記記憶部には前記各処理条件に前記ずらし調整量とともに間隔調整量も記憶されており，
前記制御部は，前記処理条件に基づいて前記基板に対するプラズマ処理を実行する前に，その処理条件に関連づけられた間隔調整量を読み出して，その分だけ前記リング間隔調整機構を制御して前記上下方向の間隔を調整することを特徴とする請求項３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記セグメントは，永久磁石セグメント又は電磁石の磁極セグメントで構成されることを特徴とする請求項４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
減圧された処理室内に処理ガスのプラズマを生成することにより基板に対して所定の処理を施すプラズマ処理装置のプラズマ処理方法であって，
前記プラズマ処理装置は，
前記処理室内に設けられ，前記基板を載置する載置台と，
前記処理室内に前記処理ガスを導入する処理ガス導入部と，
前記処理室内を排気して減圧する排気部と，
前記処理室の周囲に沿って上下に離間して設けられた２つのマグネットリングを有し，前記各マグネットリングは内周面にその周方向に沿って１個ずつ又は複数個ずつ交互に極性が逆になる順序で同じように配列された多数のセグメントを有する磁場形成部と，
前記一方のマグネットリングを前記他方のマグネットリングに対して周方向にずらすように回転させるリングずらし量調整機構と，
前記プラズマ処理の複数の処理条件に応じて求めたずらし調整量が前記各処理条件に関連づけられて記憶された前記記憶部と，を備え，
前記処理条件に基づいて前記基板に対するプラズマ処理を実行する前に，その処理条件に関連づけられたずらし調整量を読み出して，その分だけ前記リングずらし量調整機構を制御して前記一方のマグネットリングの周方向のずらし量を調整することで上下の磁極配置を前記ずらし調整量だけずらしたことを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項７】
前記各処理条件に関連付けられるずらし調整量は，前記セグメントの同極連続数をｍとすると，前記各処理条件で前記セグメントの１個分から（２ｍ−１）個分まで前記一方のマグネットリングを周方向にずらして前記基板に対するプラズマ処理を実行したときに，前記基板の処理結果が最も良好な場合のセグメント数であることを特徴とする請求項６に記載のプラズマ処理方法。
【請求項８】
前記各マグネットリングの上下方向の間隔を調整するリング間隔調整機構を備え，
前記記憶部には前記各処理条件に前記ずらし調整量とともに間隔調整量も記憶されており，
前記処理条件に基づいて前記基板に対するプラズマ処理を実行する前に，その処理条件に関連づけられた間隔調整量を読み出して，その分だけ前記リング間隔調整機構を制御して前記上下方向の間隔を調整することを特徴とする請求項７に記載のプラズマ処理方法。
【請求項９】
前記セグメントは，永久磁石セグメント又は電磁石の磁極セグメントで構成され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。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−６０８８５（Ｐ２０１１−６０８８５Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０６８９０（Ｐ２００９−２０６８９０）
【出願日】平成２１年９月８日（２００９．９．８）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月８日（２００９．９．８）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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