特許 5890609 プラズマ処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5890609

(24)【登録日】2016年2月26日

(45)【発行日】2016年3月22日

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20160308BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20160308BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/302 101B

   H05H1/46 M

【請求項の数】12

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2011-62299(P2011-62299)

(22)【出願日】2011年3月22日

(65)【公開番号】特開2012-199376(P2012-199376A)

(43)【公開日】2012年10月18日

【審査請求日】2014年3月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100125254

【弁理士】

【氏名又は名称】別役 重尚

(74)【代理人】

【識別番号】100118278

【弁理士】

【氏名又は名称】村松 聡

(72)【発明者】

【氏名】輿水 地塩

【審査官】 内田 正和

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−１８６０００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１９６３５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０９３７８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２８６８１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２２０３６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５１４８１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／１０８２１３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０２０５９４９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平０９−２６３９４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１１１４３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０５Ｈ １／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

下部電極と、該下部電極と対向して配置される上部電極との間の処理空間においてプラズマを生じさせて前記下部電極に載置された基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、
前記上部電極に関して前記処理空間とは反対側に配置される複数の磁石列を備え、
前記複数の磁石列の各々は前記上部電極の前記処理空間とは反対側の面において環状に配置され、且つ前記複数の磁石列の各々は平面視において１つ内側に配置された前記磁石列を囲むように配置され、
前記複数の磁石列は、隣接する２つの前記磁石列からなる少なくとも１つの磁力線生成ユニットに分けられ、前記少なくとも１つの磁力線生成ユニットでは、前記隣接する２つの前記磁石列の前記処理空間側とは反対側の各端部が互いに磁界的に接続され、
前記少なくとも１つの磁力線生成ユニットは、前記隣接する２つの前記磁石列の前記処理空間側の各端部の間において前記処理空間に進入する磁力線を生じさせ、さらに、前記処理空間において前記磁力線に起因する磁界の磁束密度を変化させ、
前記上部電極には高周波電源が接続されるとともに内部にバッファ室が設けられ、
前記バッファ室に供給された処理ガスが前記上部電極に設けられたガス孔を介して前記処理空間へ導入され、
前記上部電極において、前記高周波電源が接続された箇所とは別の箇所に追加の負の直流電源又は追加の高周波電源が接続され、
前記下部電極及び前記上部電極は円筒状のチャンバの下部及び上部に設けられ、
前記円筒状のチャンバの側壁部に導電体又は半導電体からなる円環状の側壁電極を設け、該側壁電極の前記処理空間とは反対側の側面を取り囲むように前記磁力線生成ユニットを設けることを特徴とするプラズマ処理装置。

【請求項2】

前記少なくとも１つの磁力線生成ユニットが前記処理空間に対して近接及び離脱自在であることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。

【請求項3】

前記少なくとも１つの磁力線生成ユニットが含む隣接する２つの磁石列のうち１つの磁石列が独立して前記処理空間に対して近接及び離脱自在であることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。

【請求項4】

前記少なくとも１つの磁力線生成ユニットにおいて、前記隣接する２つの前記磁石列の前記処理空間側とは反対側の各端部がヨークによって互いに接続され、前記ヨークが、前記隣接する２つの前記磁石列の前記処理空間側とは反対側の各端部の少なくとも１つと当接及び離脱自在であることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。

【請求項5】

少なくとも１つの前記環状に配置された磁石列が、当該磁石列の中心を中心として前記上部電極の面に沿って旋回することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項6】

前記少なくとも１つの磁力線生成ユニットにおいて、前記隣接する２つの前記磁石列のうち少なくとも一方を電磁石によって構成することを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。

【請求項7】

前記磁力線生成ユニットは、１つの前記磁石列と、一端が該磁石列の前記処理空間側とは反対側の端部と接続し且つ他端が前記処理空間を指向するヨークとからなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項8】

前記磁力線生成ユニットは、前記処理空間側が開放された断面逆Ｕ字状の永久磁石の列からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項9】

前記磁力線生成ユニットでは、前記隣接する２つの前記磁石列の前記処理空間側とは反対側の各端部が空間を介することなく互いに磁界的に接続されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項10】

前記磁力線生成ユニットでは、前記隣接する２つの前記磁石列の前記処理空間側とは反対側の各端部が空間を介して互いに磁界的に接続されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項11】

前記磁力線生成ユニットは前記空間の大きさを変化させることを特徴とする請求項１０記載のプラズマ処理装置。

【請求項12】

前記少なくとも１つの磁石列の中心が前記上部電極の面に沿う所定の領域内を移動可能に構成されていることを特徴とする請求項５記載のプラズマ処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電界及び磁界によってプラズマの密度分布を制御するプラズマ処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

平行に配された円板状の上部電極及び下部電極の間の処理空間においてプラズマを発生させ、該プラズマを用いて基板、例えば、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）に所望の処理を施す、容量結合（Capacitively Coupled Plasma）型のプラズマ処理装置が知られている。この容量結合型のプラズマ処理装置では、上部電極や下部電極の中央部分に対向する処理空間のプラズマの密度が上昇し、処理空間全体におけるプラズマの密度分布が均一にならない傾向にある。

【0003】

そこで、図１１に示すように、上部電極を内側電極１１０と、該内側電極１１０を取り囲む外側電極１１１に分割し、内側電極１１０及び外側電極１１１のそれぞれに独立して高周波電力を印加し、内側電極に対向する処理空間（以下、「内側空間」という。）の電界と、外側電極に対向する処理空間（以下、「外側空間」という。）の電界とを個別に調整するとともに、永久磁石列１１２〜１１４を上部電極の上面において当該上部電極の中心を中心として同心円状に配置し、これにより、処理空間の所望の位置に磁界を生じさせるプラズマ処理装置１１５が本発明者によって提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

【0004】

このプラズマ処理装置１１５では、内側空間の電界及び外側空間の電界を個別に調整することによって内側空間におけるプラズマ密度及び外側空間におけるプラズマ密度を個別に制御する。

【0005】

また、プラズマ処理装置１１５では、永久磁石列１１２，１１３の間、及び永久磁石列１１３，１１４の間にそれぞれ上部電極の中心を中心とする円環状に分布する磁力線１１６，１１７を生じさせ、該磁力線１１６，１１７に起因する磁界を内側空間や外側空間に分布させ、内側空間内や外側空間内の電子をローレンツ力によって各磁力線１１６，１１７に対して垂直な方向にドリフトさせる（図中「●」等は電子のドリフト方向を示す）。このとき、ローレンツ力によってドリフトする電子は、上部電極の中心を中心として上部電極の表面近傍を旋回する。旋回する電子は処理ガスの分子や原子と衝突してプラズマを生成する。その結果、上部電極の中心を中心とする円環状に分布し且つ磁界に対応して分布するプラズマを生成することができる。

【0006】

上述したプラズマ処理装置１１５では、内側空間におけるプラズマ密度及び外側空間におけるプラズマ密度を個別に制御し、且つ複数の円環状のプラズマを生成させることにより、処理空間全体におけるプラズマ密度分布を制御する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開平１０−１５２７７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、円環状のプラズマの密度や発生位置は各永久磁石列１１２〜１１４が生じる磁力線１１６，１１７に起因する磁界の磁束密度や配置場所によって決定されてしまうため、処理空間におけるプラズマ密度分布の制御幅がさほど大きくないという問題もある。

【0009】

本発明の目的は、処理空間におけるプラズマ密度分布の制御幅を大きくすることができるプラズマ処理装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するために、請求項１記載のプラズマ処理装置は、下部電極と、該下部電極と対向して配置される上部電極との間の処理空間においてプラズマを生じさせて前記下部電極に載置された基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、前記上部電極に関して前記処理空間とは反対側に配置される複数の磁石列を備え、前記複数の磁石列の各々は前記上部電極の前記処理空間とは反対側の面において環状に配置され、且つ前記複数の磁石列の各々は平面視において１つ内側に配置された前記磁石列を囲むように配置され、前記複数の磁石列は、隣接する２つの前記磁石列からなる少なくとも１つの磁力線生成ユニットに分けられ、前記少なくとも１つの磁力線生成ユニットでは、前記隣接する２つの前記磁石列の前記処理空間側とは反対側の各端部が互いに磁界的に接続され、前記少なくとも１つの磁力線生成ユニットは、前記隣接する２つの前記磁石列の前記処理空間側の各端部の間において前記処理空間に進入する磁力線を生じさせ、さらに、前記処理空間において前記磁力線に起因する磁界の磁束密度を変化させ、前記上部電極には高周波電源が接続されるとともに内部にバッファ室が設けられ、前記バッファ室に供給された処理ガスが前記上部電極に設けられたガス孔を介して前記処理空間へ導入され、前記上部電極において、前記高周波電源が接続された箇所とは別の箇所に追加の負の直流電源又は追加の高周波電源が接続され、前記下部電極及び前記上部電極は円筒状のチャンバの下部及び上部に設けられ、前記円筒状のチャンバの側壁部に導電体又は半導電体からなる円環状の側壁電極を設け、該側壁電極の前記処理空間とは反対側の側面を取り囲むように前記磁力線生成ユニットを設けることを特徴とする。

【0011】

請求項２記載の基板処理装置は、請求項１記載のプラズマ処理装置において、前記少なくとも１つの磁力線生成ユニットが前記処理空間に対して近接及び離脱自在であることを特徴とする。

【0012】

請求項３記載の基板処理装置は、請求項１記載のプラズマ処理装置において、前記少なくとも１つの磁力線生成ユニットが含む隣接する２つの磁石列のうち１つの磁石列が独立して前記処理空間に対して近接及び離脱自在であることを特徴とする。

【0013】

請求項４記載のプラズマ処理装置は、請求項１記載のプラズマ処理装置において、前記少なくとも１つの磁力線生成ユニットにおいて、前記隣接する２つの前記磁石列の前記処理空間側とは反対側の各端部がヨークによって互いに接続され、前記ヨークが、前記隣接する２つの前記磁石列の前記処理空間側とは反対側の各端部の少なくとも１つと当接及び離脱自在であることを特徴とする。

【0014】

請求項５記載の基板処理装置は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置において、少なくとも１つの前記環状に配置された磁石列が、当該磁石列の中心を中心として前記上部電極の面に沿って旋回することを特徴とする。

【0015】

請求項６記載の基板処理装置は、請求項１記載のプラズマ処理装置において、前記少なくとも１つの磁力線生成ユニットにおいて、前記隣接する２つの前記磁石列のうち少なくとも一方を電磁石によって構成することを特徴とする。

【0017】

請求項７記載の基板処理装置は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置において、前記磁力線生成ユニットは、１つの前記磁石列と、一端が該磁石列の前記処理空間側とは反対側の端部と接続し且つ他端が前記処理空間を指向するヨークとからなることを特徴とする。

【0018】

請求項８記載の基板処理装置は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置において、前記磁力線生成ユニットは、前記処理空間側が開放された断面逆Ｕ字状の永久磁石の列からなることを特徴とする。

【0019】

請求項９記載の基板処理装置は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置において、前記磁力線生成ユニットでは、前記隣接する２つの前記磁石列の前記処理空間側とは反対側の各端部が空間を介することなく互いに磁界的に接続されることを特徴とする。

【0020】

請求項１０記載の基板処理装置は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置において、前記磁力線生成ユニットでは、前記隣接する２つの前記磁石列の前記処理空間側とは反対側の各端部が空間を介して互いに磁界的に接続されることを特徴とする。

【0021】

請求項１１記載の基板処理装置は、請求項１０記載のプラズマ処理装置において、前記磁力線生成ユニットは前記空間の大きさを変化させることを特徴とする。

【0022】

請求項１２記載のプラズマ処理装置は、請求項５記載のプラズマ処理装置において、前記少なくとも１つの磁石列の中心が前記上部電極の面に沿う所定の領域内を移動可能に構成されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0023】

本発明によれば、少なくとも１つの磁力線生成ユニットは、隣接する２つの磁石列の処理空間側の各端部の間に生じて処理空間に進入する磁力線に起因する磁界の磁束密度を変化させるので、処理空間においてローレンツ力によってドリフトする電子の量を調整することができ、もって、ドリフトして旋回する電子に起因して生成される環状のプラズマの密度を変化させることができる。その結果、処理空間におけるプラズマ密度分布の制御幅を大きくすることができる。また、上部電極において、高周波電源が接続された箇所とは別の箇所に追加の負の直流電源又は追加の高周波電源が接続されるので、処理空間における電界の強さを大きくすることができ、その結果、処理空間におけるプラズマ全体の密度分布の制御に環状のプラズマを確実に寄与させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の第１の実施の形態に係る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2】図１のプラズマ処理装置における各磁力線生成ユニットを処理空間から眺めた底面図である。

【図3】図１のプラズマ処理装置において２つの磁力線生成ユニットが移動した場合を説明するための断面図である。

【図4】図１のプラズマ処理装置の第１の変形例の構成を概略的に示す断面図である。

【図5】図１のプラズマ処理装置の第２の変形例における各磁力線生成ユニットを処理空間から眺めた底面図である。

【図6】本発明の第２の実施の形態に係る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7】本発明の第３の実施の形態に係る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8】図１のプラズマ処理装置の第３の変形例の構成を概略的に示す断面図である。

【図9】図１のプラズマ処理装置の第４の変形例の構成を概略的に示す断面図である。

【図10】図１のプラズマ処理装置の第５の変形例の構成を概略的に示す断面図である。

【図11】従来の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12】図１のプラズマ処理装置の第６の変形例における各磁石の旋回の様子を処理空間から眺めた底面図である。

【図13】図１のプラズマ処理装置の第７の変形例の構成を概略的に示す断面図である。

【図14】図１のプラズマ処理装置の第８の変形例の構成を概略的に示す断面図である。

【図15】図１のプラズマ処理装置の第９の変形例の構成を概略的に示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

【0026】

まず、本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置について説明する。

【0027】

図１は、本実施の形態に係るプラズマ処理装置の構成を概略的に示す断面図である。本プラズマ処理装置は、基板としての半導体デバイス用のウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）にプラズマエッチング処理を施す。

【0028】

図１において、プラズマ処理装置１０は、例えば、直径が３００ｍｍのウエハＷを収容する円筒状のチャンバ１１を有し、該チャンバ１１内にはウエハＷを載置する円柱状のサセプタ１２と、サセプタ１２に対向して配置されるシャワーヘッド１３とが配置されている。サセプタ１２及びシャワーヘッド１３は間に処理空間Ｓを構成する。

【0029】

プラズマ処理装置１０では、処理空間Ｓにおいてプラズマを生じさせて該プラズマによってサセプタ１２に載置されたウエハＷにプラズマエッチング処理を施す。また、チャンバ１１にはチャンバ１１内のガスを排出する排気管１４が接続される。該排気管１４にはＴＭＰ（Turbo Molecular Pump）及びＤＰ（Dry Pump）（ともに図示しない）が接続され、これらのポンプはチャンバ１１内を真空引きして減圧する。なお、チャンバ１１内の圧力はＡＰＣバルブ（図示しない）によって制御される。

【0030】

チャンバ１１内のサセプタ１２には第１の高周波電源１５が第１の整合器１６を介して接続され、シャワーヘッド１３には第２の高周波電源１７が第２の整合器１８を介して接続されており、第１の高周波電源１５は比較的低い周波数、例えば、２ＭＨｚのイオン引き込み用の高周波電力をサセプタ１２に印加し、第２の高周波電源１７は比較的高い周波数、例えば、６０ＭＨｚのプラズマ生成用の高周波電力をシャワーヘッド１３に印加する。これにより、サセプタ１２は下部電極として機能し、シャワーヘッド１３は上部電極として機能する。また、第１の整合器１６及び第２の整合器１８はインピーダンスを調整して高周波電力のサセプタ１２やシャワーヘッド１３への印加効率を最大にする。

【0031】

サセプタ１２の上部周縁部には、該サセプタ１２の中央部分が図中上方へ向けて突出するように、段差が形成される。該サセプタ１２の中央部分の先端には静電電極板１９を内部に有するセラミックスからなる静電チャック２０が配置されている。静電電極板１９には第１の直流電源２１が接続されており、静電電極板１９に正の直流電圧が印加されると、クーロン力又はジョンソン・ラーベック力により、ウエハＷは静電チャック２０に吸着保持される。

【0032】

サセプタ１２は内部に冷媒流路からなる冷却機構（図示しない）を有し、該冷却機構はプラズマと接触して温度が上昇するウエハＷの熱を吸収することによってウエハＷの温度が所望の温度以上になるのを防止する。また、サセプタ１２の上部には、静電チャック２０に吸着保持されたウエハＷを囲うように、フォーカスリング２２がサセプタ１２の段差へ載置される。フォーカスリング２２は珪素（Ｓｉ）又は炭化珪素（ＳｉＣ）からなり、プラズマの分布域をウエハＷ上だけでなく該フォーカスリング２２上まで拡大してウエハＷの周縁部上におけるプラズマの密度を該ウエハＷの中央部上におけるプラズマの密度と同程度に維持する。

【0033】

サセプタ１２と処理空間Ｓを挟んで対向するシャワーヘッド１３は、上部電極板２３と、該上部電極板２３を着脱可能に釣支するクーリングプレート２４とを主に有する。上部電極板２３は、導電体又は半導電体の一枚の円板状部材からなり、厚み方向に貫通する多数のガス孔２５を有する。また、クーリングプレート２４の内部にはバッファ室２６が設けられ、このバッファ室２６には処理ガス導入管（図示しない）が接続されている。

【0034】

プラズマ処理装置１０では、処理ガス導入管からバッファ室２６へ供給された処理ガスがガス孔２５を介して処理空間Ｓへ導入され、該導入された処理ガスは、第２の高周波電源１７からシャワーヘッド１３を介して処理空間Ｓへ印加されたプラズマ生成用の高周波電力によって励起されてプラズマとなる。該プラズマ中の正イオンは、第１の高周波電源１５がサセプタ１２に印加するイオン引き込み用の高周波電力によってウエハＷに向けて引きこまれ、該ウエハＷにプラズマエッチング処理を施す。

【0035】

本実施の形態に係るプラズマ処理装置１０は、シャワーヘッド１３に関して処理空間Ｓとは反対側に配置される複数の磁石列２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂ，２９ａ，２９ｂ，３０ａ，３０ｂをさらに備える。磁石列２７ａ〜３０ｂの各々は円環状に配置された複数の永久磁石板からなり、各磁石列２７ａ〜３０ｂはシャワーヘッド１３の処理空間Ｓとは反対側の上面１３ａにおいて、平面視で一の磁石列が１つ内側に配置された磁石列を囲むように、具体的には、上部電極板２３の中心と同心円状に配置される。なお、各磁石列は、図１の上下方向に関して高さが揃う必要はない。

【0036】

また、磁石列２７ａ〜３０ｂの各々では各永久磁石板の同磁極が同じ側に位置するように各永久磁石板が配置される。例えば、磁石列２７ａ，２８ｂ，２９ａ，３０ｂでは、Ｓ極が処理空間Ｓ側に位置するように各永久磁石板が配置され、磁石列２７ｂ，２８ａ，２９ｂ，３０ａでは、Ｎ極が処理空間Ｓ側に位置するように各永久磁石板が配置される。

【0037】

プラズマ処理装置１０では、磁石列２７ａ〜３０ｂが、処理空間Ｓ側に位置する磁極が異なる、隣接する２つの磁石列からなる磁力線生成ユニット２７，２８，２９，３０に分けられる。具体的に、磁力線生成ユニット２７は磁石列２７ａ，２７ｂから構成され、磁力線生成ユニット２８は磁石列２８ａ，２８ｂから構成され、磁力線生成ユニット２９は磁石列２９ａ，２９ｂから構成され、磁力線生成ユニット３０は磁石列３０ａ，３０ｂから構成される。

【0038】

各磁力線生成ユニット２７〜３０において、磁石列２７ａ及び磁石列２７ｂの処理空間Ｓとは反対側の各端部は鉄等のヨーク２７ｃによって互いに接続され、磁石列２８ａ及び磁石列２８ｂの処理空間Ｓとは反対側の各端部は鉄等のヨーク２８ｃによって互いに接続され、磁石列２９ａ及び磁石列２９ｂの処理空間Ｓとは反対側の各端部は鉄等のヨーク２９ｃによって互いに接続され、磁石列３０ａ及び磁石列３０ｂの処理空間Ｓとは反対側の各端部は鉄等のヨーク３０ｃによって互いに接続される。

【0039】

したがって、例えば、磁力線生成ユニット２７では、磁石列２７ａ及び磁石列２７ｂの処理空間Ｓ側の各端部はヨークによって接続されずに開放され、且つ互いの磁極が異なるので、当該端部間において磁力線２７ｄが生じる。該磁力線２７ｄは磁石列２７ａ，２７ｂの磁力の大きさによって強さが左右されるが、本実施の形態では、磁力線生成ユニット２７がシャワーヘッド１３の上面１３ａに当接している場合、磁力線２７ｄは処理空間Ｓの上部に進入する。

【0040】

一方、処理空間Ｓではシャワーヘッド１３に印加されたプラズマ生成用の高周波電力に起因して上部電極板２３に生じるセルフバイアス電位により、上部電極板２３の近傍においてシース（図示しない）が生じ、該シースに対応した処理空間Ｓから上部電極板２３へ向かう電界Ｅが発生する。すなわち、上部電極板２３の近傍では電界Ｅと磁力線２７ｄに起因する磁界が交差する領域が発生する。当該領域においてはプラズマ中の電子が電界Ｅ及び磁界に起因するローレンツ力を受けてドリフトする。

【0041】

図２は、図１のプラズマ処理装置における各磁力線生成ユニットを処理空間から眺めた底面図であり、図２においてシャワーヘッド１３は省略されている。

【0042】

図２において、磁力線生成ユニット２７に対向する領域では、磁石列２７ｂから磁石列２７ａへ向かい、磁力線生成ユニット２７の中心から放射状に分布する磁力線２７ｄ（図中破線矢印参照）に起因する磁界が発生する。また、図２において手前から奥へ向かう電界Ｅが発生している。したがって、磁力線生成ユニット２７に対向する領域では、電子が図中反時計回りのローレンツ力を受けて旋回する（図中実線矢印参照）。このとき、旋回する電子は処理空間Ｓ中の処理ガスの分子や原子と衝突してプラズマを生成する。その結果、磁力線生成ユニット２７に沿って円環状のプラズマが発生する。

【0043】

同様に、磁力線生成ユニット２８に対向する領域では、磁石列２８ａから磁石列２８ｂへ向かい、磁力線生成ユニット２８の中心から放射状に分布する磁力線２８ｄ（図中破線矢印参照）に起因する磁界が発生するので、電子は図中時計回りのローレンツ力を受けて旋回し（図中矢印参照）、その結果、磁力線生成ユニット２８に沿って円環状のプラズマが発生する。また、磁力線生成ユニット２９に対向する領域では、磁石列２９ｂから磁石列２９ａへ向かい、磁力線生成ユニット２９の中心から放射状に分布する磁力線２９ｄ（図中破線矢印参照）に起因する磁界が発生するので、電子は図中反時計回りのローレンツ力を受けて旋回し（図中矢印参照）、その結果、磁力線生成ユニット２９に沿って円環状のプラズマが発生する。さらに、磁力線生成ユニット３０に対向する領域では、磁石列３０ａから磁石列３０ｂへ向かい、磁力線生成ユニット３０の中心から放射状に分布する磁界３０ｄ（図中破線矢印参照）に起因する磁界が発生するので、電子は図中時計回りのローレンツ力を受けて旋回し（図中矢印参照）、その結果、磁力線生成ユニット３０に沿って円環状のプラズマが発生する。

【0044】

本実施の形態に係るプラズマ処理装置１０では、各磁力線生成ユニット２７〜３０に沿って処理空間Ｓに発生する円環状のプラズマの密度を変化させることにより、処理空間Ｓにおけるプラズマ全体の密度分布を制御可能とされる。具体的に、プラズマ処理装置１０では各磁力線生成ユニット２７〜３０が処理空間Ｓに対して近接及び離脱自在に構成される。換言すれば、各磁力線生成ユニット２７〜３０は、不図示の移動機構によって図１中上下方向に移動自在に構成される。

【0045】

図３は、図１のプラズマ処理装置において２つの磁力線生成ユニットが移動した場合を説明するための断面図である。

【0046】

図３において、磁力線生成ユニット２８が上方へ移動し、さらに磁力線生成ユニット２７が磁力線生成ユニット２８よりも上方へ移動して処理空間Ｓから遠ざかるので、磁力線生成ユニット２８によって生じる磁力線２８ｄや磁力線生成ユニット２７によって生じる磁力線２７ｄが処理空間Ｓへ殆ど進入しない。これにより、磁力線生成ユニット２８や磁力線生成ユニット２７に対向する領域において磁界が弱まり、電子に作用するローレンツ力が低下するため、電子と処理ガスの分子や原子との衝突回数が減って生成されるプラズマが減る。その結果、磁力線生成ユニット２８や磁力線生成ユニット２７に沿う円環状のプラズマの密度が低下する。特に、磁力線生成ユニット２７は磁力線生成ユニット２８よりも処理空間Ｓから遠ざかるため、磁力線生成ユニット２７に対向する領域における磁界は磁力線生成ユニット２８に対向する領域における磁界よりも弱まり、磁力線生成ユニット２７に沿う円環状のプラズマの密度は磁力線生成ユニット２８に沿う円環状のプラズマの密度よりも低下する。このように、プラズマ処理装置１０では各磁力線生成ユニット２７〜３０を個別に処理空間Ｓから遠ざけることによって各磁力線生成ユニット２７〜３０に沿う円環状のプラズマの密度を低下させることができ、さらに、各磁力線生成ユニット２７〜３０が処理空間Ｓから遠ざかる度合いを調整することによって各磁力線生成ユニット２７〜３０に沿う円環状のプラズマの密度の低下度合いを調整することができる。

【0047】

本実施の形態に係るプラズマ処理装置１０によれば、シャワーヘッド１３の上部電極板２３は一枚の平板状部材からなるので、シャワーヘッド１３の構造を単純化することができ、プラズマ処理装置１０の製造コストの上昇を防止できるとともに、上部電極板２３においてデポが貯まる隙間が生じることがなく、もって、パーティクルの発生を防止してウエハＷへのパーティクルの付着を防止することができる。

【0048】

また、本実施の形態に係るプラズマ処理装置１０によれば、各磁力線生成ユニット２７〜３０が処理空間Ｓに対して近接及び離脱自在に構成されるので、各磁力線生成ユニット２７〜３０に対向する領域において生じる磁力線２７ｄ〜３０ｄに起因する磁界の磁束密度を変化させることができる。これにより、ローレンツ力を変化させて当該ローレンツ力によってドリフトする電子とガス分子やガス原子とが衝突する回数を変化させることができ、もって、ドリフトして旋回する電子に起因して生成される円環状のプラズマの密度を変化させることができる。その結果、処理空間Ｓにおけるプラズマ密度分布の制御幅を大きくすることができる。例えば、各磁力線生成ユニット２７〜３０に対向する領域における磁界の磁束密度が高くなり、結果としてプラズマの密度が必要以上に高くなる場合には、ウエハＷへプラズマによるダメージが加えられる可能性がある。本実施の形態に係るプラズマ処理装置１０では、これに対応して各磁力線生成ユニット２７〜３０に対向する領域における磁界の磁束密度を低下させてプラズマの密度を低下させ、もって、ウエハＷへのプラズマによるダメージの付与を防止することができる。

【0049】

さらに、磁力線生成ユニット２７〜３０の各々を個別に処理空間Ｓから遠ざけることによって各円環状プラズマの密度を個別に変化させることができる。すなわち、処理空間Ｓにおいて局所的にプラズマを調整することができるので、処理空間Ｓにおける電界の強度を部分的に異ならせるために上部電極板２３を分割する必要を無くすことができる。

【0050】

また、処理空間Ｓにおいてプラズマの密度が必要以上に高くなり、ウエハＷへプラズマによるダメージが加えられる可能性がある場合には、各磁力線生成ユニット２７〜３０を処理空間Ｓから一斉に離脱させ（図中上方へ一斉に移動させ）、処理空間Ｓにおけるプラズマの密度を低下させてウエハＷへのプラズマによるダメージの付与を防止することができる。

【0051】

上述したプラズマ処理装置１０では、各磁力線生成ユニット２７〜３０が処理空間Ｓに対して近接及び離脱自在に構成されたが、全ての磁力線生成ユニット２７〜３０が近接及び離脱自在に構成される必要はなく、プラズマエッチング処理の内容やプラズマ処理装置１０の仕様に応じて近接及び離脱自在に構成される磁力線生成ユニットが設定されてもよい。

【0052】

さらに、上述したプラズマ処理装置１０では、磁力線生成ユニット２７〜３０の各々が一体となって２つの磁石列及びヨークの相対的な位置関係を変化させることなく移動するが、磁力線生成ユニット２７〜３０の各々が含む２つの磁石列の一方のみが処理空間Ｓに対して近接及び離脱自在に構成されてもよい。

【0053】

図４は、図１のプラズマ処理装置の第１の変形例の構成を概略的に示す断面図である。

【0054】

図４において、磁力線生成ユニット２８の磁石列２８ａが上方へ移動し、さらに磁力線生成ユニット２７の磁石列２７ａが磁石列２８ａよりも上方へ移動して処理空間Ｓから遠ざかるので、磁力線生成ユニット２８によって生じる磁力線２８ｄや磁力線生成ユニット２７によって生じる磁力線２７ｄが処理空間Ｓへ余り進入しない。これにより、磁力線生成ユニット２８や磁力線生成ユニット２７に対向する領域において磁界が弱まり、その結果、磁力線生成ユニット２８や磁力線生成ユニット２７に沿う円環状のプラズマの密度が低下する。特に、磁石列２７ａは磁石列２８ａよりも処理空間Ｓから遠ざかるため、磁力線生成ユニット２７に対向する領域における磁界は磁力線生成ユニット２８に対向する領域における磁界よりも弱まり、その結果、磁力線生成ユニット２７に沿う円環状のプラズマの密度は磁力線生成ユニット２８に沿う円環状のプラズマの密度よりも低下する。このように、各磁石列２７ａ〜３０ｄを個別に処理空間Ｓから遠ざけることによって各磁力線生成ユニット２７〜３０に沿う円環状のプラズマの密度を低下させることができ、さらに、各磁石列２７ａ〜３０ｄが処理空間Ｓから遠ざかる度合いを調整することによって各磁力線生成ユニット２７〜３０に沿う円環状のプラズマの密度の低下度合いを調整することができる。

【0055】

ところで、磁石列２７ａ〜３０ｄの各々において円環状に配列された永久磁石板の磁力は全て同じとは限らず、各永久磁石板の磁力がばらついている虞がある。各永久磁石板の磁力がばらついていると、各磁力線生成ユニット２７〜３０に対向する領域における磁界の磁束密度が各磁力線生成ユニット２７〜３０の周方向に関してばらつく虞がある。

【0056】

図５は、図１のプラズマ処理装置の第２の変形例における各磁力線生成ユニットを処理空間から眺めた底面図であり、図５においてシャワーヘッド１３は省略されている。

【0057】

図５において、磁力線生成ユニット２７及び磁力線生成ユニット２９はシャワーヘッド１３の上面１３ａに沿って各磁力線生成ユニット２７，２９の中心を中心として旋回可能、具体的には、図中時計回りに旋回可能に構成され、磁力線生成ユニット２８及び磁力線生成ユニット３０はシャワーヘッド１３の上面１３ａに沿って各磁力線生成ユニット２８，３０の中心を中心として旋回可能、具体的には、図中反時計回りに旋回可能に構成されている。

【0058】

処理空間Ｓに関して或る部位に対向する磁石列における永久磁石板の磁力が他の永久磁石板の磁力に比べて極端に弱い、若しくは極端に強い場合、当該部位における磁界の磁束密度が他の部位における磁界の磁束密度と極端に異なることになるが、当該部位に対向する磁力線生成ユニットが旋回すると、当該部位に対向する永久磁石板が次々と入れ替わる。この永久磁石板の入れ替わりは、同じ磁力線生成ユニットに対向する他の部位においても同様に行われるため、同じ磁力線生成ユニットに対向する全ての部位における磁界の磁束密度が時間的に平均化される。その結果、各磁力線生成ユニット２７〜３０に沿う各円環状のプラズマの密度を平均化することができる。

【0059】

上述した第２の変形例では、全ての磁力線生成ユニット２７〜３０が旋回可能に構成されているが、磁力線生成ユニット２７〜３０のうち任意の幾つかのみを旋回可能に構成してもよい。

【0060】

また、上述した第２の変形例では、各磁力線生成ユニット２７〜３０は上下方向の移動運動及び旋回運動のみが可能であり、他の運動は行わないが、例えば、各磁力線生成ユニット２７〜３０がシャワーヘッド１３の上面１３ａに沿って移動可能に構成されてもよい。具体的には、各磁力線生成ユニット２７〜３０の中心がシャワーヘッド１３の上面１３ａに沿う５０ｍｍ四方の領域内を移動可能なように構成されてもよい。これにより、処理空間Ｓにおけるプラズマ密度分布の制御幅をより大きくすることができる。

【0061】

次に、本発明の第２の実施の形態に係るプラズマ処理装置について説明する。

【0062】

本実施の形態は、その構成、作用が上述した第１の実施の形態と基本的に同じであるので、重複した構成、作用については説明を省略し、以下に異なる構成、作用についての説明を行う。

【0063】

図６は、本実施の形態に係るプラズマ処理装置の構成を概略的に示す断面図である。

【0064】

図６において、プラズマ処理装置３１は、シャワーヘッド１３に関して処理空間Ｓとは反対側に配置される複数の円環状の磁力線生成ユニット３２〜３５を備える。磁力線生成ユニット３２〜３５はシャワーヘッド１３の上面１３ａにおいて、平面視で一の磁力線生成ユニットが１つ内側に配置された磁力線生成ユニットを囲むように、具体的には、上部電極板２３の中心と同心円状に配置される。なお、図示されていないが、シャワーヘッド１３には、プラズマ処理装置１０と同様に、第２の高周波電源１７が第２の整合器１８を介して接続されている。

【0065】

磁力線生成ユニット３２は、磁石列２７ａ，２７ｂ並びに磁石列２７ａ及び磁石列２７ｂの処理空間Ｓとは反対側の各端部を互いに接続するヨーク３２ａからなり、磁力線生成ユニット３３は、磁石列２８ａ，２８ｂ並びに磁石列２８ａ及び磁石列２８ｂの処理空間Ｓとは反対側の各端部を互いに接続するヨーク３３ａからなり、磁力線生成ユニット３４は、磁石列２９ａ，２９ｂ並びに磁石列２９ａ及び磁石列２９ｂの処理空間Ｓとは反対側の各端部を互いに接続するヨーク３４ａからなり、磁力線生成ユニット３５は、磁石列３０ａ，３０ｂ並びに磁石列３０ａ及び磁石列３０ｂの処理空間Ｓとは反対側の各端部を互いに接続するヨーク３５ａからなる。なお、磁石列２７ａ〜３０ｂは第１の実施の形態の磁石列２７ａ〜３０ｂと同じである。

【0066】

また、磁力線生成ユニット３２においてヨーク３２ａは断面がＴ字状であり、図中上方へ移動自在に構成され、ヨーク３２ａが図中上方に移動した際、当該ヨーク３２ａは磁石列２７ａから離間する一方、磁石列２７ｂとの当接を維持する。以下同様に、磁力線生成ユニット３３において断面Ｔ字状のヨーク３３ａが図中上方に移動した際、当該ヨーク３３ａは磁石列２８ａから離間する一方、磁石列２８ｂとの当接を維持し、磁力線生成ユニット３４において断面Ｔ字状のヨーク３４ａが図中上方に移動した際、当該ヨーク３４ａは磁石列２９ａから離間する一方、磁石列２９ｂとの当接を維持し、磁力線生成ユニット３５において断面Ｔ字状のヨーク３５ａが図中上方に移動した際、当該ヨーク３５ａは磁石列３０ａから離間する一方、磁石列３０ｂとの当接を維持する。

【0067】

例えば、磁力線生成ユニット３２においてヨーク３２ａが磁石列２７ａから離間した場合、磁石列２７ａの両端部は開放されるため、磁石列２７ａの両端部間において生じる磁力線（図示しない）や磁石列２７ｂの処理空間Ｓ側の端部とヨーク３２ａの端部との間において生じる磁力線（図示しない）が強くなり、相対的に磁力線２７ｄが弱くなるので、磁力線２７ｄは処理空間Ｓへ殆ど進入しない。これにより、磁力線生成ユニット３２に対向する領域において磁界が弱まり、電子に作用するローレンツ力が低下するため、電子と処理ガスの分子や原子との衝突回数が減って生成されるプラズマが減る。その結果、磁力線生成ユニット３２に沿う円環状のプラズマの密度が低下する。磁力線生成ユニット３３においてヨーク３３ａが磁石列２８ａから離間した場合、磁力線生成ユニット３４においてヨーク３４ａが磁石列２９ａから離間した場合、及び磁力線生成ユニット３５においてヨーク３５ａが磁石列３０ａから離間した場合も、同様に、各磁力線生成ユニット３３〜３５に沿う円環状のプラズマの密度が低下する。このように、プラズマ処理装置３１では各磁力線生成ユニット３２〜３５において個別に各ヨーク３２ａ〜３５ｂを各磁石列２７ａ〜３０ａから離間させることによって各磁力線生成ユニット３２〜３５に沿う円環状のプラズマの密度を低下させることができ、これにより、処理空間Ｓにおけるプラズマ密度分布の制御幅を大きくすることができる。

【0068】

また、各磁力線生成ユニット３２〜３５では全てのヨーク３２ａ〜３５ｂを各磁石列２７ａ〜３０ａから離間させる必要はなく、例えば、磁力線生成ユニット３２において、ヨーク３２ａの一部のみを対応する磁石列２７ａの一部から離間させてもよく、これにより、ヨーク３２ａの一部に対応する領域におけるプラズマの密度のみを変化させることができる。さらに、例えば、磁力線生成ユニット３２では、磁石列２７ａの処理空間Ｓ側とは反対側の端部とヨーク３２ａの端部とが空間を介して互いに磁界的に接続されるが、磁石列２７ａの処理空間Ｓ側とは反対側の端部とヨーク３２ａの端部との距離を変化させることにより、磁力線２７ｄの強さを変化させることができ、もって、磁力線生成ユニット３２に対向する領域のプラズマの密度を変化させることができる。

【0069】

なお、本実施の形態では、全ての磁力線生成ユニット３２〜３５においてヨークが磁石列から離間可能に構成されているが、磁力線生成ユニット３２〜３５のうち任意の幾つかにおいてのみ、ヨークが磁石列から離間可能に構成されてもよい。また、２つの磁石列の間に介在するヨークの透磁率を変化させる手段、例えば、該ヨークに他の磁束を通過させる手段を設け、透磁率を変化させることにより、２つの磁石列の間に発生する磁界の強度を変更させてもよい。

【0070】

次に、本発明の第３の実施の形態に係るプラズマ処理装置について説明する。

【0071】

本実施の形態は、その構成、作用が上述した第１の実施の形態と基本的に同じであるので、重複した構成、作用については説明を省略し、以下に異なる構成、作用についての説明を行う。

【0072】

図７は、本実施の形態に係るプラズマ処理装置の構成を概略的に示す断面図である。

【0073】

図７において、プラズマ処理装置３６は、シャワーヘッド１３に関して処理空間Ｓとは反対側に配置される複数の円環状の磁力線生成ユニット２９，３０，３７，３８を備える。磁力線生成ユニット２９，３０，３７，３８はシャワーヘッド１３の上面１３ａにおいて、平面視で一の磁力線生成ユニットが１つ内側に配置された磁力線生成ユニットを囲むように、具体的には、上部電極板２３の中心と同心円状に配置される。なお、図示されていないが、シャワーヘッド１３には、プラズマ処理装置１０と同様に、第２の高周波電源１７が第２の整合器１８を介して接続されている。

【0074】

磁力線生成ユニット３７は、磁石列２７ｂ及び断面逆Ｌ字状のコアにコイルが巻回された複数の電磁石からなる電磁石列３７ａからなる。ここで、電磁石列３７ａでは複数の電磁石が円環状に配置され、磁力線生成ユニット３７では、磁石列２７ｂが電磁石列３７ａを囲むように、具体的には、互いに同心円状に配置される。また、磁力線生成ユニット３８は、磁石列２８ａ及び断面逆Ｌ字状のコアにコイルが巻回された複数の電磁石からなる電磁石列３８ａからなる。ここで、電磁石列３８ａでは複数の電磁石が円環状に配置され、磁力線生成ユニット３８では、電磁石列３８ａが磁石列２８ａを囲むように、具体的には、互いに同心円状に配置される。なお、磁石列２７ｂ，２８ａは第１の実施の形態の磁石列２７ｂ，２８ａと同じであり、磁力線生成ユニット２９，３０は第１の実施の形態の磁力線生成ユニット２９，３０と同じである。

【0075】

磁力線生成ユニット３７では、磁石列２７ｂ及び電磁石列３７ａの処理空間Ｓとは反対側の各端部が互いに接続される一方、磁石列２７ｂ及び電磁石列３７ａの処理空間Ｓ側の各端部が開放されるため、巻回されたコイルに電圧を印加して電磁石列３７ａに磁性を帯びさせた場合、当該処理空間Ｓ側の各端部間において磁力線３７ｂが生じる。また、磁力線生成ユニット３８でも、巻回されたコイルに電圧を印加して電磁石列３８ａに磁性を帯びさせた場合、磁石列２８ａ及び電磁石列３８ａの処理空間Ｓ側の各端部間において磁力線３８ｂが生じる。

【0076】

磁力線３７ｂや磁力線３８ｂは電磁石列３７ａや電磁石列３８ａが帯びる磁性によって強さが左右されるため、電磁石列３７ａや電磁石列３８ａが帯びる磁性を低下させることにより、磁力線３７ｂや磁力線３８ｂを処理空間Ｓへ殆ど進入させず、磁力線生成ユニット３７や磁力線生成ユニット３８に対向する領域における磁界を弱めることができる。その結果、磁力線生成ユニット３７や磁力線生成ユニット３８に沿う円環状のプラズマの密度を低下させることができる。一方、電磁石列３７ａや電磁石列３８ａが帯びる磁性を上昇させることにより、磁力線生成ユニット３７や磁力線生成ユニット３８に沿う円環状のプラズマの密度を上昇させることができる。これにより、処理空間Ｓにおけるプラズマ密度分布の制御幅を大きくすることができる。

【0077】

なお、本実施の形態では、磁力線生成ユニット３７及び磁力線生成ユニット３８が電磁石列を含むが、いずれの磁力線生成ユニットが電磁石列を含んでもよい。

【0078】

以上、本発明について、上記各実施の形態を用いて説明したが、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではない。

【0079】

上記各実施の形態は、半導体デバイス用のウエハＷにプラズマエッチング処理を施すプラズマ処理装置１０だけでなく、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）を含むＦＰＤ（Flat Panel Display）等に用いる各種基板や、フォトマスク、ＣＤ基板、プリント基板等へ所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置にも適用することができる。例えば、上記各実施の形態では、上部電極板２３が円板状を呈するが、ＦＰＤを処理するプラズマ処理装置では、上部電極板が矩形を呈する。この場合、各磁石列や各磁力線生成ユニットは多重の矩形を描くように配置されるのが好ましい。すなわち、各磁石列や各磁力線生成ユニットは上部電極板の外形と同じ形状を呈するように配置されるのが好ましい。

【0080】

また、上述した各実施の形態や変形例は互いに組み合わせて用いることもできる。例えば、磁力線生成ユニット２７を処理空間Ｓに対して近接及び離脱自在に構成するとともに、磁石列２７ａが単独で処理空間Ｓに対して近接及び離脱自在に構成されてもよい。

【0081】

上述した各実施の形態では、サセプタ１２にイオン引き込み用の高周波電力が印加され、シャワーヘッド１３にプラズマ生成用の高周波電力が印加されるが、シャワーヘッド１３にいずれの高周波電力も印加せず、サセプタ１２へイオン引き込み用の高周波電力及びプラズマ生成用の高周波電力を印加してもよい。

【0082】

上述した各実施の形態では、シャワーヘッド１３に印加されたプラズマ生成用の高周波電力に起因して上部電極板２３に生じるセルフバイアス電位により、上部電極板２３の近傍において処理空間Ｓから上部電極板２３へ向かう電界Ｅが発生するが、印加される高周波電力の大きさが小さいと電界Ｅの強さが小さくなる。このとき、電子が受けるローレンツ力が低下するため、電子と処理ガスの分子や原子との衝突回数が減り、各磁力線生成ユニットに沿う円環状のプラズマの密度がさほど上昇せず、結果として処理空間Ｓにおけるプラズマ全体の密度分布の制御に円環状のプラズマが寄与できない虞がある。

【0083】

このような虞がある場合には、シャワーヘッド１３の上部電極板２３へ負の直流電圧を印加する第２の直流電源３９を追加するか（図８）、若しくは、シャワーヘッド１３へプラズマ生成用の高周波電力とは別の高周波電力を印加する第３の高周波電源４０を追加するのが好ましい（図９）。これにより、処理空間Ｓにおける電界Ｅの強さを大きくすることができ、その結果、処理空間Ｓにおけるプラズマ全体の密度分布の制御に円環状のプラズマを確実に寄与させることができる。

【0084】

さらに、上述した各実施の形態では、シャワーヘッド１３の上面１３ａに４重の磁力線生成ユニットが配置されたが、磁力線生成ユニットの数は特に限られず、ウエハＷの大きさや実行されるプラズマエッチング処理の特性に応じて磁力線生成ユニットの数を任意に設定してもよい。また、上述した各実施の形態では、各磁力線生成ユニットが平面視で同心円状に配置されたが、一の磁力線生成ユニットが１つ内側に配置された磁力線生成ユニットを囲むならば、各磁力線生成ユニットが同心円状に配置されていなくてもよい。

【0085】

また、上述した各実施の形態では、全ての磁力線生成ユニットがシャワーヘッド１３の上面１３ａに配置されたが、処理空間Ｓに対向可能な場所であれば、いずれの場所に磁力線生成ユニットを配置してもよい。例えば、図１０に示すように、円筒状のチャンバ１１の側壁部に導電体又は半導電体からなる円環状の側壁電極４１を設け、該側壁電極４１の処理空間Ｓとは反対側の側面４１ａを取り囲むように磁力線生成ユニット４２を設けてもよい。この磁力線生成ユニット４２は処理空間Ｓに対して近接及び離脱自在に構成される。

【0086】

磁力線生成ユニット４２は、側壁電極４１の側面４１ａを取り囲むように配置された複数の永久磁石板からなる磁石列４２ａと、同様に配置された複数の永久磁石板からなる磁石列４２ｂと、磁石列４２ａ及び磁石列４２ｂの処理空間Ｓ側とは反対側の各端部を互いに接続するヨーク４２ｃとからなる。磁石列４２ａ及び磁石列４２ｂは、図中上下方向に関し、重ねられるように配置され、磁石列４２ａではＳ極が処理空間Ｓ側に位置するように各永久磁石板が配置され、磁石列４２ｂではＮ極が処理空間Ｓ側に位置するように各永久磁石板が配置されるので、磁石列４２ａ及び磁石列４２ｂの処理空間Ｓ側の各端部間において磁力線４２ｄが生じる。

【0087】

また、側壁電極４１には第３の直流電源４３から負の直流電圧が印加されるため、処理空間Ｓにおける側壁電極４１の近傍には電界Ｅ’ が生じる。

【0088】

したがって、側壁電極４１の近傍では電界Ｅ’と磁力線４２ｄに起因する磁界とが交差する領域が発生する。当該領域においてはプラズマ中の電子が電界及び磁界に起因するローレンツ力を受けてドリフトする。その結果、処理空間Ｓにおいて磁力線生成ユニット４２に沿う円環状のプラズマが発生する。

【0089】

ここで、磁力線生成ユニット４２は処理空間Ｓに対して近接及び離脱自在に構成されるので、磁力線生成ユニット４２が処理空間Ｓから遠ざかる度合いを調整することによって磁力線生成ユニット４２に沿う円環状のプラズマの密度の低下度合いを調整することができる。

【0090】

図１のプラズマ処理装置の第２の変形例では、各磁石列が旋回したが、旋回によって磁界の磁束密度を時間的に平均化する場合、例えば、図１２に示すように、１つの磁石４４ａ、４４ｂ、４５ａ、４５ｂ、４６ａ、４６ｂ、４７ａ、４７ｂを上部電極板２３の中心回りに旋回させてもよい。

【0091】

上述した各実施の形態において隣接する２つの磁力線生成ユニットでは、各磁石列の処理空間Ｓ側の端部の磁極の配列が交互配列、例えば、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極、Ｎ極の配列となっていないが、図１３に示すように、各磁石列の処理空間Ｓ側の端部の磁極の配列が交互配列となってもよい。

【0092】

また、図１４に示すように、各磁力線生成ユニット５０〜５３を磁石列（２７ａ、２８ｂ、２９ａ、３０ｂ）と断面逆Ｌ字状のヨークの列（５０ａ、５１ａ、５２ａ、５３ａ）とで構成してもよく、さらに、図１５に示すように、各磁力線生成ユニット５４〜５７を断面逆Ｕ字状の永久磁石の列で構成してもよい。

【符号の説明】

【0093】

Ｅ，Ｅ’ 電界
Ｓ 処理空間
Ｗ ウエハ
１０，３１，３６ プラズマ処理装置
１２ サセプタ
１３ シャワーヘッド
１３ａ 上面
２３ 上部電極板
２７，２８，２９，３０，３２，３３，３４，３５，３７，３８，４２ 磁力線生成ユニット
２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂ，２９ａ，２９ｂ，３０ａ，３０ｂ，４２ａ，４２ｂ 磁石列
２７ｃ，２８ｃ，２９ｃ，３０ｃ，４２ｃ ヨーク
３７ａ，３８ａ 電磁石列
３９ 第２の直流電源
４０ 第３の高周波電源

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】