CN102282917A - 等离子处理装置以及等离子生成装置 - Google Patents

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Abstract

在ICP等离子处理装置中，改善等离子体的均匀性以及着火性。一种等离子处理装置，具备：真空处理室(1)；绝缘材料(12)；气体导入口(3)；设置于真空处理室(1)的外部上方的高频感应天线(天线)(7)；在真空处理室(1)内形成磁场的磁场线圈(81、82)；控制真空处理室(1)内的磁场分布的磁轭(83)；对天线(7)供给高频电流的等离子生成用高频电源(51)；对磁场线圈(81、82)供给电力的电源，其中，将天线(7)分割成n个高频感应天线要素(7-1(未图示)、7-2、7-3(未图示)、7-4)，将经过分割的天线要素呈纵列排列在一个圆周上，在呈纵列所配置的各天线要素上使经由延迟部件(7-2～7-4)依次逐一延迟λ(高频电源的波长)/n的高频电流顺时针按顺序延迟并进行流动，并且自磁场线圈(81、82)施加磁场以使电子回旋共振(ECR)现象发生。

Description

等离子处理装置以及等离子生成装置
技术领域
本发明涉及使用了电感耦合等离子体的等离子处理装置，尤其是涉及其高频感应天线的构造以及等离子生成装置。
背景技术
对应于半导体器件的精细化，在等离子体处理(Process)中能够在晶片面内实现均匀的处理结果的处理条件(处理范围Process Window)逐年变窄，在今后的等离子处理装置上要求更完全的处理状态的控制。为了实现这一点，就需要能够极高精度地控制等离子体的分布及加工气体的离解及反应器内的表面反应的装置。
当前，作为这些等离子处理装置中所使用的具有代表性的等离子体源有高频电感耦合等离子体源(ICP：Inductively Coupled Plasma：以下简称为ICP)。在ICP中，首先在高频感应天线上流过的高频电流I使天线周围发生感应磁场H，这一感应磁场H形成感应电场E。此时，若在欲使等离子体发生的空间存在电子，则该电子被感应电场E所驱动，将气体原子(分子)进行电离而使其发生离子和电子的对。这样所发生的电子与原电子一起再次被感应电场E所驱动，进一步发生电离。最终，因这一电离现象雪崩性地产生而发生等离子体。等离子体的密度最高的区域就是使等离子体发生的空间之中感应磁场H及感应电场E最强的空间、也就是说最靠近天线的空间。另外，这些感应磁场H及感应电场E的强度具有以高频感应天线上流过的电流I的线路为中心以距离的平方进行衰减之类的特性。从而，这些感应磁场H及感应电场E的强度分布、进而等离子体的分布就能够通过天线的形状来进行控制。
如以上那样ICP通过流经高频感应天线的高频电流I使等离子体发生。一般而言若加大高频感应天线的匝数(圈数)，则电感增大电流下降，但电压上升。若减少匝数则反之电压下降但电流上升。在ICP的设计中哪种程度的电流以及电压最佳，不仅根据等离子体的均匀性及安定性以及发生效率等观点，而且根据源于机械/电气工学上的立场的各种各样的理由来决定。例如，电流增大就会有发热的问题及其所引起的电力损耗的问题、匹配电路上使用的可变电容器的耐电流的问题。另一方面，电压增大就会有异常放电、高频感应天线和等离子体之间的电容耦合的影响、可变电容器的耐电压的问题等。因而，ICP的设计者一面酌情考虑匹配电路上使用的可变电容器等电气元件的耐电流特性以及耐电压特性、高频感应天线冷却及异常放电的问题等，一面决定高频感应天线的形状及匝数。
这种ICP具有能够根据高频感应天线的卷绕方式及形状来控制天线所产生的感应磁场H及感应电场E的强度分布也就是等离子体的分布之类的优点。基于它在ICP中各种各样的努力不断推进。
作为实用例有利用ICP来处理基板电极上的基板的等离子处理装置。关于此等离子处理装置，人们提出将高频感应天线的一部分或者全部用多重涡旋型的天线而构成，以获得更均匀的等离子体，并且减小高频感应天线用匹配电路的匹配用并联线圈所导致的电力效率低下，使温度上升变小(例如，参照专利文献1)。
另外，人们还提出将完全相同的多个高频感应天线每一定角度并排进行设置的构造。例如，人们提出通过将3系统的高频感应天线每隔120°进行设置，使圆周方向的均匀性得以提高(例如，参照专利文献2)。此高频感应天线沿纵向进行卷绕、或者在平面上进行卷绕、或者沿半球面进行卷绕。若如专利文献2那样将完全相同的多个天线要素以回路方式进行并联，就还具有使多个天线要素所组成的高频感应天线的总电感得以减低之类的优点。
进而，人们还提出将两个以上的同一形状的天线要素以回路方式进行并联而构成高频感应天线，并且呈同心圆状、或者放射状进行配置以使天线要素的中心与被处理物的中心相一致，将各天线要素的输入端每隔360°除以各天线要素的个数所得的角度进行配置，且天线要素在直径方向和高度方向持有立体构造而构成(例如，参照专利文献3)。
相对于ICP，电子回旋共振(ECR：Electron Cyclotron Resonance)等离子体源是利用了基于电子的电磁波的共振吸收的等离子体发生装置，具有电磁能的吸收效率较高、着火性(ignition)表现出色、能获得高密度等离子体之类的特征。目前，正在研讨使用μ波(2.45GHz)或UHF、VHF频带的电磁波。电磁波放射至放电空间大多在μ波(2.45GHz)下采用使用了波导管等的无电极放电，在UHF、VHF下则采用使用了放射电磁波的电极和等离子体之间的电容耦合的平行平板型电容耦合放电。
还有使用高频感应天线并利用了ECR现象的等离子体源。这就是通过被称之为电啸波(whictler wave)的一种伴随于ECR现象的波来生成等离子体。电啸波也被称为螺旋波(welicon wave)，利用了它的等离子体源也被称为螺旋等离子体源。此螺旋等离子体源的构成是例如在圆柱状的真空容器的侧面卷绕高频感应天线，并对其施加比较低的频率例如13.56MHz的高频电力，进而施加磁场。此时，高频感应天线在13.56MHz的一周期之中在半周期生成顺时针进行旋转的电子，在剩下的半周期则生成左旋地进行旋转的电子。通过这两种电子之中、右旋的电子和磁场的相互作用而产生ECR现象。但是，在此螺旋等离子体源中具有ECR现象产生的时间被限于高频的半周期；再者，因ECR发生的场所分散使电磁波的吸收长度较长故需要较长圆柱状的真空容器而难以获得等离子体的均匀性；除较长的真空容器外因等离子体特性呈阶跃状进行变化而难以控制成恰当的等离子体特性(电子温度及气体的离解等)；等若干问题，不太适合用于产业。
专利文献1日本专利公开特开平8-83696号公报
专利文献2日本专利公开特开平8-321490号公报
专利文献3日本专利公开特开2005-303053号公报
非专利文献1L.Sansonnens et al.，Plasma Sources Sci.Technol.15，2006，pp302
非专利文献2J.Hoopwood et al.，J.Vac.Sci.Technol.，A11，1993，pp147
在ICP中，高频电流I在环绕高频感应天线的时候，经由杂散电容流入等离子体及大地而发生损失。以此为由有时存在使感应磁场H在圆周方向持有强弱分布、结果损害圆周方向的等离子体的均匀性的现象变得显著的情况。这一现象不仅对高频感应天线周围空间的介电常数而且对导磁率也受到影响，并作为反射波效果或表皮深度效果等而显现的波长缩短现象。虽然这一现象是在诸如同轴电缆这样的通常高频传输电缆中也会发生的一般现象，但因高频感应天线与等离子体进行电感耦合或者电容耦合而使该波长缩短效果更为显著地出现。另外，不仅是ICP而且在诸如ECR等离子体源及平行平板型电容耦合等离子体源这样的一般等离子体源中，在放射高频的天线及其周边的空间，朝向天线及真空容器内部的行波和返回来的反射波相重合而发生驻波。这是因为反射波从天线端部及等离子体、进而从放射高频的真空容器内的许多部分返回来。这一驻波也很大地干预到波长缩短效果。在这些状况下，在ICP即便使用波长约22m长的13.56MHz作为RF频率，若高频感应天线长度超过2.5m程度，就会在天线环路(antenna loop)内发生伴随于波长缩短效果的驻波。从而，天线环路内的电流分布变得不均匀，发生等离子体密度分布变得不均匀之类的问题。
在ICP中，天线上流过的高频电流I周期性地相位也就是流动的方向发生逆转，伴随于此，就有感应磁场H(感应电场E)的方向、也就是电子的驱动方向发生逆转之类的问题。也就是说，在施加的高频的每半周期，电子一时停止并反方向地加速这一情况反复进行。在这种状态下，高频的某半周期中电子所导致的雪崩现象的电离不充分时，就有在电子一时停止的时刻难以充分获得高密度的等离子体之类的问题。这是因为在电子减速并一时停止的期间，等离子体的生成效率降落下来。一般而言，ICP较之于ECR等离子体源及电容耦合型平行平板型等离子体源来说等离子体的着火性较差，其中有上述那样的原因。高频的每半周期等离子体的生成效率变差，这一点螺旋等离子体源也同样如此。
如以上所述，在ICP中，虽然发现种种使等离子体的均匀性提高的努力，但都是越下工夫则高频感应天线的构造变得越复杂，就发生作为产业用装置难以成立之类的问题。另外，以往，尚未谋求一面维持良好的等离子体均匀性一面使等离子体的着火性飞跃性地得以提高，着火性的不佳尚未得到消除。
另一方面，ECR等离子体源具有因波长较短故易于在装置内产生复杂的电场分布，而难以获得均匀的等离子体之类的问题。
亦即，因μ波(2.45GHz)的波长较短，故在大口径ECR等离子体源中μ波在放电空间内以各种高次传播模式进行传播。据此，在等离子体放电空间内的各处电场局部地集中，并在该部分发生高密度的等离子体。另外，在基于入射μ波的高次传播模式的电场分布中，从等离子体装置内部反射回来的μ波相重合而发生驻波，故装置内的电场分布进一步易于变得复杂。根据以上两个理由，一般而言难以遍及大口径获得均匀的等离子体特性。而且，这种复杂的电场分布一旦发生，则控制其电场分布使其变化成在处理(process)上良好的电场分布事实上就很困难。这是因为需要进行装置构造的变更以使得高次传播模式不会发生、或者使从装置内反射回来的反射波不形成复杂的电场分布的缘故。几乎没有对各种放电条件而言最佳的装置构造是单一装置构造的情况。进而，为了用μ波(2.45GHz)使ECR放电产生，将需要875高斯这样的较强磁场，就有使其发生的线圈消耗的电力及包含磁轭的构造变得非常大之类的缺点。
另外，关于这些问题之中的磁场强度，在UHF、VHF因比较弱的磁场就行了故问题的大小得以缓和。但是，可知即便在波长比较长的UHF、VHF中驻波的问题深刻，放电空间内在电场产生分布，发生的等离子体密度分布并不平坦，在处理均匀性上将产生问题。就此即便现在理论上实验上的研究也仍正持续(例如，参照非专利文献1)。
如以上所述，虽然在以往的ICP，正在探讨使均匀性良好的等离子体发生，但天线的构造不得不变得复杂，另外还有等离子体的着火性较差之类的问题。另一方面，ECR等离子体源存在尽管着火性较好，但电磁波的高次传播模式及驻波所导致的等离子体均匀性却较差之类的问题。
发明内容
本发明就是鉴于上述问题而完成的，其目的是提供一种即便在大口径的等离子处理装置中，着火性良好的均匀的等离子体源。
本发明在使用了ICP的等离子处理装置中可以利用ECR放电现象。据此，就能够以最小限度的努力使天线构造最优化以使等离子体的均匀性变得良好，同时还能够飞跃性地改善等离子体的着火性。
作为用于解决上述课题的第1步，在本发明中提供一种在设置于真空处理室外的高频感应天线上流过高频电流，并进一步施加磁场，使被供给到真空处理室内的气体等离子体化并对试料进行等离子处理的等离子处理装置，将上述高频感应天线分割成n个(n≥2的整数)高频感应天线要素，将该经过分割的各个高频感应天线要素呈纵列排列在圆周上，在呈纵列配置的各高频感应天线要素上使依次逐一延迟λ(高频电源的波长)/n的高频电流，相对于磁力线方向右旋地按顺序延迟流动。据此，在等离子生成区域形成相对于磁力线方向右旋转的感应电场，并借助于此感应电场使等离子体中的电子进行右旋转，由此成就上述课题。
用于解决上述课题的第2步是对上述顺时针进行旋转的电子进一步施加磁场B，使电子产生Larmor(拉莫尔)运动。Larmor运动是基于E×B漂移的右旋转运动，为了使此运动产生，在上述感应电场E和磁场B之间就需要E×B≠0的关系。此磁场B的施加方向是相对于此磁场B的磁力线方向，上述感应电场E的旋转方向为顺时针的方向。在满足这些时，基于感应电场E的右旋转的旋转方向和Larmor运动的旋转方向相一致。进而此磁场B的变化需要在其变动频率fB和Larmor运动的旋转频率(电子回旋频率ωc)之间满足2πfB＜＜ωc的关系。除这一磁场B施加外，通过使该磁场强度的电子回旋频率ωc和进行旋转的感应电场E的旋转频率f相一致使电子回旋共振现象发生，由此成就上述课题。
为了解决上述课题，在本发明中提供一种等离子处理装置，具备：构成可容纳上述试料的真空处理室的真空容器；将处理气体导入到该真空处理室的气体导入口；设置在上述真空处理室之外的高频感应天线；在上述真空处理室内形成磁场的磁场线圈；对上述高频感应天线供给高频电流的等离子生成用高频电源；对上述磁场线圈供给电力的电源，其中从上述高频电源对上述高频感应天线供给高频电流，使供给到真空处理室内的气体等离子体化并对被处理试料进行等离子处理，该等离子处理装置构成为：将上述高频感应天线分割成n个(n≥2的整数)高频感应天线要素，将分割后的各个高频感应天线要素呈纵列排列在圆周上，在呈纵列配置的各高频感应天线要素上馈电依次逐一延迟λ(高频电源的波长)/n的高频电流，并且对上述磁场线圈供给电力而形成磁场以使等离子体发生并对试料进行等离子处理，由此成就上述课题。
接着，在本发明中提供一种等离子处理装置，具备：构成可容纳上述试料的真空处理室的真空容器；将处理气体导入到该真空处理室的气体导入口；设置在上述真空处理室之外的高频感应天线；在上述真空处理室内形成磁场的磁场线圈；对上述高频感应天线供给高频电流的等离子生成用高频电源；对上述磁场线圈供给电力的电源，其中从上述高频电源对上述高频感应天线供给高频电流，使供给到真空处理室内的气体等离子体化并对被处理试料进行等离子处理，通过构成上述高频感应天线和上述磁场以使由上述天线所生成的感应电场E和上述磁场B之间满足E×B≠0的关系，由此成就上述课题。
进而，在本发明中提供一种等离子处理装置，具备：构成可容纳上述试料的真空处理室的真空容器；将处理气体导入到该真空处理室的气体导入口；设置在上述真空处理室之外的高频感应天线；在上述真空处理室内形成磁场的磁场线圈；对上述高频感应天线供给高频电流的等离子生成用高频电源；对上述磁场线圈供给电力的电源，其中从上述高频电源对上述高频感应天线供给高频电流，使供给到真空处理室内的气体等离子体化并对被处理试料进行等离子处理，使进行旋转的感应电场E的旋转频率f和基于磁场B的电子回旋频率ωc相一致。据此，通过使电子吸收电子回旋共振所导致的高频电力而成就上述课题。
接着，在本发明中提供一种等离子处理装置，具备：构成可容纳上述试料的真空处理室的真空容器；将处理气体导入到该真空处理室的气体导入口；设置在上述真空处理室之外的高频感应天线；在上述真空处理室内形成磁场的磁场线圈；对上述高频感应天线供给高频电流的等离子生成用高频电源；对上述磁场线圈供给电力的电源，其中从上述高频电源对上述高频感应天线供给高频电流，使供给到真空处理室内的气体等离子体化并对被处理试料进行等离子处理，通过构成上述高频感应天线和上述磁场以使得由上述天线所生成的感应电场E的旋转方向相对于上述磁场线圈形成的磁场B的磁力线进行右旋转，由此成就上述课题。
进而，本发明提供一种等离子生成装置，构成为：具有真空处理室和设置在该真空处理室外并流过高频的多个高频感应天线，该多个天线在真空处理室中形成的感应电场分布在具有有限值的磁场中，沿一定方向进行旋转。
本发明提供一种等离子生成装置，构成为：具有真空处理室和设置在该真空处理室外并流过高频的多个高频感应天线，该多个天线呈轴对称进行配置，且磁场分布为轴对称的分布，同时上述多个天线的轴和上述磁场分布的轴相一致，在真空处理室中所形成的感应电场分布沿一定方向进行旋转。
本发明是在上述等离子生成装置中构成为：上述沿一定方向进行旋转的上述感应电场分布的旋转方向相对于上述磁场的磁力线方向为右旋转。
本发明是在上述等离子生成装置中构成多个天线和磁场以使得由上述多个天线所形成的感应电场E和上述磁场B之间满足E×B≠0的关系。
本发明是在上述等离子生成装置中构成为：使由上述多个天线所形成的上述进行旋转的感应电场E的旋转频率f和基于上述磁场B的电子回旋频率相一致。
进而，本发明是在上述等离子处理装置中，磁场B既可以是静磁场也可以是变动磁场，但在变动磁场的情况下，通过在其变动频率fB和Larmor运动的旋转频率(电子回旋频率ωc)之间满足2πfB＜＜ωc的关系而成就上述课题。
附图说明
图1是说明适用于本发明的等离子处理装置之构成概要的纵断面图。
图2是说明本发明所涉及的针对高频感应天线要素的馈电方法的图。
图3是说明本发明中的根据电场形态的等离子体生成形态的图。
图4是说明由以往的天线所生成的电场强度之分布的图。
图5是说明由本发明的天线所生成的电场强度之分布的图。
图6是说明针对本发明所涉及的高频感应天线要素的馈电方法的图。
图7是说明针对本发明所涉及的高频感应天线要素的馈电方法的图。
图8是说明针对本发明所涉及的高频感应天线要素的馈电方法的图。
图9是说明针对本发明所涉及的高频感应天线要素的馈电方法的图。
图10是说明针对本发明所涉及的高频感应天线要素的馈电方法的图。
图11是说明针对本发明所涉及的高频感应天线要素的馈电方法的图。
图12是说明针对本发明所涉及的高频感应天线要素的馈电方法的图。
附图标记说明
1真空处理室；11真空容器；12绝缘材料；13真空排气手段；14电极(试料台)；2搬送系统；21闸阀；3气体导入口；41偏压高频电源；42偏压匹配器；51等离子生成用高频电源；52等离子生成用匹配器；53馈电点；54发射器；6延迟部件；7高频感应天线；7-1～7-4高频感应天线要素；78馈电线；79接地线；81上磁场线圈；82下磁场线圈；83磁轭；9法拉第屏蔽；A馈电端；B接地端；W被处理体(半导体晶片)。
具体实施方式
本发明所涉及的等离子处理装置其使用并非仅仅被限定于半导体器件的制造领域，还可以应用于液晶显示器的制造、各种材料的成膜、表面处理等的等离子处理的各领域。在这里，以半导体器件制造用的等离子蚀刻装置为例来表示实施例。
使用图1来说明被应用本发明的等离子处理装置之构成概要。高频电感耦合型等离子处理装置具有如下部件而构成：具有内部被维持于真空的真空处理室1的真空容器11；作为真空处理室的盖子并将通过高频所产生的电场导入到真空处理室内的绝缘材料12；在将真空处理室1内维持于真空的例如真空泵上所结合的真空排气部件13；载置被处理体(半导体晶片)W的电极(试料台)14；具备将被处理体即半导体晶片W在外部和真空处理室内之间进行搬送的闸阀21的搬送系统2；导入处理气体的气体导入口3；对半导体晶片W供给偏置电压的偏压高频电源41；偏压匹配器42；等离子生成用高频电源51；等离子生成用匹配器52；多个延迟部件6-2、6-3(未图示)、6-4；被配置于真空处理室1的周边部上、构成高频感应天线7的被分割成多个并在圆周上呈纵列配置的高频感应天线要素7-1(未图示)、7-2、7-3(未图示)、7-4；用于施加磁场的构成上天线81和下天线82的电磁铁；控制磁场分布的用磁性体所制作的磁轭83；控制上述高频感应天线要素7-1(未图示)、7-2、7-3(未图示)、7-4与等离子体进行电容耦合的法拉第屏蔽9。
真空容器11是例如对表面经过防蚀铝处理的铝制或不锈钢制的真空容器，被电接地。另外，作为表面处理不仅是防蚀铝还能够使用其他的耐等离子体性较高的物质(例如氧化钇：Y2O3)。在真空处理室1具备真空排气部件13以及具有用于将作为被处理物的半导体晶片W进行搬入搬出的闸阀21的搬送系统2。在真空处理室1中设置有用于载置半导体晶片W的电极14。通过搬送系统2被搬入到真空处理室中的晶片W被搬运到电极14上，并保持在电极14上。在电极14以控制在等离子处理中入射到半导体晶片W的离子的能量这一目的，经由偏压匹配器42而连接着偏压高频电源41。蚀刻处理用的气体自气体导入口3被导入到真空处理室1内。
另一方面，在与半导体晶片W相对的位置，高频感应天线要素7-1(未图示)、7-2、7-3(未图示)、7-4隔着石英或氧化铝陶瓷等绝缘材料12在大气侧被设置于半导体晶片W的相对面。高频感应天线要素...、7-2、...、7-4以其中心与半导体晶片W的中心相一致的方式被配置在同心圆上。虽然没有在图1中明示出来，高频感应天线要素...、7-2、...、7-4由多个持有同一形状的天线要素组成。多个天线要素的馈电端A经由等离子生成用匹配器52被连接到等离子生成用高频电源51，接地端B均完全相同地被连接到接地电位。
在高频感应天线要素...、7-2、...、7-4和等离子生成用匹配器52之间设置有使各高频感应天线要素...、7-2、...、7-4上流过的电流之相位进行延迟的延迟部件6-2、6-3(未图示)、6-4。
在绝缘材料12中设置着省略了图示的冷却用的冷媒流路，通过在此冷媒流路中流过水、电子氟化液(flvorinert)、空气、氮等流体而得以冷却。天线、真空容器11、晶片搭载台14亦成为冷却/调温的对象。
实施例1
使用图2来说明本发明所涉及的等离子处理装置的第1实施例。在此实施例中，如从图1上方所观看的图2(A)所示那样，将高频感应天线7在一个圆周上分割成4(n≥2的整数)个高频感应天线要素7-1～7-4。各个高频感应天线要素7-1、7-2、7-3、7-4的馈电端A或者接地端B沿顺时针旋转方向每360°/4(360°/n)离开进行配置，在各个高频感应天线要素7-1、7-2、7-3、7-4上从等离子生成用高频电源51经由等离子生成用匹配器52，并从馈电点53经由各馈电端A供给高频电流。在此实施例中，各高频感应天线要素7-1～7-4分别在同一圆周上右旋地从馈电端A侧离开约λ/4而配置接地端B侧。虽然各高频感应天线要素7-1～7-4的长度不需要是λ/4，但最好是在所发生的驻波的λ/4以下。在馈电点53和高频感应天线要素7-2、7-3、7-4的馈电端A间分别插入λ/4延迟电路6-2、λ/2延迟电路6-3、3λ/4延迟电路6-4。据此，各感应天线要素7-1～7-4上流过的电流I1、I2、I3、I4就如图2(B)所示那样按顺序每λ/4(λ/n)逐一延迟相位。用电流I1所驱动的等离子体中的电子用电流I2连续进行驱动。另外用电流I3所驱动的等离子体中的电子用电流I4连续进行驱动。
使用图3来说明使用了图2所示的高频感应天线时的等离子体中的电子驱动形态。在图3中，高频感应天线要素7-1、7-2、7-3、7-4的馈电端A和接地端B的构成与图2相同。另外，各感应天线要素上流过的电流I1-I4的方向全部标记为从馈电端A朝向接地端B。各高频感应天线要素上流过的电流与图2相同地I1-I4的相位分别错开90°。使相位错开90°是因为将高频电流的1个周期(360°)分配给4个高频感应天线要素，所以具有360°/4＝90°的关系。这里所说的电流I以及感应电场E使用感应磁场H通过下述(1)式以及(2)式所示的麦克斯韦的方程式而赋予关系。在下述(1)式以及(2)式中，E、H和I是高频感应天线和等离子体的全部电场(电场)以及磁界(磁场)以及电流的矢量，μ是导磁率，ε是介电常数。
▿ × E = - μ ∂ H ∂ t · · · ( 1 )
▿ × H = ϵ ∂ E ∂ t + J · · · ( 2 )
在图3(A)的右侧表示电流的相位关系。这里所示的某时间(t＝t1)处的感应电场E的、被高频感应天线所包围的区域中的方向，在图3(A)的左侧用点线和箭头来表示。如根据此方向可知那样，感应电场E的分布为线对称。在图3(B)中表示电流的相位自图3(A)进一步超前90°时(t＝t2)的感应电场E的方向。感应电场E的方向沿顺时针旋转90°。根据图3可知本发明中的高频感应天线产生与时间一起右旋转、亦即顺时针方向进行旋转的感应电场E。在这一右旋转的感应电场E之中存在电子时，电子亦被感应电场E所驱动而右旋转。在此情况下，电子的旋转周期与高频电流的频率相一致。但通过工学上的努力可以产生具有与高频电流的频率不同的旋转周期的感应电场E，此时，电子就不是以高频电流的频率而是以与感应电场E的旋转周期相同的周期进行旋转。这样与通常的ICP相同，在本发明中也是电子被感应电场E所驱动。但是，与高频感应天线的电流I的相位无关地沿一定方向(在此图中为右旋)驱动电子、又不存在此旋转停止的瞬间这两点是本发明不同于通常的ICP及螺旋等离子体源的点。
这里，就本发明的高频感应天线在等离子体中使怎样的感应电场E生成进行说明。虽然在这里用感应电场E来进行说明，但如(1)式所示那样，感应电场E和感应磁场H是可以相互变换的物理量，它们是等价的。首先，图4示意性地表示以往的ICP所产生的感应电场E之分布。在以往的ICP中，若使天线绕一周来描绘圆，则当天线被分割就在天线上流过同相电流，故天线所产生的感应电场E在圆周方向上相同。也就是说，产生如图4所示那样在天线正下方出现感应电场E的最大值，并相对于天线的中心和天线周围衰减的环形状的电场分布。此分布是在X-Y平面上相对于中心点O的点对称。理论上，天线中心点O处的感应电场E为E＝0。此环形状的电场分布随着电流的方向(半周期)朝右旋转或者朝左旋转。在感应电场E的旋转方向改变时，就是电流为零之时，感应电场E就一时在全区域为E＝0。这样的感应电场E已经被测定并确认为感应磁场H(例如，参照非专利文献2)。
接着，说明本发明的天线所产生的感应电场E。首先，考虑与图3(A)相同的电流状态。也就是说，在I4流过正的峰值电流，在I2流过反方向的峰值电流。相对于，I1和I3为较小这样的状况。在此情况下，感应电场E的最大值出现于流过I4的天线要素7-4和流过I2的天线要素7-2的下方。另外，在几乎不流过电流的天线要素7-1和7-3的下方则不出现较强的感应电场E。图5对这一点示意性地进行表示。在这里，表示在X-Y平面状的X轴上出现二个峰值的情形。如在图5中所明确的那样，本发明的感应电场E在天线圆周上持有二个较大的峰值、且在X-Y平面为轴对称(在此图中为Y轴对称)。而且，在Y轴上出现具有平缓的峰值的分布。此平缓分布的峰值高度较低、其位置出现在中心坐标O。也就是说，天线的中心点O处的感应电场并非E＝0。这样，在根据本发明的图2的构成中就产生与以往的ICP及螺旋等离子体源完全不同的感应电场E，而且，其与高频感应天线的电流I的相位无关地沿一定方向(在此图中为右旋)进行旋转。另外，如根据图3所明确的那样，没有在所有高频感应天线要素上流过的电流I同时为I＝0的瞬间。从而，旋转的感应电场E为E＝0的瞬间不存在这一点也是本发明的特征。
在本发明中，虽然生成这样持有局部峰值的感应电场分布，但这并不会使所发生的等离子体的均匀性恶化。首先，图5的X轴上的感应电场分布取决于天线所发生的感应磁场分布。也就是说，在流过相同电流的情况下，图4的X轴上的感应电场分布和图5的X轴上的感应电场的分布相等。进而由于本发明的感应电场以与天线上流过的高频电流相同的频率进行旋转，所以若在高频电流的一周期进行平均就会发生在X-Y平面中相对于中心点O的点对称的感应电场分布。也就是说，在本发明中，虽然产生完全不同的感应电场分布，但以往的ICP所持有的良好特征，也就是说感应电场分布取决于天线的构造和能够发生点对称并在圆周方向上均匀的等离子体之类的特征仍原样保持下来。
这里，通过使用图1所示的上下磁场线圈81、82和磁轭83，就能够施加具有垂直于此感应电场E的旋转面的磁场分量的磁场B。在本发明中，此磁场B应满足的条件有两个。第一个是施加上述进行旋转的感应电场E的旋转方向相对于磁场B的磁力线方向始终为右旋转的磁场B。例如在图2的构成中如迄今为止所说明那样，感应电场E相对于纸面以顺时针的方向、也就是进行右旋转。在此情况下，磁力线的方向中就需要从纸面的表面朝向里面这一方向的分量。据此感应电场E的旋转方向和Larmor运动的旋转方向相一致。另外，这第一个条件还能够是施加感应电场E的旋转方向和Larmor运动的旋转方向相一致的磁场B之类的表述。
剩余的条件是针对感应电场E施加E×B≠0的磁场B。其中，E×B≠0这样的条件虽然在欲使等离子体发生的空间的某处是需要的，但并非在欲使等离子体发生的全部空间都需要如此。虽然施加磁场的方法有各种各样，但只要不使用局部持有复杂构造的磁场，“E×B≠0”这样的条件就包含于前述的第一个条件。根据“E×B≠0”这样的条件，电子进行以磁力线为中心(GuidingCenter)的被称之为Larmor运动的旋转运动。此Larmor运动不是前述的基于旋转感应电场的旋转运动而是被称之为电子回旋运动。其旋转频率被称为电子回旋频率ωc，用下述(3)式来表达。在下述(3)式，q是电子的素电荷，B是磁场强度，me是电子的质量。此电子回旋运动的特征是其频率仅仅取决于磁场强度。
ω c = qB m e · · · ( 3 )
这里，若使旋转的感应电场E的旋转频率f和此回旋频率ωc相一致，则产生电子回旋共振，高频感应天线上流过的高频电力以共振方式被电子所吸收，就能够使高密度等离子体发生。其中，“使感应电场E的旋转频率f和此回旋频率ωc相一致”这样的条件，虽然在欲使等离子体发生的空间的某处是需要的，但并非在欲使等离子体发生的全部空间都需要如此。这一ECR的发生条件用下述(4)式来表达。
2πf＝ωc  …(4)
另外，这里进行施加的磁场B既可以是静磁场也可以是变动磁场。但是，在变动磁场的情况下，其变动频率fB与Larmor运动的旋转频率(电子回旋频率ωc)之间必须满足2πfB＜＜ωc的关系。这一关系意味着如果从进行电子回旋运动的电子的一周期来看，变动磁场的变化充分小、被视为静磁场。
根据以上说明，就能够利用电子回旋(ECR)加热之类的等离子体加热方法，飞跃性地获得电子的等离子生成能力。其中，在产业上的应用中，若考虑获得所希望的等离子体特性，则希望使天线构造最优化来控制感应电场E的强度及其分布，并且通过对上述磁场B的强度分布进行可变控制，在需要处按需要形成上述磁场B及满足频率条件的空间，并对离子生成及其扩散进行控制。图1是考虑了这一情况的一实施例。
另外，在本发明所述的高频电感耦合型等离子体源中可以进行ECR放电的方法不依赖于所用的高频频率及磁场强度，通常只要满足到此为止所述的条件就可以利用。当然，关于工学上的应用，根据将使之发生的等离子体的容器做成怎样的大小等现实性限制，在能够使用的频率及磁场强度上将发生限制。例如，在用下式所示的Larmor运动的半径rL大于将等离子体封闭的容器的情况下，因电子将碰撞到容器壁而不会旋回运动，故不产生ECR现象。在(5)式中，v是在图3所示的电场的平面上水平方向的电子速度。
rL = v ω c · · · ( 5 )
当然，在此情况下，就需要使所用的高频频率变高，还需要提高磁场强度以使ECR现象发生。但是，这一频率和磁场强度的选择是工学设计的范畴，无损于本发明所示的原理本身。
这里，若归纳在本发明所示的ICP中可以进行ECR放电的原理上的必要充分条件就是以下4点。第1点是形成相对于在生成等离子体的空间施加的磁场B的磁力线方向始终进行右旋转的感应电场E的分布。第2点是针对此磁场B和相对于其磁力线方向进行右旋转的感应电场E的分布，施加满足E×B≠0的磁场B。第3点是使进行旋转的感应电场E的旋转频率f和基于磁场B的电子回旋频率ωc相一致。第4点是如果从进行电子回旋运动的电子的一周期来看，磁场B的变化充分小、被视为静磁场。虽然满足以上4点的实施例是图1，但即便对图1的实施例进行变形只要满足上述必要充分条件则进行任意变形都可以在ICP中进行ECR放电。也就是说，必须注意到无论使图1的装置构成如何进行变形，只要满足上述必要充分条件就成为本发明的一实施例。其变形只是工学上的设计问题，并非变更本发明所示的物理性原理。以下，就图1的变形例简单地进行归纳。
在图1中，绝缘材料12为平板状，并在其上构成有高频感应天线7。这一构成意味着能够在欲生成等离子体的空间、也就是被绝缘材料12和被处理体W所夹着的空间，形成相对于磁场B的磁力线方向始终进行右旋转的感应电场E的分布。这就是上述必要充分条件的第1点内容。从而，无论是绝缘体12为平板状还是高频感应天线7构成在绝缘体12之上，对本发明而言都不是必须的构成。例如，绝缘体12还可以是梯形状或球体的钟形罩，只要能够在被钟形罩和被处理体W所夹着的空间实现上述必要充分条件的第1点内容，则高频感应天线相对于钟形罩处于怎样的位置都无妨。这一点在圆柱状的绝缘体12的横向构成高频感应天线7也同样如此，只要能够在被圆柱状的绝缘体12和被处理体W所夹着的空间实现上述必要充分条件的第1点内容就是本发明的一实施例。
在图1(图2)中，经过4分割的高频感应天线7被配置在一个圆周上。此“一个圆周上”之类的构成也不是用于实现上述必要充分条件的第1点内容的必须构成。例如，即使考虑大小二个圆周而在平板状绝缘体12的内周和外周，或者上下或倾斜地配置4分割后的高频感应天线，也能够实现上述必要充分条件的第1点内容。也就是说，只要能够实现上述必要充分条件的第1点内容，则圆周个数及它们的配置能够自由地构成。与平板状绝缘体12相同，在梯形状或球体的钟形罩时及圆筒形的绝缘体12无论是配置于内周外周还是上下或倾斜地进行配置都可以。进而，不仅是考虑二个圆周而且还可以在三个以上的圆周上分别配置分后割的天线。
在图1(图2)中，4分割后的圆弧状的高频感应天线7被配置在一个圆周上。此“4分割”之类的构成也不是用于实现上述必要充分条件的第1点内容的必须构成。高频感应天线的分割数考虑满足n≥2的整数n即可。还能够使用n根圆弧状天线而构成一个圆周的高频感应天线7。进而，在图1中，表示通过高频流动的电流的相位控制而形成相对于磁力线方向进行右旋转的感应电场E这一方法，这在n≥3下能够可靠地形成。在n＝2时为特殊，例如使用2个半圆状的天线来形成一个圆周，意味着分别赋予(360°)/(2个天线)＝(180°)的相位差而流过电流。在此情况下，仅仅只是流过电流，感应电场E就既能够右旋转又能够左旋转，可看作不满足上述必要充分条件的第1点内容。但是，若施加满足本发明的必要充分条件的磁场，则因电子通过Larmor运动而自发地进行右旋转，故感应电场E结果也进行右旋转。从而，本发明中的高频感应天线的分割数如上述那样考虑满足n≥2的整数n即可。
在图1(图2)中，4分割后的圆弧状的高频感应天线7被配置在一个圆周上。此“圆周上的配置”也不是用于实现上述必要充分条件的第1点内容的必须构成。例如，即使配置成使用了直线状的4根天线的矩形，也能够实现上述必要充分条件的第1点内容。当然，还能够使用满足n≥2的n根直线状天线而构成n角形(在n＝2时分离某程度距离使其相对即可)的高频感应天线7。
实施例2
在图1(图2)中，4分割后的圆弧状的高频感应天线的馈电端A和接地端B在一个圆周上以ABABABAB这样点对称的方式进行配置。此“馈电端和接地端以点对称的方式进行配置”也不是用于实现上述必要充分条件的第1点内容的必须构成。馈电端A和接地端B能够自由地进行配置。在图6中表示与图2相对应的这一实施例。在图6中，作为一例使高频感应天线要素7-1的馈电端A和接地端B的位置进行倒置，以使高频电流I1的方向进行逆转。但是，在此情况下，通过使高频感应天线要素7-1上流过的高频电流I1的相位从图2所示的相位进行逆转(例如使其延迟3λ/2)，就能够产生图5所示的进行旋转的感应电场E。根据这一情况可知，使馈电端A和接地端B的位置进行倒置就等于使相位进行逆转：也就是使其延迟λ/2。
利用这一点就能够使图2的构成进一步简化，在图7中表示这一点。图7的构成是利用在图2中I1与I3、I2与I4分别进行λ/2延迟也就是进行逆转这一点，就是在I1与I3、I2与I4中分别流过同相电流但使I3与I4的馈电端A和接地端B进行逆转这一构成。而且在I1与I3、I2与I4之间加入λ/4延迟6-2，所以能够形成与图2相同的进行旋转的感应电场E(图5所示的)。如以上那样，将高频感应天线的构成和相位控制组合起来就制作出许多更改。但是，这些更改只不过是工学上的设计而已，在构成为满足上述必要充分条件第一点内容的情况下，全都是本发明的一实施例。
实施例3
在图1中，在处于电源输出部的匹配器和高频感应天线要素7-1～7-4之间设置有相位延迟电路。此“在匹配器和高频感应天线要素7-1～7-4之间设置有相位延迟电路”也不是用于实现上述必要充分条件的第1点内容的必须构成。为了满足上述必要充分条件的第1点内容，只是在高频感应天线上流过电流以形成图5所示的进行旋转的感应电场E。这里，虽然与图2相同地形成图5所示的进行旋转的感应电场E，但在图8中表示不同构成的实施例。图8的构成是通过与高频感应天线要素7-1～7-4相同数量的高频电源51-1～51-4，在高频感应天线要素7-1～7-4上流过电流，但在一个发射器54的输出上分别经由无延迟部件以及λ/4延迟部件6-2以及λ/2延迟部件6-3和3λ/4延迟部件6-4连接高频电源51-1～51-4、匹配器52-1～52-4，以分别进行必要的相位延迟。通过这样增加高频电源51，虽然匹配电路53会增加却能够减小高频电源单体的电力量，就可以提升高频电源的可靠性。另外，通过对各天线上供给的电力进行微调整，就能够控制圆周方向的等离子体的均匀性。
实施例4
这种电源构成和高频感应天线构成的更改并不限于这一个。例如，若应用图2和图8所示的构成就与图2相同地形成图5所示的进行旋转的感应电场E，却能够制作出进一步不同的构成。在图9中表示这一实施例。图9的实施例是从发射器54上所连接的高频电源51-1和经由λ/2延迟部件6-3所连接的高频电源51-2这二台高频电源互相对馈电点53-1、53-2输出λ/2延迟后的高频，并在这些输出和高频感应天线要素7-2、7-4之间进一步经由λ/4延迟部件6-2进行必要的延迟。
实施例5
下一实施例是将图9和图7的实施例组合起来，在图10中对其进行表示。在图10中，使用与图9相同的发射器54上所连接的二台高频电源51-1、51-2，但其相位是在发射器54的输出部将λ/4延迟部件6-2插入到一方高频电源51-3侧以使相位错开λ/4，并且高频感应天线要素7-1、7-2与图9同样地设定馈电端A和接地端B，而高频感应天线要素7-3、7-4则与图7同样并与高频感应天线要素7-1、7-2反方向地(使其逆转)设定馈电端A和接地端B。若设输出的相位基准为I1的相位，则I1和I3成为同相电流，但I3的方向(馈电端A和接地端B)与图2相比进行逆转，所以I1和I3形成的感应电场E就与图2相同。另外，I2和I4与I1相比其相位滞后λ/4，I2和I4亦成为同相电流，但I4的方向(馈电端A和接地端B)与图2相比进行逆转，所以I2和I4形成的感应电场E就与图2相同。结果，虽然图10所示的实施例其构成与图2不同，但形成与图2相同的感应电场E。
亦即，此实施例的等离子处理装置具备：构成可容纳试料的真空处理室的真空容器；将处理气体导入到上述真空处理室的气体导入口；设置在上述真空处理室外的高频感应天线；在上述真空处理室内形成磁场的磁场线圈；对上述高频感应天线供给高频电流的等离子生成用高频电源；对上述磁场线圈供给电力的电源，从上述高频电源对上述高频感应天线供给高频电流，使被供给到真空处理室内的气体等离子体化并对试料进行等离子处理，在所述等离子处理装置中特别将上述高频感应天线分割成m(m为正的偶数)个高频感应天线要素，将经过分割的各个高频感应天线要素呈纵列排列在圆周上，在呈纵列所配置的上述高频感应天线要素，自m/2个各高频电源将预先逐一延迟λ(高频电源的波长)/m的高频电流，从第1个高频感应天线要素到第m/2个高频感应天线要素为止依次供给到高频感应天线要素，进而从第m/2+1个高频感应天线要素到第m个高频感应天线要素为止依次供给与该高频感应天线要素相对的从第1个到第m/2个高频感应天线要素相同相位的高频电流，构成该高频感应天线要素以使流经上述高频感应天线要素的电流的方向变得相反，形成沿一定方向进行旋转的电场并对试料进行等离子处理，通过如此构成而构成为相对于在上述磁场线圈上供给电力所形成的磁场的磁力线方向右旋地按顺序使其延迟进行流动，形成沿特定方向进行旋转的电场以使等离子体发生并对试料进行等离子处理。
相据以上说明，虽然图2、图6、图7、图8、图9、图10全部构成不同，但如图5所示那样形成相对于磁力线方向进行右旋转的相同的感应电场分布E。全都是满足前述必要充分条件的第1点内容的更改。
实施例6
如前所述，在高频感应天线的分割数n为n＝2的情况下，通过施加满足前述必要充分条件的第2点内容的磁场B，高频感应天线形成的感应电场E相对于磁力线的方向进行右旋转。在此实施例中，在两个高频感应天线要素上馈电错开λ/2相位的高频。图11中表示此实施例的基本构成。在图11的构成中，天线要素7-1的馈电端A和接地端B、天线要素7-2的馈电端A和接地端B以ABAB呈点对称沿圆周方向进行排列而构成，并且发射器54的二个输出其一方经由高频电源51-1以及匹配器52-1连接到高频感应天线要素7-1的馈电端A的馈电点53-1，另一方则经由λ/2延迟部件6-3和高频电源51-2以及匹配器52-2连接到高频感应天线要素7-2的馈电端A的馈电点53-2。
从而，如图11中所描绘那样，各高频感应天线要素的电流方向就是I1和I2用箭头所示的方向。然而，由于在各高频感应天线的要素7-1和7-2上流过相位发生逆转的(错开λ/2相位)电流，所以结果在各高频感应天线要素7-1、7-2上流过的高频电流就相对于图面，每相位的半周期成为向上或者向下中的某个。从而，图11中形成的感应电场E就与图5相同具有两个峰值。仅仅这样，被感应电场E所驱动的电子就既可以右旋转又可以左旋转。但是，若对其施加满足上述必要充分条件的磁场B(从纸面的表面朝向里面的磁力线的磁场)，则右旋的电子通过ECR现象以共振方式接受高频能量而高效率地产生雪崩性电离，左旋的电子因没有以共振方式接受高频能量故电离效率变差。结果，等离子体的发生就通过右旋的电子而主体性地进行，高效率地接受高频能量被加速至高速度的电子就剩余下来。此时，在等离子体之中流过的电流成分是低速的左旋电子和高速的右旋电子为主成分，当然，达到高速的右旋电子所引起的电流为支配性的，如根据(1)式以及(2)式可知那样感应电场E右旋转。这一情况，与在使用了μ波或UHF、VHF的以往的ECR等离子体源中，即便不特别地使电场沿特定方向进行旋转也会发生ECR放电相同。
实施例7
若对图11加入图6(或者图7、图10)的效果，就能够如图12那样以简单的构成引起ECR现象。在图12中，不供给使相位发生逆转的高频而是对各个高频感应天线要素供给同相的高频，但通过使各个高频感应天线要素的馈电端A和接地端B相同而使电流的方向发生逆转，故能够获得与图11相同的效果。其中，在高频感应天线的分割数n为n＝2的情况下，存在两个高频感应天线要素上流过的电流同时变成零的情况，故例外地存在感应电场E为E＝0的瞬间。在高频感应天线的分割数n为n≥3的情况下，如创建与各个情况相应的与图3相同的图即可明白那样，因始终在两个以上的高频感应天线要素流过电流，故不存在感应电场E为E＝0的瞬间。
在图1中，作为磁场的构成要件表示两个电磁铁即上线圈81和下线圈82以及磁轭83。但是，对本发明而言必须的只是实现满足上述必要充分条件的磁场而已，磁轭83和二个电磁铁都不是必须的构成。例如还可以只是上线圈81(或者下线圈82)，只要使其满足上述必要充分条件即可。作为磁场的发生部件，无论电磁铁还是固定磁铁都可以，进而，还可以是电磁铁和固定磁铁的组合。
在图1中表示法拉第屏蔽9。此法拉第屏蔽本来具有抑制放射高频的天线和等离子体之间的电容耦合这一功能，故在电容耦合型的ECR等离子体源中无法使用。在本发明中，能够与通常的ICP同样使用法拉第屏蔽。但是，对本发明而言“法拉第屏蔽”不是必须的构成。这是因为与上述必要充分条件没有关系。其中，与通常的ICP同样，法拉第屏蔽在产业的利用上有效果。这是因为法拉第屏蔽对从天线所放射的感应磁场H(亦即感应电场E)几乎不带来影响，具有遮断天线和等离子体的电容耦合这一作用。为了使此遮断变得更加完全，法拉第屏蔽应当被接地。通常在ICP中，若遮断上述电容耦合则等离子体的着火性进一步变差。但是，在本发明中，因利用在电感耦合中产生的感应电场E所引起的高效率ECR加热，故即便将上述电容耦合完全遮断也可获得良好的着火性。但是，根据各种理由，还可以在此法拉第屏蔽上连接电气回路，将法拉第屏蔽上发生的高频电压控制成0V或者0V以上。
在图1中除迄今为止所述的构成要素以外还表示有气体导入口3、闸阀21、晶片偏压(偏压电源41以及匹配器42)，但因它们与上述必要充分条件没有关系，故对本发明而言不是必须的构成。虽然需要气体导入口以生成等离子体，但其位置既可以处于真空容器11的壁面，也可以处于搭载晶片W的电极14。另外，气体的喷出方式既可以呈面状进行喷出，也可以呈点状进行喷出。闸阀21在产业上的利用中，只是以搬送晶片为目的表示其构成而已。进而，在产业上的等离子处理装置的利用中未必需要晶片偏压(偏压电源41以及匹配器42)，在本发明的产业上的利用之际并非必须。
在本发明中，由高频感应天线所形成的感应电场E相对于磁场的磁力线方向进行右旋转。旋转面的形状取决于高频感应天线的构造，为圆形或椭圆形等。从而，旋转的中心轴必定存在。在产业上的应用中，除这种中心轴存在以外，还有磁场B、被处理体(圆形的晶片或矩形的玻璃基底等)、真空容器、气体喷出口、搭载被处理体的电极及真空排气口等。对本发明而言，完全不需要它们的中心轴一致，并非必须的构成要件。这是因为与上述必要充分条件没有关系。但是，在被处理体表面的处理均匀性(蚀刻速度及熔数速度、或者形状等)成问题的情况下，希望它们的中心轴一致。
如以上那样，根据本发明，因始终在处理室内形成驱动电流的高频感应磁场，故提高等离子体的着火性能，获得高密度的等离子体。另外，根据本发明，能够控制高频感应天线的长度，怎样的大口径化的要求都能够对应，另外，还能够提高圆周方向的等离子体均匀性。

Claims (13)

1.一种等离子处理装置，具备：
构成能容纳试料的真空处理室的真空容器；
将处理气体导入到上述真空处理室的气体导入口；
设置在上述真空处理室外的高频感应天线；
在上述真空处理室内形成磁场的磁场线圈；
对上述高频感应天线供给高频电流的等离子生成用高频电源；以及
对上述磁场线圈供给电力的电源，
其中从上述高频电源对上述高频感应天线供给高频电流，使供给到真空处理室内的气体等离子体化并对试料进行等离子处理，
该等离子处理装置的特征在于：
将上述高频感应天线分割成n个高频感应天线要素，将该分割后的各个高频感应天线要素呈纵列排列在圆周上，在呈纵列配置的各高频感应天线要素上，使依次逐一延迟了λ/n的高频电流相对于对上述磁场线圈供给电力所形成的磁场的磁力线方向右旋地按顺序延迟流动，形成沿一定方向进行旋转的电场以使等离子体发生并对试料进行等离子处理，
其中，n为大于等于2的整数，λ为高频电源的波长。
2.按照权利要求1所记载的等离子处理装置，其特征在于：
将上述高频感应天线分割成n个高频感应天线要素，将该分割后的各个高频感应天线要素呈纵列排列在圆周上，并在呈纵列配置的上述高频感应天线要素和上述高频电源之间设置延迟部件，在各高频感应天线要素上流过依次逐一延迟了λ/n的高频电流，形成沿一定方向进行旋转的电场并对试料进行等离子处理，
其中，n为大于等于2的整数，λ为高频电源的波长。
3.按照权利要求1所记载的等离子处理装置，其特征在于：
将上述高频感应天线分割成n个高频感应天线要素，将该分割后的各个高频感应天线要素呈纵列排列在圆周上，在呈纵列配置的上述高频感应天线要素上，自n个各高频电源将预先逐一延迟了λ/n的高频电流依次供给到高频感应天线要素，形成沿一定方向进行旋转的电场并对试料进行等离子处理，
其中，n为大于等于2的整数，λ为高频电源的波长。
4.按照权利要求1所记载的等离子处理装置，其特征在于：
将上述高频感应天线分割成m个高频感应天线要素，将分割后的各个高频感应天线要素呈纵列排列在圆周上，在呈纵列配置的上述高频感应天线要素上，自m/2个各高频电源将预先逐一延迟了λ/m的高频电流，从第1个高频感应天线要素到第m/2个高频感应天线要素为止依次供给到高频感应天线要素，
进而，从第m/2+1个高频感应天线要素到第m个高频感应天线要素为止依次供给与该高频感应天线要素相对的从第1到第m/2个高频感应天线要素相同相位的高频电流，构成该高频感应天线要素以使流经上述高频感应天线要素的电流的方向变得相反，形成沿一定方向进行旋转的电场并对试料进行等离子处理，
其中，m为正的偶数，λ为高频电源的波长。
5.按照权利要求1所记载的等离子处理装置，其特征在于：构成多个天线和磁场以使由上述多个天线所形成的感应电场E和上述磁场B之间满足E×B≠0的关系。
6.按照权利要求1所记载的等离子处理装置，其特征在于：使由上述多个天线所形成的上述进行旋转的感应电场E的旋转频率和基于上述磁场B的电子回旋频率相一致。
7.按照权利要求1所记载的等离子处理装置，其特征在于：上述磁场B的变动频率fB和Larmor运动的旋转频率即电子回旋频率ωc之间满足2πfB＜＜ωc的关系。
8.一种等离子生成装置，其特征在于：
具有真空处理室和设置在该真空处理室外并流过高频的多个高频感应天线，该多个天线在真空处理室中形成的感应电场分布在具有有限值的磁场中，沿一定方向进行旋转。
9.一种等离子生成装置，其特征在于：
具有真空处理室和设置在该真空处理室外并流过高频的多个高频感应天线，该多个天线呈轴对称配置，且磁场分布为轴对称的分布，并且上述多个天线的轴和上述磁场分布的轴相一致，在真空处理室中所形成的感应电场分布沿一定方向进行旋转。
10.按照权利要求8或者权利要求9所记载的等离子生成装置，其特征在于：上述沿一定方向进行旋转的上述感应电场分布的旋转方向相对于上述磁场的磁力线方向为右旋方向。
11.按照权利要求8或者权利要求9所记载的等离子生成装置，其特征在于：构成多个天线和磁场以使由上述多个天线所形成的感应电场E和上述磁场B之间满足E×B≠0的关系。
12.按照权利要求8或者权利要求9所记载的等离子生成装置，其特征在于：使由上述多个天线所形成的上述进行旋转的感应电场E的旋转频率和基于上述磁场B的电子回旋频率相一致。
13.按照权利要求8或者权利要求9所记载的等离子生成装置，其特征在于：上述磁场B的变动频率fB和Larmor运动的旋转频率即电子回旋频率ωc之间满足2πfB＜＜ωc的关系。
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