JP2000150194A

JP2000150194A - 電子ビーム励起プラズマ発生装置

Info

Publication number: JP2000150194A
Application number: JP10318487A
Authority: JP
Inventors: Makoto Riyuuji; 真龍治; Takeshi Hasegawa; 猛長谷川; Masahito Ban; 雅人伴; Yukitaka Mori; 幸隆森
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 1998-11-10
Filing date: 1998-11-10
Publication date: 2000-05-30
Anticipated expiration: 2018-11-10
Also published as: JP2965293B1; US6211622B1

Abstract

(57)【要約】【課題】より大きな面積の試料が作成でき、また効率
良く試料を作成できる電子ビーム励起プラズマ装置を提
供する。【解決手段】放電部２から隔室４を経由してプラズマ
プロセス室３内に電子ビームを引き出す引出し隘路４２
が放射状に複数個備えられ、プロセス室３内に複数の加
速電極３６，３７が配設されていて、引出し隘路４２か
らの電子引出し方向が試料面３５に対してほぼ平行にな
りかつプラズマの分布が適当に制御できることを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビーム励起プ
ラズマ発生装置の構造に関し、特に電子ビームにより反
応性ガスをプラズマ化して試料に作用させるプロセス室
およびその周辺部分の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子ビーム励起プラズマ装置は、プラズ
マプロセシング、すなわちプラズマイオンプレーティン
グ、プラズマＣＶＤ、プラズマスパッタリング、プラズ
マエッチングなどに広く用いられている。電子ビーム励
起プラズマ装置は、不活性ガスをプラズマ化して発生さ
せた放電プラズマが充満する放電室と、加速電極で放電
プラズマから隘路を通って引出し加速した電子ビームで
反応性ガスをプラズマ化して各種の反応を起こさせるプ
ロセス室とを備える。

【０００３】よく知られた放電室は、カソードと中間電
極と放電電極と加速電極が配置され、カソードと放電電
極の間に放電用電圧を印加するとカソードで放出された
熱電子がカソード部に供給される不活性ガスに作用して
放電プラズマを発生し、中間電極と放電電極の間の放電
室に充満するので、放電電極と加速電極の間に加速電圧
を印加すると、放電室の放電プラズマから電子が引き出
され加速されて大電流の電子ビームをプロセス室に供給
するようになっている。

【０００４】プロセス室にはシランガス、メタンガスな
ど反応プロセスの必要に応じた各種の材料ガスが供給さ
れていて、電子ビームが反応性材料ガスをプラズマ化
し、生成した活性種（ラジカル）を基板上に堆積した
り、プラズマ電位と試料表面電位の差に応じてプラズマ
中のイオンを試料に対して垂直に打ち込むなどして、プ
ロセス室内に載置された試料の表面に各種のプラズマ処
理を行う。

【０００５】試料面に垂直な方向に電子ビームを加速し
て打ち込む形式の電子ビーム励起プラズマ装置において
は、プロセス室内のガス圧が低いと高エネルギービーム
成分が試料に直接入射して試料表面の物理的エッチング
作用が大きくなり表面の損傷を生じたり、成膜プロセス
ができなくなる。また試料表面の浮遊電位が試料全体に
わたって分布を生じるため、例えばＤＲＡＭエッチング
の場合ゲート酸化膜の劣化あるいは破壊などの欠陥が生
じてしまう。

【０００６】これらの問題に対しては、ガス圧を上げて
ガス分子との衝突回数を増やしたり、電子ビーム入射口
と試料間の距離を大きくして、高エネルギービーム成分
を減衰させることが有効である。しかし、ガス圧を上げ
ると、電子のエネルギーの分布を反映して、プラズマ密
度が軸中心に近いほど高くなり、試料表面におけるプラ
ズマ反応の均一性が悪化する問題が生じる。また、距離
を大きくすることは装置が大きくなり好ましくない。

【０００７】一方、試料面に対して平行な方向に電子ビ
ームを加速して高エネルギービーム成分が試料に直接入
射しないようにしたビーム平行打ち込み型電子ビーム励
起プラズマ装置がある。この装置では、試料面がプロセ
ス室内の電子ビームの軸と平行に設置されていて高エネ
ルギービーム成分が試料に直接入射しないため、試料表
面の浮遊電位は緩やかな分布を有する。

【０００８】しかし、プラズマ密度は加速電極に近い方
が大きく電極から離れるに従って低下するため、試料面
の電子ビーム上流側と下流側で成膜等の速度が異なり膜
質等が均質にならないという問題がある。また、特に大
面積の試料を製作することが困難である。なお、上記い
ずれの型式の装置も単数の引出し隘路を通して電子が供
給されるため生成されるプラズマ密度の限界があった。

【０００９】上に説明したように、電子ビーム励起プラ
ズマ装置の技術分野において、イオン衝撃作用の適正化
を図りより大きな面積の試料を作成できるようにするこ
と、また材料プラズマの密度を上げるとともに均一性を
向上させて効率良く試料を作成できるようにすることが
従来から課題とされてきた。

【００１０】このような課題を解決するものとして、本
願出願者の出願に係る特願平１０−９８５２７に新しい
リング型電子ビーム励起プラズマ装置（ＲＳＥＢＥＰ）
が開示されている。図１００は上記文献に開示されたリ
ング型電子ビーム励起プラズマ装置を表すもので、放電
プラズマが充満する放電室から電子を引出す引出し隘路
が放射状に複数個、電子引出し方向が放電部への電子入
射方向に対してほぼ垂直になるように設けられ、プロセ
ス室内に設けられた加速電極により電子ビームを引出し
加速してプロセス室内の材料ガスをプラズマ化して、電
子引出し方向に対してほぼ平行に設置された試料面に作
用させることができる。

【００１１】上記文献に開示されたリング型電子ビーム
励起プラズマ装置は、多数の引出し隘路がプロセス室に
突出した部分に放射状に配置されているので、放電室か
ら大電流の電子流を引き出しプロセス室内のプラズマ密
度を高くしてプラズマ反応の効率を向上させることがで
きる上、高エネルギービーム成分が試料表面に直接衝突
しないので不均質な物理的エッチング作用等を排除する
ことができるため、大面積試料に対しても均質な処理が
可能となる。

【００１２】また、内壁と別に加速電極を設けているた
め、プロセス室の内壁に流入するプラズマが少なくなり
内壁温度の上昇を抑えることができるので、壁からの不
純物の発生やその不純物の成膜中への混入を防げる。な
お、加速電極を自己発熱するようにしたものは、メタン
をプロセスガスとした場合などに成膜として加速電極に
付着する絶縁性のＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボ
ン）を変質させ、導電性のグラファイトに変えることが
できるので、安定した放電を長時間にわたって維持する
ことができる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記リング型
電子ビーム励起プラズマ発生装置では、プラズマの均一
性を確保するため試料台と放電電極の電子引出し口との
距離を十分大きく取る必要があり、大きな面積を持った
試料を扱うときにはプラズマ密度が低下するため成膜速
度が十分上がらない。また、大面積試料を扱うために電
子引出し口と加速電極の距離を大きくすると、成膜速度
を上げようとして高圧力の材料ガスを使用したときに加
速が不安定になる。このように、対象にする試料面積に
限界があり成膜速度の高速化にも制限がある。

【００１４】また、放電プラズマを発生する放電部を１
基しか持たないものでは、投入できるパワーに限界があ
り、成膜速度を上げることができなかったばかりでな
く、隘路部分にパワーが集中するため、隔壁が損傷を受
けることがあった。また従来装置はパワーが小さいため
プロセスガスの分解効率が悪く、ガスが無駄になること
により生産コストを上昇させていた。また、プラズマ分
布に制約があり、円形試料の場合のみしか比較的均一な
表面作用をさせることができず、大型の方形ガラス基板
などを処理することが困難であった。

【００１５】そこで、本発明が解決しようとする課題
は、電子ビーム励起プラズマ装置において、より大きな
面積を持つ試料に対してより高速に成膜処理を行えるよ
うにすることであり、また、円形以外の試料に対しても
無駄が少ない処理ができるようにすることである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明第１の電子ビーム励起プラズマ発生装置は、
放電プラズマを生成する放電室と反応性ガスのプラズマ
化をするプロセス室との間に放電プラズマを充満し電子
を引き出す複数の隘路を有する隔室を介装し、プロセス
室内に複数の加速電極を設けたことを特徴とし、隔室は
プロセス室に突出し隘路が試料表面に対してほぼ平行に
電子が噴出するようになっていて、加速電極が隘路を通
して放電プラズマから電子を引き出し加速して反応性ガ
スのプラズマ密度分布を調整して試料台上の試料面に作
用させるようにしたものである。

【００１７】また、上記課題を解決するため、本発明第
２の電子ビーム励起プラズマ発生装置は、室内に加速電
極を設けたプロセス室と放電室の間にプロセス室に突出
し複数の隘路を有する隔室を介装し、試料面とほぼ平行
で隘路を含む電子引出面内に磁場強度が極小になる場所
がくるような磁場強度分布を生成する磁場印加機構を備
えたことを特徴とし、隘路から噴出する電子が試料の表
面に対してほぼ平行になるようになっていて、加速電極
が隘路を通して放電プラズマから電子を引き出し加速し
て反応性ガスのプラズマ密度分布を調整して試料台上の
試料面に作用させるようにしたものである。

【００１８】さらに、本発明第３の電子ビーム励起プラ
ズマ発生装置は、プロセス室と放電室の間にプロセス室
に突出し複数の隘路を有する隔室を介装し、隔室のプロ
セス室側表面で隘路に隣接した部分またはさらに隘路表
面に加速電極を形成したことを特徴とし、隘路から噴出
する電子が試料の表面に対してほぼ平行になるようにな
っていて、加速電極が隘路を通して放電プラズマから電
子を引き出し加速して反応性ガスのプラズマ密度分布を
調整して試料台上の試料面に作用させるようにしたもの
である。

【００１９】また、本発明第４の電子ビーム励起プラズ
マ発生装置は、加速電極が設けられているプロセス室と
放電室の間にプロセス室に突出し複数の隘路を有する隔
室を介装し、加速電極がプロセスを供給するガス供給口
を兼ね備えることを特徴とし、隘路から噴出する電子が
試料の表面に対してほぼ平行になるようになっていて、
加速電極が隘路を通して放電プラズマから電子を引き出
し加速して反応性ガスのプラズマ密度分布を調整して試
料台上の試料面に作用させるようにしたものである。

【００２０】本発明の電子ビーム励起プラズマ発生装置
によれば、ガン位置と試料台表面の距離を大きく取らな
くても、広い領域に亘って均質な高濃度プラズマを発生
させて、大きな面積を有する試料に対して高速なプラズ
マ処理を行うことができる。また、プラズマの形状を調
整して大型角形基板などにも対処することができる。さ
らに、プラズマ中の活性種を制御すれば、任意の堆積ス
ケジュールに従った薄膜形成ができるようになる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る電子ビーム励
起プラズマ発生装置の実施の形態を、図面を用い実施例
に基づいて詳細に説明する。

【００２２】

【実施例１】図１から図６は本発明の電子ビーム励起プ
ラズマ発生装置の第１実施例を説明する断面図である。
図１を参照すると、本実施例の電子ビーム励起プラズマ
発生装置は、カソード室１と放電室２とプロセス室３お
よび隔室４が鉛直方向に配置されている。カソード室１
と放電室２は中間電極１３で隔てられている。カソード
室１には、熱電子を放出するフィラメントを備えたカソ
ード１１が設けられ、またガスノズル１２が設けられア
ルゴンガスＡｒ等の不活性ガスが供給される。中間電極
１３は、中央に連通孔１４を備えて不活性ガスと電子が
放電室２に流入できるようになっている。中間電極１３
には、１対の空芯コイル１５が連通孔１４に対して同軸
に仕込まれている。

【００２３】放電室２は中間電極１３と放電電極２３の
間に形成される空間をいい、放電電極２３は中間電極１
３の直下、隔室４の直上に位置する。カソード１１と放
電電極２３により供給される電子流により、放電室２内
で不活性ガスのプラズマが生成される。また、放電電極
２３の内部には空芯コイル１７が埋め込まれており、中
間電極１３の隘路１４を通過した電子流の大部分が直接
放電電極２３に流入せずに放電電極２３の隘路を通過し
て隔室４内に流入するようになっている。

【００２４】隔室４はプロセス室３中に突出する筒状の
形状を有し、流入した電子流により生成された放電プラ
ズマ４４が充満する。プロセス室３と隔てる隔壁４１の
円周部分には多数の連通孔４２が設けられ電子ビームの
ための引出し隘路を形成している。引出し隘路４２は図
中水平方向に電子ビームを放出する方向に開口してい
る。

【００２５】プロセス室３には、独立した複数の加速電
極３６，３７と、プロセスガスを導入するガスノズル３
２と、図外の真空装置につながる排気口３３が設けられ
ている。加速電極３６，３７は隔室４の周囲を巡るリン
グ型電極で、引出し隘路４２に対向する位置に設けら
れ、空洞になったリング内部には冷却水あるいは熱媒体
が流されていて、プロセス工程前の脱ガスやプロセス工
程中の電極冷却を行うことができる。一方、カーボン系
の絶縁性膜を成膜する場合は、加速電極を４００℃以上
に加熱して付着する膜を導電性に変性して電子加速性能
を維持できるようにする。また、隔室４に対向する位置
に試料ホルダ３４が設けられている。試料ホルダ３４は
試料３５を載置して回転したり上下方向に動かすことが
できる構造になっている。

【００２６】上記の各電極１１，１３，２３，３６，３
７は、直列に接続された加熱用電源５１と放電用電源５
２と加速用電源５３とから形成される外部の直流電源と
接続されていて、プラズマ形成とプラズマ反応に必要な
電流・電圧が供給されている。すなわち、加熱用電源５
１がカソード１１のフィラメントに加熱電流を供給し、
カソード１１と放電電極２３の間に放電用電源５２の両
端子が接続されていて両者の間に放電電圧を供給し、さ
らに、加速用電源５３の陽極が加速電極３７，３８と接
続されていて隔室４中のプラズマ体４４から電子を引き
出す加速電圧を供給する。なお、中間電極１３は放電電
源５２の陽極と抵抗器５５とスイッチ５６を介して接続
されている。また、試料ホルダ３４は高周波電源装置５
４に接続されていて、適当なＲＦバイアスを印加するこ
とにより試料表面のイオン照射エネルギーを制御できる
ようになっている。

【００２７】カソード室１にはプラズマ種となるアルゴ
ンガスが供給される。カソード１１に加熱用電源５１か
らの電流が流れると周囲に熱電子が放出され、アルゴン
ガスの供給下で放電電極２３に放電用電源５２の電圧が
かかると中間電極１３の間に生じる初期放電を仲介とし
てカソード１１と放電電極２３の間に放電が生じる。な
お、中間電極１３に仕込まれたコイル１５の働きにより
電子流は十分細くなって連通孔１４を通過する。このと
き放電電極２３に仕込まれたコイル１７の巻き方向と電
流により放電室２内の磁界分布を調整し、電子が放電電
極２３のオリフィス１６を通過し、隔室４に流入しカソ
ード室１から流入する不活性ガスを効率よくプラズマ化
させる。

【００２８】材料ガスはプロセス室３に設けられたガス
供給口３２から供給され排気口３３から排出される。プ
ロセス室３内の圧力は図示しない圧力調整機構によりプ
ラズマ反応中一定に保たれる。放電電極２３とプロセス
室３内に設けた複数の加速電極３７，３８の間に加速用
電源５３の電圧を印加すると、引出し隘路４２を介して
隔室４内のプラズマ４４からプロセス室３に電子流が引
き出される。プラズマから引き出される電子流の流出方
向は放電室２における放電電流の方向に対してほぼ垂直
である。

【００２９】隔室４内のアルゴン放電プラズマから引き
出された電子流が、プロセス室３内の材料ガス分子を電
離・解離しプラズマ状にしてプロセスプラズマを生成す
る。引出し隘路４２は隔室４の周囲に多数設けられてお
り、さらにプロセス室３における電子ビームに占める高
エネルギー成分の割合が大きく、プロセスガスの電離・
解離効率が高いため材料プラズマの密度が高くなる。プ
ラズマ化した材料ガスは、試料台３４に搭載された試料
３５と反応してそれぞれの目的に応じた製品を形成す
る。

【００３０】プロセス室の壁を加速電極としたり加速電
極が固定されている場合は、たとえば隔室４の直下にお
けるプラズマ密度が引出し隘路４２近傍で高く外周に近
付くにつれて低下するような不均等な分布を示しても矯
正できないので、プラズマ密度の不均等を緩和して試料
表面近くで平坦な分布状態にするために隘路４２と試料
３５の間に適当な距離を取る必要があり装置が大型にな
る。

【００３１】しかし、本実施例の電子ビーム励起プラズ
マ発生装置では、プロセス室３内に独立した複数の加速
電極３６，３７を備えるので、小型のプラズマ室を用い
ても室内のプラズマ密度分布を目的に即して調整するこ
とができる。なお、隔室４から引き出された電子流はプ
ロセス室３内の試料台３４表面に平行に走行し電子流が
試料３５の表面に直接的に衝突することはないから、試
料表面における浮遊電位は電子の流入による沈み込みが
少なくなり均一になる。従って、大きな面積を有する試
料を用いてもプラズマ反応は全面積に亘って均等で、十
分均質な製品を製作することができる。

【００３２】特に、加速電極３６，３７の数やそれぞれ
の位置を適当に調整することにより、プラズマ密度分布
を好ましい状態にすることができる。たとえば図２に示
すように、直径の異なる２個の独立した加速電極３６，
３７を引出し隘路４２に対して径方向に並べて配置する
と、それぞれの加速電極の近傍で電子密度が高くなるた
め、プロセスプラズマの密度が高い部分が広がり均質な
プラズマ処理ができる領域が拡大する効果がある。

【００３３】また、図３に示すように、加速電極３６，
３７を真空ベローズを介して位置を調整する電極位置調
整機構３８，３９を備えて、電子流の広がりと電子密度
を調整しプラズマ密度分布を好ましい状態にするように
してもよい。例えば内側に設けた加速電極３７を上方に
引き上げると中心に近い部分のプラズマ密度が薄くなる
ので、試料表面におけるプラズマ密度を均一化すること
ができる。なお、引出し隘路４２は隔壁４１の外周上高
さ方向に分散しないで所定の高さに沿って複数設けても
よい。引出し隘路４２が１個の平面上に分布するように
構成すると所望のプラズマ分布を得るために加速電極３
６，３７の配置等を調整するときに設計が容易になる。

【００３４】さらに、図４に示す加速電極３６，３７は
それぞれ可変抵抗器５７，５８を介して加速電源５３に
接続されている。抵抗値を調整することによりそれぞれ
に流れ込む電流値を制御してプロセス室３内のプラズマ
密度分布を変化させることができ、結果として試料表面
におけるプラズマ濃度を均一にすることができる。な
お、図５の回路図に示すように、加速電極３６，３７に
それぞれ独立に可変抵抗器を設ける代わりに１個の可変
抵抗器５９の両側の端子に加速電極をそれぞれ接続し可
変端子に加速電源５３を接続しても良い。このように接
続すると部品が少なくて済むばかりでなく、２個の加速
電極３６，３７の流入電流を一挙に調整することができ
る。

【００３５】図６は、円筒状をした第１の加速電極３６
を隘路４２に対向する位置に設置し、穴あき円盤状をし
た第２の加速電極３７を試料に対向する位置に設置した
例を示す配置例を示す。それぞれの加速電極に接続され
た抵抗器５７，５８を調整することにより流入電流値を
制御して隘路４２から引き出す電子流の形状を調整し、
結果として試料表面におけるプラズマ密度を均一化する
ことができる。なお、中間電極１３と放電電極２３に仕
込まれた空芯コイル１５，１７の代わりに永久磁石を用
いてもよい。

【００３６】

【実施例２】図７から図１０は本発明の電子ビーム励起
プラズマ発生装置の第２実施例を説明する断面図であ
る。本実施例は第１実施例に対して複数の隔室を設ける
ようにした点に主たる差異があるものであり、構成要素
の殆どが共通するので、図１から図６と同じ機能を有す
る要素には同じ参照番号を付して説明を省略する。な
お、以降の実施例においても同様に、同じ参照番号を付
したものは同じ機能を有する要素を表すものとする。本
実施例に係る電子ビーム励起プラズマ発生装置は、複数
の隔室４をプロセス室３内に突設してあって、第１のリ
ング状加速電極３６が内側に設置された隔室４を取り囲
むように設置され、第２のリング状加速電極３７が外側
に設置された隔室４を囲んで設置されている。２個の加
速電極３６，３７は同じ高さに設置されている。

【００３７】プロセスガスは各隔室４を取り囲むように
巡らされたリング型のシャワーノズル４５，４６，４７
を通してプロセス室３内に供給される。供給されたプロ
セスガスは引出し隘路４２と加速電極３６，３７の間の
プラズマ濃度の最も高い部分を通り試料３５に達する。
このためプロセスガスの分解効率が高い。また、プロセ
スガスプラズマの広がりが大きくなるので、試料３５の
面積が大きくても均質なプラズマ処理ができる。なお、
各隔室４毎にプロセスガスの種類を変えて複雑な処理を
行うことも可能である。

【００３８】また、試料台３４近傍のプラズマ濃度が余
り高くない位置に設けたリング状のシャワーノズル３８
は、ガス分解が余り進まない方が好ましい種類のプロセ
スにおいてプロセスガスを供給するときなどに使用す
る。たとえば、メタンＣＨ₄はカーボン系膜を形成する
ときに使用されるが、分解の程度に従いＣＨ₃，ＣＨ₂，
ＣＨ，Ｃなどの活性な中性ラジカルやイオンとして存在
することが認められる。カーボン膜のうちでもＤＬＣ
（ダイヤモンドライクカーボン）膜を形成するときに
は、これらプラズマ粒子のうち分解程度の低いＣＨ₃を
用いることが好ましい。また、太陽電池として使用する
微結晶シリコンを製造するときにはＳiＨ₄がプラズマ種
として用いられるが、分解が進んだＳiＨやＳiＨ₂では
欠陥密度が大きくなるため、最も分解程度が低いＳiＨ₃
を堆積することが好ましいとされている。

【００３９】所望の膜質を得るためにはプラズマ中の活
性種の種類を制御する必要がある場合がある。プロセス
ガスの供給口が単一で固定されていると、プロセスガス
の解離度を調整することが困難で、目的毎に適合した膜
質を得るようにすることができない。本実施例の電子ビ
ーム励起プラズマ発生装置では、上記各種のガス供給口
を使い分けることにより、電子ビーム発生装置の運転条
件を変えずに試料表面に到達するプラズマ中の活性種の
種類や量を制御し、高品質の薄膜プロセスを実現するこ
とができる。

【００４０】図８から図１０は、本実施例で使用される
プロセス室内における隔室４と加速電極３６，３７の位
置関係を例示した平面図である。図８は図７に示した電
子ビーム励起プラズマ発生装置と対応する配設例を示す
ものである。３個の隔室４が直線上に配置され、４辺形
の第１加速電極３６が中央の隔室４を囲い、さらに長方
形の第２加速電極３７が全体を囲うように配設されてい
る。

【００４１】放電室毎の投入パワーには限界があるた
め、放電室を１個だけ設けた構成では大きな試料に対し
て成膜速度を上げることは難しく、出力を増大させると
隘路にパワーが集中して隔壁の溶解や損傷が生じたりす
る場合がある。また方形の試料に対してプラズマ処理す
る場合には試料表面の隅々までプラズマ密度を均等にす
ることが困難である。図８の配置は液晶、太陽電池等の
長方形をした大面積試料に対して適合させたものであっ
て、多数の放電室を用い投入パワーを分散させて負荷の
集中を避け、さらに両加速電極３６，３７に印加する加
速電圧を調整したり加速電極の高さを調整することによ
り、方形の試料面全体に亘って均質なプラズマ密度分布
を得ることができる。さらに、図８の配置により生成さ
れる方形プラズマの軸に対して垂直の方向に一定速度で
試料を搬送しながら成膜することにより、超大型の基板
に均一成膜することも可能である。

【００４２】図９は同心円状に配置された第１加速電極
３６と第２加速電極３７の間に６個の隔室４が等間隔に
配置された例を示すもので、同様な調整により円形の大
面積試料に対して均質な成膜が可能になる。また、図１
０は２個の隔室４を備えた電子ビーム励起プラズマ発生
装置で、隔室４の間に方形の第１加速電極３６を配置
し、全体を囲んで方形の第２加速電極３７を配置したも
のである。２個の隔室４に挟まれた部分ではプラズマ密
度が高くなりやすいので、第１加速電極３６の働きを若
干抑えるなどして密度分布を均質化する。図８に示した
ものより小さな方形試料を処理する場合に使用すること
ができる。

【００４３】

【実施例３】図１１は、本発明の電子ビーム励起プラズ
マ発生装置の第３実施例を説明する断面図である。図１
２は、本実施例における隔室４と加速電極３６，３７の
位置関係を示した平面図である。プロセス室３にはリン
グ状をした第１加速電極３６と第２加速電極３７が同心
円状に配置され、その間にドーナツ型に隔室４が設置さ
れている。内側の隔壁４１に設けられた引出し隘路４２
から第１加速電極３６に向かって、また外側の引出し隘
路４２から第２加速電極３７に向かって電子が引き出さ
れ加速されて、プロセス室３内のプロセスガスを解離電
離する。

【００４４】ドーナツ型の隔室４には６個の放電室２が
等間隔に配設されており、各放電室２における放電電流
やガス流量を調整して隔室４内における放電プラズマ分
布を均一化している。また、加速電極３６，３７の高さ
を変化させることによりプラズマ分布を調整することも
できる。このように隔室４をドーナツ型に形成し、内部
のプラズマ強度を均一にすることにより、プロセス室３
内にセットされた試料表面付近におけるプロセスプラズ
マ濃度分布をより一層均質化することが可能となる。

【００４５】

【実施例４】図１３は本発明の電子ビーム励起プラズマ
発生装置の第４実施例を説明する断面図である。本実施
例の電子ビーム励起プラズマ発生装置は、各引出し隘路
４２と加速電極３６，３７の相対的な高さ関係を調整す
ることにより、試料３５表面におけるプロセスプラズマ
の均一性を制御するものである。放電室２とプロセス室
３の間にはそれぞれ真空ベローズにより気密を保持した
状態で伸縮できる取付ノズル２５が備えられ、放電室２
の下の延設された隔室４の引出し隘路４２の高さを調整
することができるようになっている。隔室４は適度な長
さを有し、引出し隘路４２がプロセス室３内に露出する
ようになっている。引出し隘路４２毎の高さを変えるこ
とにより、プロセス室３内のプラズマ密度分布を調整す
ることができる。

【００４６】

【実施例５】図１４は本発明の電子ビーム励起プラズマ
発生装置の第５実施例を説明する断面図である。本実施
例の電子ビーム励起プラズマ発生装置は、加速電極３６
がプロセスガス導入口を兼用しているものである。励起
プラズマは隘路４２と加速電極３６の間で最も高密度と
なるので、加速電極３６から高密度励起プラズマに向け
てプロセスガスを供給することによりプロセスガスの分
解効率を向上させることができる。また、加速電極３６
は加速電流が流入して加熱するため高温になるので、プ
ロセスガスが加速電極３６の高温部を通過するときに熱
分解される分も加えて総合的な分解効率が向上する効果
も有する。

【００４７】また、加速電極３６のプロセスガス導入口
付近のガス圧が高くなるため、プラズマの加速電極３６
への収束効果が大きくなり、プロセス室内壁へのプラズ
マ干渉が減少する効果もある。このように、本実施例の
電子ビーム励起プラズマ発生装置では、成膜プロセスに
おける成膜速度が向上し、また少量のガスで済むためラ
ンニングコストが低下する。なお、加速電極３６は高温
になるためタングステンなどの耐熱材料で形成される。
また、放電室２の外側に設置された永久磁石２７は、中
間電極１３や放電電極２３の開口軸に磁束を集中させて
電子流が通りやすくする機能を有する。

【００４８】

【実施例６】図１５から図２５は、本発明の電子ビーム
励起プラズマ発生装置の第６実施例を説明する図面であ
る。本実施例は、実施例１に対して幾つかの空芯コイル
が添設されているところが異なり、引出し隘路から電子
を引き出す面上に磁場強度の弱い部分を持った磁界を形
成して、電子の滞留時間を延長させてプラズマ化効率を
向上させ濃度の高いプラズマを得るようにしたものであ
る。

【００４９】図１５は、引出し隘路４２の外側に３対の
空芯コイル６１，６２，６３を設置した状態を模式的に
示す断面図である。第１のコイル６１は放電電極２３の
高さに設置され、第２のコイル６２は引出し隘路４２が
含まれる平面上に配置されている。また第３のコイル６
３は第２コイル６２を挟んで第１コイル６１と対称の位
置に配置されている。第１コイル６１と第３コイル６３
には同じ向きの磁場が発生する方向に電流を流し、第２
コイル６２には逆方向に磁場が発生するような電流を流
す。

【００５０】図１６は、３個のコイルを上記のように配
置したときの磁束密度分布図である。第１コイル６１、
第２コイル６２、第３コイル６３の励磁力（アンペア・
ターン）の比が１００：−１００：１００である場合の
磁束密度を、コイルの軸を通る縦断面について等磁束密
度線で示したもので、コイル中心軸を図の左端にして表
示してある。コイルの内側で第２コイルの高さに磁場強
度の最も弱い部分６５が形成されることが分かる。この
磁場強度の弱い領域６５は、試料面３５と平行であって
引出し隘路４２を含む平面上に存在するリング状の領域
である。

【００５１】図１７は、図１６に基づいて試料面と平行
で引出し隘路を含む平面上における磁場強度を示した磁
場強度変化図である。グラフ中、横軸の左側端点は隔室
４の中心軸位置、右側端点は空芯コイル６２の位置を示
し、縦軸は磁束密度を相対強度で表す。上記条件下では
隔室４とコイル６２の間に磁束密度がゼロになる位置が
生ずることが分かる。加速電極３６は磁束密度が低くな
る部分の外側に配置されている。

【００５２】引出し隘路４２から引き出されて加速され
た電子は磁場強度ゼロの部分に閉じこもるため、プロセ
スガス分子と出合って電離解離する確率が高くなり、高
密度のプラズマを生成する。また、プロセス室３の壁近
傍における磁束密度が大きいため壁材料とプラズマの相
互作用を低減させることができる。さらに、この磁束密
度の小さい空間６５を加速電極３６と引出し隘路４２と
の間に設定すると、プラズマの収束がよくなり、プロセ
スプラズマとプロセス室の壁との干渉が減少し、壁から
の不純物の放出が低減するので、膜中に取り込まれる不
純物量が減少し高品質膜を得ることができる。また、試
料近辺の荷電粒子の密度が小さくなり電子温度を急激に
低下させることができるので、試料表面に衝突するイオ
ンのエネルギーと密度を小さくなって膜の高品質化に貢
献する。なお、中性活性種は磁束密度にかかわらず試料
表面に到達するので、高速成膜を実現することができ
る。

【００５３】なお、磁場強度が極小になる領域は同じ配
置であってもコイルに流す電流によって変化する。図１
８は、第１コイル６１、第２コイル６２、第３コイル６
３の励磁力比が１００：−１５０：１００である場合、
また図１９は励磁力比が１００：−５０：１００である
場合の磁束密度を表した図面である。第２コイルの電流
値を大きくすると低磁場強度領域６５はコイル面から遠
ざかり、小さくするとコイル面に近付く。したがって、
コイル電流を調整することにより適当な位置に電子滞留
領域を形成してプラズマ化効率を調整することができ
る。このため、試料面におけるプラズマ密度分布を制御
して、大面積均一化プロセスを実現できる。

【００５４】図２０は、コイルの中心軸上における磁束
密度の変化を表した図面である。縦軸は引出し隘路の高
さをゼロとして表した中心軸上の位置、横軸がその位置
における磁束密度である。第１コイル６１と第３コイル
６３に流す電流を一定にして第２コイル６２に流す逆方
向電流の値をパラメータとして表示してある。磁束密度
は放電電極２３付近で最も大きくなり、引出し隘路４２
の高さで極小値を取る。引出し隘路４２より下の部分の
磁束密度は上の部分と対称的な変化をする。放電電極２
３の位置における磁束密度が大きいため放電室２からの
電子ビームの引出しが容易になる。さらに、第２コイル
６２の励磁力を最適化することにより、隔室４の中心あ
るいは引出し隘路４２の位置における磁場強度をゼロに
することが可能であるため、隘路からの引出し加速が容
易になり、低加速電圧でも安定な運転が可能になる。

【００５５】図２１は隔室４の部分に磁場強度が低い領
域６５を形成させるようにしたときの磁束密度分布図、
図２２はこのとき試料面３５と平行で引出し隘路４２を
含む平面上における磁場強度変化図である。引出し隘路
４２の位置における磁場強度を最も小さくすることもで
き、高いエネルギーを持った電子ビームの滞留時間を長
くしてプラズマ化効率を高めることができる。なお、第
２コイル６２の励磁力を殺し、第１コイル６１と第３コ
イル６３の励磁力を値が同じで符号が異なるようにする
と、第２コイル６２が属する平面上における磁場強度が
ゼロになるので、電子ビームの停留時間が長くなる効果
が生じる。初めから第２コイルを設置しないで、２個の
空芯コイルを使って上記のようにすることもできる。

【００５６】図２３と図２４は、さらに第４の空芯コイ
ルを設けた実施態様を表した構成断面図である。第３コ
イルにより形成される磁場を第４コイルにより相殺する
ことで試料近傍の磁束密度を低減して、プラズマを急激
に拡大させて均質なプロセスプラズマを得ることができ
る。図２３は、第４コイル６４を第３コイル６３と試料
台３４の間に設置した場合を示し、第２４図は第３コイ
ル６３を２重コイル化して外側に第４コイル６４を設け
た場合を示している。

【００５７】図２５は、第４コイル６４を追加したとき
の効果を説明する磁束密度変化図である。第１コイル６
１および第３コイル６３の励磁力を１００として第２コ
イル６２の励磁力を−１３１とすると引出し隘路４２付
近の磁束密度がほぼゼロになるが、引出し隘路４２の下
方における磁束密度は大きい。しかし、第２コイル６２
の励磁力を−１０５、第４コイル６４の励磁力を−５０
とした場合は、引出し隘路４２より上方の磁束密度は殆
ど変わらず下方における磁束密度が低減して、試料３５
表面での磁束密度が十分低下し均等なプラズマ処理を受
けることができるようになる。

【００５８】

【実施例７】図２６から図２８は、プロセス室内の加速
電極を引出し隘路に隣接して設置した実施例を示す図面
である。図２６は本実施例を示す一部拡大断面図であ
る。隔室４の隔壁４１の外周には加速電極３６が形成さ
れている。引出し隘路４２は隔壁４１と加速電極３６を
共に鑽孔して形成されているので、加速電極３６と引出
し隘路４２は隣接している。加速電極３６は加速電源５
３に接続されているが、プロセス室３の周壁３１との間
に絶縁材４３が介挿されていて、電気的に絶縁されてい
る。本実施例の電子ビーム励起プラズマ発生装置は、加
速電極３６がプロセス室３内で独立に懸架される代わり
に、隔室４に一体的に形成されているため、組立、位置
合わせ、および保全が容易である。

【００５９】図２７は、加速電極３６を隔壁４１の上に
形成した場合における別の態様について引出し隘路４２
の部分を拡大して示す断面図である。図２７（ａ）に示
すものは、加速電極３６が引出し隘路４２の部分ですり
鉢状に面落ししたものである。引出し隘路４２から放出
された電子ビームが加速電極３６に流入するため戻って
くるときに引出し隘路４２の部分に衝突しないので引出
し隘路４２が損傷を受けにくい。図２７（ｂ）に示した
ものは、絶縁性の隔壁４１の外周に蒸着形成した薄膜を
加速電極３６として利用するものである。製作が容易で
ある。図２７（ｃ）は、さらに引出し隘路４２の内壁ま
で薄膜を形成し加速電極３６としたものを示す。このよ
うに形成されたものは加速電極３６に印加した加速電圧
による電界が放電プラズマに作用し易いため、加速がス
ムーズに起こる利点がある。

【００６０】本実施例の電子ビーム励起プラズマ発生装
置は、上述した各実施例の装置と複合して利用すること
ができる。図２８は、図１５に示したような磁場印加機
構を備えた電子ビーム励起プラズマ発生装置において加
速電極を引出し隘路に隣接して設置した場合を示す断面
図である。隔壁４１の外周には引出し隘路４２の極く近
傍まで加速電極３６が形成されている。プロセス室３の
外には３個の空芯コイル６１，６２，６３が配設されて
いる。

【００６１】隔室４に充満しているプラズマから引出し
隘路４２を通って引き出された電子は、プロセス室３内
に放出され磁場が最小となる空間で十分滞留し電離解離
に寄与した後で加速電極３６に流入する。電子の走行軌
道は、空芯コイル６１，６２，６３により形成される磁
場の分布に従って変化する。磁場分布は、特に第２コイ
ル６２の電流値を変えることにより容易に変化させるこ
とができるので、引出し隘路４２から延びるプロセスプ
ラズマの長さ形状を調整して、試料表面でのプラズマ密
度の均一性を向上させることができる。なお、コイルの
電流を成膜工程中に変更して堆積速度を時間的パターン
に従って変化させることもできる。

【００６２】

【実施例８】図２９から図３３は本発明の電子ビーム励
起プラズマ発生装置の第８実施例を説明する断面図であ
る。本実施例の電子ビーム励起プラズマ発生装置は、励
起プラズマを直流放電により生成する代わりにマイクロ
波あるいは高周波放電により生成するようにしたところ
に特徴を有する。図２９に表示した態様は、放電部７１
上部に石英など誘電体を材料とする誘電体プレート７２
を設けその上に渦巻き型の高周波（ＲＦ）コイル７３を
載置した、いわゆる誘導結合型プラズマ型の高周波放電
方式を採用したものである。

【００６３】ＲＦコイル７３には、図示しない高周波電
源から１３．５６ＭＨｚなどの高周波電源が供給され
て、放電部７１に供給されるアルゴンなどの放電ガスを
プラズマ化する。またＲＦコイル７３は空洞になってい
て冷却水を流通させて冷却することができる。放電部７
１は上記各実施例における隔室を兼ねており、プロセス
室３との間を仕切る隔壁７４には引出し隘路７５が鑽孔
されている。プロセス室３には第１加速電極３６と第２
加速電極３７が設置されていて、放電部７１内で高周波
放電により生成した放電プラズマから引出し隘路７５を
介してプロセス室３に引き出された電子ビームを加速
し、プロセス室３に供給されるプロセスガスをプラズマ
化して試料表面３５をプラズマ処理する。

【００６４】図３０はＲＦコイルの部分について異なる
態様を示した図面である。図３０（ａ）は、放電室７１
の内部に突出した誘電体筒体７６を設け、その中にＲＦ
コイル７３を設置したものを示す。引出し隘路７４の周
辺に高密度の放電プラズマが生成される。図３０（ｂ）
に示したものは、誘電体の壁を介することなくＲＦコイ
ル７３を放電室７１に直接に挿入したものである。プラ
ズマ中のイオンの衝撃による損耗があるが、パワーのロ
スが少ない。なお、ＲＦコイル７３の表面に誘電体をコ
ーティングして損耗を抑制するようにしてもよい。

【００６５】図３１は、カソード室で発生させた熱電子
を放電室に供給しＲＦコイルでプラズマ化する装置を示
すものである。ＲＦコイルにより生成した放電プラズマ
から電子を引き出すと、プラズマ中のイオンがＲＦコイ
ルに衝突して２次電子を放出させて電子の補給をするた
め、コイル表面の損耗が避けられない。本装置は、電子
を別途補給することによりコイルの損耗を防ごうとした
ものである。図３０（ｂ）に示した放電室７１の上方に
補助電極あるいは中間電極１３を介してカソード室１を
設ける。カソード室１に設けられたフィラメント１１
は、加熱用電源５１から供給される電流で加熱されて熱
電子を放出する。この熱電子は放電用電源５２に接続さ
れた補助電極１３の連通孔１４を通って放電室７１に供
給され引出し隘路７５から引き出された電子を補給する
ので、放電プラズマ中のイオンがＲＦコイル７３の表面
をスパッタすることがなく、ＲＦコイル７３の寿命が延
びる効果がある。なお、上記のマイクロ波あるいは高周
波放電により放電プラズマを生成する方法や生成する放
電プラズマに熱電子を補給する方法は加速電極の数にか
かわらず適用することができる。

【００６６】図３２と図３３は、マイクロ波により生成
した放電プラズマから隘路を介して電子を引き出す例を
示している。図３２に示した電子ビーム励起プラズマ発
生装置は、マグネトロン等のマイクロ波源８１が中心導
体８２と外部導体８３からなる同軸線路に結合されてい
る。同軸線路の大気側終端は中心導体８２と外部導体８
３とを電気的に短絡する短絡器８４によって電磁的に固
定端となり、他方の終端部はプロセス室３内に嵌入して
放電室８５を形成している。放電室８５の外側に絶縁材
で形成された隔壁８６が設置されている。放電室８５の
壁に設けられた隘路８７と隔壁８６に設けられた引出し
隘路８８は互い違いになっている。中心導体８２と外部
導体８３、外部導体８３と隔壁８６の間は絶縁材８９で
気密に支持されている。

【００６７】プロセス室３内に嵌入した放電室８５内で
マイクロ波放電を行い放電プラズマを発生する。放電室
８５の隘路８７からプロセス室３の中に電子を引き出す
ことができる。外部導体８３とプロセス室内に設けられ
る加速電極の間に加速電源５３が接続され、印加される
加速電圧により引き出された電子が加速されてプロセス
室３内のプロセスガスをプラズマ化する。放電室８５の
隘路８７と引出し隘路８８は互い違いになっているた
め、プロセス室３内のプラズマのイオンが直接的に隘路
８７の部分に衝突することがないので、損耗を防いで装
置寿命を延ばすことができる。

【００６８】同軸線路にマイクロ波源を直結しないで、
導波管、整合器、同軸ケーブルを経由してマイクロ波を
供給するようにしても良い。また、外部導体８３に設け
る隘路８７はスリットまたは網目状のものであってもよ
い。なお、中心導体８２の内部に永久磁石を配置して磁
束密度８７５ガウスの部分を隘路近傍に形成し、周波数
２．４５ＧＨｚのマイクロ波と共振させてマイクロ波パ
ワーの吸収を効率よく行わせ、プラズマを隘路近傍に閉
じ込めて高密度プラズマにする作用をさせることも可能
である。

【００６９】図３３は、外部導体８３の外側に隔壁を設
けず、外部導体８３のプロセス室３側の表面を絶縁コー
ティング９０してプラズマプロセス中にイオンによるス
パッタ損耗を抑制するようにした例を示す断面図であ
る。なお、放電室になる同軸線路は絶縁材８９によりプ
ロセス室３の外壁に直接気密に取り付けられている。

【００７０】なお、上記いずれの実施例でも、カソード
室、放電室、プロセス室、隔室が鉛直方向に配設されて
いるが、これらは水平方向にあるいは傾斜方向に配設し
てもよい。また、試料面の方向もフェイスアップでなく
フェイスダウンであっても良いことは言うまでもない。

【００７１】

【発明の効果】以上詳細に説明した通り、本発明の電子
ビーム励起プラズマ発生装置は、イオン衝撃作用の影響
を緩和してより大きな面積の自由な形状を持った試料に
対してプラズマ処理を施すことができ、また材料プラズ
マの密度を上げ均一性を向上させて効率良く処理品を作
成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子ビーム励起プラズマ発生装置の第
１実施例の断面図である。

【図２】第１実施例の加速電極配置例を示す断面図であ
る。

【図３】第１実施例において加速電極位置調整機構を用
いた例を示す断面図である。

【図４】第１実施例の加速電極への流入電流調整方法の
例を表す断面図である。

【図５】第１実施例の加速電極流入電流調整法の別例を
示す回路図である。

【図６】第１実施例の加速電極の配置例を表す断面図で
ある。

【図７】本発明の電子ビーム励起プラズマ発生装置の第
２実施例を説明する断面図である。

【図８】第２実施例における加速電極と隔室の配置例を
表す図面である。

【図９】第２実施例における加速電極と隔室の別の配置
例を表す図面である。

【図１０】第２実施例におけるさらに別の加速電極と隔
室の配置例を表す図面である。

【図１１】本発明の電子ビーム励起プラズマ発生装置の
第３実施例を説明する断面図である。

【図１２】第３実施例における加速電極と隔室の配置例
を表す図面である。

【図１３】本発明の電子ビーム励起プラズマ発生装置の
第４実施例を説明する断面図である。

【図１４】本発明の電子ビーム励起プラズマ発生装置の
第５実施例を説明する断面図である。

【図１５】本発明の電子ビーム励起プラズマ発生装置の
第６実施例において３個の空芯コイル用いた場合を説明
する断面図である。

【図１６】図１５に示したコイル配置において第１の条
件下における試料面と平行な面上の磁束密度分布図であ
る。

【図１７】図１６の条件下における磁場強度変化図であ
る。

【図１８】図１５に示したコイル配置において第２の条
件下における磁束密度分布図である。

【図１９】図１５に示したコイル配置において第３の条
件下における磁束密度分布図である。

【図２０】図１５に示したコイル配置においてコイルの
中心軸上における磁束密度の変化を表した図面である。

【図２１】図１５に示したコイル配置において適度の条
件下における磁束密度分布図である。

【図２２】図２１の条件下における磁場強度変化図であ
る。

【図２３】第６実施例において４個の空芯コイル用いた
例を示す断面図である。

【図２４】第６実施例において４個の空芯コイル用いた
別例を示す断面図である。

【図２５】第６実施例において４個の空芯コイル用いた
ときの効果を説明する磁束密度変化図である。

【図２６】本発明の電子ビーム励起プラズマ発生装置の
第７実施例を説明する一部拡大断面図である。

【図２７】第７実施例における加速電極の各種態様を示
す一部拡大断面図である。

【図２８】第７実施例における加速電極を図１５の装置
に適用した状況を示す断面図である。

【図２９】本発明の電子ビーム励起プラズマ発生装置の
第８実施例を説明する断面図である。

【図３０】第８実施例におけるＲＦコイルの各種態様を
示す断面図である。

【図３１】第８実施例におけるプラズマ発生部の別の態
様を示す断面図である。

【図３２】第８実施例において同軸線路を用いてマイク
ロ波によりプラズマを得る態様を示す一部拡大断面図で
ある。

【図３３】第８実施例における同軸線路を用いた別の態
様を示す一部拡大断面図である。

【図３４】従来の電子ビーム励起プラズマ発生装置の１
例を示す断面図である。

【符号の説明】

１カソード室１１カソード１２ガスノズル１３中間電極１４連通孔１５，１７空芯コイル１６オリフィス２放電室２３放電電極２５取付ノズル３プロセス室３１周壁３２ガスノズル３３排気口３４試料ホルダ３５試料３６，３７加速電極３８，３９電極位置調整機構４隔室４１隔壁４２連通孔（引出し隘路）４３絶縁材４４プラズマ４５，４６，４７シャワーノズル５１加熱用電源５２放電用電源５３加速用電源５４高周波電源装置５５抵抗器５６スイッチ５７，５８，５９可変抵抗６１，６２，６３空芯コイル６５磁場強度の弱い領域７１放電部７２誘電体プレート７３ＲＦコイル７４隔壁７５引出し隘路７６誘電体筒体８１マイクロ波源８２中心導体８３外部導体８４短絡器８５放電室８６隔壁８７隘路８８引出し隘路８９絶縁材９０絶縁コーティング

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放電プラズマを生成する放電室と、試料
を載置する試料台と反応性ガスを供給するガス供給口を
設けたプロセス室とを備える電子ビーム励起プラズマ装
置であって、前記放電室と前記プロセス室の間に前記放
電プラズマを充満し電子を引き出す複数の隘路を有する
隔室を介装し、該隔室は前記プロセス室に突出し前記隘
路が前記試料の表面に対してほぼ平行に電子が噴出する
方向に開口されており、前記プロセス室内には複数の加
速電極が設けられていて、該加速電極で前記隘路を通し
て前記放電プラズマから電子を引き出し加速してプロセ
ス室内の反応性ガスをプラズマ化するときにプラズマ密
度分布を調整して前記試料台上の試料面に作用させるこ
とを特徴とする電子ビーム励起プラズマ装置。
【請求項２】前記複数の加速電極がそれぞれ可変抵抗
器を介して加速電源陽極端子に接続されていることを特
徴とする請求項１記載の電子ビーム励起プラズマ発生装
置。
【請求項３】前記複数の加速電極が多重に配設されて
いることを特徴とする請求項１または２記載の電子ビー
ム励起プラズマ発生装置。
【請求項４】前記複数の加速電極同士の相対位置が前
記電子の引き出し方向に対して垂直な方向に変化可能で
あることを特徴とする請求項３記載の電子ビーム励起プ
ラズマ発生装置。
【請求項５】前記複数の加速電極の間に複数の放電室
が設置されていることを特徴とする請求項３または４記
載の電子ビーム励起プラズマ発生装置。
【請求項６】前記複数の加速電極の間に環状の放電室
が設置されていることを特徴とする請求項３または４記
載の電子ビーム励起プラズマ発生装置。
【請求項７】前記隘路の位置が前記電子の引き出し方
向に対して垂直な方向に変化可能であることを特徴とす
る請求項１から６のいずれかに記載の電子ビーム励起プ
ラズマ発生装置。
【請求項８】前記ガス供給口の位置が前記電子の引き
出し方向に対して垂直な方向に変化可能であることを特
徴とする請求項１から７のいずれかに記載の電子ビーム
励起プラズマ発生装置。
【請求項９】放電プラズマを生成する放電室と、試料
を載置する試料台と反応性ガスを供給するガス供給口を
設けたプロセス室とを備え、前記放電室と前記プロセス
室の間に電子を引き出す複数の隘路を有する隔室を介装
し、該隔室は前記プロセス室に突出し前記隘路が前記試
料の表面に対してほぼ平行に電子が噴出する方向に開口
されており、前記プロセス室内には加速電極が設けられ
ていて、該加速電極により前記隘路を通して前記放電プ
ラズマから電子を引き出し加速して前記反応性ガスをプ
ラズマ化し前記試料台上の試料面に作用させる電子ビー
ム励起プラズマ装置であって、前記試料面とほぼ平行で
前記隘路を含む電子引出面内に磁場強度が極小になる場
所があるような磁場強度分布を生成する磁場印加機構を
備えたことを特徴とする電子ビーム励起プラズマ装置。
【請求項１０】前記磁場印加機構が前記放電電極の外
側に配置された第１空芯コイルと、前記電子引出面上に
配置された第２空芯コイルと、前記第２空芯コイルを挟
んで第１空芯コイルと対称の位置に配置された第３空芯
コイルからなることを特徴とする請求項９記載の電子ビ
ーム励起プラズマ発生装置。
【請求項１１】前記磁場印加機構がさらに第４の空芯
コイルを備え、該第４空芯コイルが試料位置における磁
束密度が低減するような磁場強度分布を生成できるよう
にしたことを特徴とする請求項１０記載の電子ビーム励
起プラズマ発生装置。
【請求項１２】前記磁場強度が極小になる場所が前記
プロセス室の内部にあり該磁場強度極小場所の外側に前
記加速電極が設置されていることを特徴とする請求項９
から１１のいずれかに記載の電子ビーム励起プラズマ発
生装置。
【請求項１３】前記磁場強度が極小になる場所が前記
隘路の近傍に来るようにされていることを特徴とする請
求項９から１２のいずれかに記載の電子ビーム励起プラ
ズマ発生装置。
【請求項１４】前記磁場印加機構が前記隔壁の外側で
あって前記電子引出面を挟んで対称の位置に配設された
１対の空芯コイルからなることを特徴とする請求項９記
載の電子ビーム励起プラズマ発生装置。
【請求項１５】プラズマを生成する放電室と、試料を
載置する試料台と反応性ガスを供給するガス供給口を設
けたプロセス室とを備え、前記放電室と前記プロセス室
の間には電子を引き出す複数の隘路を有する隔室を介装
し、該隘路は前記試料の表面に対してほぼ平行に電子が
噴出する方向に開口されており、前記プロセス室内には
加速電極が設けられていて、該加速電極により前記隘路
を通して前記放電プラズマから電子を引き出し加速して
プロセス室内の反応性ガスをプラズマ化し前記試料台上
の試料面に作用させる電子ビーム励起プラズマ装置であ
って、前記加速電極が前記隔室のプロセス室側表面で前
記隘路に隣接した部分またはさらに隘路表面に形成され
ていることを特徴とする電子ビーム励起プラズマ発生装
置。
【請求項１６】前記加速電極が絶縁性の部材で形成さ
れた隔壁に蒸着により形成された導電性薄膜であること
を特徴とする請求項１５記載の電子ビーム励起プラズマ
発生装置。
【請求項１７】プラズマを生成する放電室と、試料を
載置する試料台と反応性ガスを供給するガス供給口を設
けたプロセス室とを備え、前記放電室と前記プロセス室
の間に電子を引き出す複数の隘路を有する隔室を介装
し、該隘路は前記試料の表面に対してほぼ平行に電子が
噴出する方向に開口されており、前記プロセス室内には
加速電極が設けられていて、該加速電極により前記隘路
を通して前記放電プラズマから電子を引き出し加速して
プロセス室内の反応性ガスをプラズマ化し前記試料台上
の試料面に作用させる電子ビーム励起プラズマ装置であ
って、前記加速電極が前記ガス供給口を兼ね備えること
を特徴とする電子ビーム励起プラズマ発生装置。
【請求項１８】前記加速電極が付着成分を分解する熱
に耐える程度の耐熱性を有する材料で形成されているこ
とを特徴とする請求項１７記載の電子ビーム励起プラズ
マ発生装置。
【請求項１９】前記放電室に生成するプラズマが直流
放電により生成されることを特徴とする請求項１から１
８のいずれかに記載の電子ビーム励起プラズマ発生装
置。
【請求項２０】前記放電室にカソードと中間電極と放
電電極を備え、前記カソードと前記放電電極間の放電で
前記プラズマが生成されることを特徴とする請求項１９
記載の電子ビーム励起プラズマ発生装置。
【請求項２１】前記放電室に生成するプラズマが高周
波もしくはマイクロ波により生成されることを特徴とす
る請求項１から１８のいずれかに記載の電子ビーム励起
プラズマ発生装置。
【請求項２２】前記放電室に生成するプラズマに電子
を補給する機構を付属することを特徴とする請求項２１
記載の電子ビーム励起プラズマ発生装置。
【請求項２３】放電プラズマを生成する放電室と、試
料を載置する試料台と反応性ガスを供給するガス供給口
を設けたプロセス室とを備える電子ビーム励起プラズマ
装置であって、前記放電室が高周波電極もしくはマイク
ロ波電極と電子を補給する機構を備え、該放電室におい
て高周波もしくはマイクロ波によりプラズマを生成する
と共に該プラズマに電子を補給するものであって、前記
放電室と前記プロセス室の間に前記放電プラズマを充満
し電子を引き出す複数の隘路を有する隔室を介装し、該
隔室は前記プロセス室に突出し前記隘路が前記試料の表
面に対してほぼ平行に電子が噴出する方向に開口されて
おり、前記プロセス室内には加速電極が設けられてい
て、該加速電極で前記隘路を通して前記放電プラズマか
ら電子を引き出し加速してプロセス室内の反応性ガスを
プラズマ化するときにプラズマ密度分布を調整して前記
試料台上の試料面に作用させることを特徴とする電子ビ
ーム励起プラズマ装置。