JP2002503015A - 磁場が最適化された永久磁石ｅｃｒプラズマ源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 プラズマ発生装置において、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマ生成のための最適化された磁場は、成型された磁極片（１２０）によって提供される。成型された磁極片（１２０）は、磁石（１１８）および共鳴ゾーン（１２２）の間の空間を調整し、凸面（２０２）または凹面（２０６）共鳴ゾーンをつくり、共鳴ゾーン（１２２）および工作物（１１２）の間の迷走領域を減少させる。円筒型の永久磁石（１１８）に対し、磁極片（１２０）は、磁石と軸方向に整列され、永久磁石（１１８）周囲のベース（１２０ａ）から伸びる環状の円筒型側壁（１２０ｂ）構造とともに、磁石と一緒に隣接するディスクを含む。磁極片（１２０）の側壁部（１２０ｂ）の長さは、永久磁石（１１８）の高さよりも長く、ベース（１２０ａ）の反対の磁石の面の平面を越えてのびている。放射状極性を有する磁性材料で較正される反曲部（１２０ｃ）は、共鳴ゾーンにおいて凸面（２０２）領域および／または、磁気ミラー（２０４）を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （発明の背景） １．（技術分野） 本発明は、一般的にプラズマ発生装置、特に、電子サイクロトロン共鳴プラズ
マ発生装置に関する。より詳細には、本発明は、共鳴ゾーンの位置およびプラズ
マ均一性を制御するための永久磁石および成型された磁極片を用いる電子サイク
ロトロン共鳴プラズマ発生装置に関する。

【０００２】 ２．（関連技術の説明） プラズマ発生装置は、一般的に、超小型電子デバイス製造および極めて小さな
幾何学的形状の形成が必要な同様の産業に用いられる。プラズマ発生装置は、基
板にジオメトリーをエッチングするため、単数または複数の材料の層を基板上に
堆積させるため、プラズマ支援処理において用いられ得る。

【０００３】 このようなプラズマ発生装置の１種は、マイクロ波エネルギーに関連して、磁
場を用いる。これらのデバイスにおいて、プラズマは、磁場の電場との相互作用
の結果として、作用ガスから生成される。マイクロ波導波管が、関連付けられた
電場を有するマイクロ波を、作用ガスを含む排出可能チャンバに差し挟むために
用いられ得る。マイクロ波は、作用片（ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ）の表面に対して実
質的に垂直な方向で、チャンバ内に伝播する。マイクロ波と関連付けられた電場
は、伝播の方向に対して垂直であり、マイクロ波の伝播の方向に沿ったラインか
ら放射状に外を向いている。作用ガスからのプラズマイオンは、このような放射
状のラインに沿った電場によって加速される。

【０００４】 磁場は、一般的に、マイクロ波の伝播の方向に整列した方向で提供され、作用
ガス内のプラズマ電子が、磁場と直角にマイクロ波の伝播の方向の周りを回転す
ることを可能にする。共鳴の平面において、マイクロ波エネルギーと関連付けら
れた電場およびプラズマ電子の回転に関連付けられた電場の位相が同じである点
で、マイクロ波電場が、回転するプラズマ電子を常に加速する。この加速のエネ
ルギーは、作用ガスの分子を原子に解離し、電子を原子から取り除き、イオンお
よび付加的な電子を生成する。イオンは、その後、拡散し、作用片の露出面上に
衝突する。

【０００５】 チャンバへのマイクロ波導波管の出口の上に位置付けられた単一の永久磁石に
よって、必要な磁場が提供され得る。調整部材が、磁石と導波管の開口部との間
の空間的関係を変化させるために提供され得、それにより、チャンバ内の共鳴面
または「共鳴ゾーン」の配置を変更する。

【０００６】 チャンバへのマイクロ波導波管の開口部の上に位置付けられた永久磁石を用い
ることは、他の生成方法と比べて利点を有するが、必要な磁場を提供するために
必要なサイズの永久磁石は、非常に高価であり得る。さらに、作用片の表面に亘
るプラズマ均一性が、作用片表面の中心から周辺へと比較的均一な大きさを有す
る、エッチングされたジオメトリーまたは付着された層を得るために、一般的に
必要である。プラズマ均一性を獲得するための先行技術は、均一の磁場を得るこ
とに焦点を当てており、非常に大きく、かさばる磁石を必要としていた。プラズ
マ発生装置において、永久磁石を用いることについての他の欠点は、永久磁石と
作用片との間のマイクロ波導波管を位置付ける必要性があることに関する。これ
は、チャンバに対して永久磁石の配置を束縛し、磁石の面がチャンバから遠くに
移動するにつれて、より大きく、より高価な磁石が、必要な磁場を生成するため
に必要になる。

【０００７】 これらの問題点に対する１つの解決法が、米国特許出願第０８／７７０，３１
６号に記載されている。米国特許出願第０８／７７０，３１６号は、永久磁石の
面が共鳴ゾーンのより近くに移動することを可能にする、矩形から円形への伝送
モード変換器を有する減少された高さの導波管を用いることを教示している。磁
場の強さが、双極子についての距離（−１／ｄ²）の二乗と反比例の関係にある ので、共鳴ゾーンにより近い磁石のこの配置は、より小さく、より強力でない磁
石によって、共鳴ゾーン内で、同じ磁場を実現することを可能にする。永久磁石
および電磁石は、磁気双極子と正確に同じ磁場は提供しないが、両方とも主とし
て双極子の特徴を有する磁場を提供する。永久磁石に近付くにつれ、双極子から
の実質的な逸脱が、より多く見つけられ得る。

【０００８】 上記の特許出願はまた、導波管および排出可能なチャンバと対向する永久磁石
の極に隣接するリターンピース（ｒｅｔｕｒｎ ｐｉｅｃｅ）（「磁極片」とも
呼ばれる）を用いることの利点を開示している。このリターンピースは軟鉄から
構成され得、リターンピースに隣接する永久磁石の表面から生じる磁場をショー
トさせ、「実効高（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｈｅｉｇｈｔ）」、すなわち永久磁石
の知覚磁気強度を増加する。リターンピースは、より大きな磁石によって発生さ
せられる磁束を補償する。より小さな永久磁石が、より大きな高さの同様の磁石
（リターンピースを有さない）によって生成される磁場と等しい強さを有する磁
場を生成することを可能にする。磁石の材料が、典型的に非常に高価であるため
、共鳴ゾーンで必要な磁場を生成するための、より小さな永久磁石を利用する能
力が、プラズマ発生装置の商業的実行可能性を改善する。リターンピースを用い
ることはまた、リターンピースより先の漂遊磁場を低減する。

【０００９】 既述のリターンピースで、特にそのリターンピースから延長しており、永久磁
石の周囲の「シース」を形成する任意の側壁を有すものは、永久磁石により生成
される磁場を形成し、かつ方向付ける何らかの能力を提供し、磁石の周りの漂遊
磁場を最小化する。従って共鳴ゾーンの永久磁石により生成された磁場の線およ
び漂遊磁場の両方の方向の制御が達成され得る。加えて、作用片の近くの磁場は
、最小化され得、結果的に固有のプラズマの均一性を増大させる。

【００１０】 しかしながら、プラズマ処理の利点を得るために磁場の形成に関する制御を提
供することが望ましい。プラズマ発生装置の永久磁石アセンブリでの磁極片の位
置決めおよび／または形成を介して、磁場の強さおよび形状を調整することがさ
らに有効である。

【００１１】 （発明の要旨） プラズマ生成装置において、電子サイクロトロン共鳴プラズマ生成のための最
適化された磁場が、成形磁極片により提供される。この成形磁極片は、磁石と共
鳴ゾーンとの間の間隔を調整し、凸面共鳴ゾーンまたは凹面共鳴ゾーンを生成し
、さらに共鳴ゾーンと作用片との間の漂遊磁場を減少させる。

【００１２】 円筒形永久磁石にとって、磁極片は、磁石と軸方向に配列された環状円筒形側
壁構造を有する磁石に隣接するディスクを含み、永久磁石の周囲のベースから延
びている。磁極片の側壁部分の長さは、永久磁石の高さよりも大きく、ベースに
対向する磁石の表面の平面を超えて延びている。磁極片は磁力線を共鳴ゾーンに
向け、磁石の面からさらに共鳴ゾーンを移動させる。

【００１３】 追加の永久磁石、または磁石アレイは局所的スケールで磁場の等高線を制御す
るために利用され得る。透磁性の材料以外の、側壁構造は、永久磁石の極性の反
対の極性を有する環状円筒形磁性材料から構成され得、共鳴ゾーンで凸面領域を
形成する。側壁構造の端部で、環状のディスク型をした反曲部分は、磁極片から
プラズマを離す磁気ミラーを形成する。放射状の極性を有する磁性材料から成る
反曲部分は、凸部および／または磁気ミラーを共鳴ゾーン内に形成する。

【００１４】 （発明の詳細な説明） 本発明の特徴と思われる目新しい点は、添付の請求の範囲に示される。しかし
、発明それ自体、および好適な使用方法、さらにその目的および利点が、添付の
図面と関連して読む場合に、次の図解の実施形態の詳細な説明を参照して最良に
理解される。

【００１５】 次に図面を参照する。特に図１には本発明の好適な実施形態によるプラズマ生
成装置の一部の断面図が示されている。図示されている構成は、明瞭にするため
に、一定の縮尺で描かれておらず、プラズマ生成装置の全体構造のいくつかの要
素は図示されていない。本発明を理解するために必要な構造のみを示す。

【００１６】 プラズマ発生装置は、排気可能チャンバ１０２と、チャンバ１０２に隣接して
位置する導波管１０４とを含む。導波管１０４は、ウィンドウ１０６に近接する
出口１０４ａを有する。ウィンドウ１０６は、石英または酸化アルミニウムなど
の、マイクロ波照射に対して透明な材料により構築され、チャンバ１０２の開口
部内に位置する。導波管１０４は、入口１０４ｂで、マイクロ波パワー生成源と
、適合するネットワーク（図示せず）とに連結され、生成源によって生成された
マイクロ波エネルギを、長手方向に沿って、ウィンドウ１０６に近接する出口１
０４ｂに伝達する。導波管１０４は好適には、矩形導波管であり、真鍮またはア
ルミニウムにより構築され得、好適には、導波管１０４が排気可能チャンバ１０
２と磁場源１０８との間に位置する領域において、高さが半分になるか、または
高さが減少する導波管である。

【００１７】 導波管１０４などの導波管は概して、伝達されるべきマイクロ波エネルギの周
波数にしたがって寸法が決定される。約２．４５ＧＨｚの周波数を有するマイク
ロ波が、概してプラズマ発生装置に適していることが判明している。２．４５Ｇ
Ｈｚのマイクロ波の場合、２．８４×１．３４インチの内部寸法と２．４５ＧＨ
ｚを含む周波数範囲とを有するＷＲ２８４導波管または、３．４０×１．７０イ
ンチの内部寸法と２．１〜３．００ＧＨｚの周波数範囲とを有するＷＲ３４０導
波管が利用され得る。しかし、矩形導波管内のマイクロ波エネルギの効率的な移
送にとって、導波管の最も重要な寸法は、水平（幅）方向の寸法であり、垂直（
高さ）方向の寸法は減少され得る。減少しても損失は僅かであり、伝達モードは
変化しない。従って、導波管１０４は好適には、生成源における標準サイズの導
波管から、領域１０４ｄにおける垂直方向寸法が減少した高さ減少導波をまでテ
ーパ状になっている。領域１０４ｄにおいて、導波管１０４は、排気可能チャン
バ１０２と磁場源１０８との間に存在し始める。高さ減少導波管は、受容可能な
パワーレベルと適切な伝達距離とを維持しながら、磁場源１０８が、出口１０４
ａに近接して位置することを可能にする。

【００１８】 導波管１０４はさらに、出口１０４ａに続くエルボ１０４ｃにおいて、矩形か
ら円形への伝達モード変換器を含み、テフロン（登録商標）などの、空気よりも
高い誘電率を有し、従ってより小さい導波管が用いられることを可能にする材料
で充填されている。導波管１０４が誘電的にロードされた場合、寸法は誘電率の
平方根の逆数から目盛りを付けられる。

【００１９】 排気可能チャンバ１０２の内部に位置する支持部１１０は、処理の間、作用片
１１２を保持し、共鳴ゾーンからプラズマイオンを引きつける電場を生成するた
めに電気的にバイアスされ得る。出口１０４ａにおいて導波管１０４を出るマイ
クロ波エネルギは、ウィンドウ１０６を通過し、好適には円形伝達モードで、作
用片１１２の露出した処理面１１２ａに実質的に直交する方向１１４で、チャン
バ１０２内を伝播する。共鳴ゾーンの近くでは、磁場源１０８によって生成され
た磁場の磁力線１１６は、実質的に、マイクロ波エネルギの伝播方向１１４に整
合している。すなわち、磁場の極に結合する線が、マイクロ波エネルギの伝播方
向と実質的に整合し、マイクロ波エネルギの伝播方向と同一の線に沿っている。
このように、マイクロ波エネルギは、導波管１０４の出口１０４ａから、磁場源
１０８によって生成される主要軸方向磁場成分に整合する方向に伝播する。主要
軸方向磁場成分は、導波管１０４およびウィンドウ１０６内を延び、チャンバ１
０２に到達する。共鳴ゾーンがこのように形成され、共鳴ゾーンにおいて、マイ
クロ波エネルギに関連する電場が、プラズマ電子の電子サイクロトロン運動と同
期する。

【００２０】 図示する実施例の磁場源１１８は、出口１０４ａおよび排気可能チャンバ１０
２とは反対側で、導波管１０４に近接している。好適な実施形態の磁場源１０８
は、永久磁石１１８と磁極片１２０とである。磁極片１２０は、作用片１１２か
ら最も遠い永久磁石１１８の極に隣接するベース１２０ａと、ベース１２０ａの
周囲から磁石１１８に実質的に平行に延びる側壁１２０ｂと、側壁１２０ｂの、
ベース１２０ａから最も遠い端部から磁場源１０８の中心に向かって延びる、反
曲するセクション１２０ｃとを含む。磁場源１０８（および従って磁力線１１６
）と、出口１０４ａ（および従ってマイクロ波エネルギの伝播方向１１４）と、
作用片支持部１１０とはすべて、図示するように、軸方向に整合され得る。

【００２１】 作用片１１２の表面に均一なプラズマを生成するために、永久磁石１１８と、
以下にさらに詳細に説明するように構築された、形成された磁極片１２０とを含
む磁場源１０８が用いられる。電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマ共鳴
は、共鳴条件ω＝ｅＢ／ｍによって決定される磁場を必要とする。上記式におい
て、ωはマイクロ波の角周波数（２πｆ、ｆはヘルツでの周波数）であり、ｅは
周知の一定の電子の電荷（約１．６×１０^-19Ｃ）であり、Ｂはガウスの磁場の 強さであり、ｍは電子質量である。２．４５ＧＨｚにおけるマイクロ波の場合、
電子用の共鳴状態を生成するために、８７５Ｇの磁場の強さが必要である。さら
に、源内の高いイオン濃度、および従って作用片での高イオン電流を達成するた
めには、臨界プラズマ濃度ｎ_Cよりも高いプラズマ濃度（「過剰濃度」プラズマ ）を有することが好適である。ｎ_Cは、 ω＝４πｎ_Cｅ²／ｍ によって規定される。上記式において、ωは、プラズマに結合されるマイクロ波
エネルギのための所望の角周波数（ここでは２π×２．４５ＧＨｚ）である。２
．４５ＧＨｚの周波数を有するマイクロ波の場合、共鳴ゾーンの臨界濃度は、約
７×１０¹⁰ｃｍ³である。これを超えると、作用片１１２への高いイオンフラッ クスが達成され得る。

【００２２】 残念ながら、マイクロ波を含む電磁（ＥＭ）波は一般に、臨界密度を越えるプ
ラズマ密度の領域を通って伝播しない。むしろ、マイクロ波は臨界密度を越える
領域で反射されることにより、共鳴ゾーンに到達しない。結果として、いったん
プラズマ密度が臨界密度に到達すると、それ以上のパワーはプラズマに加えられ
得ず、密度は臨界密度を越えて増大され得ない。この一般的な結果に対する１つ
の例外は、右回り円偏波である。右回り円偏波は、磁場の強さが共鳴に必要な強
さよりも大きければ、臨界密度を越えるプラズマ領域を通って伝播し得る。これ
はプラズマ物理に関する多くの文献に記載されている。前述のような２．４５Ｇ
Ｈｚのマイクロ波エネルギーの場合、これは８７５Ｇを越える磁場の強さを要求
する。所与の周波数のマイクロ波エネルギーとの共鳴に必要とされる強さを越え
る磁場の強さの発生条件を達成することにより（高磁場注入と呼ばれる）、臨界
密度を越えるプラズマ密度との共鳴ゾーンが排気可能チャンバ１０２内に形成さ
れ得る。従って高磁場注入は、プラズマ源および発生器設計の重要な局面である
。

【００２３】 ほとんどのプラズマ処理系において、プラズマ均一性が望まれる。プラズマ不
均一性の源は一般に２つある。すなわち、１）吸収またはプラズマ発生領域中の
不均一性および、２）発生ゾーンと作用片との間のプラズマ輸送または移動の不
均一性である。プラズマ発生の均一性は、均一なマイクロ波フィールドパターン
および均一な磁場（共鳴ゾーン）を含む、均一な吸収が達成されることを要求す
る。吸収と磁場のパターンとは相関関係を有するため、局所的規模で磁場形状（
共鳴ゾーンの位置および共鳴ゾーン形状の局所曲率）を操作および制御できる能
力は、高い均一性の吸収を達成するために重要である。「局所的規模」とは、永
久磁石の特徴的サイズよりも小さな長さを言う。磁場は、特徴的サイズよりも小
さい長さにわたっては比較的ゆるやかに変化する。例えば、各辺が６インチであ
る立方体形状、あるいは１２インチの内径を有する円筒形の形状の永久磁石は、
（磁石に隣接する領域は例外である可能性があるが）約３インチの寸法にわたっ
ては急速に変化しない磁場を生成する。

【００２４】 実際には、完全に均一なプラズマを発生するのは非常に困難であり得る。従っ
て、源と作用片との間でプラズマをある程度均質化することが望ましい。これに
より、源における局所的な不均一性を拡散させることにより、源領域中に存在し
得る不均一性を「ぼかし」てしまう（ｓｍｅａｒ ｏｕｔ）。しかし、磁化され
たプラズマにおいては、帯電粒子の拡散は磁場によって実質的に影響され得る。
特に、磁力線に垂直方向の拡散は、磁場の強さの逆自乗に比例して遅くなる。こ
のため、プラズマ発生（共鳴）ゾーンと作用片との間の領域においてなるべく低
い磁場を達成することが望ましい。

【００２５】 プラズマ不均一性の１つの源は、磁場の間の拡散（ｃｒｏｓｓ−ｆｉｅｌｄ
ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）である。イオン質量と電子質量との間の実質的な差は、磁
力線１１６に対して平行な拡散は電子によって導かれることを意味し、電子はよ
り高い移動度を有するために、イオンよりも領域を素早く去る傾向がある。しか
し、これは正の電荷（イオン）がその領域に残ることになり、電子の拡散を遅ら
せるような電場が得られる。一方、電子は磁力線１１６の周りを旋回するように
限定されるため、より低い移動度を有するイオンによって導かれる、磁力線１１
６に対して垂直なプラズマ拡散は制限される。このようにイオンと電子の移動度
が異なることにより、電位が変動し、最終的にプラズマ均一性を達成することが
困難になってしまう。系内のある部分におけるプラズマ変動は、磁力線をよこぎ
る拡散が遅いために、磁力線をたどって別の領域に反映され得る。

【００２６】 磁場の発散における空間的な変動に起因して、磁場の作用片におけるプラズマ
変動もまた起こり得る。非衝突プラズマにおいて（磁場の間の拡散が存在しない
）、プラズマは磁力線をたどって作用片まで移動し、任意の点におけるプラズマ
密度は、その点における磁場の強さに比例する。プラズマが共鳴ゾーン（８７５
Ｇ）において均一に発生されたと仮定すると、磁場の強さが８７．５ガウスであ
る点におけるプラズマ密度は、共鳴ゾーンの１／１０になる。作用片にわたる磁
場の強さが変化すると、それに対応してプラズマ密度も変化する。より低い磁場
においては、磁場の間の拡散がより強くなり、磁場の強さ変動の影響が最小にな
る。プラズマ発生ゾーンと作用片との間が低磁場であることは、磁力線の発散の
制御性とともに、望ましい。

【００２７】 プラズマ変動のもう１つの源は磁場の大きさの変化に起因する（Ｂに平行なｇ
ｒａｄ Ｂ。ここでＢは所与の位置における磁場の強さおよび方向であり、ｇｒ ａｄ Ｂは所与の位置における所与の方向での磁場の強さの変化率である）。磁 力線を集束させることにより、ｇｒａｄ Ｂ＞０の方向に移動する電子に対して
磁場ミラーが形成され得る一方、ｇｒａｄ Ｂ＜０に対して平行に移動する電子
は加速され得る。磁場の大きさのこれらの変動により、プラズマ密度および電位
の変動が起こり、最終的には作用片１１２におけるプラズマ処理の変動が起こる
（たとえばイオン密度／電流およびプラズマ電位／エネルギーの変動）。

【００２８】 記載した問題にも関わらずプラズマの均一性を達成するために、複数のアプロ
ーチが存在する。１つの解決方法として、共鳴ゾーンから作用片１１２へのプラ
ズマの均一な輸送を達成しようと試みることが挙げられる。しかし、場を通過す
る拡散が、部分的に、圧力およびプラズマパラメータに依存し、したがって、プ
ロセスウィンドウに依存するので、これは複雑なタスクである。したがって、要
求される磁場は、所定のプロセスおよび１組のプラズマ条件に対して特定的であ
る。さらに、磁場を設計することは、通常、大型電磁コイルを作用片１１２の面
の近傍に配置することと、ＥＣＲ吸収領域からの磁場線を作用片１１２上に集中
させるか、または、作用片１１２の作用表面１２２ａのごく近傍に隣接するヌル
フィールド領域を形成するかのいずれかを行うために、コイルをバイアスするこ
ととを含む。この解決方法のために要求される電磁石は、非常にかさばり、高価
で、且つ、処理が難しい。電磁石は作用片１１２の直径よりもかなり大きくする
必要があるので、（作用片１１２の）基板サイズが増大するにしたがい、この解
決方法に関する問題はより悪くなる。さらに、場の設計は、小さな範囲の圧力お
よび電力についてのみ実行可能であり、プロセスの開発を制限する。

【００２９】 プラズマの均一性を達成するための第２のアプローチは、共鳴ゾーンの外側の
排出可能チャンバ１０２全体にゼロ場領域を達成しようと試みることである。こ
のことは、磁気バケットを使用して、チャンバ１０２の壁から離れるように制限
することを含む。しかし、共鳴に要求される磁場の大きさをさらに達成する必要
があるので、排出可能チャンバ１０２内の磁場は任意に低くなり得る。あるいは
、分散型電子サイクロトロンリアクタ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅａｃｔｏｒ）（ＤＥＣＲ）およびマイクロ波プ
ラズマディスクリアクタ（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｋ Ｒｅ
ａｃｔｏｒ）（ＭＰＤＲ）プラズマ装置においてと同様に、高フィールド注入（
臨界プラズマ密度を超える動作）が中止される。このような装置において、排出
可能チャンバ１０２の外周のまわりのバケット磁石によって小さな共鳴ゾーンが
形成され、マイクロ波エネルギが、アンテナまたは調節された空洞共鳴器を介し
て、この共鳴ゾーンに結合される。これらのプラズマ源は、低密度動作レジーム
（ｒｅｇｉｍｅ）に制限され、このレジームにおいて、プラズマがより大きな容
積へと膨張するのは非実用的である。生成される分散型プラズマは、プラズマの
均一な励起を達成することにより均一性を得る必要があり、商業的には未だ解決
されていない実用上の問題を含む。

【００３０】 プラズマの均一なプロセスを達成するための第３のアプローチは、（臨界プラ
ズマ密度よりも高い）高密度なプラズマ共鳴ゾーン１２２を形成して、作用片１
２２に隣接する低場プロセス領域１２４にプラズマイオンを拡散させることを含
む。共鳴のために要求される磁場よりも大きな（周波数２．４５ＧＨｚでのマイ
クロ波エネルギについての８７５Ｇよりも大きな）磁場を有する領域内に伝搬す
る、マイクロ波エネルギ１１４を有する分岐磁場１１６を利用することにより、
高フィールド注入が達成される。残念ながら、磁場の総分散がヌルである（ｄｉ
ｖ Ｂ＝０）という条件は、全ての場線が互いに集束する必要があることを意味
する。８７５Ｇであり、その後０Ｇまで急速に減少する領域からなる磁場構成は
、物理的に達成困難である。電磁石は、通常、ウィンドウ１０６の直径（直径約
６〜１０インチ）よりも大きな内径（１２〜１４インチ以上）を有する円形の形
状を有する。このような電磁石の磁場は、遠場内の双極子場として減衰する、つ
まり、コイルの直径よりも大きな、ｚ方向（電磁石の軸方向）に沿った分離につ
いて１／ｚ³に比例して減衰する。電磁石の磁場は、近場（コイルの直径よりも 小さなｚ方向に沿った点）において、以下の式の関数として、かなりゆるやかに
減衰する。

【００３１】

【数１】 プラズマ生成装置は、通常、近場において動作する。

【００３２】 高密度なプラズマ領域およびそれに続く低場領域によってプラズマプロセス均
一性を達成するにあたって、永久磁気源は、いくつかの利点を提供する。永久磁
石の横方向の寸法は、対応する強度を有する電磁石（通常、直径約４〜６インチ
）の横方向の寸法よりも幾分小さく、遠場における双極場レジームとの交差は、
磁石に幾分近い位置で発生する。磁場源１０８と共鳴ゾーンとの間に導波路１０
４を適合させる必要性は、永久磁石と共鳴ゾーンとの間にいくらかの距離を要求
する。したがって、近場において、少なくとも共鳴に要求される程度の磁場強度
を有する領域にマイクロ波エネルギが結合され得るが、この結合は、面に対して
直接的には起こらない。したがって、作用片１１２の作用表面１１２ａにおいて
、磁場は、約３０００〜５０００Ｇのかなり高い値から、かなり小さな磁場強度
にまで減衰する。作用片１１２における約５０〜１００Ｇの磁場強度について、
３電子ボルト（ｅＶ）電子のジャイロ半径は１ｍｍであり、磁場は依然電子の拡
散に実質的な影響を及ぼす。磁場強度が５Ｇまで減衰された場合、ジャイロ半径
は１ｃｍに増大し、磁場の影響は小さくなる。ジャイロ半径が大きくなるにした
がい、その結果、拡散がより良好になり、且つ、プラズマの均一性がより良くな
る。

【００３３】 ここで、図２Ａ〜図２Ｈを参照し、本発明の好適な実施形態による、成形され
た形状の共鳴ゾーンを提供する永久磁石磁場源についての異なる構成、および、
磁場が磁場源から離れて急速に崩壊する様子を示す。プラズマパラメータおよび
プロセッシング（イオン電流およびエネルギ）両方に対する分岐磁場線の影響を
克服するために、本発明の磁場源を使用し得る。本発明により設けられた磁場源
は、小規模な場の改変例を許容する。

【００３４】 図２Ａは、永久磁石１１８を含む単純磁場源１０８およびベース１２０ａおよ
び側壁１２０ｂを含む磁極片１２０を図示する。永久磁石１１８は、ネオジム−
鉄−硼素（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ）またはサマリウム−コバルト（Ｓｍ−Ｃｏ）等の磁
性化合物で構成され得る。直径５インチおよび高さ３インチで図示されているが
、プラズマ生成装置の場合、わずか１インチの高さの永久磁石１１８が好適であ
る。磁極片１２０は、共鳴ゾーンの反対側の磁石１１８の表面近傍に搭載され、
共鳴ゾーンとは反対側の磁極からの磁場を反射または短絡し、これにより、磁石
１１８の実効的な高さを増大する。磁極片１２０は、軟鉄または高透磁性鋼で構
成され、磁場によって飽和しないように大きさが決められるべきである（即ち、
磁極片１２０における磁束密度は、構造材料の飽和値よりも大きくない値である
べきである）。磁極片１２０は、また、共鳴ゾーンと、磁石面（ｍａｇｎｅｔ
ｆａｃｅ）との間、または、永久磁石１１８の代わりに電磁石を用いる場合には
、共鳴ゾーンと、共鳴ゾーンの反対側の極との間の距離を増大するように形状お
よび寸法が決められている。透過性材料で形成された環状側壁構造１２０ｂは、
共鳴ゾーンに最も近い永久磁石１１８の面を超えて延びており、その長さは、永
久磁石１１８の高さよりも大きい。従って、磁極片１２０は、磁石の軸を中心と
する領域内へと磁場線を指向することにより、磁石１１８および共鳴ゾーンの距
離の所望の増大を達成する。これにより、磁石面から所与の距離における磁場強
度を増大させ、共鳴ゾーンを含む磁場強度範囲を磁石面からより遠くに動かす。
この基本構造はまた、共鳴ゾーンの外側の磁場を最小化し、これにより、共鳴ゾ
ーンの下側における磁場強度を、電磁コイルまたは永久磁石のみの場合よりも高
速に低減させる。共鳴ゾーンは、近傍磁場と遠方磁場の間の境界へと近づけられ
る。さらに、磁極片の存在により、磁性構造が効率的に高次の多重極子になる。
高次の多重極子は、（処理チャンバ内の）遠方磁場領域における双極子よりも高
速に減衰する。別個の部材として示しているが、ディスク状ベース１２０ａおよ
び環状円筒形側壁構造１２０ｂを有する磁極片１２０を、同じ高透過性材料から
一体形成してもよい。

【００３５】 図２Ｂは、図２Ａに示す基本磁場源１０８についての磁場シミュレーションを
示す。共鳴ゾーンを含む範囲の磁場強度（８５０〜１２００ガウス）について、
一定磁場強度線が示されている。図の通り、この磁場強度の範囲は、磁極片によ
って、磁石面から約２．５インチから３．０インチのところから始まる距離に動
かされる。磁極片がなく永久磁石１１８のみの場合には、同範囲の磁場強度は、
磁石面からこれ未満の距離で始まる。

【００３６】 図２Ｃは、側壁構造１２０ｂが磁性材料で構成された、基本磁極片構造の変形
例を示す。環状円筒形側壁構造１２０ｂは、永久磁石１１８と同じ材料組成で形
成され得るが、好ましくは、永久磁石１１８の磁場と磁石側壁構造１２０ｂの磁
場が軸方向には一致しかつ反対向きになるように、反対方向に指向されている。
極座標系（ｒ、φ、ｚ）において、両磁場は、ｚ軸方向に関して一致しかつｚ軸
を中心としているが、磁化方向が反対である。

【００３７】 図２Ｄは、図２Ｃに示す磁場源１０８の構成についての磁場シミュレーション
を示す。共鳴ゾーンを含む磁場強度範囲は、内側磁石面（３．５インチ〜４．０
インチ）からさらにより遠くに動かされる。一定磁場強度線が凸状領域２０２を
呈していることは重大である。従来の磁場源を持つ共鳴ゾーンは、通常、ディス
ク状であり、磁石およびマイクロ波導波路出口に最も近い部分に若干湾曲した表
面を有する。これにより、典型的に、共鳴ゾーン内に、中央にピークを持つマイ
クロ波エネルギー吸収分布と、これに対応する、中央にピークを持つプラズマ密
度とが得られる。磁石１１８および磁石側壁構造１２０ｂの寸法および相対位置
を調節することにより、マイクロ波エネルギーが最初に共鳴ゾーンに結合する磁
石面に最も近いところに凸面を呈する共鳴ゾーンが形成され得る。これにより、
マイクロ波は、共鳴ゾーン中心から共鳴ゾーンに沿って屈折し、周囲付近で吸収
され得るので、共鳴ゾーン内でのプラズマ密度を変化させ、これにより、作用片
の位置においてより均一なプラズマが得られる。

【００３８】 あるいは、磁場の制御により共鳴ゾーンを調節することにより、周囲付近では
凸状、中心では凹状のマイクロ波エネルギーに対する面を与えることができる。
これにより、放射状にピークを有するマイクロ波エネルギー吸収分布が得られ得
る。しかし、共鳴ゾーンの形状およびマイクロ波エネルギー吸収分布の両者は、
共鳴ゾーン内へと送られるマイクロ波エネルギーのモード構造の関数として相関
付けられるので、非常に複雑なモデル化の問題が生じる。従って、整形された共
鳴ゾーンを形成する問題は、経験的方法を用いてよりよく研究され得る。

【００３９】 図２Ｃに示し図２Ｄにモデル化した磁場源構成を用いて、共鳴ゾーンを平坦化
することもできる。このようにすれば、より均一なマイクロ波エネルギー吸収お
よびプラズマ密度が得られ得る。あるいは、磁石および導波路出口に最も近い共
鳴ゾーン表面の凹部を増大させて、中央により急峻なピークを持ち共鳴ゾーンの
表面において中央にピークを持つマイクロ波エネルギー吸収分布を他の構成によ
って得ることも可能である。

【００４０】 図２Ｅは磁場源１０８内の磁極片１２０のための別の構成を示す。この実施形
態において、透磁性材料から形成される環状円板型反曲部１２０ｃが、環状円筒
形側壁構造１２０ｂの端部に加えられベース１２０ａに対向し、側壁１２０ｂか
ら内側に半径方向に延びている。図２Ｆは、このような構成の場合の磁場のシミ
ュレーションを示す。重要な特徴は、一定の磁性の強さの線を対向する方向では
なくて転向させることによって形成される磁気ミラー２０４である。磁極片が、
共鳴ゾーンが形成されるか、または真空チャンバの側壁から離れた真空チャンバ
内に延びている場合、これらの磁気ミラーはプラズマを磁極片に触れないように
作用する。

【００４１】 図２Ｇは、これもまた別の磁場源の構成を示す。この構成において、反曲部１
２０ｃは、磁石１１８および磁極片１２０の共通の軸から外側に放射線状に広が
る磁化方向を有する磁性材料から形成される。反曲部１２０ｃの位置および形状
は、図２Ｅのそれと同様であるが、材料の組成は、透磁性ではなくて磁性であり
、これは磁場源１０８に合わせられた極座標系のｒ軸に沿った磁化方向を有する
。図２Ｈは、このような構成の場合の磁場のシミュレーションを示す。一定の磁
性の強さの線からなる凹面領域２０６は、適切に選択された次元による凹面共鳴
ゾーン表面および／または共鳴ゾーンの周囲の磁気ミラーの両方が達成され得る
ということを示す。

【００４２】 示される構成に対して様々な改変（複数の環状側壁部、複数の反曲部、複数の
側壁または異なる組成（磁性または透磁性）を有する反曲部）が可能である。こ
のような改変は、共鳴ゾーンを形成すること、さらに共鳴ゾーンの下のプロセス
チャンバ内の磁場を減少することの両方であり得、本発明の意図および範囲内で
あると考えられる。

【００４３】 本発明の磁場源の構成は、磁石面と共鳴に必要とされる磁性の強さの領域との
間の最大間隔を有する磁場共鳴領域を生成且つ決定する。６×６×６インチの永
久磁石の場合、磁石面と磁場の強さが８７５Ｇである領域との間の間隔は、約３
．５インチである。対向面に隣接する単一の磁極片を有する同じ組成の６×６×
３インチの永久磁石の場合、一定の磁場の強さである８７５Ｇの線までの距離は
、ほぼ同じである。上述し、図に示したように厳密に設計された磁極片の場合、
同じ組成を有する１インチ厚×５インチ直径の磁石は、３インチより大きな間隔
で８７５Ｇの磁場を生成する。これらの構成における永久磁石に必要とされる高
エネルギー磁性材料は、極めて高価であり、４×（約６０００ドルから約１５０
０ドル）の費用節減が、必要とされる磁性材料の量を減少することによって達成
され得る。

【００４４】 磁極片はＥＣＲ共鳴に実際に利用可能な活性領域を除いて磁石をシールドする
ので、作用片における磁場は、劇的に減少する。磁極片および／または単一の環
状円板型シールドのように磁石に平行に戻らずに磁石と作用片との間の磁気回路
を完成するシールドはずっと低いシールド効果を有する。作用片近傍のプロセス
チャンバ内の磁場の大きさは、２つの理由から重要である。第１に、チャンバの
壁での磁気多重極の閉じ込め方法が、最大効果をもたらすということを低磁場は
意味する。第２に、クロス磁場拡散は電子を閉じ込める磁場によって制限される
ので、拡散定数はＤ＝ρ²／τ（ここでρは電子の磁気回転半径、τは衝突とλ ｖとの間の平均時間、ｖは電子の熱速度である）となる。プラズマ発生装置内で
使用されるプロセスにおける１／τ値は、ＭＨｚオーダーであり、一方ρは約０
．１〜５．０ｍｍのオーダーにあるので、ρ／τは約１０⁵〜１０⁶ｃｍ²／ｓで ある。自由拡散の場合、Ｄは約１０⁸〜１０⁹ｃｍ²／ｓであるので、磁場を介す る拡散は、自由拡散速度のわずか１／１０００である。作用片近傍のプロセスチ
ャンバ内の磁場を１因子または１０〜２０（約１００Ｇから約５〜１０Ｇ）だけ
減少することによって、クロス磁場拡散定数が同量の増加をする。

【００４５】 ここで図３Ａおよび３Ｂを参照すると、チャンバの主軸に沿って磁場の強さの
モデル化および図２Ｅの磁場源の構成のための垂直方向の拡散係数が示される。
図３Ａは、共鳴ゾーンからの距離（センチメートル単位、水平軸）の関数として
プロットされたガウス単位系における磁場の強さ（垂直軸）を示す。通常の電磁
石の場合のデータ点はダイヤモンドで示され、成型された磁極片を除く永久磁石
の立方体の場合のデータ点は四角で示され、本発明（図２Ｅの実施形態）による
成型された磁極片を有する永久磁石の場合のデータ点は三角形で示される。図か
ら分かるように、共鳴ゾーンから１０センチメートルの距離において、本発明の
磁場源の磁場の強さは１００Ｇ以下まで低下し、永久磁石立方体の強さの半分以
下、さらに電磁石の強度の１／３以下である。共鳴ゾーンから約３０センチメー
トルの作用片において、本発明の磁場源の磁場の強さは、ほぼゼロまで低下する
。

【００４６】 図３Ｂは、共鳴ゾーンからのセンチメートル単位の距離（横軸）の関数として
プロットされた電子拡散定数（縦軸）を示す。従来の電磁石のデータを、実線で
示す。磁極片形状を有さない永久磁石管に対するデータ点は、三角形として示さ
れる。図２Ｅによる磁極片形状を有する永久磁石のデータ点はダイヤモンド形状
で示される。源からの２０センチメートルの距離で、本発明の磁場源に対する電
子の拡散定数は、オーダの大きさで永久磁石管または電磁石の拡散定数を超える
。

【００４７】 ここで、図４Ａ〜４Ｄを参照して、共鳴ゾーン等高線を変化させるために使用
され得る磁極片形状の様態を図示する図が示される。破線は定磁場の強さの線を
示し、そのうちの任意のものが、磁石のサイズおよび強度等を変化させることに
よって共鳴ゾーンの表面となり得る。図４Ａに示される側壁を有する単純な磁極
片の定磁場の強さは、同心状の線となる。図４Ｂに示される反曲部を追加する場
合、定磁場の強さの等高線は形状を変え、これは、反曲部と磁石面との間の距離
ｓに依存する。図４Ｃに示すように、反曲部と磁石面との間の間隔ｓが減少する
につれて、定磁場の強さの線のプロファイル（したがって共鳴ゾーン等高線）は
エッジでのピーク、かつ、中心でのくぼみが大きくなる。図４Ｄに示すように、
反曲部と磁気面との間の間隔ｓが増大するにつれて、中心が定磁場の強さ線のプ
ロファイルのピークとなる。

【００４８】 適切に設計された磁極片により設けられたシールドは、また、より急激に発散
する磁力線を生成し、より小さく、より均一な源領域から作用片にプラズマをマ
ッピングする（なぜなら、力線が連続的であるから）。磁場が、作用片で１０Ｇ
まで落ちる場合、ウエハ領域と磁場源を接続する磁力線は、ウエハ領域の半径の
約（１／１００）^1/2＝１／１０のエリアから出る。したがって、１２インチ直 径の作用片は、１．２インチ直径領域からの磁力線を受ける。より大きなエリア
源からの残りの磁力線は加工チャンバ壁を横切り、ここで、多重極プラズマから
の磁気ミラーは、これらの領域において生成されたイオンおよび電子を反射して
、さらにプラズマを均質化し得る。対照的に、従来の磁場源は作用片での約１０
０Ｇの磁場の強さと、（１／１０）^1/2エリアから対応する作用片領域のサイズ をマップする磁力線とを有し、約３．１のファクタ、すなわち、直径１２インチ
の作用片に対して約４インチ直径の源である。源領域のプラズマの不均一性によ
り、低圧力プロセシング限界で作用片にマッピングされる。あいにく、高圧力プ
ロセシング限界で、加工チャンバ壁の多重極磁石は、磁気ミラーとして有効に機
能することを中断し、プラズマはチャンバ壁で損失され、不均一な放射形状を生
じる。作用片での磁場を減少させるために、ウェハ下の磁極片は共鳴ゾーンの磁
場ダウンストリームを減少させ、かつ上記の性能要素を向上させるように機能す
る。

【００４９】 本発明の磁場源により、磁場の発散は、共鳴ゾーンに急速に近接するが、作用
片にはゆっくりと近づく。電子が磁場の強さが強い領域から磁場の強さが弱い領
域まで磁力線下で移動する場合、磁力線に対して平行な力に起因して、電子が加
速される。これは、電子の平均自由工程より短い長さのスケールで電位の変化を
もたらす。電位の変化は、イオンエネルギーおよび作用片上のイオンエネルギー
の均一性に影響し、それにより、電位の変化の大きさの減少はプラズマ均一性を
向上させる。

【００５０】 本発明の磁場源は、また、吸収の放射状依存性の制御および均一なプロセスを
可能にする。磁石軸に対して反対に反曲した、適切に設計された磁極片を使用し
て、８７５Ｇ領域の等高線を制御することができる。極の開口が磁石面から遠い
場合、共鳴ゾーンは従来の磁場源と同様に入来のマイクロ波に対してくぼむ。開
口が磁場面に近づくにつれて、共鳴ゾーンは平坦化し、次いで、入来のマイクロ
波に対して膨らむ。マイクロ波がより高い密度の領域に屈折することは公知であ
り、それにより、共鳴ゾーンの等高線の制御は、マイクロ波エネルギー吸収がピ
ークである放射位置を制御可能にし、したがって、マイクロ波吸収およびプラズ
マ密度の放射均一性に対する制御を可能にする。

【００５１】 磁極片の反曲部は、また、内径に磁束を集中するように作用し、小さな磁気ミ
ラーを形成する。メイン磁石と共にこれらのミラーは、磁気閉じ込め構造を形成
し、磁極片および潜在的には真空チャンバのイオン衝撃を減らすように作用する
。また、これによりプラズマ損失が減る。なぜなら、イオンがこれらの点で源を
逃れるが、代わりに、発散磁場中心部を介して出るからである。これは、源から
の全イオン束を増加する。

【００５２】 本発明の好適な実施形態の記載は、例証および説明ために示したが、本発明は
開示された形態で網羅される、または、限定されることを意図したものではない
。本発明の原理、および、実用的な用途を最善に説明する目的で実施形態は選択
および説明され、それにより、当業者は、企図する特定の使用に適するようにさ
まざまな改変を有するさまざまな実施形態のために本発明を理解することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、本発明の好適な実施形態によるプラズマ生成装置の一部の断面図であ
る。

【図２Ａ】 図２Ａは、本発明の好適な実施形態による形成された輪郭を有する共鳴ゾーン
および源から離れた磁場の急速な減衰を提供する永久磁石の磁場源の別の構成の
図である。

【図２Ｂ】 図２Ｂは、本発明の好適な実施形態による永久磁石の磁場源の構成の磁場の強
さのシミュレーションの図である。

【図２Ｃ】 図２Ｃは、本発明の好適な実施形態による形成された輪郭を有する共鳴ゾーン
および源から離れた磁場の急速な衰微を提供する永久磁石の磁場源の別の構成の
図である。

【図２Ｄ】 図２Ｄは、本発明の好適な実施形態による永久磁石の磁場源の構成の磁場の強
さのシミュレーションの図である。

【図２Ｅ】 図２Ｅは、本発明の好適な実施形態による形成された輪郭を有する共鳴ゾーン
および源から離れた磁場の急速な衰微を提供する永久磁石の磁場源の別の構成の
図である。

【図２Ｆ】 図２Ｆは、本発明の好適な実施形態による永久磁石の磁場源の構成の磁場の強
さのシミュレーションの図である。

【図２Ｇ】 図２Ｇは、本発明の好適な実施形態による形成された輪郭を有する共鳴ゾーン
および源から離れた磁場の急速な衰微を提供する永久磁石の磁場源の別の構成の
図である。

【図２Ｈ】 図２Ｈは、本発明の好適な実施形態による永久磁石の磁場源の構成の磁場の強
さのシミュレーションの図である。

【図３Ａ】 図３Ａは、チャンバの長軸に沿った磁場の強さのモデル化および図２Ｅの磁場
源構成の垂直方向の拡散係数を示す。

【図３Ｂ】 図３Ｂは、チャンバの長軸に沿った磁場の強さのモデル化および図２Ｅの磁場
源構成の垂直拡散を示す。

【図４Ａ】 図４Ａは、形成磁極片が共鳴ゾーンの輪郭を変更するために用いられる方式を
示す図である。

【図４Ｂ】 図４Ｂは、形成磁極片が共鳴ゾーンの輪郭を変更するために用いられる方式を
示す図である。

【図４Ｃ】 図４Ｃは、形成磁極片が共鳴ゾーンの輪郭を変更するために用いられる方式を
示す図である。

【図４Ｄ】 図４Ｄは、形成磁極片が共鳴ゾーンの輪郭を変更するために用いられる方式を
示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＵ ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，Ｍ Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラズマ生成装置の磁場源であって、 磁石と、 磁極片と、 を備え、 該磁極片が、 該磁石の第１の面に隣接するベースと、 該磁石の磁場極性の方向と実質的に平行な方向において該ベースから該磁石
   周囲へ伸長する側壁と、を備え、該側壁の長さは、該磁石の該第１の面と該磁石
   の第２の反対の面の間の距離以上であり、該側壁の長さは、該磁石の該第１の面
   から作用片支持部の第１の面までの距離以下である、磁場源。
2. 【請求項２】 前記磁石が永久磁石を含む、請求項１に記載の磁場源。
3. 【請求項３】 前記磁石が、電磁波エネルギが伝送される、前記プラズマ生
   成装置内でウィンドウの直径以上の大きさの口径を有する円筒型永久磁石である
   、請求項１に記載の磁場源。
4. 【請求項４】 前記側壁が、軸方向に前記永久磁石と並べられた環状構造を
   含む、請求項３に記載の磁場源。
5. 【請求項５】 前記側壁が、永久磁石の極性と反対の極性を有する磁性材料
   を含む、請求項１に記載の磁場源。
6. 【請求項６】 前記側壁が，永久磁石の極性と適合する極性を有する磁性材
   料を含む、請求項１に記載の磁場源。
7. 【請求項７】 前記磁極片が、永久磁石の磁場を形作り、該永久磁石と、該
   磁場の強さがプラズマ共鳴ゾーンに適合する領域との間の距離を増加させる、請
   求項１に記載の磁場源。
8. 【請求項８】 前記磁極片が、共鳴ゾーン以外の領域の永久磁石の磁場をシ
   ールドし、該共鳴ゾーンと作用片の間の領域で該永久磁石が単独であるよりも早
   く、該磁場を減少させる、請求項１に記載の磁場源。
9. 【請求項９】 前記磁極片が、 前記ベースの反対の前記側壁の端部から永久磁石の中心軸へ伸長する反曲部を
   更に備える、請求項１に記載の磁場源。
10. 【請求項１０】 前記反曲部が、前記永久磁石の中心軸と実質的に垂直な極
    性を有する磁性材料を含む、請求項９に記載の磁場源。
11. 【請求項１１】 前記反曲部が、前記永久磁石の磁場において磁気ミラーを
    形成する、請求項９に記載の磁場源。
12. 【請求項１２】 前記磁極片が、凹形の共鳴ゾーンを形成する、請求項９に
    記載の磁場源。
13. 【請求項１３】 前記磁極片が、凸形の共鳴ゾーンを形成する、請求項９に
    記載の磁場源。
14. 【請求項１４】 前記磁極片が、フラットな共鳴ゾーンを形成する、請求項
    ９に記載の磁場源。
15. 【請求項１５】 プラズマ生成装置であって、 ウィンドウを備えた排気可能なチャンバと、 源から該ウィンドウを通って該排気可能なチャンバへ電磁波エネルギを伝送す
    る導波管と、 該排気可能なチャンバ内の作用片支持部と、 磁石と磁極片を備えた磁場源と、 を備え、該磁場源が、 該磁石の第１の極に隣接するベースと， 該磁石の極性軸と実質的に平行な方向において該ベースから該磁石周囲へ伸
    長する側壁と、を備え、該側壁の長さは、該磁石の長さ以上であり、該側壁の長
    さは、該磁石の長さを加えた該磁石から該作用片支持部までの距離の合計以下で
    ある、プラズマ生成装置。
16. 【請求項１６】 前記磁石が、円筒型永久磁石を含む、請求項１５に記載の
    プラズマ生成装置。
17. 【請求項１７】 前記側壁が、軸方向に前記磁石と並べられた環状構造を備
    える、請求項１６に記載のプラズマ生成装置。
18. 【請求項１８】 前記磁極片が、 前記磁石の前記極性軸に対して実質的に垂直な方向において、前記ベースの反
    対の端部からの前記側壁から伸長する反曲部を更に備える、請求項１５に記載の
    プラズマ生成装置。
19. 【請求項１９】 前記反曲部が、前記磁石の前記極性軸へ放射状である極性
    を有する磁性材料を含む、請求項１８に記載のプラズマ生成装置。
20. 【請求項２０】 プラズマ生成装置において共鳴ゾーンを形成する方法であ
    って、 該共鳴ゾーンへ電磁波エネルギを伝達する工程と、 円筒形の永久磁石と軸方向に該磁石と並べられた磁極片とを含む磁場源を提供
    する工程と、を包含し、該磁場源が、 該磁石に隣接するベースと、 該磁石周囲で該ベースから伸長する環状の側壁と、 該ベースの反対の該側壁の端部から該磁場源の中心軸へ伸長する反曲部と、
    を含み、 該磁場源が、該電磁波エネルギの伝達方向に実質的に並べられた極性を有す
    る磁場を提供し、該共鳴ゾーンにおける強さがプラズマ共鳴に適合し、 該共鳴ゾーンを形成する方法が、該磁石に対して該磁場源の反曲部の間隔をあ
    け、該共鳴ゾーンの形状を制御する工程を更に包含する、方法。
21. 【請求項２１】 前記磁石に対して前記反曲部の間隔をあけ、前記共鳴ゾー
    ンの形状を制御する工程が、 該反曲部の間隔をあけ、凹形の共鳴ゾーンを生成する工程を更に包含する、請
    求項２０に記載の方法。
22. 【請求項２２】 前記磁石に対して前記反曲部の間隔をあけ、共鳴ゾーンの
    形状を制御する工程が、 該反曲部の間隔をあけ、凸形の共鳴ゾーンを生成する工程を更に包含する、請
    求項２０に記載の方法。
23. 【請求項２３】 前記磁石に対して前記反曲部の間隔をあけ、前記共鳴ゾー
    ンの形状を制御する工程が、 該反曲部の間隔をあけ、フラットな共鳴ゾーンを生成する工程を更に包含する
    、請求項２０に記載の方法。
24. 【請求項２４】 前記磁石に対して前記反曲部の間隔をあけ、共鳴ゾーンの
    形状を制御する工程が、 該反曲部の間隔をあけ、中心に隣接して凹形であり周囲に隣接して凸形である
    共鳴ゾーンをつくる工程を更に包含する、請求項２０に記載の方法。
25. 【請求項２５】 プラズマ生成装置において、共鳴ゾーンと作用片との間に
    位置する領域において標遊磁場を低減する方法であって、 源から該作用片方向の共鳴ゾーンへ電磁波エネルギを伝達する工程であって、
    該電磁波エネルギが、該共鳴ゾーンと該作用片との間に位置する該領域を通って
    伝達する工程と、 磁場源を提供する工程であって、該磁場源が、該電磁波エネルギの伝播方向に
    実質的に並んでいる極性を有する磁場を提供し、該磁場は共鳴ゾーンにおいてプ
    ラズマ共鳴に適合する強さである工程と、 該共鳴ゾーンおよび該源はシールドされないように磁極片を用いて該磁場源を
    磁気的にシールドし、該領域の標遊磁場を低減させる工程と、 を包含する方法。