JPH06506084A - 高密度プラズマデポジションおよびエッチング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 宣密　プラズマデポジションおよびエツチング装置既１低用匁団」 本発明は１９８９年６月１３日に米国特許出願第０７／３６５，５３３として出 願され、１９９１年２月５日に米国特許第４，９９０，２２９として発布された 特許の一部継続出願であり、これをここに参照併合するものである。

犬遭目と１量 １、発明の分野 本発明はプラズマデポジション、あるいはエツチング方法と、薄膜を基板上に堆 積させるための、あるいは薄膜を基板から除去（エツチング）するためのいろい ろな装置とに関するものである。

２、関連技術に関する説明 エツチング プラズマエツチングは、化学的に活性な原子あるいは高エネルギーイオンを用い て基板から材料を除去する工程を含む方法である。この技術は半導体集積回路の 製造のキーとなる基本的重要技術である。しかしながら、電子サイクロトロン共 鳴（ＥＣＲ）を用いたマイクロ波プラズマが出現するまで１よ、従来のプラズマ エツチング技術では素子集積密度の増大に伴う要求を満すことが困難であった。

特に、アンダーカットなじ′に微細なパターンのエツチングを行うこと（異方性 エツチング）、低損傷であること、高選択性であることのごれらの要求のすべて を同時に満たす７．ことは困難であった。

いて材料を基板上に堆積するための技術として広く用いられている。通常のＣＶ Ｄでは、基板の温度によって化学反応が引き起こされるが、多くの応用ではこの 化学反応は高い温度（＞ＳＯＯ℃）で起こる。この方法では、高い基板温度が必 要とされることが、いろいろな応用、特にマイクロエレクトロニクス、表示装置 、光学的コートにおいて広く用いるための妨げとなっていた。これに対し、プラ ズマの役割は化学的ガスを分解し、活性化して基板温度が低くてもすむようにす ることである。分解、活性化、おおびイオン化の速度はプラズマ密度に比例する 。従って、プラズマを可能な限り高密度とすることが重要である。

スパッタリング スパッタリングも、硬質被膜あるいは化粧被膜やガラス被覆の製造などのいろい ろな応用において、材料を基板上に堆積するのに広く用いられている方法である 。一般に、プラズマがスパッタターゲット材料位置において生成され、スパッタ ターゲットが７００Ｖ前後の負電圧にバイアスされる。プラズマイオンとしては 一般にアルゴンが用いられるが、これが材料表面を衝撃してスバ・ツタし、スパ ッタされた材料が中性原子として基板まで移送される。また、反応性スパッタデ ポジションと呼ばれているプロセスを用いて、反応性ガスを導入して、スパッタ された原子とホスト基板上で化学反応を起こさせるようにすることも可能である 。しばしば、速度が重要となるので、プラズマを可能な限り高密度とすることが 重要である。また、反応性ガスのイオン化も重要であるので、プラズマを基板材 料の近傍に維持することによってイオン化の促進が行われる。スパッタリングは 、イオンガンあるいはプラズマガンによってイオンを加速し、この加速されたイ オンをスパッタターゲットにぶつけることによって行うこともできる。この場合 には、ターゲットにバイアス電圧を加える必要がない。絶縁性材料をスパッタす るためには、ＲＦバイアス電圧をスパッタターゲットに加えることが必要である 。

匡正皇方澹 プラズマデポジションおよびエツチングに現在広く用いられている２つの方法が ある。すなわち、平行板リアクタと、ＥＣＲプラズマデポジション装置とである 。

平ｔ−リアクタ　ダイオード ＲＦダイオードはデポジションおよびエツチングの両方に広く用いられており、 チャツプマンの著書（「グロー放電プロセス」、ジョン・ワイリー・アンド・サ ン、１９８０年）に詳細に記載されている。この方法では、電極の一方を１３． ５６ＭＨｚのＲＦに結合し、他方の電極をアースに接続する。系の圧力は通常１ ｍＴｏｒｒ〜ＩＴｏｒｒであり、典型的なプラズマ密度は１０１０電子／　ｃ　 ｍ　”である。デポジションあるいはエツチングのどちらもその速度はプラズマ 密度と、エツチングあるいはＣＶＤプロセスに用いられる反応性ガス密度（圧力 ）とに依存する。

エツチングにおいては、イオンとバックグランド・ガスとの間に衝突を起こさせ るための放電を維持するのに高い圧力が必要である。この衝突によって、エツチ ングイオンあるいは原子の行路が無規則化され、すなわち一定の方向性をもたな くなり、その結果としてマスクの下側にまわりこんだアンダカットが発生するこ とになる。

これは、等方性エラングと呼ばれている。工・ソラング原子あるいはイオンに方 向性をもたせて、真っ直ぐな異方性エツチングを達成することが望ましいことで ある。ＲＦダイオード放電で用いられる高い圧力で異方性工・ソラングを行うに は、イオンは高いエネルギー（数百ｅＶ以Ｊ：、）を有している必要がある。し かし、イオンのエネルギーが高いと、基板、薄膜材料、あるいはフォトレジスト に損傷を与えてしまう。

プラズマは、陰極にイオンが衝突することによって放出される２次電子によって 維持される。これらの電子は、シースに発生する通常４００〜１００ＯＶの電圧 差によって加速される。これらの高速電子は基板に衝突し、大きなシース電圧降 下をもたらす。この高電圧はイオンを加速して、基板あるいは薄膜材料に損傷を もたらすことになる。高エネルギー電子の存在は、高シース電圧降下をもたらす ので望ましからぬものである。

電子サイクロトロン共、プラズマ ２．４５ＧＨｚのマイクロ波と８７５ガウスの磁界による電子サイクロトロン共 鳴が使用されるようになって、低い圧力で高密度プラズマを発生させることが可 能となった。プラズマエツチングにおけるこの技術の利点は、鈴木による「マイ クロ波プラズマエツチング」と題された真空３４．１０／１１号、１９８４年に 掲載された論文において述べられている。ガス圧力が低く　（０，０４〜０．４ Ｐａ）、プラズマ密度が高い（１，７〜７Ｘ１（）１１電子／ｃｍ”）ために、 異方性エツチングを大きなエツチング速度で実現することが可能である。

また、鈴木は、米国特許第４，１０１，４１１において、ＥＣＲを用いたプラズ マエツチング装置について記述している。また松尾は、米国特許第４，４０１， ０５４において、ＥＣＲを用いたプラズマデポジション装置について記述してい る。

この技術は平行板リアクタよりも、いろいろな点において望ましいものであるが 、しかしその一方でいくつかの限界がある。まず、非常に大きな磁界（１〜２ｋ Ｇ）が必要である。このことは、重くて、大きな電力を消費する電磁石が必要で あることを意味している。最大密度は、ある構造においてはカットオフにより制 限され、また別の構造においては、屈折によって制限され、１×１（）１２電子 ／　ｃ　ｍ”程度の値が限界である。また、マイクロ波を発生して伝送するため の電源装置やその他の必要なハードウェアが高価なものとなる。また、均一性（ すなわち、プラズマプロファイル幅）があまり良好とはいえない。

ｌ肌Ω１ 本発明は低い周波数のＲＦホイッスラー波を用いて、プラズマエツチング、デポ ジション、およびスパッタリング装置に用いるための高密度のプラズマを発生さ せるものである。ガスがソースチューブに注入され、またその中心軸にそって磁 界が印加される。また、このソースチューブと組み合わされて、単一ループアン テナがこのソースチューブの中心軸に直交する平面内に配置される。

Ｍ＝Ｏのモードのみを励起することが望まれる場合には、アンテナ平面の角度は ９０°となされ、またＭ＝０とＭ＝１の両方の成分を励起することが望まれる場 合には９０°以下になされる。ガスは０．１ｍＴｏｒｒから２００ｍＴｏ　ｒ　 ｒの圧力の不活性ガスまたは反応性ガスが用いられる。磁界強度としては１０か ら１０００ガウスの範囲が用いられ、またアンテナの駆動は２ＭＨｚから５０　 Ｍ　Ｈｚの範囲の周波数の１００Ｗから５ｋＷのＲＦＩネルギーによって駆動さ れる。チューブソースの軸にそってガス注入端から十分に離れた位置にアンテナ を配置し、開放出口領域を形成する他端が処理室に通じるようにする。このよう にすると、単一ループアンテナは驚くべき高効率の波の結合を実現することがで き、高密度、大電流プラズマを生成できる。

本発明の他の態様では、このプラズマ源によって生成されたプラズマは、処理室 の壁から離れた位置にプラズマを維持するための磁気パケットシステムを具備し ている処理室に供給される。この組み合わせ構成によって、円状の大きな領域に わたってプラズマ密度を均一にすることができ、大きな基板に対してエツチング あるいはその他の処理を行うことができる。また、他の態様においては、処理し ようとしている材料の表面に磁気尖端領域を生成することによって、その領域の プラズマがさらに均一なものとされる。この特徴は、基板に対する磁気尖端位置 を時間的に変調することによって均一性を高め、基板位置に対する敏感性を低減 することにある。

また、磁界を拡げることによって、大面積にわたってデポジションあるいはエツ チングを行うことができるようにし、また、複数のアンテナを有する系のアンテ ナを直列駆動することによって電流値が一定となるようになされる。他の態様に おいては、正方形あるいは長方形の基板のコートまたはエツチングを行うための １つあるいはそれ以上の複数の幾何学的領域が設けられるか、あるいは大きな基 板のコートあるいはエツチングを行うための直線的並置構造が設けられる。

の　な！　■ 図１は、本発明に従って作成されたプラズマ源の中のＲＦ電流の流れと動作原理 とを示した概略図である。

図２は、図１に示されたようなプラズマ源と組み合わされたプラズマデポジショ ン装置あるいはプラズマエツチング装置の基本構造を示した概略図である。

図３は、本発明による装置の第２の例を示したものであり、均一性が重要となる 領域に磁気パケット領域を形成し、そこにプラズマ源領域を結合させた例の概略 図である。

図３Ａは、図３の装置の直線３Ａ−３Ａに関する平面図である。

図４は、均一性が重要である大きな長方形領域において、デポジションあるいは エツチングを行うための、本発明の装置の第３の例の斜視図である。

図４Ａは、図４の装置の直線４Ａ−４Ａに関する平面図である。

図５は、本発明の装置のさらに他の例の概略図であり、基板ホルダ一平面の背後 に底部磁石を付加して尖端磁界を供給し、尖端磁界平面が基板ホルダ一平面とお よそ同じとなるようにしたものである。

図５Ａは、図５の装置の直線５Ａ−５Ａに関する平面図である。

図６は、スパッタデポジションのための、本発明による装置の一例の平面図であ る。

図７は、図１に示したプラズマ源を図３に示した例に用いた場合の、基板位置に おけるプラズマ電流密度をプラズマ源領域の磁界の関数として示したグラフであ る。

図８は、図７と同じデータを磁界を直線目盛りでグラフ表示させた１ものであり 、磁界がＯから１６０ガウスと小さい値を示す基板位置におけるプラズマ電流密 度を示したものである。

図９は、図１に示したようなプラズマ源を図３に示したような本発明に用いた場 合における、基板位置での全プラズマ電流（すなわち、全フラックス）を、ガス 圧力が２ｍＴｏ　ｒ　ｒのプラズマ源に対して加えたＲＦ電力の関数として示し たグラフである。

図１０は、図１に示したようなアンテナを図３に示したような本発明に用いた場 合における、基板位置での全プラズマ電流をガス圧力の関数として示したグラフ である。

図１１は、図１に示したようなプラズマ源を図３に示したような本発明に用いた 場合における、基板位置での全プラズマ電流を基板の幅方向の場所の関数として 示したグラフであり、基板の幅全体にわたって良好な均一性を示している。

光泄目とＷ側ノ１４朋 図１は、本発明の装置に用いられる主要な要素とこれらの要素の間の関係につい て、概略を１、図式的に示したものである。図において、高密度プラズマは、一 般に中心軸（この場合では垂直な軸）を中心とする円筒形状のソースチューブ１ ０．内で発生される。１端（この場合では上端）からインジェクタ１１によって イオン化すべきガスがソースチューブの内部に供給される。ソースチューブ内部 に供給されたガスは、ソースチューブの中央領域を取り囲んでいる外部ループア ンテナ１２によって励起される。この例のアンテナループ１２は、中心軸に対し て９０°あるいはそれ以下の角度の平面内に配置された、はぼ円状ではあるが完 全な　円ではないエレメントから構成されている。プラズマは、この例では出口 １３に向かって下方向に伝搬する。アンテナループ１２の対向端は、それぞれ同 軸駆動ライン１６の外側導体１４と中心導体１５とに接続されている。この同軸 駆動ラインには整合ボックス１８を介してＲＦエネルギー源１９からエネルギー が送られる。整合ボックス１８中の１対の可変真空キャパシタ２０．２１を調節 することによってアンテナ負荷と整合ブックスのりアクティブ負荷とを足し合わ せたものがおよそ５０Ωとなるように回路が同調され、反射電力が最小化される ようになされている。

アンテナの同調および波のスペクトルは、プラズマ場条件と、ソースチューブの まわりの少なくとも１つの磁界コイル２２によって生成される軸方向内部磁界と 関連する条件とに整合するように調節される。この整合条件は、′分散関係を表 す理論によって次のように見積もることができる。

［（ＩＪ／　ωｅ−ωｐ”／　Ｃ”ｋ　ｚ２１　”＝１　＋　（３，８３／　ｋ ｚａ）　”ＲＦＩネルギー源１９からの１３．５６ＭＨｚ、２゜ＯｋＷ程度（１ ００Ｗから５ｋＷの範囲）のＲＦエネルギーでアンテナループ１２を駆動すると 、効率よく波を結合させて、高プラズマ電流密度（ｍＡ／ｃｍ”）を得ることが できる。コイル２２が発生する磁界の大きさとしては、いろいろな有用な応用に 対して、１０から１０００ガウスの範囲の値が用いられる。ガスとしては、この 例ではアルゴンが用いられ、およそ１ｍＴｏｒｒの圧力に維持される。アルゴン のような不活性ガスに加えて、ＳＦ６、塩素、酸素、および酸素混合ガスなどの 反応性ガスを用いて、かなり良好な結果を得ることもできる。

圧力としては、もし他の変数が適切に考慮されている場合には、０．１ｍＴｏｒ ｒから２００ｍＴｏ　ｒ　ｒの範囲を用いることができる。５ｋＷの電源を用い たとしたとき、実際に利用可能な最大有能電力はこれよりもずっと小さな値とな り、応用にもよるが数百ワット程度である。

周波数としては、１３．５６ＭＨｚが製品としているいろなものを入手可能であ るが、２ＭＨｚから５０ＭＨｚの範囲のものを好適に用いることができる。

図１のアンテナループ１２はソースチューブ１０の軸線に対して９０°をなして いる。この方向のときには、Ｍ＝Ｏモードで励起が起こるが、角度を９０°から 小さくしていくとＭ＝０成分とともにＭ＝１モード成分も励起されるようになる 。軸線に対する角度を９０°以下にするには、これに対応して、より長いループ アンテナ１２が必要となるので、実用上は４５°が限界である。多くの場合には 、６０”から９０°の範囲の角度が好適である。注意すべきことは、ループ１２ は軸線に対して直交しているか、あるいは傾いている平坦な平面内に配置される ということである。従来技術の２重ループを用いた構造、あるいはその他の構造 においては、らせん波の特徴を得るためにループ部分はらせん状の経路を形成し ている必要があるものと思われていたが、以下に示すように本発明が効果を有す ることを考えれば、これは正しくない。しかし、プラズマとＲＦエネルギーとの 間の必要な相互作用を起こすために、また、高密度を達成するための適切な励起 を実現する分散関係式を満たすには、アンテナループ１２がソースチューブ１０ の閉端部分（ガス入り口）から十分に離れた位置にあることが重要である。しか し、長さが長くなり過ぎると、適切な波数が得られなくなってしまう。実際上は 、直径が１〜４インチ、長さが８〜９インチのソースチューブに、閉端からおよ そ３分の１あるいはそれ以上の位置にアンテナループを備えるようにする。

このような装置を用いると、低い周波数のホイツスラー波を発生させることがで きる。しかし、波のエネルギーとプラズマとの間の相互作用の機構は完全にわか っているわけではない。分散関係式を用いて簡単な解析を行うことは不可能であ る。ＲＦ場の中にプラズマ負荷を置くと、適当な条件下では選択的な相互作用が 起こり、ガス密度と誘電体特性とによって、存在し得る波数が決定されるという ことらしい。従って、ある意味では、プラズマ自身によって相互作用の波長があ らかじめ決定されてしまい、その結果として、ｋｚの値が定まり、これと適合す るアンテナからの放射スペクトルが選択されてプラズマの励起が行われるという ことのようだ。

ホイッスラー波のプラズマ中での伝搬に関する物理については、他のことがらと 関連して研究されている。円筒幾何学形状における場合のこのような波は、一般 に、ヘリコン波と呼ばれている。古典的なヘリコン波については、レヘイムとト ネマンとによって初めて研究され、次の方程式に従うことがわかっている。

×旦＝δ旦／δｔ、×且＝μ。丈、・呈＝ＯＥ＝ＪＸＢｏ／ｅｎｏ、Ｅｚ＝７７ Ｊｚただし、Ｅは電界、Ｂは磁界、Ｊは電流密度、Ｂｏは真空中での磁界、ｅは 電子の電荷、ｎｏはプラズマ密度、ηはプラズマの抵抗率である。

チェノが行った式の導出方法に従えば、ＢｅＸｐ　（ｉ（ｍθ＋ｋｚ−ω１）） の形の摂動を容易にめることができ、η＝Ｏの極限においては、上記の方程式か ら次の式が得られる。

２Ｂ＋α３Ｂ＝０ ただし、α＝（ω／ｋ）（μ。ｅ　ｎ　ｏ／　Ｂ）　、Ｊ　＝　（α／μ。）Ｂ １０は波の角周波数、μ。は誘電率、ｋは波数でありλを波長とするとき２π／ λに等しい。これらの方程式を円柱座標に対して解くと、次の分散関係式が得ら れる。

ｍａＪｍ（Ｔａ）＋ＴｋａＪｍ’　（Ｔａ）＝０ただし、ＪＩｌｌは第１種ベッ セル関数であり、Ｊｍ’　はその引数に関しての導関数、ａはプラズマ半径、ま た、Ｔは次の式によって定義される横方向の波数である。

Ｔ″＝α２−に２ また、ｍがＢｅｘｐ　（ｉ　（ｍθ＋ｋｚ−ω））の形の摂動のθの依存性を表 すモード数であるということは記憶しておくべき重要なことがらである。最もモ ード数が低い２つの式は以下のようになる。

Ｊ工（Ｔａ）＝０　（ｍ＝０） Ｊ□ＣＴａ）＝Ｔｋａ／２ａＣＪｚ−Ｊｏ）　（ｍ＝１）これから、ｍ＝ｏのモ ードに対しては、次の簡単な関係式が得られる。

［（（ＩＪ　／　（Ｌ）　Ｃ）　（ＣＬ）　ｐ’／　ｃ　２ｋ　ｚ”）コ”＝　 １　＋　（３，８３／　ｋ　ｚａ　）　”ただし、ωＣ＝サイクイタン角周波数 ωｐ＝プラズマ周波数 この導出式は、アンテナから所望のモードをいかにして励起するかを理解するの に重要である。

他の理解すべき重要な機構として、プラズマによる波の減衰がある。ボスウェル の論文によると、電子衝突による波の減衰では実験事実を説明することができな い。

一方、チェノは、ランダウ減衰波によって実際に観察されるような大きな減衰が 起こることをつきとめた。ランダウ減衰は、波の位相速度にほぼ等しい速度を有 するプラズマ中の粒子によって起こされるものであり、衝突によらないプラズマ 中での波の減衰である。これらの粒子が波によって輸送されるとき、粒子は急激 な電界の変動とは出会わないので、効率よくエネルギを波と交換することができ る。プラズマ中には、波の速度よりも速い電子と遅い電子との両方が存在する。

しがし、マックスウェル分布においては、遅い電子の方が速い電子よりも数が多 いので、波からエネルギーをもらう粒子の方が、その逆の電子よりも多い。

ランダウ減衰による減衰率は、ヘリコン波に対する場合についてチェノによって 計算されており、次のように表される。

減衰率＝ Ｊ　ｍ（ｋｚ）／　Ｒｅ　（ｋｚ）２ｒ　ｃ　２（３，８／　ａ）　”ξ３ｅ− ξまただし、ξ＝ω／ｋｚＶｔｈ　であり、またｖｔｈはプラズマ電子の熱速度 である。減衰率は、ξの鋭い関数であるが、ｋの値に対してどの程度敏感である かを示しておくことは興味あることである。例えば、密度が１０１２電子／Ｃｍ ３、電子温度が３ｅＶ、駆動周波数が８ＭＨｚのプラズマを例として取り上げて みよう。この場合の衝突による減衰率は０．０６５であり、一方、ランダウ減衰 率はｋｚ＝ｏ、２５ｃｍ−’に対しては０．６であり、ｋｚ＝ｏ。

１２５ｃｍ−’に対しては０．０００５である。ランダウ減衰が重要な減衰機構 となっており、またランダウ減衰が波数ｋｚに対して非常に依存するということ が明らかであろう。

プラズマを生成するためのホイスッラー波を励起するためのアンテナ構造を考案 する上で以下のような多くの重要な要因がある。すなわち、（ａ）励起周波数、 （ｂ）波のモード、（ｃ）ＲＦ電力とプラズマとの結合効率である。ΩＣをイオ ンサイクロトロン周波数ｅ　Ｂ　ｏ　／　Ｍ　ｉとし、ωＣを電子サイクロトロ ン周波数ｅＢｏ／Ｍとするとき、波の周波数はΩＣくωくωＣを満たしている必 要がある。このような波は電子サイクロトロン周波数と比較して、はるかに低い 周波数の波である。

波の電界および磁界モード構成はアンテナ配置によってＲＦ電力を効率よく波の 励起へ結合するようになされていなければならない。先に議論したように、最も 低次の２つのモードはＭ＝０およびＭ＝１である。Ｍ＝Ｏのときの波の電界モー ド構成は波の伝搬方向２にそっての空間的に異なる横断面に配置された半径方向 および円周方向の電界ベクトルを有している。１波長分だけ波が伝搬するとき、 電界の向きが純粋な半径方向から純粋な方位方向へと変化する。方位方向電界は 、ある平面上においては反時計方向であるが、そこから離れるにつれて変化し、 半波長離れた場所では時計方向となる。このことを理解すれば、磁界に対して直 交する平面上に配置された単一ループを有するアンテナを用いて、波を励起させ 、このときに発生されるスペクトルの一部に２π／　ｋ　ｚが含まれるようにす ることによって、このモードの波を効率よく励起することが可能であることがわ かるであろう。

ただし、ここで、ｋＺは先に述べた分散関係式から定まる。一方、Ｍ＝１のモー ドにおける波の電界モード構成では、波がＺ方向にそ３て伝搬するときに、自然 な螺旋ピッチが電界ベクトルおよび磁界ベクトルに対して与え２方向のＢｏにそ って波が伝搬するとき電界ベクトルは時計方向に回転する。このモードの励起は 、本発明において単一ループを磁界に対して傾け、発生される波のスペクトルが ２π／　ｋ　ｚの周囲のかなりの部分を含むようにすることによって可能である 。ただし、ｋｚは分散関係式から定まる量である。

プラズマの生成効率はＲＦエネルギーのプラズマへの結合に依存する。先に議論 したように、ＲＦエネルギーの減衰に対する重要な機構はランダウ減衰であるも のと信じられる。ｋｚが分散関係式によって与えられたとき、ホイッスラー波の 位相速度はω／　ｋ　ｚとなり、プラズマ密度とプラズマが存在しないときの磁 界強度とに依存する。理想的には、波の位相速度はイオン化しようとしているガ スの最大イオン化ポテンシャルに近いものとなっているべきである。ｍ＝ｏのモ ードに対しては、上記の分散関係式から ｎ＝ａＢｏｋｚ（Ｔ”＋ｋｚ”）”” が得られる。ただし、Ｔ＜ｋｚに対して、α＝Ｂ、ｋｚ”である。言い換えれば 、 ｋｚの値が大きいほど、密度が大きくなる。しかし、波の位相速度はω／　ｋ　 ｚで与えられるから、ｋｚが増加すると波によって加速される電子のエネルギー が減少してしまう。もし、ｋｚが大きすぎる場合には、電子のエネルギーはイオ ン化ポテンシャル以下となってしまう。従って、ｋｚを制御することが、密度を 増加し、また電子温度を制御するために重要である。

本発明では、低い周波数のホイッスラー波を用いて、１ｃｍ”当たりの密度が １０１ｓを越える高密度のプラズマを生成させる。ホイッスラー波を高密度プラ ズマの生成に用いる最初の報告はボスウェルによって行われたが、彼が用いたア ンテナは、電流が円筒軸にそって流れる構造のものであった。このようなアンテ ナ構造は以前から用いられていたものであり、オブチニコフが報告しているよう に、このアンテナでは、磁界ＢＯの方向と平行な方向に走る導体中を流れる電流 によって、ｍ＝１のモードが励起される。励起周波数は８ｍＨｚであり、また１ ０ｃｍのプラズマの密度プロファイルは大きなピークのあるものであった。高密 度を得るために必要となる磁界強度の大きな場所において特にピークが発生して いる。また、これらの文献では、ＲＦエネルギーをプラズマに効率良く結合する ための機構については説明されていない。機構をランダウ減衰であるとして説明 したのは、チェノのオーストラリア国立大学報告であった。

チェノは１９８８年に発表した論文において、最新粒子加速装置用の、ホイッス ラーを用いた高密度プラズマ発生装置について述べている。この装置に用いられ たアンテナの型は、ｍ＝１のモードを励起するボスウェルが用いたものと類似の ものであり、互いに離して配置された円状端末ループに互いに逆位相の信号を励 起する、名古屋■型アンテナとして知られていた種類のものであった。

本発明による単一ループアンテナが高密度プラズマを効率よく生成することがで きるのだということをいったん認識しさえすれば、多くの変形が可能である。２ 軸方向の波数ｋｚは比ｎ　／　Ｂとともに変化し、また、波長λの逆数に比例し て変化し、より長いソースチューブを必要とする。逆に、もしＢが減少すると、 波長が短くなってチューブの大きさにかかわらず必要な波数が達成されるので、 プラズマ密度は比較的高くなる。

この方法の結果は、以下に述べるいろいろなプロセスユニットを研究することに よって最もよく理解することができる。

本発明のプラズマデポジションあるいは工・ソラング装置の基本構造を図２に示 す。プラズマ発生チャンノ（−１０′は円筒状の形状をしており、石英あるいは ）くイレ・ツクスなどの非導電体材料で作られている。アンテナ１２′は図１に 関連して説明したようにプラズマ発生チャンノく一１０°の軸線に対して傾けて 取り付けられて０る。軸方向の磁界が、図２に示されているように磁界コイル２ ４および２５によって供給されるが、ただし、プラズマはこれらのコイルの中の どちらか１つを用いてしか動作しない。

プラズマは磁界によって別の処理室２７まで輸送される。処理室２７中に現れる プラズマの形状は、処理室２７の出口周辺のコイル２８の中を流れる電流の量と 方向とを変えることによって制御することができる。コートすべき、あるいはエ ツチングすべき基板３０は、電気的に絶縁された基板ホルダー３１上にマウント される。プラズマが基板３０に衝突することによって、基板３０は０から１０Ｖ の範囲の負の値に自己バイアスされる。形成すべきフィルムの種類によっては、 フィルムに対して、自己バイアスによって得られるエネルギーよりも、さらに大 きなエネルギーを有するイオンの衝撃を与えることが望まれることがある。その ような場合には、ＲＦ電力を第２のＲＦ源３３から第２の整合回路３４を介して 供給するようにするのが望ましい。基板ホルダー３１は、加熱／冷却循環系３５ によって冷却あるいは加熱される銅のブロックからなっている。ガス供給源に結 合されたステンレス鋼の注入チューブ１１゛を介してガスがプラズマ発生チャン バー１０°に対して注入される。ステンレス鋼リング３６のまわりには穴３７が 等しく分布しており、リング３６の径は穴３７の大きさよりも大きくなっている 。これらは、ガスが均一に基板３０に向かって流れるように配置される。ＲＦ電 圧は、図１と関連して述べたように、ＲＦ源１９および整合回路１８によってア ンテナ１２°に印加される。整合回路１８で同調を行うことによって、プラズマ に結合される電力を最大化し、また反射して５０Ωケーブル３８をＲＦ電源１９ まで戻ってくる電力が最小化される。

図３は、大面積にわたって高度な均一性が要求される場合の構成を示したもので ある。プラズマ発生チャンバー１０′は円筒形状をしており、また石英やパイレ ックスなどの非導電体材料で作られている。アンテナ１２は、直角よりも小さな 角度で取り付けられていることを除いて図１に記載されているのと同様である。

また、軸方向の磁界が磁界コイル２４および２５によって供給される。

プラズマは磁気パケット室４０の一部からなる処理空間まで磁界によって輸送さ れる。

リンベーチャーおよびマツケンジーの論文（Ｒ，リンペーチャー、Ｋ、Ｒ，マツ ケンジー、科学機器誌、４４．７２６　（Ｌ９７３））において、周辺多尖端構 造となるように配備された磁石を用いることによって、磁石で囲まれた空間の中 央領域に非常に均一なプラズマパラメータをもたらすことが可能であることが開 示されている。

円筒の円周部分周辺に磁石を配置することは、イオン源として用いるための配置 として普通に用いられており、磁気パケットと呼ばれている。磁界の設計におい て、下側の磁界コイル２５によって供給される軸方向の磁界と磁気パケット４０ との中の磁界とが良好な整合を示すようにすることが重要である。発生器１０″ からのプラズマは磁力線にそって拡散し、パケット４０中に拡がっていく。磁気 パケット４０の壁４１はステンレス鋼を用いて、例えば円状断面あるいは長方形 の断面形状をもつように作られる。いずれの場合でも、磁気パケット４０の内部 の大きさはプラズマ発生器１０゛の内径よりも大きくなるようになされる。パケ ット内の磁界は、その極がパケット室の壁４１に対して直交するように、またＮ 極とＳ極とが交互になるように配置された多数の永久磁石４３によって供給され る。

このような配置とすることによって、磁力線４４は、多大端パターンを形成し、 磁石によって形成される磁界のパターンは図３Ａに示したようになる。再び図３ を参照する。コートをすべき、あるいはエツチングをすべき基板４５は、基板ホ ルダー４６上の磁気パケットのプラズマ場の下部領域となる部分にマウントされ る。基板ホルダーは銅ブロックからなっており、加熱／冷却循環系によって冷却 あるいは加熱される。図２のシステムにおけるのと同様に、ガス供給源に結合さ れたステンレス鋼チューブ１１′を介してガスがプラズマ発生チャンバー１０° に対して注入される。また、ガス供給路に接続されたステンレス鋼リング３６が 具備されており、このステンレス鋼リング３６の周囲には小さな直径の穴３７が 分布しており、これらを介して磁気パケット４０中にガスが注入される。図１に 示したような２つの真空キャパシタからなる整合回路１８を介して、ＲＦ電圧が 電源１９からアンテナ１２°に印加されると、プラズマが基板４５に向かりて均 一に流れる。

図４は、例えば大面積平面表示装置のコーティングなどのように、大面積の長方 形形状の全体にわたって高度な均一性が要求される場合に対する装置構成を示し たものである。プラズマ発生ユニットは上記と同じ種類のものであるが、ただし 、この装置構成においては、必要とされるプラズマの形状と大きさに応じて複数 のプラズマ発生器を用いることができる。図４は、処理室の上部に、その中心軸 にそって３つのプラズマ発生器４９．５０．５１を配置した場合について示した ものである。各プラズマ発生チャンバーは円筒形状をしており、石英やパイレッ クスなどの非導電体材料で作られており、それぞれが、図１において説明した型 の別々の単一ループアンテナ５２．５３．５４を有している。ただし、確実に均 一なプラズマを発生することができるようにアンテナ５２．５３．５４を整合ボ ックス１８およびＲＦ電源と電気的に直列に接続し、これによって等しいＲＦ電 流が流れるようにしである。各プラズマ発生器の軸方向の磁界は磁界コイル５５ ．５６．５７．５８．５９．６０によって供給される。このようにして、プラズ マは独立に発生されて磁界によって共通の長方形磁気パケット室６１に輸送され る。プラズマは磁力線にそって拡散し、パケット６１の中に拡がり、パケット６ １をプラズマで満たす。

パケット室６１の中の磁界は、磁極がパケット室の表面と直交するように、また Ｎ極とＳ極とが交互になるように配置された永久磁石６２によって供給される。

磁石によって供給される磁界パターンは図４Ａに示したようになる。コートすべ き、あるいはエツチングすべき基板６３は、電気的に絶縁された基板ホルダー６ ４の上にマウントされる。プラズマが基板を衝撃することによって、基板はＯか ら１０■の間の負の電圧に自己バイアスされる。形成すべきフィルムの種類によ っては、あるいは、エツチングの応用によっては、基板６３を高エネルギーイオ ンで衝撃することが好適である。この場合には、ＲＦ電力を第２のＲＦ電源（図 示せず）から整合回路を介して基板ホルダー６４に印加することが望ましい。な お、この場合の基板ホルダー６４も銅ブロックで構成し、加熱／冷却循環系６５ によって冷却あるいは加熱するようにすることもできる。

図５は、本発明による装置の他の例であり、大面積にわたってプラズマを均一に 制御する機構を付加させたものである。プラズマ発生チャンバー１０’　は円筒 形状をしており、石英やパイレックスなどの非導電体材料で作られており、その まわりをアンテナ１２′が９０”　より小さい角度で取りまいている。プラズマ 源領域の軸方向磁界は磁界コイル６９．７０によって、あるいはこのようなコイ ル１つによって供給される。プラズマは磁界によってプラズマ源６７から磁気パ ケット室７１まで輸送される。なお、磁気パケット室７１は、図３において説明 したものと実際上同一の設計がなされている。均一性を向上するために、また、 容易にプラズマをバケット室７１まで移送できるようにするために、プラズマ発 生チャンバー１０゛の中心軸と中心を同じくする磁界コイル７２を基板ホルダー ７４の下にさらに配置している。なお、基板ホルダー７４は、加熱／冷却循環系 ７５によって冷却または加熱される。永久磁石７６がパケット室７１の周囲に図 ２において先に説明したのと同様にして配置されており、図５Ａに示されている ような尖端磁界７７を発生するようになされている。付加磁界コイル７２には、 コイル６９．７０を流れる電流とは向きが反対の電流が流される。これによって 、磁気尖端（この場合はリング尖端であるが）がほぼ基板７８の平面内の位置に さらに付加され、この平面は、Ｎ極−８極永久磁石７６によって生成される線状 尖端と事実上直交する。

上記の場合と同じように、ガスが注入ポート１１からプラズマ発生器１０’　に 注入され、また他の供給チューブ１１°からステンレス鋼リング３６を介してパ ケット室７１にも注入される。リング３６は穴３７を具備しており、この穴３７ の大きさよりもリング３６の直径の方が大きくなっている。穴３７からは基板７ ８に向けてガスが均一に流される。主ガス供給が用いられない場合には、このリ ング３６から、プラズマ源に対してもガスを供給するようにすることもできる。

変調ドライバ７３によって、コイル７２を流れる電流を時間とともに多少変動さ せることによって、リング尖端平面を、基板７８の平面を中心にして上下方向に 変動させるようにし、これによって、基板に入射するプラズマの基板をよぎる方 向のプラズマプロファイルが時間的に平均化され、均一性がさらに高められる。

下部コイルの時間変化を用いたこの方法は、図２に示した構成の場合のように磁 気パケットが採用されていない場合においても、均一性を高めるために採用する ことができるが、この場合、出口領域のコイル２８に、プラズマ発生チャンバー １０°のコイル２４．２５とは反対向きの電流を流し、これによって、リング尖 端を基板平面内に生成するようにする。

図６は、本発明による他の例を示したものであり、ＲＦ発生源をスパッタターゲ ットと組み合わせて用いるのに適した事例である。プラズマ発生チャンバー１０ ”は、円筒形状をしており、非導電体材料で作られている。また、プラズマ発生 チャンバー１０”のまわりには、その縦軸に直交する平面内に図１の例と同様に アンテナ１２゜が取り付けられている。軸方向の磁界はプラズマ発生チャンバー １０″のまわりの磁界コイル８０．８１、および処理室９１のまわりの磁界コイ ル８２．８３とによって供給される。プラズマ９０は、プラズマ発生器１０”か ら処理室９１に輸送され、さらに磁界にそって、最も下部のスパッタターゲット ９３まで流れる。なお、スパッタターゲット９３は、電源９４によって大きな負 電圧（およそ−７００Ｖ）にバイアスされている。基板ホルダーが導電体である 場合には、ＤＣ電源を用いて、電荷の維持が行われるが、もし基板ホルダーが非 導電体の場合には、代わりに交流電源が用いられる。プラズマの直径は、磁界を 制御することによって、ターゲットの直径に順応させられる。ターゲット９３か らスパッタされた材料は、ターゲットの周囲に並置された基板９６の上にデポジ ットされる。ターゲット９３の上部の平面内に配置された水平バッフル９７を用 いて基板近傍のガス圧力を制御することができる。またこの水平バッフル９７を 用いることによって、他のガスを流入口９８を介して基板近傍に導びくようにす ることもできる。基板９６は基板ホルダーにスパッタターゲットよりも上に位置 するようにマウントされる。スパッタされた材料を均一にデポジションできるよ うに、基板ホルダー１０１は垂直軸のまわりに回転することが可能となっている 。基板ホルダー１０１は中央部に開口が設けられており、この開口を通ってプラ ズマがプラズマ発生器１０”から磁界にそってスパッタターゲット９３まで達す ることができるようになっている。

図７は、図１に示したアンテナを用いた図３に示した本発明による装置のプラズ マ電流密度についてｍＡ／ｃｍ２の単位で測定されたデータを示したものであり 、測定は高速注入ラングミューアブローブを用いて基板のすぐ上の平面内位置に おいて行ったものである。このときのＲＦ周波数は１３．５６ＭＨｚであり、市 販のＲＦ電源を用いて２．ＯｋＷのＲＦ主電力図１に示したような整合ボックス を介して供給した。このデータは、０から１０００ガウスの間のプラズマ発生チ ャンバー１０゛内の磁界に対して、プラズマ電流密度をこの磁界の関数としてめ たものである。０から１６０ガウスまでの磁界に対するデータについては別途図 ８に示した。なお、ガス圧力は約１ｍＴｏｒｒである。２０ガウスの低い磁界に おいて、電流密度は、はぼ４０ｍＡ／ｃｍ２に達する。

さらに磁界を１００ガウスあるいはそれ以上に増加させると、１４０ｍＡ／ａｍ ’のレベルに達する高いプラズマ密度が得られる。これらのデータから、低い磁 界において共鳴が存在し、従来知られていなかった、驚くべきほど高いプラズマ 電流密度が得られることがわかる。磁界強度を単調に増加していくと、中間領域 以降において共鳴が再び起こり、ここでは、電流密度が減少する。

図９は、ガス圧力が２ｍＴｏ　ｒ　ｒ、プラズマ発生チャンバー内の磁界が２５ ０ガウスであるときに、ＲＦ主電力関数として、基板平面に達する全プラズマ流 束をアンペアの単位で測定したときのデータを示したものである。

全プラズマ流束としては、直径８インチ（２０ｃｍ）内に達したものをめた。約 ４インチ（１０ｃｍ）のプラズマ発生チャンバーから基板上に入射する全プラズ マ流束は１５アンペアもの高い値に達している。

図１０は図１に示したようなアンテナを備えた図３のような構成のプラズマ源の 動作をプラズマ発生チャンバー内のガスの圧力の関数として表したものであり、 このプラズマ発生源が（１ｍＴｏ　ｒ　ｒ以下の）低い圧力から高い圧力まで、 効率よく動作することがわがる。なお、このプラズマ源は、１００ｍＴｏｒｒ以 上の高い圧力でも完全な動作が可能である。

図１１はプラズマの均一性について示したものである。

この測定は、プラズマ発生チャンバー１０゛の出口から６インチ下の位置のパケ ット室４０の内部に基板４５を配置し、図１に示したようなアンテナを備えた図 ３のような装置を用いて行った。プラズマ発生チャンバー１０’内の磁界は１５ ０ガウス、圧力は約２ｍＴｏ　ｒ　ｒである。

プラズマは、８インチ（２０ｃｍ）を越える幅にわたって非常に均一となってい る。これと同程度の均一性が、図５に示した尖端磁気装置を用いて、磁界コイル ６９．７０に流れる電流と反対向きの電流を磁気コイル７２に流した場合におい ても達成されている。

以上に説明したように、本発明のシステムおよび装置を用いれば、プラズマ発生 チャンバーに具備させた単一ループアンテナを用いて、低い周波数のホイッスラ ー波励起を起こさせることによって、均一なプラズマを得ることが可能である。

適当な磁界条件下における、プラズマ負荷、および選択されたＲＦ電力との相互 作用によってプラズマが処理室まで伸張し、所望の形状の大面積にわって高プラ ズマ電流密度と大きな全プラズマ流束とを供給することが可能である。低磁界強 度および大磁界強度の２つのモードのどちらも利用可能であり、また、エツチン グ、デポジション、およびスパッタのいずれの処理に対しても採用することが可 能である。

以上に、本発明を、いろいろな形態や変形について説明したが、本発明はこれら のみに限定されることなく、添付の請求の範囲に属するすべての変形を含むもの である。

ｎＧ、、　１ ＦＩＧ、　２ ＦＩＧ、　４ ’ＦＩＧ、　４＾ ＦＩＧ、　６ ゛　磁界［Ｇ１ 口Ｇ、　７ 磁界［Ｇ］ ＦＩＧ、　８ □電力［ＫＷ］ ＦＩＧ、　９ 圧　ソＪ　［ｍＴＯＲＲ］ ＦＩＧ、　１０ 位置［Ｃｍ］ ＦＩＧ、１１ フロントページの続き （５１）　Ｉｎｔ、　Ｃ１，５識別記号　庁内整理番号ＨＯＩＬ　２１／２０５ 　７３５２−４Ｍ２１／３０２　Ｂ　９２７７−４Ｍ Ｈ０５Ｈ１／４６　９０１４−２Ｇ （７２）発明者　コン、ロバート・ダブリュアメリカ合衆国　９００２５　カリ フォルニア、ロサンゼルス、バーネル・アヴエニュ １８１８、ナンバー　１ （７２）発明者　ピアソン、デビット・シーアメリカ合衆国　９００６８　カリ フォルニア、ロサンゼルス、バーハム・プールヴアード３６７４、ナンバー　エ ル１１５ Ｉ （７２）発明者　デッカムプライアー、アレクシス・ピーアメリカ合衆国　９１ ５０１　カリフォルニアバーバンク、ノースパケネスーロード ４２１、ナンバー　２０５ （７２）発明者　ショー９　タツオ ナゴヤ、ミズホク、ヨウメイチョウ　１−５、ヨウメイリョウ

Claims (35)

【特許請求の範囲】
1. １．高密度プラズマを発生するためにシステムにおいて、該システムが、 円筒形状をしたプラズマ閉じ込めチャンバーを具備し、さらにまた イオン化すべきガスを上記チャンバーに注入するための手段を具備し、さらにま た 上記円筒形状チャンバーを取り囲む単一ループエレメントを備えたアンテナ手段 を具備し、上記ループエレメントが、上記チャンバーの長さ方向にそっての中間 的な領域に位置する上記チャンバーの中心軸に対して４５度を越える角度の平面 内に配置されており、さらにまた上記チャンバーおよび上記アンテナ手段に隣接 して配置された、軸方向の磁界を上記チャンバー内に発生するための手段を具備 し、さらにまた 上記アンテナ手段に結合された、上記ループアンテナエレメントを高周波エネル ギーで励起するための手段を具備している、 ことを特徴とするシステム。
2. ２．上記磁界が１０００ガウス以下であり、上記プラズマ密度が１０１３／ｃｍ ３を越える値であり、上記ループエレメントが磁界に対して約９０度の角度をな していることを特徴とする、請求範囲第１項に記載のシステム。
3. ３．上記システムが第１のプラズマ電流・密度ピークを５０ガウス近傍に有して おり、また第２のプラズマ電流・密度ピークを４００ガウス近傍に有しているこ とを特徴とする、請求範囲第２項に記載のシステム。
4. ４．上記高周波エネルギが１３．５６ＭＨｚ帯であり、また上記の励起のための 手段がインピーダンス整合手段をさらに備えていることを特徴とする、請求範囲 第３項に記載のシステム。
5. ５．上記ループエレメントから与えられる波の電界のモード構成がｍ＝０モード であって２π／ｋｚのピッチを有しており、ωを励起周波数、ωｃを電子サイク ロトロン角周波数、ωｐをプラズマ周波数、ｋｚをプラズマの軸方向の波数、ａ をプラズマ半径とするときｋｚが分散関係式［ω／ωｃ−ωｐ２／Ｃ２ｋｚ２］ ２＝１＋（３．８３／ｋｚａ）２と位相速度ω／ｋｚとによって定められること を特徴とする、請求範囲第１項に記載のシステム。
6. ６．Ωｃをイオンサイクロトロン周波数とするとき、Ωｃ＜ω＜ωｃの関係を有 する低い周波数のホイッスラー波によってプラズマが励起されることを特徴とす る、請求範囲第５項に記載のシステム。
7. ７．上記のプラズマ密度が１０１３を越え、また、上記チャンバーが非磁性体絶 縁性チャンバーであることを特徴とする、請求範囲第６項に記載のシステム。
8. ８．上記円筒形状チャンバーが軸方向に出口開口を有しており、上記システムが 、さらに、上記円筒形状チャンバーに隣接して配置され上記出口開口を介して上 記円筒形状チャンバーと連絡されている処理室と、上記処理室内にて処理すべき 要素を支持するための手段とを有しており、上記処理室が上記円筒形状チャンバ ーよりも大きな断面積を有していることを特徴とする、請求範囲第１項に記載の システム。
9. ９．上記処理室がプラズマをその中に維持するための手段を有していることを特 徴とする、請求範囲第８項に記載のシステム。
10. １０．上記のプラズマを維持するための手段が、上記処理室のまわりの磁気手段 からなっており、これによって磁気バケット室を定めるようになされていること を特徴とする、請求範囲第９項に記載のシステム。
11. １１．上記の磁気バケット室の平面構造が長方形であり、また上記システムが、 それぞれ関連する単一ループアンテナエレメントをその周囲に備え、磁気バケッ ト室にそって配置された、少なくとも２つのプラズマ閉じ込めチャンバーを有し ていることを特徴とする、請求範囲第１０項に記載のシステム。
12. １２．上記システムが、それぞれ関連する単一ループアンテナをその周囲に備え た少なくとも２つのプラズマ閉じ込めチャンバーと、上記アンテナを直列に結合 して高周波エネルギで上記アンテナを励起するための回路手段とを有しているこ とを特徴とする、請求範囲第８項に記載のシステム。
13. １３．上記システムが、処理すべき基板を上記処理室内のプラズマの経路内に維 持するための手段をさらに有していることを特徴とする、請求範囲第８項に記載 のシステム。
14. １４．上記システムが、尖端磁界を基板領域内に維持するための手段をさらに有 しており、上記尖端磁界が上記チャンバー内の軸方向磁界と対向するようになさ れていることを特徴とする、請求範囲第１３項に記載のシステム。
15. １５．上記の尖端磁界を維持するための手段が、尖端磁界強度を変化させて、基 板におけるプラズマ流束密度を時間的に平均化させる手段を有していることを特 徴とする、請求範囲第１４項に記載のシステム。
16. １６．上記システムが、上記処理室内のプラズマ経路中に配置されたスパッタタ ーゲットおよびスパッタターゲットホルダーと、上記円筒形状チャンバーと上記 スパッタターゲットとの間のプラズマ経路周辺の上記スパッタターゲットからス パッタされた材料の経路内に配置された基板手段とを有していることを特徴とす る、請求範囲第８項に記載のシステム。
17. １７．基板を処理するためのプラズマ処理装置において、該装置が、 （ａ）プラズマ発生チャンバーの外部にこれを取りまくように近接して配置され た単一電流ループからなる、周波数が典型的にはＲＦの範囲内である電磁波を放 射するアンテナを有し、さらにまた、 （ｂ）円筒状プラズマチャンバーを有し、該円筒状プラズマチャンバーが上記ア ンテナに近接して配置され上記アンテナと電磁気的な結合を有するようになされ ており、該円筒状プラズマ発生チャンバーの縦軸と上記電流ループとが互いに直 交するか、あるいは９０度より小さな角度をなすようになされており、さらにま た、（ｃ）第１の流体インジェクタを有し、該第１の流体インジェクタによって 流体が上記プラズマ発生チャンバー中に導入され、これによって、プラズマを上 記プラズマ発生チャンバー内に発生させることを可能とするようになされており 、さらにまた、 （ｄ）磁界発生装置を有し、該磁界発生装置によって磁界が発生されるようにな されており、さらにまた、（ｅ）処理室を有し、上記磁界によって該処理室にプ ラズマが輸送されるようになされており、さらにまた、（ｆ）第２の流体インジ ェクタを有し、該第２の流体インジェクタによって流体が上記処理室中に導入さ れるようになされており、さらにまた、 （ｇ）電流コントローラを有し、該電流コントローラによって、磁界発生装置内 の電流を制御し、これによってプラズマの形状を制御するようになされており、 さらにまた、 （ｈ）基板ホルダーを有し、該基板ホルダーが上記処理室内に存在するようにな されており、さらにまた（ｉ）基板を有し、該基板が上記基板ホルダー上にマウ ントされており、これによって、該基板がプラズマにさらされるようになされて いる、 ことを特徴とする装置。
18. １８．さらに、 （ｊ）上記基板ホルダー上に配置された基板に対して高周波電力を供給するため の補助高周波発生器を有し、さらにまた、 （ｋ）高周波励起装置を有し、該高周波励起装置によって高周波電圧および電流 が発生されるようになされており、さらにまた、 （ｌ）整合回路を有し、該整合回路によって上記高周波励起装置と上記アンテナ とが相互接続され、これによって、上記高周波励起装置から上記アンテナヘの高 周波エネルギの効率のよい転送が促進されるようになされている、 ことを特徴とする請求範囲第１７項に記載の装置。
19. １９．発生された磁界が事実上上記プラズマ発生チャンバーの縦軸と平行となっ ていることを特徴とする請求範囲第１７項に記載のプラズマ処理装置。
20. ２０．上記基板ホルダーが、実質的に電気的に絶縁されている状態で上記処理室 内に支持されていることを特徴とする請求範囲第１９項に記載のプラズマ処理装 置。
21. ２１．上記基板ホルダーが （ａ）銅ブロックと、 （ｂ）上記の銅ブロックの温度を調節することを可能とする熱制御手段、 とから構成されていることを特徴とする請求範囲第２０項に記載のプラズマ処理 装置。
22. ２２．第２の流体インジェクタが多孔性エレメントとして形成されており、これ によって、ガスを該エレメント内に導いて該エレメントから上記処理室にガスを 逃がすようになされていることを特徴とする請求範囲第２１項に記載のプラズマ 処理装置。
23. ２３．上記の多孔性エレメントがリングとして形成されており、該リングがチュ ーブとして構成されており、該チューブにはガスが上記リングから上記処理室に 逃げることができるように穴が開けられていることを特徴とする請求範囲第２２ 項に記載のプラズマ処理装置。
24. ２４．上記プラズマ発生チャンバーが石英円筒であることを特徴とする請求範囲 第２３項に記載のプラズマ処理装置。
25. ２５．複数の磁石をさらに有し、該磁石が上記処理室に近接して円周上に配置さ れており、隣接する磁石のＮ極とＳ極とが互いに反対の向きを有するようになさ れていることを特徴とする請求範囲第１７項に記載のプラズマ処理装置。
26. ２６．上記の処理室が上記プラズマ発生チャンバーの断面積よりも大きな断面積 を有することを特徴とする請求範囲第２５項に記載のプラズマ処理装置。
27. ２７．上記の処理室が実質的にステンレス鋼によって形成されていることを特徴 とする請求範囲第２６項に記載のプラズマ処理装置。
28. ２８．上記の処理室の断面が正則幾何学形状をしていることを特徴とする請求範 囲第２７項に記載のプラズマ処理装置。
29. ２９．さらに磁界発生装置が付加されており、該磁界発生装置が上記基板ホルダ ーの背後の上記基板のわきに、上記プラズマ発生チャンバーと対向するように、 他の磁界発生装置と実質的に平行な平面内に配置され、他の磁界発生装置が発生 する磁界と逆向きの磁界を発生するようになされていることを特徴とする請求範 囲第２５項に記載のプラズマ処理装置。
30. ３０．上記基板ホルダーの背後に配置された上記磁界発生装置が、時間的に変化 する磁界を発生するようになされていることを特徴とする請求範囲第２９項に記 載のプラズマ処理装置。
31. ３１．さらに磁界発生装置が付加されており、該磁界発生装置が上記基板ホルダ ーの背後の上記基板のわきに、上記プラズマ発生チャンバーと対向するように、 他の磁界発生装置と実質的に平行な平面内に配置され、他の磁界発生装置が発生 する磁界と逆向きの磁界を発生するようになされていることを特徴とする請求範 囲第１７項に記載のプラズマ処理装置。
32. ３２．上記基板ホルダーの背後に配置された上記磁界発生装置が、時間的に変化 する磁界を発生するようになされていることを特徴とする請求範囲第３１項に記 載のプラズマ処理装置。
33. ３３．（ａ）少なくとも１つのターゲットを有し、さらにまた （ｂ）バイアス手段を有し、該バイアス手段によって上記ターゲットに電圧が供 給され、これによって、プラズマイオンが上記ターゲットを衝撃することができ るようになされ、また上記ターゲットからの材料が基板上にデポジットされるよ うになされている、 ことを特徴とする、スパッタデポジションのための、請求範囲第１７項に記載の プラズマ処理装置。
34. ３４．さらに、 （ａ）複数のプラズマ発生チャンバーを有し、該プラズマ発生チャンバーのそれ ぞれが協同的に上記処理室に接続されており、さらにまた （ｂ）複数のアンテナを有し、各アンテナが電磁気的に上記の各プラズマ発生チ ャンバーと結合されており、さらにまた （ｃ）複数の磁界発生装置を有し、各磁界発生装置が磁気的に上記の各プラズマ 発生チャンバーと結合されている、 ことを特徴とする、請求範囲第１７項に記載のプラズマ処理装置。
35. ３５．さらに、 （ａ）複数のプラズマ発生チャンバーを有し、該プラズマ発生チャンバーのそれ ぞれが協同的に上記処理室に接続されており、各プラズマは上記プラズマ発生チ ャンバーの縦軸に対して同軸に発生されるようになされ、さらにまた （ｂ）複数のアンテナを有し、各アンテナが電磁気的にプラズマ発生チャンバー と結合されており、さらにまた（ｃ）複数の磁界コイルを有し、該磁界コイルが 上記処理室に近接して配置されており、さらにまた（ｄ）複数の磁界発生装置を 有し、各磁界発生装置が磁気的に上記の各プラズマ発生チャンバーと結合されて おり、さらにまた （ｅ）上記処理室内にマウントされた複数の基板ホルダーを有する、 ことを特徴とする、請求範囲第１７項に記載のプラズマ処理装置。