JPH09232097A - 磁気中性線放電型プラズマ利用装置 - Google Patents
磁気中性線放電型プラズマ利用装置Info
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- JPH09232097A JPH09232097A JP8033441A JP3344196A JPH09232097A JP H09232097 A JPH09232097 A JP H09232097A JP 8033441 A JP8033441 A JP 8033441A JP 3344196 A JP3344196 A JP 3344196A JP H09232097 A JPH09232097 A JP H09232097A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】磁場零の空間的位置が接続して存在することに
よって形成される磁気中性線に沿って電場をかけ、気体
を放電させることによりプラズマを発生させ、これをプ
ラズマ源として必要とする多くの分野に供する。 【解決手段】磁場零の空間的位置が接続して存在するこ
とによって形成される磁気中性線を形成するための手段
と、その磁気中性線に沿った電場を印加するための手段
と、プラズマを発生させる手段と、プラズマの電位を設
定する電極手段とをもって構成される。
よって形成される磁気中性線に沿って電場をかけ、気体
を放電させることによりプラズマを発生させ、これをプ
ラズマ源として必要とする多くの分野に供する。 【解決手段】磁場零の空間的位置が接続して存在するこ
とによって形成される磁気中性線を形成するための手段
と、その磁気中性線に沿った電場を印加するための手段
と、プラズマを発生させる手段と、プラズマの電位を設
定する電極手段とをもって構成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気中性線放電型
プラズマ利用装置に関するものである。
プラズマ利用装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】プラズマそのものは産業上広い分野に利
用されているが、使われているプラズマの特性には大き
く分けて２種類ある。１つは、熱プラズマと呼称されて
いるプラズマで、アーク放電プラズマ等はその典型であ
り、プラズマの温度は電子もイオンも千度台を越えない
が使用する気体圧力は大気圧、ないしは僅かに減圧した
程度であって、主として金属の溶解、溶接、溶着等に用
いられている。もう１つは非平衡・低密度プラズマと称
されるもので、電子の温度に比べてイオンの温度が１桁
以上低いこともあり、ために非平衡といわれ、密度も熱
プラズマに比べて一般的に低い。この用途は半導体製造
に代表されるスパッタリング、エッチング、イオン入
射、コーディングやアッシング等のプラズマ処理用に用
いることを主としている。非平衡・低密度プラズマとし
てプラズマプロセシング用に使われているものの多く
は、 ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）プラズマ、 プラナーマグネトロンプラズマ、 ＩＣＰ（インダクティブ・カップリング・プラズ
マ） であるが、は生成されるプラズマの電子の速度自身が
磁場と直角方向と平行方向とで大きく異なり、この速度
分布の異方性に基づく現象としてプラズマの振舞に関す
る各種不安定状態の惹起や、異常な振動によるエネルギ
ー損失を誘起することや荷電損傷（チャージアップダメ
ージ）等、不具合なことがおき易い。のプラナーマグ
ネトロン放電の利用については、使用する磁石形状に基
づくプロセス効果の不均一性から仲々逃れることが出来
ない。のＩＣＰは一世紀以上も以前から経験されてい
る高周波放電プラズマであるが、生成されるプラズマは
常に塊（バルク）状で、従って中央濃く周辺薄く、しか
も導入ガスの割に電離度が低く、プラズマ密度も低い。
マイクロ波放電プラズマもほぼＩＣＰと同様である。更
に又、イオン入射や高速中性子入射のためプラズマから
イオン等を引出す場合は、プラズマが充分熱化してマク
スウエル分布していることが肝要であり、多くの場合プ
ラズマ生成のために加えられた電場により過加速電子が
存在してマクスウエル分布からずれていることがあり、
引出し制御を確実にすることが出来ないでいることのほ
か、生成するプラズマ電位の制御が意の儘に出来ず、た
めにプラズマまかせになっており、多くの場合浮遊電位
の電極を介して加速、減速を試みるしかない機構となっ
ている。
用されているが、使われているプラズマの特性には大き
く分けて２種類ある。１つは、熱プラズマと呼称されて
いるプラズマで、アーク放電プラズマ等はその典型であ
り、プラズマの温度は電子もイオンも千度台を越えない
が使用する気体圧力は大気圧、ないしは僅かに減圧した
程度であって、主として金属の溶解、溶接、溶着等に用
いられている。もう１つは非平衡・低密度プラズマと称
されるもので、電子の温度に比べてイオンの温度が１桁
以上低いこともあり、ために非平衡といわれ、密度も熱
プラズマに比べて一般的に低い。この用途は半導体製造
に代表されるスパッタリング、エッチング、イオン入
射、コーディングやアッシング等のプラズマ処理用に用
いることを主としている。非平衡・低密度プラズマとし
てプラズマプロセシング用に使われているものの多く
は、 ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）プラズマ、 プラナーマグネトロンプラズマ、 ＩＣＰ（インダクティブ・カップリング・プラズ
マ） であるが、は生成されるプラズマの電子の速度自身が
磁場と直角方向と平行方向とで大きく異なり、この速度
分布の異方性に基づく現象としてプラズマの振舞に関す
る各種不安定状態の惹起や、異常な振動によるエネルギ
ー損失を誘起することや荷電損傷（チャージアップダメ
ージ）等、不具合なことがおき易い。のプラナーマグ
ネトロン放電の利用については、使用する磁石形状に基
づくプロセス効果の不均一性から仲々逃れることが出来
ない。のＩＣＰは一世紀以上も以前から経験されてい
る高周波放電プラズマであるが、生成されるプラズマは
常に塊（バルク）状で、従って中央濃く周辺薄く、しか
も導入ガスの割に電離度が低く、プラズマ密度も低い。
マイクロ波放電プラズマもほぼＩＣＰと同様である。更
に又、イオン入射や高速中性子入射のためプラズマから
イオン等を引出す場合は、プラズマが充分熱化してマク
スウエル分布していることが肝要であり、多くの場合プ
ラズマ生成のために加えられた電場により過加速電子が
存在してマクスウエル分布からずれていることがあり、
引出し制御を確実にすることが出来ないでいることのほ
か、生成するプラズマ電位の制御が意の儘に出来ず、た
めにプラズマまかせになっており、多くの場合浮遊電位
の電極を介して加速、減速を試みるしかない機構となっ
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】磁場零の空間的位置が
接続していることにより形成される磁気中性線に沿って
電場を印加して導入気体を放電させ、プラズマを生成さ
せることは本発明者が世に初めて行った方式であり、昨
今学会発表等で、ＩＣＰ等との対比から、この磁気中性
線放電(Magnetically Neutral Line Discharge)プラズ
マはＮＬＤプラズマと呼称され注目されるようになっ
た。本発明では、磁場零が連なる磁気中性線に沿って電
場を印加することによって出来るプラズマが、磁場零点
の上下左右で磁場の向きが逆転していることのためにＥ
ＣＲプラズマの如き速度空間に異方性を生じることが少
なく、電場を強くしてパワーを入れる程よく熱化され、
マクスウエル分布となることを利用して荷電損傷の機会
を最少にすることができること、又特開平７−90632に
開示されているように、生成するプラズマの特性（温度
や密度）やサイズ及び被処理体との間の距離を自由に制
御することができることにより、面上均一なプロセッシ
ングを行うことが出来ること、及び印加する電場を高周
波にした場合はその周波数に関連する複合加熱効果によ
りＩＣＰより低圧気体領域で高密度プラズマを生成する
ことができること等により、従来のプラズマ生成方式が
もっている上述のような欠陥を抜本的に解決して優れた
プラズマ処理を実現しようとするものであることに加え
て、磁場零点の上下左右で磁場の向きが逆転していると
いう構造から磁場零点を通る磁力線（セパラトリックス
といわれる）に沿って電子やイオンが運動し易いことを
利用し、生成したプラズマ電位（ポテンシャル）を自由
に制御してプラズマからのイオン引出し等を計画通りに
実現しようとするものである。
接続していることにより形成される磁気中性線に沿って
電場を印加して導入気体を放電させ、プラズマを生成さ
せることは本発明者が世に初めて行った方式であり、昨
今学会発表等で、ＩＣＰ等との対比から、この磁気中性
線放電(Magnetically Neutral Line Discharge)プラズ
マはＮＬＤプラズマと呼称され注目されるようになっ
た。本発明では、磁場零が連なる磁気中性線に沿って電
場を印加することによって出来るプラズマが、磁場零点
の上下左右で磁場の向きが逆転していることのためにＥ
ＣＲプラズマの如き速度空間に異方性を生じることが少
なく、電場を強くしてパワーを入れる程よく熱化され、
マクスウエル分布となることを利用して荷電損傷の機会
を最少にすることができること、又特開平７−90632に
開示されているように、生成するプラズマの特性（温度
や密度）やサイズ及び被処理体との間の距離を自由に制
御することができることにより、面上均一なプロセッシ
ングを行うことが出来ること、及び印加する電場を高周
波にした場合はその周波数に関連する複合加熱効果によ
りＩＣＰより低圧気体領域で高密度プラズマを生成する
ことができること等により、従来のプラズマ生成方式が
もっている上述のような欠陥を抜本的に解決して優れた
プラズマ処理を実現しようとするものであることに加え
て、磁場零点の上下左右で磁場の向きが逆転していると
いう構造から磁場零点を通る磁力線（セパラトリックス
といわれる）に沿って電子やイオンが運動し易いことを
利用し、生成したプラズマ電位（ポテンシャル）を自由
に制御してプラズマからのイオン引出し等を計画通りに
実現しようとするものである。
【０００４】プラズマプロセッシング工程において最近
とみに大きな課題となってきたのは、ウェハー等の被処
理体表面上の不要微粒子（ごみ、パ−ティクル）の存在
であり、これを排除又は除去することが重要な技術とな
ってきた。ウェハーの処理容器内への導入・搬送・取出
等の移動時におけるパーティクルの面上付着を極力防い
だとしても、処理過程でのパーティクルの発生・付着の
排除は根源的な課題である。処理中化学反応の結果とし
て生ずる固形微粒子は避け難いが、プラズマ処理におい
てはマクスウエル分布から離れた過加速電子の存在は荷
電損傷の原因となるのでこれを極力排除しておくことが
必要であり、この見地から常にマクスウエル分布してい
るＮＬＤプラズマが要求されている。又、被処理体表面
形状に合わせて適切な形や距離に任意の特性（温度や密
度）をもつプラズマをつくり、平面処理のみならず立体
処理も可能にすることも、ＮＬＤプラズマを必要とする
課題である。そして又、方向性が厳しく要求されるエッ
チング等では、ＮＬＤプラズマを使った高イオン束を活
用することが考えられ、更にその適用中イオンの電荷の
存在が問題となる時はこれを中性化し、高速中性粒子束
として用いることが構想される。
とみに大きな課題となってきたのは、ウェハー等の被処
理体表面上の不要微粒子（ごみ、パ−ティクル）の存在
であり、これを排除又は除去することが重要な技術とな
ってきた。ウェハーの処理容器内への導入・搬送・取出
等の移動時におけるパーティクルの面上付着を極力防い
だとしても、処理過程でのパーティクルの発生・付着の
排除は根源的な課題である。処理中化学反応の結果とし
て生ずる固形微粒子は避け難いが、プラズマ処理におい
てはマクスウエル分布から離れた過加速電子の存在は荷
電損傷の原因となるのでこれを極力排除しておくことが
必要であり、この見地から常にマクスウエル分布してい
るＮＬＤプラズマが要求されている。又、被処理体表面
形状に合わせて適切な形や距離に任意の特性（温度や密
度）をもつプラズマをつくり、平面処理のみならず立体
処理も可能にすることも、ＮＬＤプラズマを必要とする
課題である。そして又、方向性が厳しく要求されるエッ
チング等では、ＮＬＤプラズマを使った高イオン束を活
用することが考えられ、更にその適用中イオンの電荷の
存在が問題となる時はこれを中性化し、高速中性粒子束
として用いることが構想される。
【０００５】
【課題を解決するための手段】ＮＬＤプラズマ生成のた
めに印加される電場には原理的には直流又は交流がある
が、磁気中性線が閉曲線（ループ）の場合は交流が使わ
れる。課題を解決するための手段としては３つのパラメ
ータがある。１つは磁気中性線を囲んで上下左右に零か
ら増えてゆく磁気の増加率（勾配）であり、これを適正
値に設定することである。２つ目は、その適正な磁場の
勾配に見合った高周波電場の周波数の選択であり、３つ
目はその適切な磁場の勾配と高周波電場の周波数とに見
合った高周波電場そのものの強さである。これら３つの
パラメータは導入気体の種類や圧力に応じて定められる
もので、その適切な選択によりＮＬＤ独特の複合的なプ
ラズマ生成加熱効果を生み出すことが出来、ＩＣＰ等他
のプラズマ発生方法では届かない低圧領域で、高密度の
マクスウエル分布にプラズマを生成し、そのプラズマが
拡散する過程でそのままプロセッシングに用いる時は極
めて高速で均一な処理分布を実現できるほか、特殊な分
布であってもプログラムされたのと同一の分布を得るこ
とができる。
めに印加される電場には原理的には直流又は交流がある
が、磁気中性線が閉曲線（ループ）の場合は交流が使わ
れる。課題を解決するための手段としては３つのパラメ
ータがある。１つは磁気中性線を囲んで上下左右に零か
ら増えてゆく磁気の増加率（勾配）であり、これを適正
値に設定することである。２つ目は、その適正な磁場の
勾配に見合った高周波電場の周波数の選択であり、３つ
目はその適切な磁場の勾配と高周波電場の周波数とに見
合った高周波電場そのものの強さである。これら３つの
パラメータは導入気体の種類や圧力に応じて定められる
もので、その適切な選択によりＮＬＤ独特の複合的なプ
ラズマ生成加熱効果を生み出すことが出来、ＩＣＰ等他
のプラズマ発生方法では届かない低圧領域で、高密度の
マクスウエル分布にプラズマを生成し、そのプラズマが
拡散する過程でそのままプロセッシングに用いる時は極
めて高速で均一な処理分布を実現できるほか、特殊な分
布であってもプログラムされたのと同一の分布を得るこ
とができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の第１の特徴によれば、磁
場零の空間的位置が接続して存在することによって発生
される磁気中性線を形成する磁場発生手段と、その磁気
中性線に沿って電場を印加して気体を放電させることに
よってプラズマを生成させる電場発生手段とが設けら
れ、生成するプラズマが充分熱化してマクスウエル分布
となるように構成される。磁場発生手段は、磁場零の空
間的位置の上下左右で磁場の向きが逆となるように構成
され得る。また本発明の第２の特徴によれば、高速イオ
ン束を生成するために、上記第１の特徴に加えて、マク
スウエル分布のプラズマの電位を制御して高速イオン束
を生成する電極手段が設けられる。電極手段は、好まし
くは、形成される磁気中性線の近傍に設けられ、生成さ
れるプラズマの電位を設定するプラズマ電位設定用電
極、及びプラズマ生成領域より下流に設けられた高速イ
オン束引出し用電極から成ることができる。さらに本発
明の第３の特徴によれば、高速中性粒子束を生成するた
めに、上記第２の特徴に加えて、電極手段からの高速イ
オン束を中性化して高速中性粒子束を生成する中性化室
が電極手段の下流に設けられる。
場零の空間的位置が接続して存在することによって発生
される磁気中性線を形成する磁場発生手段と、その磁気
中性線に沿って電場を印加して気体を放電させることに
よってプラズマを生成させる電場発生手段とが設けら
れ、生成するプラズマが充分熱化してマクスウエル分布
となるように構成される。磁場発生手段は、磁場零の空
間的位置の上下左右で磁場の向きが逆となるように構成
され得る。また本発明の第２の特徴によれば、高速イオ
ン束を生成するために、上記第１の特徴に加えて、マク
スウエル分布のプラズマの電位を制御して高速イオン束
を生成する電極手段が設けられる。電極手段は、好まし
くは、形成される磁気中性線の近傍に設けられ、生成さ
れるプラズマの電位を設定するプラズマ電位設定用電
極、及びプラズマ生成領域より下流に設けられた高速イ
オン束引出し用電極から成ることができる。さらに本発
明の第３の特徴によれば、高速中性粒子束を生成するた
めに、上記第２の特徴に加えて、電極手段からの高速イ
オン束を中性化して高速中性粒子束を生成する中性化室
が電極手段の下流に設けられる。
【０００７】本発明の用途は原理的には上記熱プラズマ
生成の為及び非平衡低密度プラズマ生成の為の両方に適
用され得るが、これまでの所前者の熱プラズマ用として
の実績はない。後者については特開平７−９０６３２号
公報に記載されている様に好適の例があり、プラズマ処
理に関する分野で利用され始めている。
生成の為及び非平衡低密度プラズマ生成の為の両方に適
用され得るが、これまでの所前者の熱プラズマ用として
の実績はない。後者については特開平７−９０６３２号
公報に記載されている様に好適の例があり、プラズマ処
理に関する分野で利用され始めている。
【０００８】
【実施例】以下添附図面を参照して本発明の実施例につ
いて説明する。図１には本発明の一実施例の磁気中性線
放電型プラズマ利用装置の要部を原理的に示し、１は誘
電体真空チャンバで、下部に排気口２、上部に使用気体
導入口３がそれぞれ設けられている。４〜６は、磁場零
の空間的位置が接続して存在することによって発生され
る磁気中性線を形成する電磁コイルであり、電磁コイル
４、６は順巻きコイルであり、電磁コイル５は逆巻きコ
イルであり、いずれも誘電体真空チャンバ１の側壁の外
側に設けられている。真空チャンバ１の上壁の外側には
プラズマ生成用高周波コイル７が設けられている。また
８はプラズマ電位設定用同形帯状電極で、上部より逆巻
きコイル５のレベルに吊るされている。９は高速イオン
束引出し用の金網状電極で、プラズマ生成領域より下流
に設けられている。なお10は試験の際にイオンビーム運
動量を測定するカロリーメータである。
いて説明する。図１には本発明の一実施例の磁気中性線
放電型プラズマ利用装置の要部を原理的に示し、１は誘
電体真空チャンバで、下部に排気口２、上部に使用気体
導入口３がそれぞれ設けられている。４〜６は、磁場零
の空間的位置が接続して存在することによって発生され
る磁気中性線を形成する電磁コイルであり、電磁コイル
４、６は順巻きコイルであり、電磁コイル５は逆巻きコ
イルであり、いずれも誘電体真空チャンバ１の側壁の外
側に設けられている。真空チャンバ１の上壁の外側には
プラズマ生成用高周波コイル７が設けられている。また
８はプラズマ電位設定用同形帯状電極で、上部より逆巻
きコイル５のレベルに吊るされている。９は高速イオン
束引出し用の金網状電極で、プラズマ生成領域より下流
に設けられている。なお10は試験の際にイオンビーム運
動量を測定するカロリーメータである。
【０００９】図２には本発明の別の実施例の要部を原理
的に示し、図１の装置と対応する部分は図１と同じ符号
で示す。図２に示す装置の構成は、逆巻きコイル５が誘
電体真空チャンバ１内に３支点で取り付けている点で図
１の装置と相違しており、その他の構成は図１のものと
実質的に同じである。
的に示し、図１の装置と対応する部分は図１と同じ符号
で示す。図２に示す装置の構成は、逆巻きコイル５が誘
電体真空チャンバ１内に３支点で取り付けている点で図
１の装置と相違しており、その他の構成は図１のものと
実質的に同じである。
【００１０】このように構成したＮＬＤプラズマ源の実
施例としては、上段と下段のコイル４、６に同一定電流
を、中段のコイル５に４、６のコイルに流した電流と逆
向きになるように定電流を流すことによって中段のコイ
ル５のレベルで真空チャンバ１の内側に同心円の磁気中
性ループを形成させ、プラズマ生成用高周波コイル７に
13.56MHzの高周波電流を流すことにより、ＮＬＤプラズ
マを発生させる。こうして発生したＮＬＤプラズマは高
周波電力をつぎこむ程充分熱化してマクスウエル分布し
ており、荷電損傷を起こすことなく例えばＳｉウェハー
面上にＡｒガスによるＳｉＯ2スパッタエッチングＣ3Ｆ
8ガスによる高速エッチング等に利用され、同一実験条
件でＩＣＰの場合より遥かに優れた処理効果を示してい
る。
施例としては、上段と下段のコイル４、６に同一定電流
を、中段のコイル５に４、６のコイルに流した電流と逆
向きになるように定電流を流すことによって中段のコイ
ル５のレベルで真空チャンバ１の内側に同心円の磁気中
性ループを形成させ、プラズマ生成用高周波コイル７に
13.56MHzの高周波電流を流すことにより、ＮＬＤプラズ
マを発生させる。こうして発生したＮＬＤプラズマは高
周波電力をつぎこむ程充分熱化してマクスウエル分布し
ており、荷電損傷を起こすことなく例えばＳｉウェハー
面上にＡｒガスによるＳｉＯ2スパッタエッチングＣ3Ｆ
8ガスによる高速エッチング等に利用され、同一実験条
件でＩＣＰの場合より遥かに優れた処理効果を示してい
る。
【００１１】ＮＬＤプラズマ生成に関する最大の特徴
は、空間的に所在する磁気中性線上に電子が捕捉される
傾向にあることにより、磁気中性線に沿って加えられた
電場による導入気体の放電気圧を下げることができるこ
と、及び電場を増して電力を注入すればする程マクスウ
エル分布となり、エッチングレート等の処理効率を上昇
させることができ、プロセス中磁気中性ループの半径が
固定されたままでも、処理効果のウェハー面上の均一性
が向上する（〜１％／６インチ）ことである。
は、空間的に所在する磁気中性線上に電子が捕捉される
傾向にあることにより、磁気中性線に沿って加えられた
電場による導入気体の放電気圧を下げることができるこ
と、及び電場を増して電力を注入すればする程マクスウ
エル分布となり、エッチングレート等の処理効率を上昇
させることができ、プロセス中磁気中性ループの半径が
固定されたままでも、処理効果のウェハー面上の均一性
が向上する（〜１％／６インチ）ことである。
【００１２】プラズマの電位を制御するには、ＮＬＤ配
位が独自に持つ特徴を利用する。図３は、同寸の３個の
電磁コイル４、５、６を適当な等距離おいて平行にお
き、その上、中、下段のコイルのうち上段と下段のコイ
ル４、６に同一電流を流すと同時に、中段のコイル５に
上下に流す電流と逆向きに電流を流すことによって形成
される磁場零の半径方向の位置11と磁場零を通る磁力
線：セパラトリックスを円直面上に示したものである。
図３で明かなようにセラパトリックスの磁力線は上方か
らきて、中段のコイル５を一度巻いて後下方に向かって
いるので，磁場零の点（Ｘポイントともいう）において
紙面に垂直方向に印加される交流電場によって発生する
プラズマのうちセパラトリックスの磁力線に沿って移動
する分は直ちに中段のコイル５の外側で合流すると共に
上下方向に拡散してゆく。ＮＬＤ電位がもつ独自の特徴
とはこのことである。すなわち図３の配位において、中
段のコイル５の内側（又は外側）にタングステン等の電
極材料による円形帯状の電極８を図４又は図５に示すよ
うに設置しておくことによりＮＬＤプラズマはその発生
位置である磁気零のＸポイントに極めて近いところで円
形帯状の電極８に接することになり、従ってそのＮＬＤ
プラズマの電位は円形帯状の電極８の電位によって著し
く影響を受けることになる。換言すれば円形帯状の電極
８に与える電位によって制御されるようになる。この場
合磁場零のＸポイントで発生するプラズマのうち磁力線
を横切って拡散してゆくプラズマもあるが、本来磁場が
ある以上は磁場はプラズマの動きを阻む傾向があるの
で、中性線との衝突を除けば、Ｘポイントで発生するプ
ラズマのうちセパラトリックス磁力線に沿って移動する
方が一般的に早く、且つ多く、このことは重いイオンよ
り軽い電子において著しい。従って図４または図５に示
すような円形帯状の電極８がある時は８との接触によっ
てプラズマの電位は決まり易くなる。
位が独自に持つ特徴を利用する。図３は、同寸の３個の
電磁コイル４、５、６を適当な等距離おいて平行にお
き、その上、中、下段のコイルのうち上段と下段のコイ
ル４、６に同一電流を流すと同時に、中段のコイル５に
上下に流す電流と逆向きに電流を流すことによって形成
される磁場零の半径方向の位置11と磁場零を通る磁力
線：セパラトリックスを円直面上に示したものである。
図３で明かなようにセラパトリックスの磁力線は上方か
らきて、中段のコイル５を一度巻いて後下方に向かって
いるので，磁場零の点（Ｘポイントともいう）において
紙面に垂直方向に印加される交流電場によって発生する
プラズマのうちセパラトリックスの磁力線に沿って移動
する分は直ちに中段のコイル５の外側で合流すると共に
上下方向に拡散してゆく。ＮＬＤ電位がもつ独自の特徴
とはこのことである。すなわち図３の配位において、中
段のコイル５の内側（又は外側）にタングステン等の電
極材料による円形帯状の電極８を図４又は図５に示すよ
うに設置しておくことによりＮＬＤプラズマはその発生
位置である磁気零のＸポイントに極めて近いところで円
形帯状の電極８に接することになり、従ってそのＮＬＤ
プラズマの電位は円形帯状の電極８の電位によって著し
く影響を受けることになる。換言すれば円形帯状の電極
８に与える電位によって制御されるようになる。この場
合磁場零のＸポイントで発生するプラズマのうち磁力線
を横切って拡散してゆくプラズマもあるが、本来磁場が
ある以上は磁場はプラズマの動きを阻む傾向があるの
で、中性線との衝突を除けば、Ｘポイントで発生するプ
ラズマのうちセパラトリックス磁力線に沿って移動する
方が一般的に早く、且つ多く、このことは重いイオンよ
り軽い電子において著しい。従って図４または図５に示
すような円形帯状の電極８がある時は８との接触によっ
てプラズマの電位は決まり易くなる。
【００１３】また、このＮＬＤプラズマ源からイオンを
引出すには、通常の方式のように下流領域に円形つば状
または又は円形網状電極９を設けることにより使用気体
の種類、気圧、ＮＬＤプラズマ発生のための電場の強さ
や交流電場の周波数等に応じて先のＸポイント近傍の円
形帯状の電極８の電位と連動して、円形つば状または及
び円形網状電極９の電位を制御することにより所要の高
速イオン束の引出しを行うことができる。
引出すには、通常の方式のように下流領域に円形つば状
または又は円形網状電極９を設けることにより使用気体
の種類、気圧、ＮＬＤプラズマ発生のための電場の強さ
や交流電場の周波数等に応じて先のＸポイント近傍の円
形帯状の電極８の電位と連動して、円形つば状または及
び円形網状電極９の電位を制御することにより所要の高
速イオン束の引出しを行うことができる。
【００１４】イオン束の引出しについては図１及び図２
において、金網状電極９に一定の負電圧をかけ、プラズ
マ電位設定用円形帯状電極８にかける正電圧と、カロリ
ーメータ10に表れるイオンビーム運動量との関係を調べ
た。電極８と電極９との間の放電を避けるべくヘリウム
ガスを用い、これらの電極に印加する電圧はそれぞれ数
百ボルト以下に抑えて行った結果、明らかにプラズマ電
位設定用円形帯状電極８の電圧の上昇と共にカロリーメ
ータ10の数値の上昇が認められた。なお、図１に示す構
造と図２に示す構造の比較では、同一実験条件下でカロ
リーメータ値は図２に示す構造の方が大であり、このこ
とは磁場零のＸポイントに離れて接地された円形帯状電
極との衝突によるプラズマ量の減少を暗示しているもの
と思われる。
において、金網状電極９に一定の負電圧をかけ、プラズ
マ電位設定用円形帯状電極８にかける正電圧と、カロリ
ーメータ10に表れるイオンビーム運動量との関係を調べ
た。電極８と電極９との間の放電を避けるべくヘリウム
ガスを用い、これらの電極に印加する電圧はそれぞれ数
百ボルト以下に抑えて行った結果、明らかにプラズマ電
位設定用円形帯状電極８の電圧の上昇と共にカロリーメ
ータ10の数値の上昇が認められた。なお、図１に示す構
造と図２に示す構造の比較では、同一実験条件下でカロ
リーメータ値は図２に示す構造の方が大であり、このこ
とは磁場零のＸポイントに離れて接地された円形帯状電
極との衝突によるプラズマ量の減少を暗示しているもの
と思われる。
【００１５】更にまた、ＮＬＤプラズマから得られる高
速イオン束をイオンの種類や密度に合った中性化室を通
すことにより高速中性粒子束を得ることができる。その
ような中性化室は図示実施例の装置における真空チャン
バ１の底部に連通して設けられ得る。
速イオン束をイオンの種類や密度に合った中性化室を通
すことにより高速中性粒子束を得ることができる。その
ような中性化室は図示実施例の装置における真空チャン
バ１の底部に連通して設けられ得る。
【００１６】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、磁場零の空間的位置が接続して存在することによっ
て発生される磁気中性線を形成する磁場発生手段と、そ
の磁気中性線に沿って電場を印加して気体を放電させる
ことによってプラズマを生成させる電場発生手段とを有
し、生成するプラズマが充分熱化してマクスウエル分布
となるように構成しているので、プラズマプロセッシン
グ工程においてはマクスウエル分布から離れた過加速電
子を抑えることができ、荷電損傷を避けることができる
ようになる。また、被処理体表面形状に合わせて適切な
形や距離に任意の特性（温度や密度）をもつプラズマを
つくることができるので、このことは他のプラズマ生成
法では考えられず、ために平面処理のみならず立体処理
にもＮＬＤプラズマの利用が必要になる。さらにまた、
方向性が厳しく要求される高速イオン束によるエッチン
グ等ではＮＬＤがもつその独特の配位を利用することに
よりプラズマ電位の制御が自由にできる高イオン束の生
成が可能となり、更にその適用中イオンの電荷の存在が
問題となる時はこれを中性化し、高速中性粒子束として
用いることができるようになる。
ば、磁場零の空間的位置が接続して存在することによっ
て発生される磁気中性線を形成する磁場発生手段と、そ
の磁気中性線に沿って電場を印加して気体を放電させる
ことによってプラズマを生成させる電場発生手段とを有
し、生成するプラズマが充分熱化してマクスウエル分布
となるように構成しているので、プラズマプロセッシン
グ工程においてはマクスウエル分布から離れた過加速電
子を抑えることができ、荷電損傷を避けることができる
ようになる。また、被処理体表面形状に合わせて適切な
形や距離に任意の特性（温度や密度）をもつプラズマを
つくることができるので、このことは他のプラズマ生成
法では考えられず、ために平面処理のみならず立体処理
にもＮＬＤプラズマの利用が必要になる。さらにまた、
方向性が厳しく要求される高速イオン束によるエッチン
グ等ではＮＬＤがもつその独特の配位を利用することに
よりプラズマ電位の制御が自由にできる高イオン束の生
成が可能となり、更にその適用中イオンの電荷の存在が
問題となる時はこれを中性化し、高速中性粒子束として
用いることができるようになる。
【図１】 本発明の一実施例を原理的に示す概略図。
【図２】 本発明の別の実施例を原理的に示す概略図。
【図３】 本発明の装置の動作原理を示す説明図。
【図４】 本発明の装置の動作原理を示す説明図。
【図５】 本発明の装置の動作原理を示す説明図。
１：誘電体真空チャンバ ２：排気口 ３：使用気体導入口 ４：順巻きコイル ５：逆巻きコイル ６：順巻きコイル ７：プラズマ生成用高周波コイル ８：プラズマ電位設定用円形帯状電極 ９：金網状電極 10：カロリーメータ
Claims (7)
- 【請求項１】 磁場零の空間的位置が接続して存在する
ことによって生成される磁気中性線を形成する磁場発生
手段と、その磁気中性線に沿って電場を印加して気体を
放電させることによってプラズマを発生させる電場発生
手段とを有し、生成するプラズマが充分熱化してマクス
ウエル分布となるように構成したことを特徴とする磁気
中性線放電型プラズマ利用装置。 - 【請求項２】 磁場発生手段は、磁気中性線と垂直面上
磁場零の空間的位置の上下左右で磁場の向きが逆となる
ように構成したことを特徴とする請求項１に記載の磁気
中性線放電型プラズマ利用装置。 - 【請求項３】 磁場零の空間的位置が接続して存在する
ことによって生成される磁気中性線を形成する磁場発生
手段と、その磁気中性線に沿って電場を印加して気体を
放電させることによってプラズマを発生させる電場発生
手段とを有し、生成するプラズマが充分熱化してマクス
ウエル分布となるように構成し、またマクスウエル分布
のプラズマの電位を制御して高速イオン束を生成する電
極手段を有することを特徴とする磁気中性線放電型プラ
ズマ利用装置。 - 【請求項４】 磁場発生手段は、磁場零の空間的位置の
上下左右で磁場の向きが逆となるように構成したことを
特徴とする請求項３に記載の磁気中性線放電型プラズマ
利用装置。 - 【請求項５】 電極手段が、形成される磁気中性線の近
傍に設けられ、生成されるプラズマの電位を設定・制御
するプラズマ電位設定用電極を含んでいることを特徴と
する請求項３に記載の磁気中性線放電型プラズマ利用装
置。 - 【請求項６】 電極手段が、プラズマ生成領域より下流
に設けられた高速イオン束引出し用電極を含んでいるこ
とを特徴とする請求項３に記載の磁気中性線放電型プラ
ズマ利用装置。 - 【請求項７】 磁場零の空間的位置が接続して存在する
ことによって生成される磁気中性線を形成する磁場発生
手段と、その磁気中性線に沿って電場を印加して気体を
放電させることによってプラズマを発生させる電場発生
手段とを有し、生成するプラズマが充分熱化してマクス
ウエル分布となるように構成し、またマクスウエル分布
のプラズマの電位を制御して高速イオン束を生成する電
極手段と、電極手段の下流に設けられ、電極手段からの
高速イオン束を中性化して高速中性粒子束を生成する中
性化室とを有することを特徴とする磁気中性線放電型プ
ラズマ利用装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8033441A JPH09232097A (ja) | 1996-02-21 | 1996-02-21 | 磁気中性線放電型プラズマ利用装置 |
| EP00103256A EP1006557B1 (en) | 1996-02-09 | 1997-02-06 | Apparatus for generating magnetically neutral line discharge type plasma |
| DE69737311T DE69737311T2 (de) | 1996-02-09 | 1997-02-06 | Vorrichtung zur Erzeugung eines Plasmas mit Entladung entlang einer magnetisch-neutralen Linie |
| DE69732055T DE69732055T2 (de) | 1996-02-09 | 1997-02-06 | Vorrichtung zur Erzeugung eines Plasmas mit Entladung entlang einer magnetisch neutralen Linie |
| US08/796,568 US5804027A (en) | 1996-02-09 | 1997-02-06 | Apparatus for generating and utilizing magnetically neutral line discharge type plasma |
| EP97101903A EP0789506B1 (en) | 1996-02-09 | 1997-02-06 | Apparatus for generating magnetically neutral line discharge type plasma |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8033441A JPH09232097A (ja) | 1996-02-21 | 1996-02-21 | 磁気中性線放電型プラズマ利用装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09232097A true JPH09232097A (ja) | 1997-09-05 |
Family
ID=12386630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8033441A Pending JPH09232097A (ja) | 1996-02-09 | 1996-02-21 | 磁気中性線放電型プラズマ利用装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09232097A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005032728A (ja) * | 2003-07-09 | 2005-02-03 | Snecma Moteurs | 閉じた電子ドリフトプラズマ加速器 |
| JP2007299733A (ja) * | 2006-05-01 | 2007-11-15 | Vapor Technologies Inc | プラズマ発生装置 |
-
1996
- 1996-02-21 JP JP8033441A patent/JPH09232097A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005032728A (ja) * | 2003-07-09 | 2005-02-03 | Snecma Moteurs | 閉じた電子ドリフトプラズマ加速器 |
| JP2007299733A (ja) * | 2006-05-01 | 2007-11-15 | Vapor Technologies Inc | プラズマ発生装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040106 |