JPH0368773A - 高密度プラズマ蒸着およびエッチング装置 - Google Patents
高密度プラズマ蒸着およびエッチング装置Info
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- JPH0368773A JPH0368773A JP2154989A JP15498990A JPH0368773A JP H0368773 A JPH0368773 A JP H0368773A JP 2154989 A JP2154989 A JP 2154989A JP 15498990 A JP15498990 A JP 15498990A JP H0368773 A JPH0368773 A JP H0368773A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、薄膜を基板上に蒸着させるかまたは膜を基材
から除去（エツチング）するための、プラズマ蒸着また
はエツチング法、および種々の装置に関する。
から除去（エツチング）するための、プラズマ蒸着また
はエツチング法、および種々の装置に関する。
（従来の技術）
エツチング
プラズマエツチングには、化学的活性原子またはエネル
ギーイオンの使用により物質を基板から除去することが
包含される。これは、半導体集積回路の製造において重
要な技術である。しかし、電子サイクロトロン共鳴（Ｅ
ＣＲ）を利用するマイクロ波プラズマの出現以前は、従
来からのプラズマエツチング技術では、装置充填密度の
増大によって強いられる条件を満足させることが、困難
となっていた。特に、精巧なパターンエツチング（異方
性エツチング）の条件や低損失で高選択性の条件は、当
時ではほとんど満足できないものであった。
ギーイオンの使用により物質を基板から除去することが
包含される。これは、半導体集積回路の製造において重
要な技術である。しかし、電子サイクロトロン共鳴（Ｅ
ＣＲ）を利用するマイクロ波プラズマの出現以前は、従
来からのプラズマエツチング技術では、装置充填密度の
増大によって強いられる条件を満足させることが、困難
となっていた。特に、精巧なパターンエツチング（異方
性エツチング）の条件や低損失で高選択性の条件は、当
時ではほとんど満足できないものであった。
素養
プラズマ強化・化学蒸着法は、多数の用途において物質
を基板上に蒸着させるのに広範に用いられている技術で
ある。通常のＣＶＤでは、化学反応は基板の温度により
進行し、はとんどの反応では高温（８００℃以上）であ
る。この基板での必要な高温のため、この方法は、多数
の用途、とくにミクロ電子工学、デイスプレィ、オプテ
ィカル・コーティングなどの用途において使用すること
ができなかった。プラズマの役割りは、化物物質のガス
を分解、活性化し、これにより基板の温度を低下させう
ろことである。分解、活性化およびイオン化の速度は、
プラズマ密度に比例する。そのため、できるだけプラズ
マの密度を高くすることが重要である。
を基板上に蒸着させるのに広範に用いられている技術で
ある。通常のＣＶＤでは、化学反応は基板の温度により
進行し、はとんどの反応では高温（８００℃以上）であ
る。この基板での必要な高温のため、この方法は、多数
の用途、とくにミクロ電子工学、デイスプレィ、オプテ
ィカル・コーティングなどの用途において使用すること
ができなかった。プラズマの役割りは、化物物質のガス
を分解、活性化し、これにより基板の温度を低下させう
ろことである。分解、活性化およびイオン化の速度は、
プラズマ密度に比例する。そのため、できるだけプラズ
マの密度を高く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、また硬質膜、化粧膜、ガラス膜など
の製造等、広範で種々の用途について材料を基板上に蒸
着させる、広範に用いられている方法である。一般に、
プラズマは、スパッター・ターゲット材料において生成
されるが、このスパッター・ターゲットには、約７００
ｖの陰電圧にバイアスをかける。プラズマイオン類、一
般にはアルゴンは、表面に衝撃を加え、材料をスパッタ
リングし、次いでこれは、中性原子として基板上に輸送
される。反応性ガスは、反応性スパッター蒸着（ｒｅａ
ｃｔｉｖｅ ５ｐｕｔｔｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）
と呼ばれる方法で、ホスト基板においてスパッタリング
原子と化学反応するように、導入できる。速度は、しば
しば重要で、そのため、できるだけ密度の高いプラズマ
を生成することが重要である。反応性ガスのイオン化も
、また重要で、プラズマを基板材料の付近で有すること
により補助される。また、スパッタリングは、イオンま
たはプラズマガンにより促進され次いでスパッター・タ
ーゲットに衝撃を加えるイオンによってなされる。この
場合、ターゲットのバイアス電圧は不要である。スパッ
タリング絶縁材料については、ＲＦ電圧バイアスを、ス
パッター・ターゲットに適用することができる。
の製造等、広範で種々の用途について材料を基板上に蒸
着させる、広範に用いられている方法である。一般に、
プラズマは、スパッター・ターゲット材料において生成
されるが、このスパッター・ターゲットには、約７００
ｖの陰電圧にバイアスをかける。プラズマイオン類、一
般にはアルゴンは、表面に衝撃を加え、材料をスパッタ
リングし、次いでこれは、中性原子として基板上に輸送
される。反応性ガスは、反応性スパッター蒸着（ｒｅａ
ｃｔｉｖｅ ５ｐｕｔｔｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）
と呼ばれる方法で、ホスト基板においてスパッタリング
原子と化学反応するように、導入できる。速度は、しば
しば重要で、そのため、できるだけ密度の高いプラズマ
を生成することが重要である。反応性ガスのイオン化も
、また重要で、プラズマを基板材料の付近で有すること
により補助される。また、スパッタリングは、イオンま
たはプラズマガンにより促進され次いでスパッター・タ
ーゲットに衝撃を加えるイオンによってなされる。この
場合、ターゲットのバイアス電圧は不要である。スパッ
タリング絶縁材料については、ＲＦ電圧バイアスを、ス
パッター・ターゲットに適用することができる。
従来の方法
現時点では、プラズマ蒸着およびエツチング法として、
２つの広範に用いられている方法、平行板反応器および
ＥＣＲプラズマ蒸着システムがある。
２つの広範に用いられている方法、平行板反応器および
ＥＣＲプラズマ蒸着システムがある。
平行板反応器（ダイオード）
ＲＦダイオードは、蒸着およびエツチングの両方につい
て、広範に使用されている。これは、チャツプマン［Ｃ
ｈａｐｍａｎ、 ｒグロー・ディスｆｔ−ジ・プロセス
（ＧｌｏｗＤｉｓｃｈａｒｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ）
Ｊ、ジ１ン・１ンド・サン、１９８０年１１こよる書物
に詳細に記載されている。これは、ＲＦを１３．５６Ｍ
Ｈｚで、一方の電極に容量的に結合すると共に他方の電
極を接地して、使用する。システムの圧力は、代表的に
は、１ミリトル〜１トルで、プラズマ密度は、代表的に
は１０１０電子／ｃｃである。蒸着またはエツチングの
両方が生じる速度は、エツチングまたはＣＶＤ法での蒸
着に使用される、反応性ガスの密度（圧力）とプラズマ
の密度に依存する。
て、広範に使用されている。これは、チャツプマン［Ｃ
ｈａｐｍａｎ、 ｒグロー・ディスｆｔ−ジ・プロセス
（ＧｌｏｗＤｉｓｃｈａｒｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ）
Ｊ、ジ１ン・１ンド・サン、１９８０年１１こよる書物
に詳細に記載されている。これは、ＲＦを１３．５６Ｍ
Ｈｚで、一方の電極に容量的に結合すると共に他方の電
極を接地して、使用する。システムの圧力は、代表的に
は、１ミリトル〜１トルで、プラズマ密度は、代表的に
は１０１０電子／ｃｃである。蒸着またはエツチングの
両方が生じる速度は、エツチングまたはＣＶＤ法での蒸
着に使用される、反応性ガスの密度（圧力）とプラズマ
の密度に依存する。
エツチングにおいて、放電に必要な高圧は、イオンとバ
ックグラウンド・ガスとの衝突を引き起こす。これは、
エツチングイオンまたは原子の通路を無秩序にし、また
非指向的な誘導をもたらし、マスクのアンダーカッティ
ングにつながる。これは、異方性エツチングと呼ばれる
。エツチング原子またはイオンを指向的にさせ、これに
より直接的な等方性エツチングを達成できることが、望
ましい。ＲＦダイオード放電に用いられる高圧では、等
方性エツチングを達成するには、イオンは、高いエネル
ギー（ＩＫｅＶ）を有することが必要である。しかし、
イオンの高いエネルギーは、基板、膜材料、ホトレジス
トなどの損傷をもたらしうる。
ックグラウンド・ガスとの衝突を引き起こす。これは、
エツチングイオンまたは原子の通路を無秩序にし、また
非指向的な誘導をもたらし、マスクのアンダーカッティ
ングにつながる。これは、異方性エツチングと呼ばれる
。エツチング原子またはイオンを指向的にさせ、これに
より直接的な等方性エツチングを達成できることが、望
ましい。ＲＦダイオード放電に用いられる高圧では、等
方性エツチングを達成するには、イオンは、高いエネル
ギー（ＩＫｅＶ）を有することが必要である。しかし、
イオンの高いエネルギーは、基板、膜材料、ホトレジス
トなどの損傷をもたらしうる。
プラズマは、カソードのイオン衝撃により放出された二
次電子により保持される。これらの電子は、代表的には
４００〜１００ＯＶのシース横断電圧降下により、加速
される。この高速電子は、基板に衝撃を与え、これによ
り、高い電圧シース降下をもたらす。この高電圧は、イ
オンを加速し、基板や膜材料の損傷をもたらす。高い電
圧シース降下につながる高エネルギー電子の存在は、望
ましくない。
次電子により保持される。これらの電子は、代表的には
４００〜１００ＯＶのシース横断電圧降下により、加速
される。この高速電子は、基板に衝撃を与え、これによ
り、高い電圧シース降下をもたらす。この高電圧は、イ
オンを加速し、基板や膜材料の損傷をもたらす。高い電
圧シース降下につながる高エネルギー電子の存在は、望
ましくない。
電子サイクロトロン共鳴プラズマ
２．４５ＧＨｚのマイクロ波と８７５ガウスの磁場を用
い、電子サイクロトロン共鳴を利用することの出現によ
り、低圧での高密度プラズマの生成が可能となった。プ
ラズマエツチング用のこの技術の利点は、スズキ［５ｕ
ｚｕｋ Ｌ文献名＝７４’ＢＩ波プラズマエブチング、
３４巻、１Ｇ／１１号、１９８４年発行］により記載さ
れている。低いガス圧（０，０４〜０．４Ｐａ）および
高いプラズマ密度（１，７〜７ＸＩＯ”電子／ｃ１）に
て高いエツチング速度での等方性エツチングが達成され
た。
い、電子サイクロトロン共鳴を利用することの出現によ
り、低圧での高密度プラズマの生成が可能となった。プ
ラズマエツチング用のこの技術の利点は、スズキ［５ｕ
ｚｕｋ Ｌ文献名＝７４’ＢＩ波プラズマエブチング、
３４巻、１Ｇ／１１号、１９８４年発行］により記載さ
れている。低いガス圧（０，０４〜０．４Ｐａ）および
高いプラズマ密度（１，７〜７ＸＩＯ”電子／ｃ１）に
て高いエツチング速度での等方性エツチングが達成され
た。
スズキ（米国特許第４１０１４１１号）は、ＥＣＲを用
いるプラズマエツチング装置を開示し、マツォ（米国特
許第４４０１０５４号）は、ＥＣＲを用いるプラズマ蒸
着装置を記載する。
いるプラズマエツチング装置を開示し、マツォ（米国特
許第４４０１０５４号）は、ＥＣＲを用いるプラズマ蒸
着装置を記載する。
この技術は、平行板反応器に対し多くの点で望ましいも
のであるが、いくつかの制限がある。必要な磁場が非常
に高く（１〜２ＫＧ）、これは、重たく、電力を消費す
る電磁石を使用せねばならないことを意味する。最大密
度は、ある種の形態でのカットオフまたは他の形態での
反射のいずれかにより、＋ｘｉｏ”電子／ｃ１の値に制
限される。
のであるが、いくつかの制限がある。必要な磁場が非常
に高く（１〜２ＫＧ）、これは、重たく、電力を消費す
る電磁石を使用せねばならないことを意味する。最大密
度は、ある種の形態でのカットオフまたは他の形態での
反射のいずれかにより、＋ｘｉｏ”電子／ｃ１の値に制
限される。
マイクロ波の生成・輸送用の電力供給および必要なハー
ドウェアーについての費用は、高い。均一性（またはプ
ラズマ外形の幅）も、非常に良好ではない。
ドウェアーについての費用は、高い。均一性（またはプ
ラズマ外形の幅）も、非常に良好ではない。
本発明の目的は、低周波数ホイッスラー波を用い、これ
により、前記した方法で可能であったものよりもより大
きな密度のプラズマを生成させることである。プラズマ
中での、ホイッスラー波伝導の物理現象は、以下に説明
する。
により、前記した方法で可能であったものよりもより大
きな密度のプラズマを生成させることである。プラズマ
中での、ホイッスラー波伝導の物理現象は、以下に説明
する。
ホイッスラー波
円柱形態では、これらの波は、一般にヘリコン波と呼ば
れる。古典的なヘリコン波は、リーマンおよびトーネマ
ンにより調べられ、以下の式により決定される。
れる。古典的なヘリコン波は、リーマンおよびトーネマ
ンにより調べられ、以下の式により決定される。
ＸＥ＝δＢ／δｔ、ＸＢｌ’ｏｊ、・Ｂ＝ＯＥ＝ｊｘＢ
ｏ／ｅｎｏ、 Ｅｚ・ｒ） ｊｚ式中、Ｅは電場、Ｂは
磁場、ｊは電流密度、Ｂａは真空磁場、μは誘電率、ｅ
は１つの電子当りの電荷、ｎはプラズマ密度、ηはプラ
ズマの抵抗率を意味する。
ｏ／ｅｎｏ、 Ｅｚ・ｒ） ｊｚ式中、Ｅは電場、Ｂは
磁場、ｊは電流密度、Ｂａは真空磁場、μは誘電率、ｅ
は１つの電子当りの電荷、ｎはプラズマ密度、ηはプラ
ズマの抵抗率を意味する。
チェノの導関数によれば、ｅｘｐ（ｉ（ｍ＋ｋｚ −Ｗ
ｔ）形の摂動が容易にわかり、η−０である場合、上記
式は、以下のように限定される。
ｔ）形の摂動が容易にわかり、η−０である場合、上記
式は、以下のように限定される。
２Ｂ＋α’Ｂ＝０
ここで、α−（Ｗ／ ｋＸμｏｅｎｏ／ Ｂｏ）式中、
ｊ−（α／μ。）・Ｂ、ｗは該波の角周波数、ｋは波数
（２π／λ）、λは波長を意味する。これらの式は、円
柱座標において解くことができ、分散関係式を得ること
ができる。
ｊ−（α／μ。）・Ｂ、ｗは該波の角周波数、ｋは波数
（２π／λ）、λは波長を意味する。これらの式は、円
柱座標において解くことができ、分散関係式を得ること
ができる。
ｍａ Ｊｍ（Ｔａ）＋ＴｋａＪ’ ｉ＋（Ｔａ）０式中
、Ｊｔａは、第１タイプのベッセル関数、Ｊ゛ｍはその
独立変数に関する導関数、Ｔは以下の式によって定義さ
れる横波の波数である。
、Ｊｔａは、第１タイプのベッセル関数、Ｊ゛ｍはその
独立変数に関する導関数、Ｔは以下の式によって定義さ
れる横波の波数である。
Ｔ ｔ ＝αｔ ｋｔ
記憶すべき重要なことは、−が、Ｂ−ｅｘｐ（ｉ（ｍ
（１＋ ｋｚ−ｖｔ））形の摂動の■依存性を示すモー
ド数である。
（１＋ ｋｚ−ｖｔ））形の摂動の■依存性を示すモー
ド数である。
Ｊｔ（Ｔａ）＝０
（震＝ ０）Ｊ、（Ｔａ）＝Ｔｋａ／２
α（Ｊｔ−Ｊｏ） （ｓ＝Ｉ）これは、簡単な関係式
を導く。
（震＝ ０）Ｊ、（Ｔａ）＝Ｔｋａ／２
α（Ｊｔ−Ｊｏ） （ｓ＝Ｉ）これは、簡単な関係式
を導く。
［（Ｗ／Ｗｃ）（Ｗｐ”／Ｃ”ｋｚリコ” ！ ＋
（３，８３／ｋｚ −ａ）”式中、−＝０のモードにつ
いて、 Ｗ ｃ ＝サイクロトロン角周波数 Ｗｐ＝プラズマ周波数 上記導関数は、所望のモードを励起するためのアンテナ
の設計方法を知る上で重要である。
（３，８３／ｋｚ −ａ）”式中、−＝０のモードにつ
いて、 Ｗ ｃ ＝サイクロトロン角周波数 Ｗｐ＝プラズマ周波数 上記導関数は、所望のモードを励起するためのアンテナ
の設計方法を知る上で重要である。
理解すべき別の重要なメカニズムは、プラズマによる波
動の減衰である。ボスウェルによる文献によれば、電子
衝突による波動の減衰は、実験的に観察された結果を説
明することができない。しかし、チェノは、ランダウの
減衰は、実験的に観察された大きな減衰については理論
的であったと、決定している。ランダウの減衰は、波動
の相速度とほぼ等しい速度を有するプラズマ粒子による
、プラズマの非衝突・波動減衰である。波動によるかか
る粒子の移動では、急速に変動する電場は観察されず、
したがって、該波動によりエネルギーを有効に交換する
ことができる。プラズマにおいて、波動よりも速い電子
および波動よりも遅い電子の両方が存在する。しかし、
マックスウエリアンの分布では、速い電子よりも遅つく
りしたものが多く存在し、したがって、逆の場合よりも
、波動からエネルギーをとる多量の粒子が存在する。
動の減衰である。ボスウェルによる文献によれば、電子
衝突による波動の減衰は、実験的に観察された結果を説
明することができない。しかし、チェノは、ランダウの
減衰は、実験的に観察された大きな減衰については理論
的であったと、決定している。ランダウの減衰は、波動
の相速度とほぼ等しい速度を有するプラズマ粒子による
、プラズマの非衝突・波動減衰である。波動によるかか
る粒子の移動では、急速に変動する電場は観察されず、
したがって、該波動によりエネルギーを有効に交換する
ことができる。プラズマにおいて、波動よりも速い電子
および波動よりも遅い電子の両方が存在する。しかし、
マックスウエリアンの分布では、速い電子よりも遅つく
りしたものが多く存在し、したがって、逆の場合よりも
、波動からエネルギーをとる多量の粒子が存在する。
ランダウの減衰による減衰速度は、ヘリコン波について
チェノにより算出されており、以下のように示すことが
できる： 減衰速度 ＪＩｏ（Ｋｚ）／Ｒｅ（Ｋｚ） ２ｒｆｒ ｃ’（３
，８／ａ）’ξ３ ｅ−ξ１ここに、ξ＝ｖ／ｋｚ
ｖｔｈ 式中、ｖｔｈはプラズマ電子の熱速度である。興味深い
ことは、減衰速度のｋの値に対する影響を示すことであ
る。なぜなら、それは、ξの厳格な関数だからである。
チェノにより算出されており、以下のように示すことが
できる： 減衰速度 ＪＩｏ（Ｋｚ）／Ｒｅ（Ｋｚ） ２ｒｆｒ ｃ’（３
，８／ａ）’ξ３ ｅ−ξ１ここに、ξ＝ｖ／ｋｚ
ｖｔｈ 式中、ｖｔｈはプラズマ電子の熱速度である。興味深い
ことは、減衰速度のｋの値に対する影響を示すことであ
る。なぜなら、それは、ξの厳格な関数だからである。
例えば、プラズマの密度を１０１電子／ｃｍ”、電子温
度を３ｃＶおよび駆動周波数８ ＭＨｚとすると、衝突
減衰速度は０．０６５で、ランダウ減衰速度はＫｚ＝
０．２５ｃｉ＋−’について０゜６、Ｋｚ＝Ｏ，Ｉ ２
５ｃｍ−’について０．０００５である。明白であるが
、ランダウ減衰は重要な減衰メカニズムであり、これは
、波数ｋｚに大きく依存する。
度を３ｃＶおよび駆動周波数８ ＭＨｚとすると、衝突
減衰速度は０．０６５で、ランダウ減衰速度はＫｚ＝
０．２５ｃｉ＋−’について０゜６、Ｋｚ＝Ｏ，Ｉ ２
５ｃｍ−’について０．０００５である。明白であるが
、ランダウ減衰は重要な減衰メカニズムであり、これは
、波数ｋｚに大きく依存する。
ホイッスラー波のアンテナ励起
プラズマ生成用のホイッスラー波を励起するための直ア
ンテナ構造を選択するに際し、いくつかの重要なファク
ターがある。
ンテナ構造を選択するに際し、いくつかの重要なファク
ターがある。
ａ）励起の頻度
ｂ）波動モード
ｃ）ＲＦパワーのプラズマへのカップリング効率（ａ）
励起の頻度 波動の周波数は、Ωｃ＜Ｗ＜Ｗｃ（ΩＣはイオンサイク
ロトロン周波数、ｅ Ｂ ｏ ／ Ｍ ｉ％ＷＣは電子
サイクロトロン周波数０８８７Ｍ）を満足するようなも
のとすべきである。これらの波動は、電子サイクロトロ
ン周波数よりも非常に低いもので作動する低周波の波動
である。市販の適用に関し、別の重要な考慮は、工業標
準周波数（例えば、１３．５６ＭＨｚ）の使用である。
励起の頻度 波動の周波数は、Ωｃ＜Ｗ＜Ｗｃ（ΩＣはイオンサイク
ロトロン周波数、ｅ Ｂ ｏ ／ Ｍ ｉ％ＷＣは電子
サイクロトロン周波数０８８７Ｍ）を満足するようなも
のとすべきである。これらの波動は、電子サイクロトロ
ン周波数よりも非常に低いもので作動する低周波の波動
である。市販の適用に関し、別の重要な考慮は、工業標
準周波数（例えば、１３．５６ＭＨｚ）の使用である。
次いで、拘束は磁場強度および用いたガスのタイプによ
り決定される。
り決定される。
ｂ）波動モード
重要なことは、波動の電場および磁場のモード構造を理
解し、これによりアンテナの配置の設計を最適にし、Ｒ
Ｆパワーを波動励起に効率的にカップリングさせること
である。前記したように、２つの最も低いモードとして
ｍ−０とｍ＝１のモードがある。第１図は、波動の電場
（Ｉ＋＋＝０モード）を示す。この図は、波動の移動方
向（Ｚ）に沿った種々の位置における環状面１２９上の
電場ベクトル１２８を示す。波長内では、電場は、純粋
な放射１！１２８または純粋な方位線１３０とすること
ができ、１つの平面１３１の電場は時計と逆回りである
一方、平面１３２の電場は単一波長離れ時計方向に回る
。この物理現象の図から、このモードを励起する最良の
方法は、２つのループが半〜波長（π／ｋｚＸｋｚは前
記した分散関係式によるものと同じ）の間隔で離れてい
ることである。第２図は、波動電場のモード構造（ｍ−
１モード）を示す。
解し、これによりアンテナの配置の設計を最適にし、Ｒ
Ｆパワーを波動励起に効率的にカップリングさせること
である。前記したように、２つの最も低いモードとして
ｍ−０とｍ＝１のモードがある。第１図は、波動の電場
（Ｉ＋＋＝０モード）を示す。この図は、波動の移動方
向（Ｚ）に沿った種々の位置における環状面１２９上の
電場ベクトル１２８を示す。波長内では、電場は、純粋
な放射１！１２８または純粋な方位線１３０とすること
ができ、１つの平面１３１の電場は時計と逆回りである
一方、平面１３２の電場は単一波長離れ時計方向に回る
。この物理現象の図から、このモードを励起する最良の
方法は、２つのループが半〜波長（π／ｋｚＸｋｚは前
記した分散関係式によるものと同じ）の間隔で離れてい
ることである。第２図は、波動電場のモード構造（ｍ−
１モード）を示す。
図示するように、Ｚ方向に沿って波動が移動するにつれ
て、電場および磁場ベクトルに対し自然らせんピッチが
存在し、電場ベクトル１３３は、Ｚ方向であるＢ。に沿
って移動するにつれて、右手感覚、すなわち時計方向に
回転する。この図面から、このモードを励起する最良の
方法は、らせん形アンテナが２π／ｋｚのらせんピッチ
（ｋｚは前記分散関係式と同じ）を有することである。
て、電場および磁場ベクトルに対し自然らせんピッチが
存在し、電場ベクトル１３３は、Ｚ方向であるＢ。に沿
って移動するにつれて、右手感覚、すなわち時計方向に
回転する。この図面から、このモードを励起する最良の
方法は、らせん形アンテナが２π／ｋｚのらせんピッチ
（ｋｚは前記分散関係式と同じ）を有することである。
ｃ）ＲＦパワーのプラズマへのカップリング効率プラズ
マ生成の効率は、ＲＦエネルギーのプラズマへのカップ
リングに依存する。前記したように、ＲＦエネルギー減
衰の重要なメカニズムは、ランダウ減衰である。ホイッ
スラー波の相速度はＷ／ｋｚ（ｋｚは該分散関係式と同
じ）により示され、プラズマ密度および真空磁場強度に
依存する。理想的には、波動の相速度は、イオン化が所
望のガスの最大イオン化電位付近とすべきである。ｍ−
〇モードの前記分散関係式から、以下のように示される
。
マ生成の効率は、ＲＦエネルギーのプラズマへのカップ
リングに依存する。前記したように、ＲＦエネルギー減
衰の重要なメカニズムは、ランダウ減衰である。ホイッ
スラー波の相速度はＷ／ｋｚ（ｋｚは該分散関係式と同
じ）により示され、プラズマ密度および真空磁場強度に
依存する。理想的には、波動の相速度は、イオン化が所
望のガスの最大イオン化電位付近とすべきである。ｍ−
〇モードの前記分散関係式から、以下のように示される
。
ｎ＝ａＢｏｋｚｃＴ″十ｋｚリワ１
ここに、ａ ＝ Ｂ 、ｋｚ’（Ｔ ＜ ｋｚ）すなわ
ち、ｋｚの値がより高ければ、密度がより高くなる。し
かし、波動の相速度は、Ｗ／ｋｚで、したがって、ｋｚ
の増加は、波動により促進される電子のエネルギーを減
少させる。ｋｚが高すぎると、電子のエネルギーは、イ
オン化電位以下に低下する。そのため、ｋｚのコントロ
ールにより密度を増加させかつ電子温度をコントロール
できることが、重要である。
ち、ｋｚの値がより高ければ、密度がより高くなる。し
かし、波動の相速度は、Ｗ／ｋｚで、したがって、ｋｚ
の増加は、波動により促進される電子のエネルギーを減
少させる。ｋｚが高すぎると、電子のエネルギーは、イ
オン化電位以下に低下する。そのため、ｋｚのコントロ
ールにより密度を増加させかつ電子温度をコントロール
できることが、重要である。
稠密プラズマ生成用のホイッスラー波のはじめての使用
は、ボスウェル（Ｂｏｓｗｅｌｌ）により記載されてい
る。この刊行物において励起用に用いたタイプのアンテ
ナを第３ａ図に示した。このアンテナの形態は、オブチ
ニコフ（Ｏｖｃｈｉｎｎｉｋｏｖ）により使用され、前
記したものである。このタイプのアンテナは、ｍ＝１モ
ードを、磁場方向Ｂ。と平行に走る導電体１３４を流れ
る電流により励起する。
は、ボスウェル（Ｂｏｓｗｅｌｌ）により記載されてい
る。この刊行物において励起用に用いたタイプのアンテ
ナを第３ａ図に示した。このアンテナの形態は、オブチ
ニコフ（Ｏｖｃｈｉｎｎｉｋｏｖ）により使用され、前
記したものである。このタイプのアンテナは、ｍ＝１モ
ードを、磁場方向Ｂ。と平行に走る導電体１３４を流れ
る電流により励起する。
励起の周波数は８ＭＨｚである。ｌ０ＣＪ！プラズマの
密度状態が、特に高密度に必要な高磁場強度において完
全にピークであることが、判明した。
密度状態が、特に高密度に必要な高磁場強度において完
全にピークであることが、判明した。
これらの刊行物において、ＲＦエネルギーのプラズマへ
の効率的なカップリングのメカニズムは、説明すること
ができない。チェノは、オーストラリアン・ナショナル
・ユニバーシティ・レポート（Ａｕｓｔｒａｌｉａｎ
Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｒｅｐａｒ
ｔ）で、そのメカニズムをランダウ減衰として説明して
いる。
の効率的なカップリングのメカニズムは、説明すること
ができない。チェノは、オーストラリアン・ナショナル
・ユニバーシティ・レポート（Ａｕｓｔｒａｌｉａｎ
Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｒｅｐａｒ
ｔ）で、そのメカニズムをランダウ減衰として説明して
いる。
チェノは、１９８８年８月に提出の文献で、ホイッスラ
ー波を用いてアドバンスト・アクセレーターに使用され
る稠密プラズマを生成するための装置を開示する。この
装置に使用のタイプのアンテナは、ボスウェルが使用の
ものと、それがｔｏ−ｌモードを励起する点で同じであ
り、ナゴヤタイブ■アンテナとして知られたタイプであ
る。このタイプのアンテナは、ワタリ（Ｗａｔａｒｉ（
７８））の文献に説明されており、第３ｂ図に示した。
ー波を用いてアドバンスト・アクセレーターに使用され
る稠密プラズマを生成するための装置を開示する。この
装置に使用のタイプのアンテナは、ボスウェルが使用の
ものと、それがｔｏ−ｌモードを励起する点で同じであ
り、ナゴヤタイブ■アンテナとして知られたタイプであ
る。このタイプのアンテナは、ワタリ（Ｗａｔａｒｉ（
７８））の文献に説明されており、第３ｂ図に示した。
励起の周波数は３０ＭＨｚである。
発明の概要
本発明は、ホイッスラー波の利用により、プラズマエツ
チング、蒸着およびスパッタリング装置に使用される高
密度のプラズマを生成することからなる。プラズマの効
率的な生成は、用いられるアンテナの形態に大きく依存
する。本発明には、ｒｓ−０およびｍ＝１モードを励起
し、また励起した波動の波数をコントロールするように
設計した２つの新規なアンテナ形態が包含される。これ
は、所定の人力電力に対し密度を最大にし、かつプラズ
マ中の電子の平均エネルギーまたは電子温度についてコ
ントロールする点で、重要なことが証明された。また、
本発明者らによれば、１１−Ｑのアンテナは、従来から
の設計よりもより均一なプラズマが得られ、かつ−＝１
アンテナのらせんピッチは、他のアンテナと比較して効
率を改善できることが、判明した。多数のエツチングお
よび蒸着用途における使用に関し、均一なプラズマは重
要である。本発明では、１つまたは多数のプラズマ発生
器を、四方形の磁性パケットと共に用い、四方形基板の
被覆またはエツチング用の大きな四方形成全体に対し均
一な密度が得られる。本発明は磁場の拡大により、大き
な面積全体にわたる蒸着またはエツチングが可能である
。本発明は、直線形態の使用により、大きな基板を被覆
またはエツチングすることができる。また、本発明は、
プラズマ発生器を、高効率、高イオン電流イオン源とし
ての静電グリッドと共に使用する。本発明は、プラズマ
発生器を、材料の基板上へのスパッター蒸着用のスパッ
ター・ターゲットと共に用いる。
チング、蒸着およびスパッタリング装置に使用される高
密度のプラズマを生成することからなる。プラズマの効
率的な生成は、用いられるアンテナの形態に大きく依存
する。本発明には、ｒｓ−０およびｍ＝１モードを励起
し、また励起した波動の波数をコントロールするように
設計した２つの新規なアンテナ形態が包含される。これ
は、所定の人力電力に対し密度を最大にし、かつプラズ
マ中の電子の平均エネルギーまたは電子温度についてコ
ントロールする点で、重要なことが証明された。また、
本発明者らによれば、１１−Ｑのアンテナは、従来から
の設計よりもより均一なプラズマが得られ、かつ−＝１
アンテナのらせんピッチは、他のアンテナと比較して効
率を改善できることが、判明した。多数のエツチングお
よび蒸着用途における使用に関し、均一なプラズマは重
要である。本発明では、１つまたは多数のプラズマ発生
器を、四方形の磁性パケットと共に用い、四方形基板の
被覆またはエツチング用の大きな四方形成全体に対し均
一な密度が得られる。本発明は磁場の拡大により、大き
な面積全体にわたる蒸着またはエツチングが可能である
。本発明は、直線形態の使用により、大きな基板を被覆
またはエツチングすることができる。また、本発明は、
プラズマ発生器を、高効率、高イオン電流イオン源とし
ての静電グリッドと共に使用する。本発明は、プラズマ
発生器を、材料の基板上へのスパッター蒸着用のスパッ
ター・ターゲットと共に用いる。
図面の簡単な説明
第１図は、ａ＋−０モードの電磁波電場ベクトルの斜視
図、第２図は、ｍ＝１モードの電磁波電場ベクトルの斜
視図、第３ａ図は、アンテナ装置の斜視図、第３ｂ図は
、アンテナ装置のＲＦ’電流を示す模式図、第４図は、
本発明の原理（ｍ＝０モード）によりつくられたアンテ
ナの操作およびＲＦ雷電流原理を示す模式図、第５図は
、本発明の原理によりつくられたアンテナの斜視図であ
り、ｍ＝１モードの励起に用いられる第２形態の操作原
理およびＲＦ雷電流示す。第６図は、本発明の原理によ
りつくられたプラズマ蒸着装置またはエツチング用置の
基本的形態を示す模式図、第７図は、第４図に記載のア
ンテナを用い、第６図に示した本発明の磁場強度に対す
るプラズマ密度の関係を示すグラフ、第８図は第４図に
記載のループの分離に対するプラズマ密度の関係を示す
グラフ、第９図は、均一条件が重要な大きな環状域全体
にわたりプラズマ蒸着またはエツチングするために使用
される本発明の第２具体例を示す模式図、第９Ａ図は、
第９図のラインＡ−Ａに沿った断面図、第１０図は、均
一が重要な大きな四方形成全体にわたり蒸着またはエツ
チングするための本発明の第３具体例を示す斜視図、第
１０Ａ図は、第１０図のラインＡ−Ａに沿った断面図、
第１１図は、大きな面積の蒸着またはエツチング用の本
発明の第４具体例を示す模式図、第１２図はイオンビー
ム生成用の本発明の第４具体例、第１３図は、スパッタ
ー蒸着用の本発明の具体例の第６具体例を示す模式図、
第１４図は均一性が重要な大きな面積の基材全体にわた
るスパッター蒸着用の本発明の第７具体例を示す側面図
、第１５図は、プラズマ発生器をマグネトロンと共に使
用するスパッター蒸着用の本発明の第８具体例を示す側
面図、第１６図は、スパッター蒸着用の本発明の第９具
体例を示す模式図である。
図、第２図は、ｍ＝１モードの電磁波電場ベクトルの斜
視図、第３ａ図は、アンテナ装置の斜視図、第３ｂ図は
、アンテナ装置のＲＦ’電流を示す模式図、第４図は、
本発明の原理（ｍ＝０モード）によりつくられたアンテ
ナの操作およびＲＦ雷電流原理を示す模式図、第５図は
、本発明の原理によりつくられたアンテナの斜視図であ
り、ｍ＝１モードの励起に用いられる第２形態の操作原
理およびＲＦ雷電流示す。第６図は、本発明の原理によ
りつくられたプラズマ蒸着装置またはエツチング用置の
基本的形態を示す模式図、第７図は、第４図に記載のア
ンテナを用い、第６図に示した本発明の磁場強度に対す
るプラズマ密度の関係を示すグラフ、第８図は第４図に
記載のループの分離に対するプラズマ密度の関係を示す
グラフ、第９図は、均一条件が重要な大きな環状域全体
にわたりプラズマ蒸着またはエツチングするために使用
される本発明の第２具体例を示す模式図、第９Ａ図は、
第９図のラインＡ−Ａに沿った断面図、第１０図は、均
一が重要な大きな四方形成全体にわたり蒸着またはエツ
チングするための本発明の第３具体例を示す斜視図、第
１０Ａ図は、第１０図のラインＡ−Ａに沿った断面図、
第１１図は、大きな面積の蒸着またはエツチング用の本
発明の第４具体例を示す模式図、第１２図はイオンビー
ム生成用の本発明の第４具体例、第１３図は、スパッタ
ー蒸着用の本発明の具体例の第６具体例を示す模式図、
第１４図は均一性が重要な大きな面積の基材全体にわた
るスパッター蒸着用の本発明の第７具体例を示す側面図
、第１５図は、プラズマ発生器をマグネトロンと共に使
用するスパッター蒸着用の本発明の第８具体例を示す側
面図、第１６図は、スパッター蒸着用の本発明の第９具
体例を示す模式図である。
好ましい 体］の記載
本発明の第１原理の構造は、第４図に示すアンテナ形態
である。ＲＦ雷電流、２つの循環ループを介し、一方の
ループの該電流が時計方向でもって通過するのに対し他
方のループの電流が反・時計方向でもって通過するよう
な方法で、通電する。
である。ＲＦ雷電流、２つの循環ループを介し、一方の
ループの該電流が時計方向でもって通過するのに対し他
方のループの電流が反・時計方向でもって通過するよう
な方法で、通電する。
これは、内部電極３と接地した他の電極４の間にＲＦ雷
電圧印加すること、および２つのループを連結させるた
めの導電体５を用いることにより、達成される。ループ
間の距１ｉＬは、以下の分散関係式によって示されるよ
うにプラズマ状態をマツチングさせるべく調節する： ［Ｗ／Ｗｅ Ｗｐ”／Ｃ”ｋｚ’］”＝１＋（３，８
３／ｋｚａ）’ＲＦ雷電圧、ＲＦ電力供給源７から５０
オームのケーブル８を介しマツチング・ボックス９に印
加するが、これは、２つの可変真空キャパシター１０と
１１からなり、これらは、アンテナの負荷を５０オーム
に近づけてレフレックスパワーを最小にするように同調
される。
電圧印加すること、および２つのループを連結させるた
めの導電体５を用いることにより、達成される。ループ
間の距１ｉＬは、以下の分散関係式によって示されるよ
うにプラズマ状態をマツチングさせるべく調節する： ［Ｗ／Ｗｅ Ｗｐ”／Ｃ”ｋｚ’］”＝１＋（３，８
３／ｋｚａ）’ＲＦ雷電圧、ＲＦ電力供給源７から５０
オームのケーブル８を介しマツチング・ボックス９に印
加するが、これは、２つの可変真空キャパシター１０と
１１からなり、これらは、アンテナの負荷を５０オーム
に近づけてレフレックスパワーを最小にするように同調
される。
第５図は、アンテナの第２配置を示す。この配置では、
ＲＦ電流路は、電流が２つのらせん形通路１２と１３を
流れるように、変形される。
ＲＦ電流路は、電流が２つのらせん形通路１２と１３を
流れるように、変形される。
第６図は、本発明のプラズマ蒸着またエツチング装置の
基本形態を示す。プラズマ発生チャンバー１４は円柱形
で、石英またはパイレックスのような非導電性材料から
なる。アンテナＩ５は図示するように載置され、４図ま
たは５図に記載のようなタイプのものとできる。軸方向
の磁場は、磁場コイル１６と１７で形成される。プラズ
マは、磁場により別のプロセスチャンバー１８に輸送し
、プラズマの形状は、磁場コイル１９の電流の調節によ
りコントロールすることができる。被覆またはエツチン
グされる基板２０は、電気的に分離される基板ホルダー
２１にのせる。基板２０を攻撃するプラズマにより、該
基板２０はｌＯ〜２０Ｖの負の自己バイアスに達する。
基本形態を示す。プラズマ発生チャンバー１４は円柱形
で、石英またはパイレックスのような非導電性材料から
なる。アンテナＩ５は図示するように載置され、４図ま
たは５図に記載のようなタイプのものとできる。軸方向
の磁場は、磁場コイル１６と１７で形成される。プラズ
マは、磁場により別のプロセスチャンバー１８に輸送し
、プラズマの形状は、磁場コイル１９の電流の調節によ
りコントロールすることができる。被覆またはエツチン
グされる基板２０は、電気的に分離される基板ホルダー
２１にのせる。基板２０を攻撃するプラズマにより、該
基板２０はｌＯ〜２０Ｖの負の自己バイアスに達する。
形成されるある種の膜については、酸膜を、それらが自
己バイアスにより得られるよりも大きなエネルギーのイ
オンにより攻撃することが有利である。この場合、ＲＦ
電力を第２ＲＦ源２３から第２マツチング回路２４を介
し適用することが必要で架る。基材ホルダー２１は、銅
製ブロックであり、これは、加熱／冷却回路２２により
、冷却または加熱される。
己バイアスにより得られるよりも大きなエネルギーのイ
オンにより攻撃することが有利である。この場合、ＲＦ
電力を第２ＲＦ源２３から第２マツチング回路２４を介
し適用することが必要で架る。基材ホルダー２１は、銅
製ブロックであり、これは、加熱／冷却回路２２により
、冷却または加熱される。
ガスは、２つの位置２５と２６に注入する。２５は、プ
ラズマ発生チャンバー１４に連結されたステンレス・ス
チール・チューブである。２６は、ステンレス・スチー
ル・リングで、その直径は、該リング周囲に等間隔で配
置されるホルダー２７の径よりも大きい。この配置は、
均一なガス流を基板２０に向けさせるよなものである。
ラズマ発生チャンバー１４に連結されたステンレス・ス
チール・チューブである。２６は、ステンレス・スチー
ル・リングで、その直径は、該リング周囲に等間隔で配
置されるホルダー２７の径よりも大きい。この配置は、
均一なガス流を基板２０に向けさせるよなものである。
このマツチング回路は、プラズマ内にカップリングさせ
るパワーを最大にしかつ５０オームのケーブル２９に沿
ってＲＦ電力供給源３０まで反射して戻るパワーを最小
にするのに、必要である。
るパワーを最大にしかつ５０オームのケーブル２９に沿
ってＲＦ電力供給源３０まで反射して戻るパワーを最小
にするのに、必要である。
この基本形態を用いることにより、Ｉ；Ｘｌ０Ｉ３／ａ
１までのプラズマ密度を生成することができる。７図は
、プラズマ密度を磁場の関数として示す。この実験では
、４図記載のアンテナを用いた。
１までのプラズマ密度を生成することができる。７図は
、プラズマ密度を磁場の関数として示す。この実験では
、４図記載のアンテナを用いた。
この場合に励起したモードはｌ１＝ｏモードである。
プラズマ発生器の直径は１Ｏｃｘで、コイルの間隔は１
５ｃｉ＋である。ＲＦは周波数１３．５６ＭＨｚで、市
販のＲＦ電力供給源を用い、マツチングボックスを介し
て供給する（４図参照）。この実験で用いたガスはアル
ゴンで、圧力は１．５ミリトルＣｍＴ。
５ｃｉ＋である。ＲＦは周波数１３．５６ＭＨｚで、市
販のＲＦ電力供給源を用い、マツチングボックスを介し
て供給する（４図参照）。この実験で用いたガスはアル
ゴンで、圧力は１．５ミリトルＣｍＴ。
ｒｆ）である。反射パワーは、供給電力２．４ＫＷの１
％以下に同調した。
％以下に同調した。
波数ｋをコントロールするには、ループ間の間隔が重要
なことが証明された。８図は、所定のＲＦ電力、磁場お
よび圧力に関する、ループ間隔のプラズマ密度依存性を
示す。圧力は２ミリトルで、磁場は６５０ガウスで、ｒ
（Ｆ電力は２．７５ＫＷである。この実施例では、最適
なループ間隔は約１２５３１１であった。
なことが証明された。８図は、所定のＲＦ電力、磁場お
よび圧力に関する、ループ間隔のプラズマ密度依存性を
示す。圧力は２ミリトルで、磁場は６５０ガウスで、ｒ
（Ｆ電力は２．７５ＫＷである。この実施例では、最適
なループ間隔は約１２５３１１であった。
９図は、大面積について高度な均一性が必要な装置を示
す。プラズマ発生チャンバー３１は、円柱形で、石英や
パイレックスのような非導電性材料からなる。アンテナ
３２は、図示のごとく載置され、４または５図記載のよ
うなタイプとできる。
す。プラズマ発生チャンバー３１は、円柱形で、石英や
パイレックスのような非導電性材料からなる。アンテナ
３２は、図示のごとく載置され、４または５図記載のよ
うなタイプとできる。
軸方向の磁場は、磁気コイル３３と３４で形成する。プ
ラズマは磁場により磁気パケット・チャンバー３５に輸
送する。
ラズマは磁場により磁気パケット・チャンバー３５に輸
送する。
アール、ライムペーチャーおよびケイ・アール、マツケ
ンジー［Ｒ，Ｌｉｍｐａｅｃｈｅｒ ａｎｄ Ｋ、
Ｒ。
ンジー［Ｒ，Ｌｉｍｐａｅｃｈｅｒ ａｎｄ Ｋ、
Ｒ。
Ｍａｃｋｅｎｚｉｅ、レブ・スイッタ・インストラム（
Ｒｅｖ、 Ｓｃｉ、 Ｉｎｓｔｒｕｍ、 ）、４４７
２６号、１９７３年］の文献は、マルチカスプ装置にお
ける磁気の使用は、該磁気により閉じ込められた容量の
中央域において非常に均一なプラズマパラメーターが得
られる旨、開示する。円柱体周囲の磁気の装置は、イオ
ン源に用いられる装置と共通であり、磁気パケットと呼
ばれる。磁場は、コイル３４により得られる軸方向の磁
場とパケットの磁場の間で良好なマツチングが得られる
ように設計することが重要である。発生器からのプラズ
マは、磁場ラインに沿って拡散、伸張して、パケットを
満たす磁気パケット・チャンバー３５は、ステンレス・
スチール製で、例えば環状または四辺形断面とすること
ができる。いずれの場合も、パケットの寸法は、プラズ
マ発生器の直径よりも大きい。パケット内の磁場は、永
久磁石によって得られ、これらは、パケット・チャンバ
ー表面に対し垂直な極を有するように配置され、Ｎ（北
）極とＳ（南）極は交互に変わる。この装置では、磁場
ライン３７はマルチカスプ・パターンに従い、中央域の
磁場は非常に低い。磁石によって得られる磁場パターン
は、ラインＡ−Ａで示す。被覆またはエツチングされる
基板３８は、基板ホルダー３９に載置する。基板ホルダ
ーは、加熱／冷却回路４０により冷却または加熱される
銅製ブロックである。ガスは、２つの位置４１と４２に
注入する。４３は、プラズマ生成チャンバー３■こ連結
されたステンレス・スチール・チューブである。ステン
レス・スチール・リング４４は、該リング４４周囲に等
しく配置されたホール４５の孔よりも大きい直径を有す
る。この装置は、均一なガス流を基板３８に向けさせる
ようなものとする。ＲＦ雷電圧、４図に示すような２つ
の真空キャパシターＩＯと■１からなるマツチング回路
４６の手段を介し、アンテナ３２に適用する。このマツ
チング回路は、電力プラズマ内へのカップリングの最大
化と、該電力の、５０オームのケーブル４７を介するＲ
Ｆ電力供給源４８までの反射の最小化に、必要である。
Ｒｅｖ、 Ｓｃｉ、 Ｉｎｓｔｒｕｍ、 ）、４４７
２６号、１９７３年］の文献は、マルチカスプ装置にお
ける磁気の使用は、該磁気により閉じ込められた容量の
中央域において非常に均一なプラズマパラメーターが得
られる旨、開示する。円柱体周囲の磁気の装置は、イオ
ン源に用いられる装置と共通であり、磁気パケットと呼
ばれる。磁場は、コイル３４により得られる軸方向の磁
場とパケットの磁場の間で良好なマツチングが得られる
ように設計することが重要である。発生器からのプラズ
マは、磁場ラインに沿って拡散、伸張して、パケットを
満たす磁気パケット・チャンバー３５は、ステンレス・
スチール製で、例えば環状または四辺形断面とすること
ができる。いずれの場合も、パケットの寸法は、プラズ
マ発生器の直径よりも大きい。パケット内の磁場は、永
久磁石によって得られ、これらは、パケット・チャンバ
ー表面に対し垂直な極を有するように配置され、Ｎ（北
）極とＳ（南）極は交互に変わる。この装置では、磁場
ライン３７はマルチカスプ・パターンに従い、中央域の
磁場は非常に低い。磁石によって得られる磁場パターン
は、ラインＡ−Ａで示す。被覆またはエツチングされる
基板３８は、基板ホルダー３９に載置する。基板ホルダ
ーは、加熱／冷却回路４０により冷却または加熱される
銅製ブロックである。ガスは、２つの位置４１と４２に
注入する。４３は、プラズマ生成チャンバー３■こ連結
されたステンレス・スチール・チューブである。ステン
レス・スチール・リング４４は、該リング４４周囲に等
しく配置されたホール４５の孔よりも大きい直径を有す
る。この装置は、均一なガス流を基板３８に向けさせる
ようなものとする。ＲＦ雷電圧、４図に示すような２つ
の真空キャパシターＩＯと■１からなるマツチング回路
４６の手段を介し、アンテナ３２に適用する。このマツ
チング回路は、電力プラズマ内へのカップリングの最大
化と、該電力の、５０オームのケーブル４７を介するＲ
Ｆ電力供給源４８までの反射の最小化に、必要である。
１０図は、大きな四辺形成にわたる高度な均一性が必要
な場合（例えばデイスプレィの被覆の場合）の装置であ
る。プラズマ発生器は前記したタイプで、この装置では
、多数の発生器を必要なプラズマの寸法に応じ使用する
ことができる。１０図では、３つのプラズマ発生器４９
．５０と５１を示す。各プラズマ生成チャンバーは、円
柱形で、石英またはパイレックスのような非導電性材料
からつくられる。各発生器に用いられるアンテナ５２．
５３と５４は、４または５図に示したタイプである。軸
方向の磁場は、磁場コイル５５．５６．５７．５８．５
つと６０により得られる。プラズマは、四辺形磁気パケ
ット・チャンバー６１に磁場により輸送される。プラズ
マは、磁場ラインに沿って拡散し、伸長してパケットを
満たす。パケット・チャンバー６１内の磁場は、パケッ
ト・チャンバーの表面と垂直の極を有するように配置さ
れた永久磁石により得られ、これらＮ極とＳ極は交互に
変化する。磁石によって得られる磁場パターンは、ライ
ンＡ−Ａで示す。被覆またはエツチングされる基板６３
は、電気的に分離された基板ホルダー６４に載置する。
な場合（例えばデイスプレィの被覆の場合）の装置であ
る。プラズマ発生器は前記したタイプで、この装置では
、多数の発生器を必要なプラズマの寸法に応じ使用する
ことができる。１０図では、３つのプラズマ発生器４９
．５０と５１を示す。各プラズマ生成チャンバーは、円
柱形で、石英またはパイレックスのような非導電性材料
からつくられる。各発生器に用いられるアンテナ５２．
５３と５４は、４または５図に示したタイプである。軸
方向の磁場は、磁場コイル５５．５６．５７．５８．５
つと６０により得られる。プラズマは、四辺形磁気パケ
ット・チャンバー６１に磁場により輸送される。プラズ
マは、磁場ラインに沿って拡散し、伸長してパケットを
満たす。パケット・チャンバー６１内の磁場は、パケッ
ト・チャンバーの表面と垂直の極を有するように配置さ
れた永久磁石により得られ、これらＮ極とＳ極は交互に
変化する。磁石によって得られる磁場パターンは、ライ
ンＡ−Ａで示す。被覆またはエツチングされる基板６３
は、電気的に分離された基板ホルダー６４に載置する。
基板を攻撃するプラズマにより、該基板は、ｌＯ〜３０
Ｖの負の自己バイアスに達する。形成されるある種の膜
に関し、ある種のエツチング適用では、基板６３は、活
動的なイオンで攻撃することが有利である。この場合、
ＲＦ電力を第２ＲＦ電力供給源から第２マツチング回路
を介し基板ホルダー６４に適用せねばならない。基板ホ
ルダー６４は、銅製で、加熱／冷却回路６５で冷却また
は加熱する。
Ｖの負の自己バイアスに達する。形成されるある種の膜
に関し、ある種のエツチング適用では、基板６３は、活
動的なイオンで攻撃することが有利である。この場合、
ＲＦ電力を第２ＲＦ電力供給源から第２マツチング回路
を介し基板ホルダー６４に適用せねばならない。基板ホ
ルダー６４は、銅製で、加熱／冷却回路６５で冷却また
は加熱する。
１１図は、大面積基板のエツチングまたは被覆に適した
本発明の別の具体例である。２つのプラズマ発生器６６
と６７は、円柱状プロセス・チャンバー６８の各端部に
おいて共通の軸に沿って載置する。各プラズマ発生器は
、前記と同じで、４または５図のアンテナを使用できる
。磁場コイル６９．７０と７１は、プロセス・チェンバ
ー６８の軸に沿った均一な軸方向磁場を形成する。各発
生器内の生成プラズマは、磁場ラインに沿って拡散する
が、プラズマ電子の高い移動度のため、密度は、プロセ
ス・チェンバーの長さに沿って均一となる。プロセス・
チェンバーのプラズマの寸法は、磁場コイル６９．７０
と７１の電流を変化させることにより該プロセス・チェ
ンバーの磁場を調節することで、コントロールまたは変
化させることができる。プロセス・チェンバー内の磁場
を発生器内よりも弱めると、プラズマ７２は、膨張し、
発生器よりもプロセス・チェンバーの方が大きい直径を
有することができる。基板７３は、基板ホルダー上に載
置し、プロセス・チェンバーの円周の周囲に位置する。
本発明の別の具体例である。２つのプラズマ発生器６６
と６７は、円柱状プロセス・チャンバー６８の各端部に
おいて共通の軸に沿って載置する。各プラズマ発生器は
、前記と同じで、４または５図のアンテナを使用できる
。磁場コイル６９．７０と７１は、プロセス・チェンバ
ー６８の軸に沿った均一な軸方向磁場を形成する。各発
生器内の生成プラズマは、磁場ラインに沿って拡散する
が、プラズマ電子の高い移動度のため、密度は、プロセ
ス・チェンバーの長さに沿って均一となる。プロセス・
チェンバーのプラズマの寸法は、磁場コイル６９．７０
と７１の電流を変化させることにより該プロセス・チェ
ンバーの磁場を調節することで、コントロールまたは変
化させることができる。プロセス・チェンバー内の磁場
を発生器内よりも弱めると、プラズマ７２は、膨張し、
発生器よりもプロセス・チェンバーの方が大きい直径を
有することができる。基板７３は、基板ホルダー上に載
置し、プロセス・チェンバーの円周の周囲に位置する。
１２図は、本発明の別の具体例である。プラズマ発生器
チャンバー７４は、円柱形で、石英またはパイレックス
のような非導電性材料からつくられる。アンテナ７５は
、図示のごとく載置し、４または５図のタイプのものと
できる。軸方向磁場は、磁場コイル７６と７７で得られ
る。プラズマは、磁場により磁気パケット・チャンバー
７８？こ輸送する。磁場は、コイル７７により得られる
軸方向の磁場とパケットの磁場の間で良好なマツチング
が得られるように設計することが重要である。
チャンバー７４は、円柱形で、石英またはパイレックス
のような非導電性材料からつくられる。アンテナ７５は
、図示のごとく載置し、４または５図のタイプのものと
できる。軸方向磁場は、磁場コイル７６と７７で得られ
る。プラズマは、磁場により磁気パケット・チャンバー
７８？こ輸送する。磁場は、コイル７７により得られる
軸方向の磁場とパケットの磁場の間で良好なマツチング
が得られるように設計することが重要である。
発生器からのプラズマは、磁場ラインに沿って拡散、膨
張してパケットを満たす。磁気パケット・チャンバー７
８は、ステンレス・スチールからつくられ、環状または
四辺形断面とできる。いずれの場合も、パケットの直径
は、プラズマ発生器の直径よりも大きい。パケット内の
磁場は、Ｎ極とＳ極が交互に変わる該パケットの表面に
垂直な極となるように、配置する。この装置では、磁場
ライン８０は、マルチカスプ・パターンに従い、中央域
の磁場強度は、非常に低い。一連の電極８１．８２およ
び８３は、イオンビームの磁気パケットのプラズマから
の抽出に使用される。各電極は、絶縁体８４．８５と８
６により電気的に分離される。
張してパケットを満たす。磁気パケット・チャンバー７
８は、ステンレス・スチールからつくられ、環状または
四辺形断面とできる。いずれの場合も、パケットの直径
は、プラズマ発生器の直径よりも大きい。パケット内の
磁場は、Ｎ極とＳ極が交互に変わる該パケットの表面に
垂直な極となるように、配置する。この装置では、磁場
ライン８０は、マルチカスプ・パターンに従い、中央域
の磁場強度は、非常に低い。一連の電極８１．８２およ
び８３は、イオンビームの磁気パケットのプラズマから
の抽出に使用される。各電極は、絶縁体８４．８５と８
６により電気的に分離される。
１３図は、基板上にスパッター蒸着するのに適した本発
明の別の具体例である。プラズマ発生器８７は、プロセ
ス・チェンバー９５の側面に載置する。プラズマ発生器
は、前記と同じで、４または５図のようなアンテナ９８
を使用できる。磁場コイル８８と８９により、発生器内
の軸方向磁場を得る。磁場コイル９０と９１は、コイル
８８と８９にマツチングされるプロセス・チェンバー９
５内の軸方向磁場を形成する。プラズマ９３は、スパッ
タリング用の負電圧にバイアスすることができるスパッ
ター・ターゲット９２へのプラズマ発生器８７からの磁
場ラインに従う。プラズマは、磁場コイル９９と、コイ
ル９０および９１の励動作用イこより、ターゲット９２
に適合する。材料は、ターゲット９２から、電力源＋０
０からの負電圧を該ターゲットにかけてスパッタリング
し、次いで基板９４に蒸着させる。電力供給源＋００は
、金属ターゲット用のＤＣまたは誘電体用のＲＦとでき
る。バッフル９６は、ガス流量のコントロール用に導入
できる。各蒸着プロセスにおいて、各ガスは、別々のガ
ス注入システムを介し９７により導入することができる
。
明の別の具体例である。プラズマ発生器８７は、プロセ
ス・チェンバー９５の側面に載置する。プラズマ発生器
は、前記と同じで、４または５図のようなアンテナ９８
を使用できる。磁場コイル８８と８９により、発生器内
の軸方向磁場を得る。磁場コイル９０と９１は、コイル
８８と８９にマツチングされるプロセス・チェンバー９
５内の軸方向磁場を形成する。プラズマ９３は、スパッ
タリング用の負電圧にバイアスすることができるスパッ
ター・ターゲット９２へのプラズマ発生器８７からの磁
場ラインに従う。プラズマは、磁場コイル９９と、コイ
ル９０および９１の励動作用イこより、ターゲット９２
に適合する。材料は、ターゲット９２から、電力源＋０
０からの負電圧を該ターゲットにかけてスパッタリング
し、次いで基板９４に蒸着させる。電力供給源＋００は
、金属ターゲット用のＤＣまたは誘電体用のＲＦとでき
る。バッフル９６は、ガス流量のコントロール用に導入
できる。各蒸着プロセスにおいて、各ガスは、別々のガ
ス注入システムを介し９７により導入することができる
。
１４図は、本発明のＲＦプラズマ発生システムをスパッ
ター・ターゲットと共に用いるのに適した、本発明の別
の具体例を示す。プラズマ発生器１０１、そのアンテナ
１０２、その磁場コイルｌＯ５とＪＯＢは、前記と同じ
であるが、プラズマ発生システムは、１０図に記載のよ
うに、ｌまたはそれ以上である。プラズマ生成チャンバ
ーは、円柱形で、石英またはパイレックスのような非導
電性材料からつくられる。アンテナは、４または５図に
記載のタイプとできる。プラズマは、磁場に沿って磁気
パケット・プロセス・チェンバー１０５内に輸送するが
、チャンバー１０５は、ステンレス・スチール製で、１
０図に記載のように環状または四辺形とできる。磁場は
、コイル１０４により得られる軸方向の磁場とパケット
の磁場の間に良好なマツチングが得られるように設計す
ることが重要である。いずれの場合も、パケットの直径
はプラズマ発生器の直径よりも大きいものとする。パケ
ット内の磁場は、Ｎ極とＳ極が交互に変わるパケット・
チャンバー面と垂直な極でもって配置する。磁気パケッ
ト・チャンバー内には、基板ホルダー１０８上に載置さ
れた基板１０７が位置する。プラズマは、パケットを実
質的に均一に満たし、反応性ガスのような他のガスは、
１０９においてリング１１０により導入することができ
る。また、パケット内には、環状または四辺形スパッタ
ー・ターゲット１１１か位置する。バイアス電圧をター
ゲットに印加する場合、パケットのプラズマからのイオ
ンは、ターゲットに適用した電圧と等しいエネルギーで
、ターゲットを攻撃する。スパッター材料は、該材料が
１０９から導入したガスおよび／またはプラズマ発生器
１１２からのガスと反応する基板＋９７に蒸着する。
ター・ターゲットと共に用いるのに適した、本発明の別
の具体例を示す。プラズマ発生器１０１、そのアンテナ
１０２、その磁場コイルｌＯ５とＪＯＢは、前記と同じ
であるが、プラズマ発生システムは、１０図に記載のよ
うに、ｌまたはそれ以上である。プラズマ生成チャンバ
ーは、円柱形で、石英またはパイレックスのような非導
電性材料からつくられる。アンテナは、４または５図に
記載のタイプとできる。プラズマは、磁場に沿って磁気
パケット・プロセス・チェンバー１０５内に輸送するが
、チャンバー１０５は、ステンレス・スチール製で、１
０図に記載のように環状または四辺形とできる。磁場は
、コイル１０４により得られる軸方向の磁場とパケット
の磁場の間に良好なマツチングが得られるように設計す
ることが重要である。いずれの場合も、パケットの直径
はプラズマ発生器の直径よりも大きいものとする。パケ
ット内の磁場は、Ｎ極とＳ極が交互に変わるパケット・
チャンバー面と垂直な極でもって配置する。磁気パケッ
ト・チャンバー内には、基板ホルダー１０８上に載置さ
れた基板１０７が位置する。プラズマは、パケットを実
質的に均一に満たし、反応性ガスのような他のガスは、
１０９においてリング１１０により導入することができ
る。また、パケット内には、環状または四辺形スパッタ
ー・ターゲット１１１か位置する。バイアス電圧をター
ゲットに印加する場合、パケットのプラズマからのイオ
ンは、ターゲットに適用した電圧と等しいエネルギーで
、ターゲットを攻撃する。スパッター材料は、該材料が
１０９から導入したガスおよび／またはプラズマ発生器
１１２からのガスと反応する基板＋９７に蒸着する。
１５図は、１４図の具体例と実質的に同様な本発明の別
の具体例を示す。ただし、１４図のスパッター・ターゲ
ット２１は、１５図のマグネトロン・スパッター・ター
ゲット１１３と置換した。
の具体例を示す。ただし、１４図のスパッター・ターゲ
ット２１は、１５図のマグネトロン・スパッター・ター
ゲット１１３と置換した。
プラズマ発生器１１４から出るプラズマは、磁気パケッ
ト・プロセス・チャンバー１１５内に入り、該チャンバ
ーを満たす。スパッター・ターゲット＋１３は、環状ま
たは四辺形とでき、また水平または角度をつけることが
できる。バイアス電圧をかけた場合、スパッターリング
は、ターゲットで増大し、スパッターリングした材料は
、基板ＩＩ５に蒸着する。１５図における全て残りのシ
ステムは、■４図に表示したものと同じである。
ト・プロセス・チャンバー１１５内に入り、該チャンバ
ーを満たす。スパッター・ターゲット＋１３は、環状ま
たは四辺形とでき、また水平または角度をつけることが
できる。バイアス電圧をかけた場合、スパッターリング
は、ターゲットで増大し、スパッターリングした材料は
、基板ＩＩ５に蒸着する。１５図における全て残りのシ
ステムは、■４図に表示したものと同じである。
１６図は、本発明の別の具体例である。プラズマ発生器
チャンバーは、円柱形で、石英またはパイレックスのよ
うな非導電性材料からなる。アンテナ１１７は、前記と
同じで、４または５図に記載のタイプとできる。軸方向
の磁場は、磁場コイル１１８．１１９．１２０および１
２１により得られる。プラズマ１２４は、プラズマ発生
器からプロセス・チェンバー１２２に輸送し、磁場に沿
って高い負電圧を（約７００Ｖ）にバイアスしたスパッ
ター・ターゲット８Ｉに流れる。プラズマの直径は、磁
場のコントロールによりターゲットの直径と適合するよ
うなものとする。ターゲットからスパッターリングした
材料は、基板１２５に蒸着する。バッフル１２６は、基
板付近のガス圧をコントロールするのに用い、他のガス
は、基板付近に出口１２７を介し導入することができる
。基板は、基板ホルダー上に載置し、スパッター・ター
ゲット上方に位置する。基板ホルダーは、プラズマを磁
場に沿ってプラズマ発生器からスパッター・ターゲット
に適合させるようなホールを有する。
チャンバーは、円柱形で、石英またはパイレックスのよ
うな非導電性材料からなる。アンテナ１１７は、前記と
同じで、４または５図に記載のタイプとできる。軸方向
の磁場は、磁場コイル１１８．１１９．１２０および１
２１により得られる。プラズマ１２４は、プラズマ発生
器からプロセス・チェンバー１２２に輸送し、磁場に沿
って高い負電圧を（約７００Ｖ）にバイアスしたスパッ
ター・ターゲット８Ｉに流れる。プラズマの直径は、磁
場のコントロールによりターゲットの直径と適合するよ
うなものとする。ターゲットからスパッターリングした
材料は、基板１２５に蒸着する。バッフル１２６は、基
板付近のガス圧をコントロールするのに用い、他のガス
は、基板付近に出口１２７を介し導入することができる
。基板は、基板ホルダー上に載置し、スパッター・ター
ゲット上方に位置する。基板ホルダーは、プラズマを磁
場に沿ってプラズマ発生器からスパッター・ターゲット
に適合させるようなホールを有する。
第１図は、膳＝０モードの電磁波電場ベクトルの斜視図
、第２図は、ｍ＝Ｉモードの電磁波電場ベクトルの斜視
図、第３ａ図は、アンテナ装置の斜視図、第３ｂ図は、
アンテナ装置のＲＦ雷電流示す模式図、第４図は、本発
明の原理（ｍ−０モード）によりつくられたアンテナの
操作およびＲＦ雷電流原理を示す模式図、第５図は、本
発明の原理によりつくられたアンテナの斜視図であり、
■−Ｉモードの励起に用いられる第２形態のａ！什原理
およびＲＦ雷電流示す。第６図は、本発明の原理により
つくられたプラズマ蒸着装置またはエツチング装置の基
本的形態を示す模式図、第７図は、第４図に記載のアン
テナを用い、第６図に示した本発明の磁場強度に対する
プラズマ密度の関係を示すグラフ、第８図は第４図に記
載のループの分離に対するプラズマ密度の関係を示すグ
ラフ、第９図は、均一条件が重要な大きな環状域全体に
わたりプラズマ蒸着またはエツチングするために使用さ
れる本発明の第２具体例を示す模式図、第９Ａ図は、第
９図のラインＡ−Ａに沿った断面図、第１０図は、均一
が重要な大きな四方形成全体にわたり蒸着またはエツチ
ングするための本発明の第３具体例を示す斜視図、第１
０Ａ図は、第１０図のラインＡ−Ａに沿った断面図、第
１Ｉ図は、大きな面積の蒸着またはエツチング用の本発
明の第４具体例を示す模式図、第１２図はイオンビーム
生成用の本発明の第４具体例、第１３図は、スパッター
蒸着用の本発明の具体例の第６具体例を示す模式図、第
１４図は均一性か重要な大きな面積の基材全体にわたる
スパッター蒸着用の本発明の第７具体例を示す側面図、
第１５図は、プラズマ発生器をマグネトロンと共に使用
するスパッター蒸着用の本発明の第８具体例を示す側面
図、第１６図は、スパッター蒸着用の本発明の第９具体
例を示す模式図である。 図面中、主な符号はつぎのちのを意味する。 ケーブル二８．７１チング・ボックス；９、可変真空４
ｔパシター：１０および１１、らせん形通路：１２およ
び１３、プラズマ発生ｈンバー＋１４、アンテナ：１５
、磁場Ｊイル；１６および１７、ブＵセスｆＤバー＝１
８、磁場ボイル：１９、基板：２０、基板ネルグー：２
１、加熱／冷却回路：２２、ＲＦ源＝２３．７ブｆング
回路；２４、位置：２５と２６、ネルグー＝２７、ケー
ブル＝２９、ＲＦｊｆ力供給源：３０、プラズマ発生ｆ
ｔンバー＋３１，７ンテナ：３２、磁気コイル：３３と
３４、磁気パケット・ｆｔンバー：３５、磁場う什：３
７、基板：３８、基板ネルグー：３９、加熱／冷却回路
＝４０、位置＝４１と４２、ステンレス・スチール・リ
ング＝４４、ネール：４５、マブチング回路＝４６、ケ
ーブル：４７、ブラズ７発生器＝４９．５０と５１１ア
ンテナ：５２．５３と５４、磁場コイル：５５．５６．
５７．５８．５９と６０、磁気パケット・チャンバー：
６１、基板：６３、基板ホルダー：６４、加熱／冷却回
路：６５、プラズマ発生器：６６と６７、プロセス・ｆ
ｔンバー二６８、磁場コイル二６９．７０と７１．ブラ
ズ７；７２、プラズ７発生器チｉンバー：７４、アンテ
ナ：７５、磁場コイルエフ６と７７、磁気バケフト・ｆ
ｔンバー：７８、磁場う（７：８０．電極：８１．８２
および８３、絶縁体＋８４．８５と８６、プラズマ発生
器：８７、プロセス・チェンバー：９５、アンテナ：９
８、磁場コイル二９９、電力供給源：１００、プラズマ
発生器：１０１．アンテナ；１０２、磁場コイル：１０
５と１０６、基板：１０７、基板ネルグー＝１０８、リ
ング：１１０、スパッター・ターゲブ）：１１１，７グ
ネトａン・スパッター・ターゲアト：１１３、プラズマ
発生器：１１４、磁気パケット・プロセス・チｔンバー
：１１５、アンテナ：１１７、磁場コイル：１１８．１
１９．１２０および】２１、ブラズ７：Ｉ２４、基板：
１２５、バブフル：１２６、出口；１２７特許出願人
プラズマ・アンド・マテリアルズ・チクノロシーズ、 インコーホレイテッド 代理人弁理士青山 葆 はかＩ名 ＦＩＧ、 ５ Ｍ−１ 間隔 （ｍｍ） Ｂ−磁場 （Ｇ） ＦＩＧ、 ＋５
、第２図は、ｍ＝Ｉモードの電磁波電場ベクトルの斜視
図、第３ａ図は、アンテナ装置の斜視図、第３ｂ図は、
アンテナ装置のＲＦ雷電流示す模式図、第４図は、本発
明の原理（ｍ−０モード）によりつくられたアンテナの
操作およびＲＦ雷電流原理を示す模式図、第５図は、本
発明の原理によりつくられたアンテナの斜視図であり、
■−Ｉモードの励起に用いられる第２形態のａ！什原理
およびＲＦ雷電流示す。第６図は、本発明の原理により
つくられたプラズマ蒸着装置またはエツチング装置の基
本的形態を示す模式図、第７図は、第４図に記載のアン
テナを用い、第６図に示した本発明の磁場強度に対する
プラズマ密度の関係を示すグラフ、第８図は第４図に記
載のループの分離に対するプラズマ密度の関係を示すグ
ラフ、第９図は、均一条件が重要な大きな環状域全体に
わたりプラズマ蒸着またはエツチングするために使用さ
れる本発明の第２具体例を示す模式図、第９Ａ図は、第
９図のラインＡ−Ａに沿った断面図、第１０図は、均一
が重要な大きな四方形成全体にわたり蒸着またはエツチ
ングするための本発明の第３具体例を示す斜視図、第１
０Ａ図は、第１０図のラインＡ−Ａに沿った断面図、第
１Ｉ図は、大きな面積の蒸着またはエツチング用の本発
明の第４具体例を示す模式図、第１２図はイオンビーム
生成用の本発明の第４具体例、第１３図は、スパッター
蒸着用の本発明の具体例の第６具体例を示す模式図、第
１４図は均一性か重要な大きな面積の基材全体にわたる
スパッター蒸着用の本発明の第７具体例を示す側面図、
第１５図は、プラズマ発生器をマグネトロンと共に使用
するスパッター蒸着用の本発明の第８具体例を示す側面
図、第１６図は、スパッター蒸着用の本発明の第９具体
例を示す模式図である。 図面中、主な符号はつぎのちのを意味する。 ケーブル二８．７１チング・ボックス；９、可変真空４
ｔパシター：１０および１１、らせん形通路：１２およ
び１３、プラズマ発生ｈンバー＋１４、アンテナ：１５
、磁場Ｊイル；１６および１７、ブＵセスｆＤバー＝１
８、磁場ボイル：１９、基板：２０、基板ネルグー：２
１、加熱／冷却回路：２２、ＲＦ源＝２３．７ブｆング
回路；２４、位置：２５と２６、ネルグー＝２７、ケー
ブル＝２９、ＲＦｊｆ力供給源：３０、プラズマ発生ｆ
ｔンバー＋３１，７ンテナ：３２、磁気コイル：３３と
３４、磁気パケット・ｆｔンバー：３５、磁場う什：３
７、基板：３８、基板ネルグー：３９、加熱／冷却回路
＝４０、位置＝４１と４２、ステンレス・スチール・リ
ング＝４４、ネール：４５、マブチング回路＝４６、ケ
ーブル：４７、ブラズ７発生器＝４９．５０と５１１ア
ンテナ：５２．５３と５４、磁場コイル：５５．５６．
５７．５８．５９と６０、磁気パケット・チャンバー：
６１、基板：６３、基板ホルダー：６４、加熱／冷却回
路：６５、プラズマ発生器：６６と６７、プロセス・ｆ
ｔンバー二６８、磁場コイル二６９．７０と７１．ブラ
ズ７；７２、プラズ７発生器チｉンバー：７４、アンテ
ナ：７５、磁場コイルエフ６と７７、磁気バケフト・ｆ
ｔンバー：７８、磁場う（７：８０．電極：８１．８２
および８３、絶縁体＋８４．８５と８６、プラズマ発生
器：８７、プロセス・チェンバー：９５、アンテナ：９
８、磁場コイル二９９、電力供給源：１００、プラズマ
発生器：１０１．アンテナ；１０２、磁場コイル：１０
５と１０６、基板：１０７、基板ネルグー＝１０８、リ
ング：１１０、スパッター・ターゲブ）：１１１，７グ
ネトａン・スパッター・ターゲアト：１１３、プラズマ
発生器：１１４、磁気パケット・プロセス・チｔンバー
：１１５、アンテナ：１１７、磁場コイル：１１８．１
１９．１２０および】２１、ブラズ７：Ｉ２４、基板：
１２５、バブフル：１２６、出口；１２７特許出願人
プラズマ・アンド・マテリアルズ・チクノロシーズ、 インコーホレイテッド 代理人弁理士青山 葆 はかＩ名 ＦＩＧ、 ５ Ｍ−１ 間隔 （ｍｍ） Ｂ−磁場 （Ｇ） ＦＩＧ、 ＋５
Claims (44)
- １．プラズマ蒸着またはエッチング装置であって、 ガスを、プラズマ発生器内に導入して、アンテナにより
形成したＲＦ電場および磁場コイルにより形成した軸方
向の磁場の作用によってプラズマに変換し、次いで 得られたプラズマを、該磁場に沿って別のプロセス・チ
ャンバー内へ次いで基体上に輸送し、ここにおいて、膜
を形成するかまたは存在する膜をエッチングして取り去
る ことからなる装置。 - ２．プラズマ蒸着またはエッチング装置であって、 （ａ）プラズマ発生器（この中に、ガスを、注入して、
該プラズマ発生器に載置したアンテナにより形成したＲ
Ｆ電場の作用によって、プラズマに変換する） （ｂ）ＲＦパワーをアンテナに適用するための手段、お
よび発生器チャンバーに連結し真空ポンプで排気し基体
・載置用の電気的に分離した基体ホルダーを収納するプ
ロセス・チャンバー （ｃ）ガスをプロセス・チャンバー内に放出するための
ガス注入装置、および （ｄ）プラズマ発生器の軸方向磁場を形成するための磁
気コイル手段、および該発生器のプラズマをプロセス・
チャンバー内へ次いで基体に輸送するための付加的な磁
気コイル からなる装置。 - ３．ＲＦパワーを基体に適用し、これにより負のバイア
スを該基体に適用する請求項２記載の装置。 - ４．ＲＦイオン源であって、 （ａ）プラズマ発生器チャンバー、およびｒｆ波を該発
生器チャンバー内に送って軸方向磁場との共働作用によ
り稠密プラズマを生成するアンテナ手段 （ｂ）発生器チャンバーの軸方向磁場を形成するための
磁気手段、および （ｃ）該プラズマ発生器に隣接してプラズマからイオン
を抽出するためのイオン抽出電極 からなる装置。 - ５．（ａ）第１電流ループ（これは、第１方向の電流の
流れを有する）、および （ｂ）第２電流ループ（これは、第２方向の電流の流れ
） からなるアンテナ。 - ６．第１方向の電流の流れが、第２方向の電流の流れと
反対である請求項５記載のアンテナ。 - ７．第１方向の電流の流れが時計方向で、第２方向の電
流の流れが反−時計方向である請求項６記載のアンテナ
。 - ８．第１電流ループが第１面に存在すると共に、第２電
流ループが第２面に存在し、かかる第１面と第２面が平
行である請求項６記載のアンテナ。 - ９．第１電流ループと第２電流ループが所定の距離をお
いて分離されており、この距離が、以下の式を満足する
ように選択する請求項８記載のアンテナ： ［Ｗ／Ｗｃ・Ｗｐ＾２／Ｃ＾２ｋｚ＾２］＾２＝１＋（
３．８３／ｋｚ・ａ）＾２。 - １０．アンテナが無線周波数の電磁波を放射すると共に
、該アンテナが、第１導電体および第２導電体からの無
線周波数の電流を受ける請求項９記載のアンテナ。 - １１．第１電流ループが第１端子と第２端子を有すると
共に、第２電流ループが第１端子と第２端子を有し、 第１導電体を、第１電流ループの該第１端子および第２
電流ループの該第２端子に接続すると共に、第２導電体
を、第１電流ループの該第２端子および第２電流ループ
の該第１端子に接続する請求項１０記載のアンテナ。 - １２．第１電流ループが長手軸方向の軸を有すると共に
、第２電流ループが長手軸方向の軸を有し、 これら第１電流ループおよび第２電流ループが実質的に
同軸上である請求項１１記載のアンテナ。 - １３．第１電流ループの第１端子が、第２電流ループの
第２端子よりも、該第２電流ループの第１端子により近
い請求項１２記載のアンテナ。 - １４．第１電流ループが第１端子と第２端子を有し、こ
の第１端子が該第２端子と実質的に直径に沿って正反対
に位置し、 第２電流ループが第１端子と第２端子を有し、この第１
端子が該第２端子と実質的に直径に沿って正反対に位置
する請求項１０記載のアンテナ。 - １５．第１導電体を、第２電流ループの第１端子に接続
すると共に、第２電流ループの第２端子を第１電流ルー
プの第２端子に接続し、さらに、第１電流ループの第１
端子を第２導電体に接続する請求項１４記載のアンテナ
。 - １６．無線周波数の電流が、第１および第２らせん状の
通路中を流れる請求項１５記載のアンテナ。 - １７．プラズマ処理装置であって、 （ａ）アンテナ（これは、電磁波を放射する）（ｂ）プ
ラズマ発生器チャンバー（これは、該アンテナの付近に
位置すると共に、該アンテナと電磁波連通する） （ｃ）第１流体インゼクター（これは、流体をプラズマ
発生器チャンバー内に導入し、これによりプラズマを該
チャンバー内で生成する） （ｄ）磁場発生器（これは、磁場を形成する）（ｅ）プ
ロセス・チャンバー（ここに、プラズマを上記磁場によ
り輸送する） （ｆ）第２流体インゼクター（これは、流体を上記プロ
セス・チャンバーに導入する） （ｇ）電流コントローラー（これは、磁場発生器の電流
をコントロールし、これによりプラズマの形状をコント
ロールする） （ｈ）基体ホルダー（これは、プロセス・チャンバー内
に位置する）、および （ｉ）基体（これは、上記基体ホルダー上に載置され、
これにより該基体はプラズマに付される）からなる装置
。 - １８．さらに、予備的な無線周波・発生器を備え、この
発生器は、無線周波のパワーを基体に適用する請求項１
７記載の装置。 - １９．さらに、 （ａ）無線周波エキサイター（これは、無線周波の電圧
と電流を生成する）、および （ｂ）マッチング回路網（これは、無線周波エキサイタ
ーとアンテナを相互に連結し、これにより無線周波エネ
ルギーの、無線周波エキサイターからアンテナへの効率
的な移動を促進する） を備える請求項１８記載の装置。 - ２０．アンテナが第１電流ループと第２電流ループを有
し、 これら第１および第２電流ループが、同一面に位置する
と共に、所定の関係にて間隔で位置し、これにより、か
かる第１および第２電流ループの平面に対する垂線が、
プラズマ発生器チャンバーの長手軸を形成する請求項１
９記載の装置。 - ２１．発生した磁場が、プラズマ発生器チャンバーの長
手軸と平行である請求項２０記載の装置。 - ２２．基体ホルダーが、プロセス・チャンバー内に実質
的に電気絶縁状態で支持される請求項２１記載の装置。 - ２３．基体ホルダーが （ａ）銅製ブロック、および （ｂ）該ブロックの温度制御が可能な熱コントロール手
段 を備える請求項２２記載の装置。 - ２４．第２流体インゼクターが多孔質エレメントとして
形成され、これにより、ガスを該エレメント内に導入さ
せると共に、該ガスを該エレメントからプロセス・チャ
ンバーに放出させる請求項２３記載の装置。 - ２５．多孔質エレメントがリングとして形成され、 このリングはチューブ形であって、該チューブは、ガス
を該リングからプロセス・チャンバー内に放出させるよ
うな孔を有する請求項２４記載の装置。 - ２６．プラズマ発生器チャンバーが、円柱形の石英であ
る請求項２５記載の装置。 - ２７．さらに、複数の磁石を備え、 これらの磁石を、プロセス・チャンバーの円周付近に配
置させると共に、Ｎ極とＳ極の反対の方位を有するよう
に連続させる請求項１７記載の装置。 - ２８．プロセス・チャンバーが、プラズマ発生器チャン
バーの断面積よりも大きな断面積を有する請求項２７記
載の装置。 - ２９．プロセス・チャンバーが、実質的にステンレス・
スチールから形成される請求項２８記載の装置。 - ３０．プロセス・チャンバーの断面が、規則的な形状で
ある請求項２９記載の装置。 - ３１．さらに、 （ａ）複数のプラズマ発生器チャンバー（これらは、各
々、プロセス・チャンバーと共働作用により連結する） （ｂ）複数のアンテナ（これらは、各々、プラズマ発生
器チャンバーと電磁波的に連結する）、および （ｃ）複数の磁場発生器（これらは、各々、各プラズマ
発生器チャンバーと磁気的に連結する）を備える請求項
２７記載の装置。 - ３２．さらに、 （ａ）複数のプラズマ発生器チャンバー（これらは、各
々、プロセス・チャンバーと共働作用により連結し、こ
れらのプラズマ発生器チャンバーは、各々、共軸上の長
手軸を有する） （ｂ）複数のアンテナ（これらは、各々、プラズマ発生
器チャンバーと電磁波的に連結する）、（ｃ）複数の磁
場コイル（これらは、プロセス・チャンバーの付近に位
置する） （ｄ）複数の磁場発生器（これらは、各々、各プラズマ
発生器と磁気的に連結する）、および （ｅ）プロセス・チャンバー内に載置された複数の基体
ホルダー を備える請求項２０記載の装置。 - ３３．さらに、複数の電極を備え、 これらの電極はプロセス・チャンバー内に位置して、該
プロセス・チャンバーのプラズマからイオン・ビームを
抽出する請求項３０記載の装置。 - ３４．さらに、 （ａ）第１磁場コイル（これは、プラズマ発生器チャン
バーの付近に位置して該チャンバーと磁気的に結合し、
かつ第１方向の磁場を形成する） （ｂ）第２磁場コイル（これは、プロセス・チャンバー
の付近に位置して該チャンバーと磁気的に結合し、かつ
第２方向の磁場を形成し、かかる第２方向が、上記第１
方向と実質的に平行である）（ｃ）第３磁場コイル（こ
れは、プロセス・チャンバー内に位置するターゲットの
付近に位置して該ターゲットと磁気的に結合し、かつプ
ラズマを該ターゲットに適合させる）、および （ｄ）負の電圧供給源（これは、ターゲットと電気的に
結合し、これにより該ターゲットは、材料を基体上に蒸
着させる） を備える請求項１７記載の装置。 - ３５．さらに、バッフルを備え、 このバッフルは、プロセス・チャンバー内に位置して該
チャンバー内への流体注入をコントロールする請求項３
４記載の装置。 - ３６．さらに、 （ａ）少なくとも１つのターゲット、および（ｂ）バイ
アス手段（これは、電圧を上記ターゲットに印加し、こ
れによりイオンと共にプラズマで該ターゲットを攻撃し
て、該ターゲットの材料を基体上に蒸着させる） を備える請求項２８記載の装置。 - ３７．ターゲットがマグネトロン・スパッター・ターゲ
ットである請求項３６記載の装置。 - ３８．基体ホルダーが開口部として形成され、これによ
りプラズマを、ターゲットの途中の該基体ホルダーを通
過させ、これによりプラズマが該ターゲットを攻撃して
、材料を基体上にスパッタリングする請求項３６記載の
装置。 - ３９．電磁波を照射するにあたり、 （ａ）電磁波エネルギーを、実質的に平面の第１環状ル
ープ内の第１角度方向に流し、 （ｂ）電磁波エネルギーを、実質的に平面の上記第１環
状ループから所定の距離離れた実質的に平面の平行第２
環状ループ内の反対角度の第２方向に、以下の式を満足
するように、流す ことからなる方法： ［Ｗ／Ｗｃ・Ｗｐ＾２／Ｃ＾２ｋｚ＾２］＾２＝１＋（
３．８３／ｋｚ＾３）＾２ - ４０．さらに、電磁波エネルギーを、第１電流ループと
第２電流ループの間に流して、らせん形の通路に従わせ
る請求項３９記載の方法。 - ４１．プラズマを処理するにあたり、 （ａ）電磁波エネルギーをプラズマ発生器チャンバー内
に照射し、 （ｂ）第１ガスを照射プラズマ発生器チャンバー内に注
入し、これによりプラズマを生成し、（ｃ）可変磁場を
プラズマ発生器チャンバー付近に生成し、該可変磁場に
よりプラズマを操作し、（ｄ）得られたプラズマを隣接
プロセス・チャンバーに輸送し、 （ｅ）第２ガスをプロセス・チャンバーに注入し、次い
で （ｆ）プロセス・チャンバー内の基体をプラズマで攻撃
し、これにより該プラズマで基体を被覆するかまたはエ
ッチングする ことからなる方法。 - ４２．さらに、一連の交互に方向を変える磁石を、プロ
セス・チャンバーの付近に円周形で配置し、これにより
該チャンバー内にマルチカスプ磁場を形成し、プラズマ
を、該磁場ラインに沿って該チャンバー内で拡散させる
請求項４１記載の方法。 - ４３．さらに、電極をプロセス・チャンバー内に配置さ
せ、これによりイオン・ビームを、プロセス・チャンバ
ー内のプラズマから抽出させる請求項４２記載の方法。 - ４４．さらに、 （ａ）第１方向の第１磁場を生成し、この磁場を、プラ
ズマ発生器チャンバーに磁気的に結合させ、（ｂ）第２
方向の第２磁場を生成し、この磁場を、プロセス・チャ
ンバーに磁気的に結合させ（この第２方向は、実質的に
第１方向と平行である）、（ｃ）第３磁場を、プロセス
・チャンバー内に位置するターゲット付近に形成し、こ
の磁場により、プラズマを該ターゲットに適合させ、次
いで（ｄ）該ターゲットに負のバイアスをかけ、これに
より該ターゲットから材料を放出させて、基体上に蒸着
させる ことからなる請求項４１記載の方法。
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