(57)【要約】【課題】本発明における課題は、大面積にわたり均一な高密度プラズマを低圧力で形成することのできるプラズマ処理装置を提供することにある。【解決手段】本発明では、処理基板と対向するプラズマ発生室の電極に円筒型の電極を使用し，大気側にポイントカスプ磁場を発生する磁場発生装置を配置する。または円筒状の電極の一端を閉じて，閉じた箇所の外側に永久磁石をリング状に磁極の向きが交互になり，かつ同心円になるように配置する。【選択図】図１
2011034705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トッププレートと、ボトムプレートと、側壁とによって構成された真空容器と、該真空容器内に設けられた基板保持機構と、前記側壁の外側に配置されて当該側壁の内側にカスプ磁界を形成する複数の永久磁石と、前記側壁の内側に設けられた円筒状の電極と、前記電極に高周波電力を供給する第１の高周波電源と、を備え、前記永久磁石が、碁盤目状に複数連なる四角形の各角部に対応する位置に配置されており、しかも前記各四角形の辺方向に隣接する永久磁石の極性が反対の極性となっており、前記永久磁石は前記側壁の内側面に近い箇所で閉じた磁束を伴うポイントカスプ磁界を生成することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記真空容器は、連通する孔を有する隔壁板により、前記被処理物を処理する処理領域と，前記電極によりプラズマを発生させるプラズマ発生領域とに分割されており、前記永久磁石は、前記プラズマ発生領域に設けられていることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記隔壁板に直流電圧を供給する直流電源が接続されていることを特徴とする請求項２記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記基板保持機構に高周波電力を供給する第２の高周波電源が接続されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記トッププレートの外側に当該トッププレートの内側にカスプ磁界を形成する複数の永久磁石が配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記永久磁石が、同心円状の位置にリング状に配置されており、しかも前記隣接する永久磁石の極性が反対の極性となっており、前記永久磁石は、前記トッププレートの内側面に近い箇所で閉じた磁束を伴う円形線状のカスプ磁界を生成することを特徴とする請求項５記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記永久磁石が、碁盤目状に複数連なる四角形の各角部に対応する位置に配置されており、しかも前記各四角形の辺方向に隣接する永久磁石の極性が反対の極性となっており、前記永久磁石は前記トッププレートの内側面に近い箇所で閉じた磁束を伴うポイントカスプ磁界を生成することを特徴とする請求項５記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，スパッタ成膜応用のためのプラズマ処理装置に関し，特に，半導体産業において集積回路の製造工程の間に金属あるいは誘電体物質のスパッタ及びエッチング処理に有用な高周波（ＨＦ（３〜３０ＭＨｚ）またはＶＨＦ（３０〜３００ＭＨｚ））電極を使用した高密度プラズマ源を有するプラズマ処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の，例えばエッチング装置では，主に磁石を用いたマグネトロン型，電子サイクロトロン共鳴を用いたＥＣＲ放電型，ヘリコン波を用いたヘリコン型のプラズマ発生装置が用いられてきた。近年ではプラズマ処理速度の向上と処理基板の大面積化の要求もあり，より高密度のプラズマを大面積にて均一に生成するという要求が高まっている。
【０００３】
大面積にて均一なプラズマ発生装置としては，図６に示すものがある。図６は従来（特許文献１参照）のプラズマ処理装置の概略を示す断面構成図である。図６に示すように特許文献１記載のプラズマ処理装置は，真空チャンバー１０１内に磁気中性線を形成するために複数のドーナツ状の永久磁石１０３，１０４を同心円状に配置することによる磁場発生手段と、この磁場発生手段によって真空チャンバー内に形成された磁気中性線に沿って電場を形成して，磁気中性線に放電プラズマを発生させる。係る装置では，永久磁石１０３，１０４の直径を制御することでプラズマの集中する箇所を変えることが可能であり，このことによりプラズマ分布調節が可能となっている。なお，図６において，真空チャンバー１０１の上面は平板型金属隔壁１０２で覆われている。円筒型の真空チャンバー１０１の側壁部１０５の外側には，電場発生手段を構成する１重を含む多重の高周波コイル１０６が配置され，この高周波コイル１０６は１３．５６MHｚの周波数の高周波電源７に接続され，永久磁石１０３，１０４によって真空チャンバー１０１内に形成された磁気中性線に沿って高周波電場を加えて，この磁気中性線に放電プラズマを発生するようにしている。また真空チャンバー１０１内の形成される磁気中性線の作る面と平行して離れた位置には，基板電極１０８が設けられ，この基板電極１０８はＲＦバイアスを印加する１３．５６ＭＨｚの周波数の高周波電源１０９に接続されている。
【０００４】
また，大面積にて均一なプラズマ発生装置としては図７に示すものがある。図７は，従来（特許文献２参照）のプラズマ処理装置の概略を示す断面構成図である。図７に示すように，特許文献２記載のプラズマ処理装置は，処理基板２２３の上方に配置される上部電極２０１と上部電極２０１を支持するための外側絶縁部材２０３を有するプラズマ処理装置にて，上部電極２０１及び外側絶縁部材２０３に渡る全体に，永久磁石２０６をポイントカスプ形状に配置した装置である。係る装置では，上部電極２０１全体に渡って均一な磁束分布パターンを形成することで，ウェハー２２３表面の全体に渡ってプラズマの均一な分布を実現し，処理基板全体に渡って均一な処理速度を実現することができる。
【０００５】
一方、０．１Ｐａ以下の圧力領域での放電に好適な技術として、ホロー陰極放電が考えられる。「ホロー陰極放電」とは、片端が閉じて他端が開いた細い円筒のホロー（ｈｏｌｌｏｗ）型の電極を陰極として用いた放電をいう。ホロー陰極放電を利用したプラズマ処理装置としては、図８に示すものがある。
【０００６】
図８は，従来（特許文献３参照）のプラズマ処理装置の概略を示す断面構成図である。図８に示すように，特許文献３記載のプラズマ処理装置は，処理室３０７内に配置した被処理基板３１１を載置するための基板電極３１１と、基板電極３１１にバイアス電力を供給する高周波電源３１３と、電体窓３０５を介して処理３０７室内に電磁波を投入するアンテナ電極３０１と、処理室３０７内に所定の処理ガスを供給する処理ガス供給機構３０８と、処理室３０７内の誘電体窓３０５側に設けられた凹部からなるホローカソード放電機構３０９と、とを備えたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３８９９１４６号公報
【特許文献２】特開２００３−３１８１６５号公報
【特許文献３】特開２００３−６８７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記に示した従来のプラズマ処理装置には，次のような問題を有している。
【０００９】
特許文献１に示されるような磁気中性線の発生に永久磁石を利用する機構では，磁気中性線発生位置の調節のために永久磁石を交換する必要があり，プラズマ分布を均一化する調整は難しいという課題がある。
【００１０】
この点を図６を用いて説明する。図６に示すプラズマ処理装置は，上記の通り，永久磁石１０３，１０４の直径を制御することでプラズマの集中する箇所（磁気中性線発生位置）を変えている。そのため，基板の直径が２００ｍｍから３００ｍｍへ変化した場合は，プラズマの集中する箇所（磁気中性線発生位置）を変えなければならない。そのため，永久磁石１０３，１０４を交換する問題が発生する。
【００１１】
更に，図６に示すように，プラズマ生成のためにプラズマ発生室１０１内に高周波電場を加える１重を含む多重の高周波コイル１０６を、プラズマ発生室１０１の誘電体で構成される側壁部１０５の外側に配置する方法では，金属材料を処理基板１０８としてエッチングした際に発生する金属粒子が側壁部１０５へ付着することで，プラズマ処理室１０１内への電場の伝達効率は処理量が進むにつれ悪化し，最終的には放電が維持できなくなってしまうという問題がある。
【００１２】
更に，図７に示す上部電極２０１及びその周辺のみに永久磁石２０６を配置する装置構造では，並行平板形状を用いた容量結合型の構造のため，誘導結合型の構造より面内均一なプラズマ密度分布を得やすいが、通常使用される放電圧力領域が比較的高く，昨今のエッチング装置に要求される０．１Ｐａ以下の圧力領域での放電は不向きであるという課題がある。例えば，プラズマ内で生じたイオンを処理基板に衝突させてエッチング処理を行うイオンビームエッチングのようなプラズマ処理装置の場合では，基板処理時の圧力が高いと平均自由行程が短くなり，イオンが処理基板に到達する前に他のイオンなどにより散乱を受けることでイオンビームの直進性とイオン自体の運動エネルギーを損なうことが考えられる。
【００１３】
また、図７に示すプラズマ処理装置は、上記のとおり、誘導結合型の構造より面内均一なプラズマ密度分布を得やすい。しかし、図７に示すプラズマ処理装置は，上部電極２０１上に配置された永久磁石２０６により、高密度のプラズマを発生させるようにしているため、基板の直径が２００ｍｍから３００ｍｍへ変化した場合、基板の周辺部まで高密度のプラズマを得ることが難しいという問題がある。
【００１４】
この点を図９を用いて説明する。図９は、図７記載のプラズマ処理装置の永久磁石２０６の配置と電界と磁界の関係を示した上面図である。図７記載のプラズマ処理装置は、永久磁石が、碁盤目状に複数連なる四角形の各角部に対応する位置に配置されており、しかも各四角形の辺方向に隣接する永久磁石の極性が反対の極性となっている。この４つの永久磁石により、Ｎ極の永久磁石からＳ極の永久磁石に向かう磁界Ｂがカスプ上に発生する。本明細書においては、この磁界Ｂを「ポイントカスプ磁界」という。一方、高周波電流が高周波電源２１３から上部電極２０１に供給されると、高周波電力の静電的結合によって、プラズマが生成される。その時プラズマにおける電子は上部電極２０１上に配置された永久磁石によって作られたポイントカスプ磁界Ｂと高周波電源２１３により発生する電界Ｅとに直交する方向にサイクロトロン移動し、プラズマが閉じ込められた高密度のプラズマが発生することになる。しかし、基板２２３の周辺部でも高密度のプラズマを発生させようとすると、碁盤目状の永久磁石を基板の直径より遙かに大きな直径の上部電極２０１上に配置しなければならず、装置が大型化するという課題が生じる。
【００１５】
一方、図８記載のプラズマ処理装置によれば、処理室３０７内にホローカソード放電機構３０９を備えることにより、０．１Ｐａ以下の圧力領域での放電し、被処理基板３１１の全面に高品質な処理を均一に施すことが可能となるが、高密度のプラズマを発生させることができないという課題がある。
【００１６】
本発明の目的は、上記のような背景技術の課題の少なくとも一つを解決できるプラズマ処理装置を提供することにある。より具体的には、本発明の目的は、
基板の直径が３００ｍｍ以上の場合でも、装置を大型化することがなく、プラズマ密度の均一性を図りつつ、０．１Ｐａ以下の低圧力での高密度プラズマの発生が可能としかつ，プラズマ処理装置にて容量結合型構造を採用することで，誘導結合型構造にて見られる，金属材料をエッチング処理した際に発生するプラズマ処理室内への電場の伝達効率の低下を防ぐプラズマ処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明のプラズマ処理装置においては、トッププレートと、ボトムプレートと、側壁とによって構成された真空容器と、該真空容器内に設けられた基板ホルダと、前記側壁の外側に配置されて当該側壁の内側にカスプ磁界を形成する複数の永久磁石と、前記側壁の内側に設けられた円筒状の電極と、前記電極に高周波電力を供給する第１の高周波電源と、を備え、前記永久磁石が、碁盤目状に複数連なる四角形の各角部に対応する位置に配置されており、しかも前記各四角形の辺方向に隣接する永久磁石の極性が反対の極性となっており、前記永久磁石は前記側壁の内側面に近い箇所で閉じた磁束を伴うポイントカスプ磁界を生成するようにしたものである。
本発明においては、下記の構成を好ましい態様として含む。
前記真空容器は、連通する孔を有する隔壁板により、前記被処理物を処理する処理領域と，前記電極によりプラズマを発生させるプラズマ発生領域とに分割されており、前記永久磁石は、前記プラズマ発生領域に設けられている。
前記隔壁板に直流電圧を供給する直流電源が接続されている。
前記基板ホルダに高周波電力を供給する第２の高周波電源が接続されている。前記トッププレートの外側に当該トッププレートの内側にカスプ磁界を形成する複数の永久磁石が配置されている。
前記永久磁石が、同心円状の位置にリング状に配置されており、しかも前記隣接する永久磁石の極性が反対の極性となっており、前記永久磁石は、前記トッププレートの内側面に近い箇所で閉じた磁束を伴う円形線状のカスプ磁界を生成する。
前記永久磁石が、碁盤目状に複数連なる四角形の各角部に対応する位置に配置されており、しかも前記各四角形の辺方向に隣接する永久磁石の極性が反対の極性となっており、前記永久磁石は前記トッププレートの内側面に近い箇所で閉じた磁束を伴うポイントカスプ磁界を生成する
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、真空容器の側壁内側に設けた円筒型の電極に高周波電源より高周波電力を印可することにより、真空容器内に０．１Ｐａ以下の圧力領域でホロー陰極放電が発生し、真空容器の外側側壁に設けた永久磁石により、真空容器の側壁内側にカスプ磁界が形成され、このカスプ磁場により、高密度のプラズマを作り出すことができる。また，従来のように上部電極上に碁盤目状に永久磁石を配置してポイントカスプ磁界を得る方法では、碁盤目状配置の端部で永久磁石が途切れる箇所が生じてポイントカスプ磁界が形成できないことから、端部のプラズマ密度は低下しプラズマが不安定になる事もある。しかし本発明によれば、円周方向に永久磁石を途切れずに連続に配置でき、高密度プラズマを安定して作り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態によるプラズマ処理装置の構成を示す模式的断面図である。
【図２】本発明の別の実施形態によるプラズマ処理装置の構成を示す模式的断面図である。
【図３】図２の構成にて発生する磁力線分布を示す図である。
【図４】本発明の別の実施形態によるプラズマ処理装置の構成を示す模式的断面図と，本構成にて発生する磁力線分布を示す図である。
【図５ａ】図３の電極上面での永久磁石の配置例を示す図である。
【図５ｂ】図３の電極上面での永久磁石の別の配置例を示す図である。
【図６】従来（特許文献１記載）のプラズマ処理装置の概略を示す断面構成図である。
【図７】従来（特許文献２記載）のプラズマ処理装置の概略を示す断面構成図である。
【図８】従来（特許文献３記載）のプラズマ処理装置の概略を示す断面構成図である。
【図９】ポイントカスプ磁場を発生する永久磁石２０６の配置と電界と磁界の関係を示した上面図である。
【図１０】平行平板カソード電極により、真空容器内にプラズマを発生させた場合の、プラズマシースとｅ（電子）の状態を示した図である。
【図１１】ホローカソード電極により、真空容器内にプラズマを発生させた場合の、プラズマシースとｅ（電子）の状態を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は、本発明のプラズマ処理装置の好ましい第１の実施形態の構成を示す模式的断面図である。図１記載のプラズマ処理装置は、トッププレート１ａとボトムプレート１ｂと側壁１ｃとによって構成された真空容器１と、真空容器１内に設けられた基板保持機構６と、側壁１ｃの外側に配置されて側壁１ｃの内側にカスプ磁界を形成する複数の永久磁石３と、側壁１ｃの内側に設けられた円筒状の電極７と、円筒状の電極７に高周波電力を供給する第１の高周波電源１２とから構成される。
【００２２】
基板保持機構６は基板ホルダ１５を含み，例えば基板ホルダ１５は固定軸１６により真空容器１の内部に設置される。基板ホルダ１５および固定軸１６は接地されているが，基板１５に高周波などのバイアス電圧を印加したい場合には，真空容器１と固定軸１６の間に絶縁体などを挟んで基板保持機構６を浮遊電位としても良い。基板ホルダ１５と固定軸１６の内部には，基板１７を冷却または加熱するための機構（不図示）を設けることもできる。処理される基板１７は基板ホルダ１５の上に配置される。永久磁石１３は永久磁石固定シート１８に固定された状態で、真空容器１の側壁１ｃの外側に設けられている。永久磁石１３が設けられた真空容器１の側壁１ｃとトッププレート１ａとは、一端がアースに接続されたＲＦ遮蔽カバー８で覆われている。また、トッププレート１ａと永久磁石１３をＲＦ遮蔽カバー８で覆うのは，トッププレート１ａとグリッド４に印加される電圧による感電を防ぎ、かつ永久磁石１３が外部へ発生する磁場による危害を防ぐためであり、そして電極７に印加するＲＦが外部に放射されることを防ぐことためである。
【００２３】
永久磁石３は、図９に示すように、真空容器１の側壁１ｂの外側に、碁盤目状に複数連なる四角形の各角部に対応する位置に配置されており、しかも各四角形の辺方向に隣接する永久磁石３の極性が反対の極性となっており、永久磁石３は側壁１ｃの内側面に近い箇所で閉じた磁束を伴うポイントカスプ磁界を生成するように配置されている。このシート１８は好ましくは金属で作られている。各永久磁石の他の磁極は円筒型の電極の中心軸に対向するように向けられている。さらに，永久磁石と円筒型の電極との間に小さい間隔，好ましくはおよそ１ｍｍの間隔を持つように設けられている。円筒状の電極３の内側表面での磁界の強さを調節するために，永久磁石１３の高さを変えることもできる。例えば，永久磁石１３の高さは永久磁石固定シート１８の外縁に向かって短くしても良い。同様に，磁界の異なる強さを持つ永久磁石１３を選択することによって，それらを径方向に対照的パターンで配列することによって電極３の内側表面での磁界の強さを変化させることができる。複数の永久磁石１３は円筒型の電極の直径より大きな径を持つ円筒状のシート１８に固定されている。永久磁石１３はお互いに等しい距離で正多角形上に，その極性を交互に替わるよう配列されている。いかなる2つの隣り合う永久磁石の間の間隔は重要な事項ではなく，１０ｍｍから５０ｍｍの範囲において替わり得る。各永久磁石１３の断面形状は四角形状あるいは円形上である。もし断面の形状が円の形状であるならば，その直径は５ｍｍから４０ｍｍの範囲において替わり得る。もし断面の形状が四角の形状であるならば，同等の寸法が採用される。永久磁石１３の高さは重要な事項ではなく，５ｍｍから３０ｍｍの範囲にすることができる。更に，永久磁石の磁界の強さは同様にまた重要な事項ではない。通常，永久磁石の強さは円筒状の電極の内側表面にておよそ１００ガウスから６００ガウスの強さの磁界を生成するように選択される。
【００２４】
また，磁界の異なる強さを持つ永久磁石を選択することによって，それらを径方向に対照的パターンで配列することによって電極の内側表面での磁界の強さを変化させることができる。なお，基板１７を搬入または搬出する機構の図示は省略している。上記図１記載のプラズマ処理装置で基板処理を行うためには，まず真空容器１を図示しない排気機構(真空ポンプで構成される)を用いて所定の圧力まで排気した後，図示しないガス供給機構を用いて，所定の圧力までガスを導入する。
【００２５】
図１０と図１１は、平行平板カソード電極とホローカソード電極により、真空容器内にプラズマを発生させた場合の、プラズマシースとｅ（電子）の状態を示した図である。図１０に示すように、平行平板カソード電極を用いた真空容器１内のプラズマを発生させた場合、トッププレート１ａ（カソード）では、プラズマシースが発生し、プラズマ中のｅ（電子）はこのプラズマシースで反射されるが、ボトムプレート（アノード）では、プラズマシースが発生しないため、プラズマ中のｅ（電子）は反射されない。
【００２６】
一方、円筒状の電極７にＲＦ電源１２によりＲＦ電力を印加した場合、図１１に示すように真空容器２内にホローカソード陰極放電によりプラズマが形成される。ホローカソード陰極放電の場合、真空容器１の側壁１ｂの両側で発生したプラズマシースでプラズマ中のｅ（電子）が反射され、ｅ（電子）が閉じ込められることにより、真空容器１内に低電圧でかつ低圧力の放電が可能となる。その時プラズマにおける電子は、側壁１ｃの外側に配置された図９に示すに永久磁石３によって作られたポイントカスプ磁界ＢとＲＦ電源１２により発生する電界Ｅとに直交する方向にサイクロトロン移動し、プラズマが閉じ込められた高密度のプラズマが発生することになる。このように、第１の実施形態記載のプラズマ処理装置によれば０．１Ｐａ以下の低圧力での高密度プラズマの発生が可能となる。
【００２７】
図２は、第２の実施形態に係るプラズマ処理装置の概略図である。図３は、磁力線の分布形状図２に搭載されている永久磁石の磁力線の分布形状を示す。第２の実施形態のプラズマ処理装置の大きな特徴点は、真空容器１を、連通する孔を有する隔壁板（グリッド）４により、被処理物（処理基板）１７を処理する処理領域（処理室）５と，電極７によりプラズマを発生させるプラズマ発生領域（プラズマ発生室２）とに分割し、，永久磁石１３と円筒状電極７とを、プラズマ発生領域（プラズマ発生室）２に設けたことである。その他の構成は、図１記載のプラズマ処理装置と同様であるため、説明を省略する。
【００２８】
グリッド４は、連通する孔を有する隔壁板であり、一端がＤＣ電源１４に接続されている。グリッド４を設置することによりプラズマ発生室２内に生じるプラズマが処理室５側に拡散することを防ぐと共に、プラズマ内のイオンのみを引き出すことができる。
【００２９】
上記のプラズマ処理装置で基板処理を行うためには，まず真空容器１を図示しない排気機構(真空ポンプで構成される)を用いて所定の圧力まで排気した後，図示しないガス供給機構を用いて，所定の圧力までガスを導入する。次に、円筒状の電極７にＲＦ電源１２よりＲＦ電力を印可し、プラズマ発生室２内にホローカソード陰極放電によりプラズマを発生させる。これにより、図１１に示すように、真空容器１の側壁１ｂの両側で発生したプラズマシースでプラズマ中のｅ（電子）が反射され、ｅ（電子）が閉じ込められることにより、真空容器１内に低電圧でかつ低圧力の放電が可能となる。その時プラズマにおける電子は、図９に示す側壁１ｃの外側にに配置された永久磁石３によって作られたポイントカスプ磁界ＢとＲＦ電源１２により発生する電界Ｅとに直交する方向にサイクロトロン移動し、プラズマが閉じ込められた高密度のプラズマが発生することになる。
【００３０】
また、第２の実施形態においては、グリッド４に直流電源１４が接続されているため、各々の隔壁板４でホローカソード陰極放電により、低圧力の放電でプラズマが発生することとなる。このように、第２の実施形態のプラズマ処理装置によれば、円筒状の電極７により発生したプラズマとグリッド４により発生したプラズマにより、基板７の処理が可能となる。円筒状の電極７により発生したプラズマは、基板の直径が３００ｍｍ以上の場合、基板１７の中心部と周辺部で不均一となることも考えられる。このような場合、グリッド４により発生したプラズマは、基板１７の中心部と周辺部で不均一となるプラズマを調整するうえで有効である。
【００３１】
図３には図２にて示した磁気回路によって発生する磁力線の一例を図示する。ポイントカスプ磁界がプラズマ発生室２内の円筒型電極７表面にて発生し，この磁界が局所的な磁気ミラーの役割を果たすため，プラズマ中の荷電粒子のうち特に大きなエネルギを持ったもの以外は、磁気ミラーを通過できず、プラズマ発生室２の内部方向に押し返される現象が生じる。磁場は磁場発生装置のごく近傍のみにしか存在しないため、プラズマ発生室２内に自由拡散したプラズマの性質には影響を与えることなく真空容器１壁での損失のみを減少させる。また円筒型電極７はホローカソードとして動作する。この円筒型電極７とポイントカスプ磁場を組み合わせることで，従来より低圧にて高密度なプラズマ密度を得ることが可能となる。
【００３２】
図４は、第３の実施形態によるプラズマ処理装置の構成を示す模式的断面図と，本構成にて発生する磁力線分布を示す図である。第３の実施形態のプラズマ処理装置の大きな特徴点は、真空容器１のトッププレート１ａの外側に、トッププレート１ａの内側にカスプ磁界を形成する複数の永久磁石１３を設けたことである。その他の構成は、図１及び図２記載のプラズマ処理装置と同様であるため、説明を省略する。前記の構成において，好ましくは，図４のように円筒状の電極７の一端を閉じて，閉じた箇所の外側に永久磁石１３を配置することで，電極７側壁と閉じた平面部の全体がプラズマ生成に寄与するようになり，高密度であると共に，閉じた平面部により並行平板の配置となることから，より均一なプラズマ生成を実施することができる。この電極７の上部の永久磁石１３の配置は，例えば図５ａのようにリング状の永久磁石１３を磁極の向きが交互になり，かつ同心円になるように配置してもよく，また図５ｂのように前述している円筒型の電極７の外側表面に使用しているものと同様な複数の永久磁石１３を，図５ａのリング状の永久磁石と置き換えるように同心円上を持つ円弧上に配置してもよい。図５ａのリング状の永久磁石では，放電空間内の磁場強度の修正はリング状の磁石を変更するか全体の高さを調節することでしか行うことができず，局所的なプラズマ密度の修正を行うことができないが，図５ｂではプラズマ密度が弱い箇所の永久磁石の高さを変更することで，局所的にプラズマ密度の修正を行うことができる。
【００３３】
本発明によれば，従来より広い範囲に均一性の良好で，かつ低圧力にて高密度プラズマを発生することが可能となった。磁気回路の構成を決定する有力な方法としては磁力線の計算が挙げられる。この計算は例えば有限要素法などによって，容易に実行することができる。実験的に結果を確認するには，ラングミュアプローブなどのプラズマ密度測定法が有効となる。上記のごとく，磁気回路の構造を工夫することで，プラズマの均一性が良好な範囲が広がり，大面積基板の処理を従来よりも容易に実施できる。また，使用条件により個々の永久磁石の高さを変化させることでプラズマの均一性が良好な領域の微調節も可能となる。
【００３４】
以上の説明で明らかなように本発明によれば，処理基板と対向するプラズマ発生室に円筒状に電極を配置し，プラズマ発生室の大気側に円筒状の電極を覆うように，ポイントカスプ形状に配列した磁気回路構造を配置する。このような磁気回路構造にて，低圧力にて均一で高密度なプラズマを作成でき，大面積基板の均一な処理を実現することができる。また，永久磁石の高さを調節することでプラズマ密度を細かく設定でき，プラズマ密度の均一性の範囲を容易に最適な形で調節できるプラズマ処理装置を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明を用いて得られるプラズマ処理装置として，例えばプラズマエッチング装置，スパッタリング成膜装置，プラズマCVD装置，アッシング装置等が挙げられる。特にプラズマエッチング装置では，磁性材料を含むMRAM等の素子の微細加工処理を行うためのイオンビームエッチング装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１    真空容器
２    プラズマ発生室（プラズマ発生領域）
３    磁気回路
４    グリッド
５    処理室（処理領域）
６    基板保持機構
７    電極
８    ＲＦ遮蔽カバー
９    絶縁体
１１  磁気回路３により発生した磁力線
１２  ＲＦ電源
１３  永久磁石
１４  ＤＣ電源
１５  基盤ホルダ
１６  固定軸
１７  基板
１８  永久磁石固定シート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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