(57)【要約】【課題】表面処理装置のプラズマ密度を上げる。【解決手段】対向電極（プラズマ発生電極）内に、円柱状中心磁石１１ｂと、円柱状中心磁石１１ｂとは逆極性に配置した６個の柱状周辺磁石１１ｃとから構成された同軸状磁石組を、多数配置して、高密度プラズマを対向電極（プラズマ発生電極）周辺に均一に発生させ、基板における磁場は無視出来る程度にする。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面処理すべき基板に対向させたプラズマ発生電極を備え、前記基板と前記プラズマ発生電極との間にプラズマを発生させ、前記基板の表面に所定の処理を行う表面処理装置において、前記プラズマ発生電極内に、柱状中心磁石と、該柱状中心磁石の周辺に、互いに間隔を置いて配置され、該柱状中心磁石とは極性を逆にする６個の柱状周辺磁石とから構成される磁石組を、複数組配置し、前記プラズマ発生電極に高周波を供給することを特徴とする表面処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の表面処理装置において、前記柱状中心磁石と前記６個の柱状周辺磁石の各々との磁力の強さまたは体積が１対１／３〜１／８であり、かつ、前記柱状中心磁石と前記６個の柱状周辺磁石とのうち、前記プラズマ側の極性がＮ極である磁石の磁力ｆｎと前記プラズマ側の極性がＳ極である磁石の磁力ｆｓとの磁力比ｆｎ／ｆｓが１±０．２の範囲にあることを特徴とする表面処理装置。
【請求項３】
請求項１に記載の表面処理装置において、前記柱状中心磁石のまわりに配置された柱状周辺磁石が、隣接する別の柱状中心磁石のまわりに配置された柱状周辺磁石と一体化され、前記柱状中心磁石と前記柱状周辺磁石の各々との磁力の強さまたは体積が１対０．７から０．２の間にあり、前記プラズマ発生電極の最外周部以外の部分における全磁石のうち、前記プラズマ側の極性がＮ極である磁石の磁力ｆｎと前記プラズマ側の極性がＳ極である磁石の磁力ｆｓとの磁力比ｆｎ／ｆｓが１±０．２の範囲にあることを特徴とする表面処理装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の表面処理装置において、前記プラズマ発生電極の最外周部に配置された柱状周辺磁石の磁力の強さまたは体積が、該柱状周辺磁石を共用する柱状中心磁石の数が少なくなるにつれて減少し、前記プラズマ発生電極内の全磁石のうち、前記プラズマ側の極性がＮ極である磁石の磁力ｆｎと前記プラズマ側の極性がＳ極である磁石の磁力ｆｓとの磁力比ｆｎ／ｆｓが１±０．２の範囲にあることを特徴とする表面処理装置。
【請求項５】
表面処理すべき基板に対向させたプラズマ発生電極を備え、前記基板と前記プラズマ発生電極との間にプラズマを発生させ、前記基板の表面に所定の処理を行う表面処理装置において、前記プラズマ発生電極内に、柱状中心磁石と、該柱状中心磁石の周辺に、互いに間隔を置いて配置され、該柱状中心磁石とは極性を逆にする複数個の柱状周辺磁石とから構成される磁石組を、複数組配置し、前記プラズマ発生電極に高周波を供給することを特徴とする表面処理装置。
【請求項６】
表面処理すべき基板に対向させたプラズマ発生電極を備え、前記基板と前記プラズマ発生電極との間にプラズマを発生させ、前記基板の表面に所定の処理を行う表面処理装置において、前記プラズマ発生電極内に、柱状中心磁石と、該柱状中心磁石と極性を逆にして該柱状中心磁石を取り囲む中心が空洞である一体型周辺磁石とから構成される磁石組を、複数組配置し、前記プラズマ発生電極に高周波を供給する表面処理装置であって、前記磁石組の各々において、前記柱状中心磁石の磁力の強さまたは体積をＭｃとし前記一体型周辺磁石の磁力の強さまたは体積をＭｐとすると、前記柱状中心磁石と前記一体型周辺磁石との磁力の強さまたは体積の比Ｍｃ／Ｍｐが１±０．２の範囲にあることを特徴とする表面処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体等の製造装置に係わり、特に、マグネトロン型平行平板表面処理装置の磁場構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から半導体製造プロセス等においてはエッチング、プラズマＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、アッシング等の表面処理に際して、真空容器内にプラズマを発生させ、被処理基板あるいはウェハの表面に所定の処理を行うように構成された表面処理装置が用いられてきた。
【０００３】
今日ではデバイスの集積度がますます高くなり、またスループットの向上も極めて重要であるため、これらの表面処理装置においては歩留まりの向上はもちろんのこと、微細な処理を高速に実施することがとりわけ重要視されている。更に、アスペクト比の高いコンタクトホールをエッチングする場合、プラズマ密度を上げると後で示す様にシース幅が短くなりシースで中性ガスと衝突して散乱されるイオンの量が減る。そのため、イオンがコンタクトホールの側壁に斜め方向に衝突してコンタクトホールが中膨れのボーイング形状になったり、垂直なホール形状が得られないといった問題が解消出来、垂直な形状のコンタクトホールをエッチング出来る。また、プラズマ密度が高いと高速エッチングが可能になる。
【０００４】
この為、プラズマ密度を上げて基板の高速処理を可能とするとともに、圧力を下けてイオンが加速されるシース中での散乱を防ぐのがエッチングプロセスにおける近年の技術趨勢である。また、アッシングする場合でも圧力が低いと蒸気圧の低い物質が残渣として残ることはなく、プラズマ密度が高いと高速処理か可能になる。プラズマＣＶＤを行う場合には、圧力が低いと気相反応が抑えられダストが発生しない。
【０００５】
以上の説明の根拠の一つとなる前述の、プラズマ密度とシース幅について説明する（出典：Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ｏｆ  ｐｌａｓｍａ  ｄｉｓｃｈａｒｇｅｓ  ａｎｄ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，  Ｍ．Ａ．Ｌｉｅｂｅｒｍａａｎ，  Ａ．Ｊ．Ｌｉｃｈｔｅｎｂｅｒｇ）。
【０００６】
プラズマのデバイ長は次式で与えられる。
【０００７】
λＤｅ＝７４３（Ｔｅ／ｎｅ）０．５
ここに、λＤｅはｃｍ表記のデバイ長で、Ｔｅはｖｏｌｔで表した電子温度、ｎｅはｃｍ３当たりの電子密度である。このデバイ長を使うとプラズマのシース長Ｓはチャイルドの式より次の様になる。
【０００８】
Ｓ＝［（２１／２）／３］λＤｅ（２Ｖｏ／Ｔｅ）３／４
ここで、Ｖｏはシースにかかる電圧である。例えば、Ｔｅ＝３ｅＶ、ｎｅ＝１０１１個／ｃｍ３、Ｖｏ＝６００Ｖの場合について計算するとシース幅は０．１７ｃｍ＝１．７ｍｍとなる。ガス圧２ＰａでＡｒ：３００ｓｃｃｍ、Ｃ４Ｆ８：１０ｓｃｃｍの標準プロセスでは、Ａｒの平均自由行程は１５ｍｍであるのでシース中でのＡｒの散乱は少ない。しかし、Ｃ４Ｆ８のＡｒ中の平均自由行程はＡｒの１／３．５倍程度しかないため，イオン化されたＣ４Ｆ８の平均自由行程は４ｍｍ程度となり、シース中での衝突散乱は無視出来ない。実際、距離ｘを無衝突で走る粒子の割合はＥｘｐ（‐ｘ／λ）で与えられ（ここで、λは平均自由行程、ｘは飛行距離）、これを計算するとＥｘｐ（‐ｘ／λ）＝０．６５が得られる。従って、シースへ入射するイオン全体の３５％が衝突散乱する事になる。Ｃ４Ｆ８のイオン化率はＡｒよりはるかに大きいためこの散乱率は無視出来ない値となる。これが側壁のエッチングを引き起こし中ぶくれのボーイング形状となる原因となる。プラズマ密度を２倍に上げれば、シース長さは０．７倍程度になりボーイング形状を抑える事が出来る。
【０００９】
プラズマ密度を上げるには周波数を上げ高周波電力を増やせばよいが、現在主に用いられているＶＨＦ帯例えば６０ＭＨｚ以上に周波数を上げると、高周波は伝送条件が厳しくなり、プラズマ負荷とうまく結合しなくなる等の問題もあり、平行平板型の表面処理装置に用いるには非常な努力が必要である。また高周波電力を増やすと異常放電を起こしやすいと言った問題もある。
【００１０】
この問題を解決して、プラズマ密度を上げ、圧力を下げるために、磁場を使うマグネトロン型平行平板表面処理装置が有望視されている。
【００１１】
例えば、特許文献１では、中心磁石の周りに周辺磁石を配置した一組の磁石組を多数並べプラズマ密度を高くする方式が提示されている。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００２−３１３７８４号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特許文献１には、磁石のバランスを均等にする事は述べられているが、中心磁石と周辺磁石の大きさの比や、特に電極周辺における最外周の磁石の強さについての説明がない。これらは容易に計算できるが、磁場にトラップされた電子の逃げる率を変える為中心磁石と周辺磁石の比を変えると電極全体での磁石のＮ／Ｓ極のバランスが崩れ、基板に磁力線がとどいて基板のプラズマ密度が変化し、電子密度の差からデバイスに強い電圧がかかりデバイスが破壊される点が問題になるが、この点が明確ではない。また、外周部でバランスが崩れるとこの磁場の影響が基板にまで及びプラズマ密度が変化してエッチングの面内均一性が大きく崩れる。
【００１４】
本発明はこのような問題点を改善するためになされたものであり、プラズマを電極全面で均一に発生させる事の出来る表面処理装置を提供することを目的としている。
【００１５】
本発明のもう一つの目的は、中心磁石と周辺磁石の磁力の比を具体的に示し、プラズマを電極全面で均一に発生させる事の出来る表面処理装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本願請求項１の発明によれば、表面処理すべき基板に対向させたプラズマ発生電極を備え、前記基板と前記プラズマ発生電極との間にプラズマを発生させ、前記基板の表面に所定の処理を行う表面処理装置において、前記プラズマ発生電極内に、柱状中心磁石と、該柱状中心磁石の周辺に、互いに間隔を置いて配置され、該柱状中心磁石とは極性を逆にする６個の柱状周辺磁石とから構成される磁石組を、複数組配置し、前記プラズマ発生電極に高周波を供給することを特徴とする表面処理装置が得られる。
【００１７】
本願請求項２の発明によれば、請求項１に記載の表面処理装置において、前記柱状中心磁石と前記６個の柱状周辺磁石の各々との磁力の強さまたは体積が１対１／３〜１／８であり、かつ、前記柱状中心磁石と前記６個の柱状周辺磁石とのうち、前記プラズマ側の極性がＮ極である磁石の磁力ｆｎと前記プラズマ側の極性がＳ極である磁石の磁力ｆｓとの磁力比ｆｎ／ｆｓが１±０．２の範囲にあることを特徴とする表面処理装置が得られる。
【００１８】
本願請求項３の発明によれば、請求項１に記載の表面処理装置において、前記柱状中心磁石のまわりに配置された柱状周辺磁石が、隣接する別の柱状中心磁石のまわりに配置された柱状周辺磁石と一体化され、前記柱状中心磁石と前記柱状周辺磁石の各々との磁力の強さまたは体積が１対０．７から０．２の間にあり、前記プラズマ発生電極の最外周部以外の部分における全磁石のうち、前記プラズマ側の極性がＮ極である磁石の磁力ｆｎと前記プラズマ側の極性がＳ極である磁石の磁力ｆｓとの磁力比ｆｎ／ｆｓが１±０．２の範囲にあることを特徴とする表面処理装置が得られる。
【００１９】
本願請求項４の発明によれば、請求項２または３に記載の表面処理装置において、前記プラズマ発生電極の最外周部に配置された柱状周辺磁石の磁力の強さまたは体積が、該柱状周辺磁石を共用する柱状中心磁石の数が少なくなるにつれて減少し、前記プラズマ発生電極内の全磁石のうち、前記プラズマ側の極性がＮ極である磁石の磁力ｆｎと前記プラズマ側の極性がＳ極である磁石の磁力ｆｓとの磁力比ｆｎ／ｆｓが１±０．２の範囲にあることを特徴とする表面処理装置が得られる。
【００２０】
本願請求項５の発明によれば、表面処理すべき基板に対向させたプラズマ発生電極を備え、前記基板と前記プラズマ発生電極との間にプラズマを発生させ、前記基板の表面に所定の処理を行う表面処理装置において、前記プラズマ発生電極内に、柱状中心磁石と、該柱状中心磁石の周辺に、互いに間隔を置いて配置され、該柱状中心磁石とは極性を逆にする複数個の柱状周辺磁石とから構成される磁石組を、複数組配置し、前記プラズマ発生電極に高周波を供給することを特徴とする表面処理装置が得られる。
【００２１】
本願請求項６の発明によれば、表面処理すべき基板に対向させたプラズマ発生電極を備え、前記基板と前記プラズマ発生電極との間にプラズマを発生させ、前記基板の表面に所定の処理を行う表面処理装置において、前記プラズマ発生電極内に、柱状中心磁石と、該柱状中心磁石と極性を逆にして該柱状中心磁石を取り囲む中心が空洞である一体型周辺磁石とから構成される磁石組を、複数組配置し、前記プラズマ発生電極に高周波を供給する表面処理装置であって、前記磁石組の各々において、前記柱状中心磁石の磁力の強さまたは体積をＭｃとし前記一体型周辺磁石の磁力の強さまたは体積をＭｐとすると、前記柱状中心磁石と前記一体型周辺磁石との磁力の強さまたは体積の比Ｍｃ／Ｍｐが１±０．２の範囲にあることを特徴とする表面処理装置が得られる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を表面処理装置の一例であるエッチング装置に適用した場合について以下に説明する。エッチング装置だけでなく、アッシング、Ｐ（プラズマ）−ＣＶＤ、スパッタリング等の表面処理装置でも同様である。
【００２３】
図１を参照すると、本発明の実施例による表面処理装置（エッチング装置）が示されている。図１において、１は処理室、２は対向電極（プラズマ発生電極）、３は基板載置電極、５は基板４を静電吸着する静電チャック、６は水冷電極、６ａは水冷電極冷却水入口，６ｂは水冷電極冷却水路、６ｃは水冷電極冷却水出口、１２は対向電極用電源である。１３は基板載置電極用電源、１５は静電チャック電極用電源、１０は絶縁体、１１は同軸状磁石組、２１はガス供給系、２２は排気系である。なお、高周波フィルターやブロッキングコンデンサーが電源保護のために設けられている。
【００２４】
このエッチング装置を動作させるには、先ず、バックポンプ（図示せず）とメーンポンプ（図示せず）で処理室１内部を真空排気した後、図示しないゲートバルブ（図示せず）を開き、基板搬送機構により搬送室（図示せず）から運ばれた基板４を、突き上げピン駆動機構（図示せず）で突き上げピン３１を駆動して受け取り静電チャック５上に載置する。次に、静電チャック電源１５より静電チャック（図示せず）の電極に電圧を印加して基板４を吸着固定して、ガス供給系２１から対向電極２に処理ガスを送り処理室１の内部を一定圧力とする。
【００２５】
その後、対向電極用電源１２からＶＨＦ帯（例えば６０ＭＨｚ）の高周波電力を対向電極２に供給し基板載置電極３に基板載置電極用電源１３からＨＦ帯（例えば１．６ＭＨｚ）の高周波電力を供袷する。そうするとＶＨＦ帯の高周波電力によって比較的高密度のプラズマ及びエッチャントが生成され、ＨＦ帯の高周波電力によってイオン衝撃エネルギがプラズマ密度とは独立に制御される。ここで、同軸状磁石組１１により生じる均一な磁束１１ａにより、プラズマ中の電子の壁への損失は抑えられ、電子が中性粒子と何度も衝突して中性粒子をイオン化し、高密度で均一なプラズマを生む。この様にして、目的とする低い圧力で、高密度プラズマが得られ、均一なエッチング処理が実行される。
【００２６】
高密度プラズマは、磁場に閉じ込められているが、高密度プラズマ中の電子の拡散により基板４周辺のプラズマ密度も高くなる。また、プロセスガスの解離やイオン化も進むためエッチングレートが向上する。これは、以下の実施例でも同様である。
【００２７】
次に、図２（図２のＡ−Ａ断面図が図１である。）を参照して、本願発明の主要部分である同軸状磁石組１１の構造と作用について説明する。同軸状磁石組１１は、軸対称な円柱状中心磁石１１ｂと６個の柱状周辺磁石１１ｃから構成され、該柱状中心磁石１１ｂに対し該６個の柱状周辺磁石１１ｃは同軸状に配置されている。
【００２８】
次に、本願発明の主要部分である同軸状磁石組１１の構造と作用について図２を用いて説明する。同軸状磁石組１１は、軸対称な柱状中心磁石１１ｂと６個の柱状周辺磁石１１ｃから構成され、該柱状中心磁石１１ｂに対し該６個の柱状周辺磁石１１ｃは同軸状に配置されている。
【００２９】
磁束の分布の様子は図３に示されている。図３は図２のＢ−Ｂ断面図で柱状中心磁石１１ｂからでた磁束１１ａは、柱状周辺磁石１１ｃで終端する。図２の実施例の場合には、柱状中心磁石１１ｂの磁化量が６個の柱状周辺磁石１１ｃにおける柱状周辺磁石１個の磁化量の２倍になっている。従って柱状中心磁石の磁化量は柱状周辺磁石６個を合わせた磁化量トータルに対して１／３にしかならないが、各々の柱状周辺磁石は３つの磁石組に属して共用されているため、柱状中心磁石に対し柱状周辺磁石の磁化は１／３として計算され、全体では柱状中心磁石と柱状周辺磁石の磁化は釣り合っている。図２では柱状中心磁石は６角柱としているが、円柱や四角柱などの多角柱でも良い。
【００３０】
以上の実施例では、柱状周辺磁石１１ｃは３個の柱状中心磁石１１ｂに属していると見なせる。これに対して図４のようにすると柱状周辺磁石１１ｃが２個の柱状中心磁石１１ｂに属するようになり、柱状周辺磁石の磁化は柱状中心磁石の磁化の１／３とする事ができる。
【００３１】
図９は本発明の別の実施例で、６個の柱状周辺磁石１１ｃを１個の筒状周辺磁石１１ｃ’に置き換えている。この実施例の場合、筒状周辺磁石１１ｃ’を構成する６個の各辺は２個の柱状中心磁石１１ｂに共用されているため各辺の磁化量は柱状中心磁石１１ｂの磁化量の１／３になれば全体としての磁化量は釣り合う。
【００３２】
以上の実施例を纏めると次の様に言える。図２では柱状中心磁石と柱状周辺磁石の磁化量の比は２対１であり、柱状中心磁石と柱状周辺磁石の磁化の強度比によりプラズマが磁場トラップから逃げる効果、即ちアンバランストマグネトロン効果によるプラズマの逃げは小さい。しかし、図４のように個々の柱状周辺磁石間の中間位置では磁化量の比は３対１になり、アンバランストマグネット効果が大きくなる。これに対して、図９の筒状周辺磁石の場合、柱状中心磁石に対する筒状周辺磁石の磁化量の比は１／３になり、アンバランスト効果は大きいが全体としては磁場が均一になっている。この様な図２及び図４の実施例と図９の実施例との中間形態として、６角のコーナー部と辺の部分の磁化量が異なる様に図２及び図４の実施例を組合せたり、図９を変更して実施する事も出来る。
【００３３】
図５及び図６は本発明の別の実施例であり、電極の周辺での磁石の大きさを説明するための図である。図５の実施例では、最外周の磁石組の柱状周辺磁石１１ｃは電極中心部での柱状周辺磁石１１ｃと同じ大きさになっている。この様にすればプラズマは電極周辺部で閉じ込め効果が落ちる事はない。一方、図６の実施例では、次の様な方式で最外周にある柱状周辺磁石の磁化が決まっている。１１Ｃ２のように、対応する柱状中心磁石が１個しかない柱状周辺磁石の場合には、磁化が柱状中心磁石の１／６になり、１１Ｃ１のように、対応する柱状中心磁石が２個の柱状周辺磁石の場合磁化が柱状中心磁石の１／３になり、１１Ｃのように、対応する柱状中心磁石が３個の柱状周辺磁石の場合には磁化が柱状中心磁石の１／２になるようにする。この様にすると、柱状中心磁石と柱状周辺磁石の極性が逆の磁化が全ての個所、すなわち電極中心でも周辺でも同一になるため、基板にまで届く磁束は少なくなり基板表面でプラズマ密度が均一になる効果が期待できる。
【００３４】
図１０は筒状周辺磁石の実施例で磁化のバランスを重視した実施例であり、図１１は筒状周辺磁石でプラズマの逃げを抑制したものである。
【００３５】
以上では、柱状中心磁石の周辺磁石が柱状６個の場合を例にして、電極最外周の磁石の強さについて説明したが、格子状またはハニカム状のポイントカスプの場合にも同様に磁力を決定できる。すなわち、電極外周において対応する極性が逆の磁石の数が減ればそれに応じて磁石の強さを弱くすれば良い。
【００３６】
以上で実施例の説明は終わるが、この様な６個の柱状周辺磁石は、正方格子状やハニカム型の六方格子形状のポイントカスプよりも磁束が多い事を最後に簡単に説明する。図７の（ａ）は格子状ポイントカスプで、（ｂ）はハニカム型ポイントカスプである。
【００３７】
ハニカム型のポイントカスプでは、六角形の外周に置かれた磁石は六角形３個に共用されるので、六角形の単位胞の中にある磁石の実質的な個数は２個となる。これに対して、本発明では３個になる。さらに同様の考察で、ハニカム型では単位胞の中の磁束は３本（任意単位）に対し、本発明の図４の実施例では倍の６本（任意単位）となる。
【００３８】
正方格子型のポイントカスプでは、計算を簡単にする為、磁石間隔を１ｃｍ、磁石４個のなす正方格子の面積を１ｃｍ２とすると、磁石の個数は１個／ｃｍ２、磁束は２本（任意単位）／ｃｍ２になる。これに対し、磁石間隔はやはり１ｃｍの本発明の図２の実施例の場合、六角形の面積は１．５√３ｃｍ２、磁石の個数は３個なので、２／√３個／ｃｍ２、磁束の数は４／√３本（任意単位）／ｃｍ２となる。以上の様に本発明の実施例の円形磁場のほうがいずれのタイプのポイントカスプ磁場より磁石の数、磁束の数とも多くなっている。
【００３９】
しかし、六角形の形状をする本発明では柱状中心磁石は柱状周辺磁石の２倍の磁力になり、ポイントカスプの様に全てのマグネットの大きさが同じになる場合と異なる。この為、本発明の図４の実施例でも正方格子型のポイントカスプと同じ磁力が得られるか調べる必要がある。
【００４０】
磁石の幅は面積の√になるので、中心柱状磁石の幅は２√２／（√２＋１）、周辺柱状磁石の幅は２／（√２＋１）になる。磁力はこの２乗になるので柱状中心磁石の磁力はポイントカスプの１．３７倍、柱状周辺磁石の磁力は０．６９倍になり、柱状中心磁石と柱状周辺磁石各１個から形成される磁力はトータルではポイントカスプの磁力と同じになる。従って、磁束の数に関しては本発明の図４の実施例の方が正方格子型のポイントカスプより優れている。ハニカム型のポイントカスプに対しても同様の考察が出来る。
【００４１】
図８を参考に実際の磁力の計算を隣接磁場について行う。太い線で示される磁場１２０をここで計算する。この様な磁石を選んだ理由は次の通り。磁場１２０を強める効果を示す磁石を、薄く塗った六角形で示し、図に「強化」と記入している。一方「打ち消し」と記入している、×印を記した六角形にて示される磁石は、磁場１００を弱める働きをする。白抜き六角形にて示される六角形は、磁場１２０に対して強める働きと弱める働きを持つペアになる磁石があるため磁場１２０を強めも弱めもしない。太い楕円１２１の外側は磁場１２０を強め、そのさらに外側は弱める働きをしている。以上に加え、楕円外の磁石は距離が遠くなる為、計算しない楕円外の磁石配置により磁場１２０の強度が以下の計算と大きく違ってくる事は無い。従って、楕円部分を計算すれば磁石配置の型による磁場強度の違いが解る。
【００４２】
図８（ａ）は本発明の実施例の磁場で、磁石１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６で決まる磁場１２０の中間地点１００の磁場強度を計算する。１００と１０１の距離を１とすると、１００と１０３の距離は√７になり、角度θはｓｉｎθ＝２／√７になる。（この図で、下線の付いた数字は、距離（任意単位）を表す。）１０１と１０２に対して１０３と１０４や１０５，１０６は磁場を打ち消す様に働く。中心磁石の磁力１．３７と周辺磁石の磁力０．６７を考慮すると、磁場の強さは次の様になる。
【００４３】
１×（１．３７＋０．６７）−（１／√７）２×２／√７×（１．３７＋０．６７）×２＝０．７８４×（１．３７＋０．６７）＝１．５６８
この値は、図８（ｃ）で示すハニカム型カスプでもほぼ同じになる。図８（ｂ）の格子状磁場では磁石１１１，１１２，１１３，１１４を考慮すると、磁場の強さは
（１−（１／３）２）×２＝８／９×２＝０．８８９×２＝１．７７９
一方、１１５，１１６，１１７，１１８を考えると、磁場の強さは
（１−（１／√５）２×１／√５×２）×２＝０．８２１×２＝１．６４２
これら全ての磁石１１１，１１２，１１３，１１４，１１５，１１６では、磁場の強さは
（１−（１／３）２−（１／√５）２×１／√５×２）×２＝０．７１０×２＝１．４２０この様に、図８（ａ）の本発明の磁石配置や、（ｂ）のハニカム型カスプの磁石配置では磁場の強さは１．５６８となり、図８（ｂ）の格子状ポイントカスプ型磁石配置では磁場強度は１．４２０となる。計算した磁石以外の外側の磁石については格子状カスプの方が図８（ａ）より磁場を強める傾向が強いため、磁場の強さはいずれの磁石配置でもそれほど差は無い。
【００４４】
磁石面上での磁場を考えたが、磁石より上の方でも同様の計算ができる。一例として磁石面の上方、１００と１０１間の距離と同じ距離だけプラズマ側の点において、すなわち磁石間の距離の半分だけ磁石面より上方での磁場強度を計算する。
【００４５】
本発明の実施例の場合
（１／２×１／√２−１／（√７２＋１）×√７／８×２／√７×２）×（１．３７＋０．６７）＝（１／２√２−１／３２）×（１．３７＋０．６７）＝０．２９１×（１．３７＋０．６７）＝０．５９３
この値は、ハニカム型カスプでもほぼ同じになる。
【００４６】
（ｂ）の格子状磁場では、磁石１１１，１１２，１１３，１１４を考慮すると、磁場強度は次の様になる。
【００４７】
（１／２×１／√２−（１／１００．５）２×９／１０）×２＝０．２６４×２＝０．５２８
一方、１１５，１１６，１１７，１１８を考えると、磁場強度は次の様になる。
【００４８】
（１／２×１／√２−（１／√６）２×√５／６×１／√５×２）×２＝０．２９８×２＝０．５９６
これら全ての磁石１１１，１１２，１１３，１１４，１１５，１１６，１１７，１１８では、磁場強度は次の様になる。
【００４９】
（１／２×１／√２−（１／１００．５）２×９／１０−（１／√６）２×√５／６×１／√５×２）×２＝０．２０７×２＝０．４１６
この計算の結果から見ると、本発明の実施例の方が格子型やハニカム型磁石より磁場が弱くはならない。
【００５０】
以上の実施例ではエッチング装置を例にとって説明したが、同様の方法がプラズマＣＶＤ、アッシング、スパッタ（特にイオン化スパッタ）を行う表面処理装置にも適用できることは明らかである。
【００５１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明を用いるとプラズマ密度が高く圧力が低い状態を実現可能である。従って、イオンが加速されるシース中でのイオン散乱が減り、例えば基板をエッチングする場合にイオンの斜め入射量が減り、アスペクト比が高いコンタクトホールにおいてもボーイングの無い望ましいエッチング形状が得られるという効果がある。
【００５２】
また、密度が高いプラズマであるにもかかわらず、低圧であるため気相中での分子の相互衝突が少なく、それに従い不必要な重合反応が減り、ダストの発生も減る。プラズマＣＶＤでは膜質の改善、エッチングやアッシングでは残渣の減少が期待できる。この様に、本発明を使用すると低圧で高密度な、使いよく信頼性の高い表面処理装置を提供することができる。
【００５３】
しかも、基板上、特に基板周辺での磁場強度を大幅に下げられるため、基板上のプラズマ密度が不均一になる事も無い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の断面図である。
【図２】図１の実施例の同軸状磁石組の正面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】本発明のもう一つの実施例の同軸状磁石組の正面図である。
【図５】本発明の更にもう一つの実施例の同軸状磁石組の正面図である。
【図６】本発明の別の実施例の同軸状磁石組の正面図である。
【図７】本発明の作用の説明に使用する図である。
【図８】本発明の作用の説明に使用する別の図である。
【図９】本発明の更に別の実施例の同軸状磁石組の断面図である。
【図１０】本発明の他の実施例の同軸状磁石組の断面図である。
【図１１】本発明の更に他の実施例の同軸状磁石組の断面図である。
【符号の説明】
１    処理室
２    対向電極（プラズマ発生電極）
３    基板載置電極
４    基板
５    静電チャック
６    水冷電極
６ａ    水冷電極冷却水入口
６ｂ    水冷電極冷却水路
６ｃ    水冷電極冷却水出口
７    ガス板
１１    同軸状磁石組
１１ｂ    柱状中心磁石
１１ｃ    柱状周辺磁石
１１ｃ’    筒状周辺磁石（一体型周辺磁石）
【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５】
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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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