(57)【要約】    【課題】  均一なプラズマを生成することにより、対象物を均一に処理し得るプラズマプロセス技術の提供。    【解決手段】  磁場中を運動する電子とマイクロ波の電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）によりプラズマを生成するＥＣＲプラズマ装置であって、マイクロ波を発生する少なくとも一の電磁波発生手段１３と、周囲に設けられた磁界形成手段により生じる磁界と前記マイクロ波との作用によりプラズマを発生する複数のプラズマ源２０と、前記マイクロ波を電磁波発生手段１３からプラズマ源２０に伝達する伝達手段と、複数のプラズマ源２０から供給されるプラズマにより表面処理される対象物が配置される、排気手段を備えた真空チャンバ１４と、を備え、前記対象物に相対する位置に、複数のプラズマ源２０が存在するよう配置されているＥＣＲプラズマ装置により課題を解決する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁場中を運動する電子とマイクロ波の電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）によりプラズマを生成するＥＣＲプラズマ装置であって、
マイクロ波を発生する少なくとも一の電磁波発生手段と、
周囲に設けられた磁界形成手段により生じる磁界と前記マイクロ波との作用によりプラズマを発生する複数のプラズマ源と、
前記マイクロ波を前記電磁波発生手段から前記プラズマ源に伝達する伝達手段と、
前記複数のプラズマ源から供給されるプラズマにより表面処理される対象物が配置される、排気手段を備えた真空チャンバと、
を備え、
前記対象物に相対する位置に、前記複数のプラズマ源が存在するよう配置されていることを特徴とするＥＣＲプラズマ装置。
【請求項２】
前記電磁波発生手段が、各プラズマ源毎に備えられている、請求項１に記載のＥＣＲプラズマ装置。
【請求項３】
前記伝達手段が導波管であり、当該導波管が２以上に分岐して、前記複数のプラズマ源に連結される、請求項１又は請求項２に記載のＥＣＲプラズマ装置。
【請求項４】
前記伝達手段が導波管であり、一の電磁波発生手段に複数の導波管が連結している、請求項１乃至３のいずれかに記載のＥＣＲプラズマ装置。
【請求項５】
前記真空チャンバ内に、前記対象物を載置する回転可能なステージが備えられている、請求項１乃至４のいずれかに記載のＥＣＲプラズマ装置。
【請求項６】
前記プラズマ源が、前記対象物に相対する面上で互いに略正三角形の頂点に位置するように配置される、請求項１乃至５のいずれかに記載のＥＣＲプラズマ装置。
【請求項７】
前記プラズマ源から発生するプラズマの一部が、前記対象物の外周よりも外側に位置するように前記プラズマ源が配置されている、請求項１乃至６のいずれかに記載のＥＣＲプラズマ装置。
【請求項８】
前記複数のプラズマ源が、互いに独立して設けられている、請求項１乃至７のいずれかに記載のＥＣＲプラズマ装置。
【請求項９】
前記プラズマ源において発生したプラズマ密度を測定する測定手段と、
前記測定手段から得られるデータに基づき、前記電磁波発生手段の出力を制御する制御手段と、
をさらに備える、請求項１乃至８のいずれかに記載のＥＣＲプラズマ装置。
【請求項１０】
前記プラズマ源に導入されるマイクロ波を測定する測定手段と、
前記測定手段から得られるデータに基づき、前記電磁波発生手段の出力を制御する制御手段と、
をさらに備える、請求項１乃至８のいずれかに記載のＥＣＲプラズマ装置。
【請求項１１】
前記導波管内にマイクロ波の強度を調整し得る可変抵抗が設けられており、さらに、
前記プラズマ源において発生したプラズマ密度を測定する測定手段と、
前記測定手段から得られるデータに基づき、前記可変抵抗を制御する制御手段と、
を備える、請求項１乃至８のいずれかに記載のＥＣＲプラズマ装置。
【請求項１２】
前記導波管内にマイクロ波の強度を調整し得る可変抵抗が設けられており、さらに、
前記プラズマ源に導入されるマイクロ波を測定する測定手段と、
前記測定手段から得られるデータに基づき、前記可変抵抗を制御する制御手段と、
を備える、請求項１乃至８のいずれかに記載のＥＣＲプラズマ装置。
【請求項１３】
磁場中を運動する電子とマイクロ波の電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）によりプラズマを発生させ、該プラズマにより活性化させた活性種を対象物上に堆積させ、対象物上に薄膜を形成する薄膜の製造方法であって、
複数のプラズマ源にマイクロ波を導入することでプラズマを発生させる工程と、
前記発生したプラズマを、前記対象物を収容した真空チャンバ内に、当該対象物に相対する位置に設けられた複数箇所の供給口から導入し、原料ガス導入手段より導入した原料ガスを活性化させ、得られる活性種を当該対象物表面に積層させる工程と、
を含むことを特徴とする薄膜の製造方法。
【請求項１４】
磁場中を運動する電子とマイクロ波の電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）によりプラズマを発生させ、該プラズマにより活性化させた活性種により、対象物をエッチングする微細構造体の製造方法であって、
複数のプラズマ源にマイクロ波を導入することでプラズマを発生させる工程と、
前記発生したプラズマを、前記対象物を収容した真空チャンバ内に、当該対象物に相対する位置に設けられた複数箇所の供給口から導入することで、当該対象物をエッチングする工程と、
を含むことを特徴とする微細構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマプロセスに関し、詳しくは、プラズマ発生源に、ＥＣＲ（Electron Cyclotoron Resonance：電子サイクロトロン共鳴）現象を利用したプラズマ生成技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマプロセスは、半導体などの機能性薄膜、キャパシタなどの回路素子、多層配線、コンタクト形成など広い範囲にわたり応用されており、その重要性が増している。このようにプラズマプロセス技術の重要性が増す中で、半導体製造技術においては基板の大面積化とデバイスの微細化が求められており、これに対応し得る新たなプラズマ源の開発が求められている。
【０００３】
このようなプロセスを実現するためには、プラズマ源が、高密度で、大口径であり、低圧力下でプラズマを生成させるなどの条件を備える必要がある。
【０００４】
しかしながら、従来の容量結合型高周波プラズマやマグネトロンプラズマでは、これらの条件を全て満たすことが困難であった。
【０００５】
近年、これらの条件をほぼ解決した、新たな原理に基づく、高効率・高密度プラズマ生成法として、ＥＣＲプラズマ、ヘリコン波励起プラズマ、誘導結合型プラズマ等が開発され、一部はすでに実用化に至っている。これらの方式はいずれも圧力が非常に低く、それにもかかわらず、高密度のプラズマが得られるという特徴を持っている。
【０００６】
しかしながら、これらの装置においても、大口径（例：１２インチ以上）の基板に対応し得る高密度で均一なプラズマを生成することは困難であった。また、一方で、最終製品の低コスト化を図るためにも、このようなプラズマ生成は、簡易で低コストにプラズマを生成させることも要求される。
【０００７】
このような低圧力・高密度プラズマにおける問題点については、例えば、非特許文献１及び非特許文献２などに記載されている。
【０００８】
一方、従来の大面積基板対応ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置を用いた場合、堆積膜厚の均一化を図るために真空チャンバ内でスリット板の背後に配置された基板を移動させる必要があったが、このような装置では、基板を移動させる空間も必要になるため、装置が大型化し高価なものとなるため、結果として製造コストを高める要因となっていた。
【非特許文献１】応用物理、第６３巻、第６号（１９９４）５５９
【非特許文献２】応用物理、第６６巻、第６号（１９９７）５５０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、均一なプラズマを生成することにより、対象物を均一に処理し得るプラズマプロセス技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するために、磁場中を運動する電子とマイクロ波の電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）によりプラズマを生成するＥＣＲプラズマ装置であって、マイクロ波を発生する少なくとも一の電磁波発生手段と、周囲に設けられた磁界形成手段により生じる磁界と前記マイクロ波との作用によりプラズマを発生する複数のプラズマ源と、前記マイクロ波を前記電磁波発生手段から前記プラズマ源に伝達する伝達手段と、前記複数のプラズマ源から供給されるプラズマにより表面処理される対象物が配置される、排気手段を備えた真空チャンバと、を備え、前記対象物に相対する位置に、前記複数のプラズマ源が存在するよう配置されているＥＣＲプラズマ装置を提供する。
【００１１】
かかる構成によれば、対象物が複数のプラズマ源から供給されるプラズマにより表面処理されるので、大面積の対象物にも対応し得る、高密度かつ均一なプラズマを生成し得る。
【００１２】
前記電磁波発生手段が、各プラズマ源毎に備えられていることが好ましい。これによれば、プラズマ源ごとに電磁波発生手段が備えられているので、各プラズマ源に導波するプラズマの強度を個別に容易に調整し得る。
【００１３】
前記伝達手段が導波管であり、当該導波管が２以上に分岐して、前記複数のプラズマ源に連結されることが好ましい。これによれば、一のマイクロ波電源から複数のプラズマ源にマイクロ波を導波し得るので、マイクロ波電源を多数設ける必要がなく、装置の小型化が図れる。
【００１４】
前記伝達手段が導波管であり、一の電磁波発生手段に複数の導波管が連結していることが好ましい。これによれば、一のマイクロ波電源から複数のプラズマ源にマイクロ波を導波し得るので、マイクロ波電源を多数設ける必要がなく、装置の小型化が図れる。また、導波管が分岐していないので、管長の相違によるマイクロ波の減衰の影響を受けにくい。
【００１５】
前記真空チャンバ内に、前記対象物を載置する回転可能なステージが備えられていることが好ましい。これにより、より均一に対象物表面を処理し得る。
【００１６】
前記プラズマ源が、前記対象物に相対する面上で互いに略正三角形の頂点に位置するように配置されることが好ましい。これにより、真空チャンバ内に、より高密度かつ均一なプラズマを形成し得るので、対象物表面をより均一に効率よく処理することが可能となる。
【００１７】
前記プラズマ源から発生するプラズマの一部が、前記対象物の外周よりも外側に位置するように配置されていることが好ましい。これにより、対象物の外周付近においても、均一な表面処理をすることが可能となる。
【００１８】
前記複数のプラズマ源が、互いに独立して設けられていることが好ましい。これにより、各プラズマ源の個別調整が容易となる。
【００１９】
前記プラズマ源において発生したプラズマ密度を測定する測定手段と、前記測定手段から得られるデータに基づき、前記電磁波発生手段の出力を制御する制御手段と、をさらに備えることが好ましい。かかる構成によれば、発生したプラズマ密度を測定することで、各プラズマ源に発生するプラズマ密度を調整し得る。
【００２０】
前記プラズマ源に導入されるマイクロ波を測定する測定手段と、前記測定手段から得られるデータに基づき、前記電磁波発生手段の出力を制御する制御手段と、をさらに備えることが好ましい。かかる構成によれば、各プラズマ源に導入されるマイクロ波を測定することで、各プラズマ源に発生するプラズマ密度を調整し得る。
【００２１】
前記導波管内にマイクロ波の強度を調整し得る可変抵抗が設けられており、さらに、前記プラズマ源において発生したプラズマ密度を測定する測定手段と、前記測定手段から得られるデータに基づき、前記可変抵抗を制御する制御手段と、を備えることが好ましい。かかる構成によれば、発生したプラズマ密度を測定することで、各プラズマ源に発生するプラズマ密度を調整し得る。
【００２２】
前記導波管内にマイクロ波の強度を調整し得る可変抵抗が設けられており、さらに、前記プラズマ源に導入されるマイクロ波を測定する測定手段と、前記測定手段から得られるデータに基づき、前記可変抵抗を制御する制御手段と、を備えることが好ましい。かかる構成によれば、各プラズマ源に導入されるマイクロ波を測定することで、各プラズマ源に発生するプラズマ密度を調整し得る。
【００２３】
本発明の薄膜の製造方法は、磁場中を運動する電子とマイクロ波の電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）によりプラズマを発生させ、該プラズマにより活性化させた活性種を対象物上に堆積させ、対象物上に薄膜を形成する薄膜の製造方法であって、複数のプラズマ源にマイクロ波を導入することでプラズマを発生させる工程と、前記発生したプラズマを、前記対象物を収容した真空チャンバ内に、当該対象物に相対する位置に設けられた複数箇所の供給口から導入し、原料ガス導入手段より導入した原料ガスを活性化させ、得られる活性種を当該対象物表面に積層させる工程と、を含む。
【００２４】
これによれば、複数のプラズマ源から発生したプラズマを複数箇所から対象物上に導入することが可能であるので、対象物表面に均一な薄膜を効率よく形成することが可能となる。
【００２５】
本発明の微細構造体の製造方法は、磁場中を運動する電子とマイクロ波の電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）によりプラズマを発生させ、該プラズマにより活性化させた活性種により、対象物をエッチングする微細構造体の製造方法であって、複数のプラズマ源にマイクロ波を導入することでプラズマを発生させる工程と、前記発生したプラズマを、前記対象物を収容した真空チャンバ内に、当該対象物に相対する位置に設けられた複数箇所の供給口から導入することで、当該対象物をエッチングする工程と、を含む。
【００２６】
これによれば、複数のプラズマ源から発生したプラズマを複数箇所から対象物上に導入することが可能であるので、対象物表面を均一に効率よく処理することが可能となり、精度のよい微細構造体を効率よく製造し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２８】
図１は、本発明の一実施形態に係るＥＣＲプラズマ装置の模式図である。
【００２９】
同図に示すように、本実施形態に係るＥＣＲプラズマ装置は、マイクロ波を発生する電磁波発生手段としてのマイクロ波電源１１と、伝達手段としての導波管１２、真空チャンバ１４、及び複数のプラズマ源２０から主に構成されている。
【００３０】
真空チャンバ１４は、排気手段としての排気ポンプ（図示せず）に排気管（図示せず）を介して結合されており、真空チャンバ１４の壁部は、例えば接地電位等の基準電位に接続されている。また、真空チャンバには、複数の開口部１６が設けられており、各開口部１６には、各々に対応して複数のプラズマ源２０が個別に設置されている。
【００３１】
このように各開口部に対応してプラズマ源２０が個別に設けられているので、複数箇所からほぼ均一なプラズマを供給することができ、大面積の対象物に対しても、高密度で均一なプラズマを供給し得る。
【００３２】
真空チャンバ１４内には、プラズマプロセスによる処理の対象となる、例えば基板等の対象物を載置するステージ１５が、複数のプラズマ源２０（複数の開口部１６）に相対する位置に設置されている。このステージ１５は、複数の開口部１６から供給されるプラズマによる処理がより一層均一化されるように、回転可能に構成されていてもよい。
【００３３】
プラズマ源２０は、プラズマ室２１と、プラズマ室２１外側の側面近傍に設けられた、例えば電磁石又は永久磁石などの磁界形成手段１３と、図示しないガス供給手段と、マイクロ波導入窓とから主に構成されている。プラズマ源２０では、電子サイクロトロン共鳴によりプラズマが発生する。プラズマ源２０において、この電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）が起こる磁場強度をもつ位置を、ＥＣＲポイントという。プラズマ源２０の配置方法（ＥＣＲポイントの配置方法）は、特に限定するものではないが、複数のプラズマ源２０（複数のＥＣＲポイント）が、互いに略正三角形の頂点に位置するように配置されることが好ましい（図５参照）。これによれば、真空チャンバ１４内に供給するプラズマを、より一層均一かつ高密度にすることができる。なお、プラズマ源２０（ＥＣＲポイント）の配置間隔については後述する。
【００３４】
プラズマ源２０には、例えばマグネトロン等のマイクロ波電源１１より、導波管１２を介してマイクロ波が伝達される。ＥＣＲプラズマ装置では、磁界形成手段１３により生じた磁場によりサイクロトロン運動をしている電子が、このマイクロ波により共鳴的に加速され、高い運動エネルギーを得てひんぱんに電離を行うので、低圧力でも高密度のプラズマが得られる。なお、ＥＣＲプラズマ装置の原理については、後述する。
【００３５】
本実施形態では、導波管１２は、複数に分岐しており、一のマイクロ波電源１１から、複数のプラズマ源２０にマイクロ波を伝達可能に構成されている。このように導波管１２が途中で分岐することにより、複数のプラズマ源２０に結合されているので、プラズマ源２０に至るまでの距離に長短が生じるため、伝達途中でマイクロ波の減衰が生じ、プラズマ源ごとに均一なプラズマを発生し得ない場合がある。
【００３６】
このような不都合を回避すべく、例えば、導波管１２の管長を全て一定にしてもよい。
【００３７】
図２及び図３に、本発明の他の態様に係るＥＣＲプラズマ装置の模式図を示す。
【００３８】
図２に示すように、プラズマ源２０ごとに対応するマイクロ波電源１１を設置することで、導波管１２の管長を一定にすることが可能である。また、独立にマイクロ波電源１１を設けるので、何らかの要因によりプラズマ源２０におけるプラズマ密度に変動が生じたときにも、個々のプラズマ源２０の強度を別個に容易に調整することが可能になる。
【００３９】
また、図３に示すように、一のマイクロ波電源１１に、複数の導波管１２を結合させ、多端を各々プラズマ源２０に接続することにより、導波管１２の管長を一定にすることも可能である。これによれば、マイクロ波電源の数を減少させることが可能となるので、装置の小型化が可能となる。
【００４０】
また、導波管１２の管長によるマイクロ波の減衰、導波管サイズの加工精度、導波管内部表面の凹凸によるマイクロ波の減衰等により生じる、プラズマ源２０ごとのプラズマ密度の相違は、例えば、下記の方法によっても解消し得る。
【００４１】
図４は、各プラズマ室に発生するプラズマ密度を均一にするためのプラズマ密度の制御方法について説明するための図である。
【００４２】
まず、プラズマが発生しているプラズマ空間１７のプラズマ密度を、例えばプラズマモニタなどの測定手段Ｘによりモニタリングする。次に、このプラズマモニタの測定データを、制御手段Ｙとしてのフィードバック制御回路に送信する。フィードバック制御回路では、この測定データに基づいて各プラズマ源におけるプラズマ密度を比較して、各々のプラズマ密度がほぼ等しくなるように、各プラズマ源に連結された導波管１２の分岐管に設けられた可変抵抗１８の値を変化させる。これにより、プラズマ源に伝達されるマイクロ波の強度を調節し得るので、より均一なプラズマを生成し得る。なお、可変抵抗１８の調節は、測定データを予め定めた基準値と比較することにより行われてもよい。
【００４３】
また、プラズマ源２０ごとにマイクロ波電源１１が設けられている場合には、別途可変抵抗を設ける必要はなく、マイクロ波電源１１を直接変化させることにより発生するマイクロ波の強度を調節し得る。
【００４４】
さらに、プラズマ測定手段Ｘにおいて、プラズマ密度の代わりに、マイクロ波導入部より導入されるマイクロ波を測定し、この測定データに基づいて、プラズマ密度の制御を行ってもよい。この場合、プラズマ測定手段Ｘとしてはアンテナを用いることができる。アンテナに検出された測定データは、同様に、フィードバック制御回路に送信され、このデータに基づいて可変抵抗１８又はマイクロ波電源１１の値が制御される。
【００４５】
以下に、図６を参照して、ＥＣＲプラズマ装置の原理を簡単に説明する。
【００４６】
ＥＣＲプラズマ装置は、マイクロ波を発生する手段としてのマイクロ波電源（図示せず）から発振されたマイクロ波が、導波管１２及び誘電体からなるマイクロ波導入部としての真空窓３０を介して、プラズマ源２０を構成するプラズマ室２１内に導入される。別途、ガス供給手段２５によりプラズマ室２１内に導入されたガスは、マイクロ波と電磁石又は永久磁石による磁場との電子サイクロトロン共鳴効果によりプラズマ化され、活性種を生じる。この生じた活性種は、磁界形成手段１３としての電磁石又は永久磁石により生じる磁力線２７に沿って、真空チャンバ１４内に供給され、さらにステージ１５上の基板２８表面まで運ばれて、基板２８表面に例えばエッチング又は薄膜形成等の処理を施す。
【００４７】
例えば、本実施形態のＥＣＲプラズマ装置がＣＶＤ装置である場合、ガス供給手段２５により、Ａｒなどのプラズマ生成用ガスをプラズマ室２１内に導入し、プラズマ化する。このプラズマは、プラズマ室２１に隣接する真空チャンバ１４内に、磁力線２７に沿って開口部１６を通じて引き出される。このプラズマが、別途真空チャンバ１４内に導入された薄膜形成の材料となる例えばＳｉＨ4等の材料ガスを活性化して、基板２８表面に薄膜を生成する。
【００４８】
また、エッチング装置の場合には、ガス供給手段２５からエッチング用ガスをプラズマ室内に導入してプラズマ化し、発生した活性種を磁力線に沿って基板表面に移動させ、基板２８表面をエッチングする。
【００４９】
なお、本発明は、ＣＶＤ装置、エッチング装置に限定するものではなく、ＥＣＲプラズマを利用したスパッタ装置等の他の装置にも利用し得る。
【００５０】
次に、ＥＣＲ−ＣＶＤ装置を例に採り、ＥＣＲポイントを装置内に複数設けるための設計方法の一態様について具体的に説明する。
【００５１】
現行のＥＣＲ−ＣＶＤ装置のＥＣＲ放電条件としては、例えば下記のものが用いられている。周波数（ｆ）  ２．４５ＧＨｚ、磁場（Ｂ）  ８７５Ｇａｕｓｓ、電子温度（ｋＴ、Ｅ）  １０ｅＶ（１０×１．６０２１４７×１０-19Ｊ）、圧力（Ｐ）  ０．４Ｐａ（３ｍＴｏｒｒ）である。
【００５２】
ここで、チャンバ内粒子を窒素とし、その散乱半径をｄ（３Å）とした場合に、電子の質量をｍｅ（９．１０９４×１０-31Ｋｇ）、素電荷をｅ（１．６０２２×１０-19Ｃ）とすると、電子のラーマー半径（ｒL）及びチャンバ内粒子の平均自由工程（ｌ）は、各々式（Ｉ）及び式（II）から求められる。
【００５３】
（数１）
ｒＬ＝ｍeｖ／ｅＢ＝（ｍe／ｅＢ）・（２Ｅ／ｍe）1/2＝（２Ｅｍe）1/2／ｅＢ    （Ｉ）
【００５４】
（数２）
ｌ＝ｋＴ／（√２・Ｐπｄ2）      （II）
上記条件から、現行装置では、電子のラーマー半径（ｒL）は０．１２ｍｍ、平均自由工程（ｌ）は２．６ｃｍとなる。
【００５５】
ところで、現行装置における真空チャンバのプラズマ放電空間の大きさは、約２０ｃｍである。このような大きさがあれば、放電空間内の粒子が、他の粒子やチャンバ壁に衝突することなく、十分加速させることが可能である。実際に、現行装置を用いてＥＣＲ放電をさせた際の目視による確認では、輝く空間は、直径５〜１０ｃｍ程度であった。
【００５６】
このことから、電子のラーマー半径の１０００倍程度の放電空間があれば粒子がチャンバ壁に衝突せず、安定にＥＣＲ放電し得るものと考えられる。
【００５７】
次に、装置をマルチＥＣＲポイント化（ＥＣＲポイントを複数形成）するための構成について検討を行う。
【００５８】
装置内に多数の放電空間を設けるためには、ラーマー半径を小さくする必要がある。
【００５９】
ここで、チャンバ内に多点形成可能なＥＣＲ放電空間の直径を５ｃｍと仮定すると、先の条件から、許容される電子のラーマー半径は０．０５ｍｍとなる。電子温度を、上記と同様に１０ｅＶと仮定すると、上記ラーマー半径を達成するためには、磁場強度（Ｂ）及びμ波周波数（ｆ）は、下記式（III）及び式（IV）より求められる。
【００６０】
（数３）
Ｂ＝（２Ｅ／ｍ）1/2／（ｅｒＬ）      （III）
【００６１】
（数４）
ｆ＝ｅＢ／（２πｍe）      （IV）
上記条件より、磁場強度（Ｂ）は２１００Ｇａｕｓｓ、μ波周波数（ｆ）は５．８８ＧＨｚとなる。
【００６２】
ところで、この場合のマイクロ波の波長（λ）はλ＝ｃ／ｆ（ｃ：光速、ｃ＝２，９９７９２５×１０8ｍ／ｓ）より５．１ｃｍとなる。ここで、矩形導波管でマイクロ波を導入するとした場合、導波管の長辺の長さはλ／２＝２．５５ｃｍ以上なければ、マイクロ波は遮断されてしまうことになる。また、通常、導波管長辺がλ／２と非常に近似している場合には、導波損失が指数関数的に大きくなるため、導波管長辺の大きさを、λ／２の１．５倍程度に設定することが通常である。
【００６３】
これらを考慮すると、矩形導波管の長辺は、３．８ｃｍ程度となる。
【００６４】
しかし、３．８ｃｍもの導波管を、例えば径が３０ｃｍの装置内に多数並べるのはスペース的に困難である。
【００６５】
したがって次に、逆に矩形導波管の長辺を２．０ｃｍ程度と仮定してＥＣＲ放電条件を検討する。この場合、先述のように、導波損失及び遮断波長を考慮し、上記式（III）、式（IV）にしたがって導波可能なマイクロ波を求めると、マイクロ波周波数１１．２５ＧＨｚ以上となる。また、このときＥＣＲ放電を起こすために必要な磁界強度（Ｂ）は、４０２０Ｇａｕｓｓとなる。
【００６６】
また、電子温度を１０ｅＶと仮定すると、式（I）より、ラーマー半径は０．０２６５ｍｍとなる。この値は、現行装置における電子のラーマー半径（０．１２ｍｍ）より、十分小さい値であり、また、平均自由工程と比較しても十分小さい値である。したがって、電子は十分加速され得るものと考えられる。
【００６７】
図７は、現行のＥＣＲ−ＣＶＤ装置の磁界強度の測定結果を示すグラフである。図８は、図７における磁界強度の測定位置を説明するための図である。
【００６８】
図７（ａ）は、図８（ａ）における、マイクロ波導入部３０から真空チャンバ底面に垂直におろした垂線上におけるマイクロ波導入部３０からの距離（ｘ）と、磁界強度との関係を示す図である。同図（ａ）に示すように、マイクロ波導入部３０から離れるに従い、磁場の強度は減少することが示されている。図７（ｂ）は、真空チャンバ底面における中心点Ｏからの距離（ｙ）と磁界強度との関係を示す図である。図８（ｂ）に示すように、中心点Ｏ付近で強い磁界強度を示すが、中心点から離れるに従い、磁界強度は減少することが示されている。
【００６９】
したがって、プラズマ源（ＥＣＲポイント）の配置間隔は、中心点Ｏから離れた位置での磁界強度が、複数のプラズマ源を重ね合わせることで、中心点Ｏとほぼ同様の磁界強度が得られるように決定することが好ましい。このように、プラズマ源の配置間隔を決定することで、より均一なプラズマが得られる。
【００７０】
以上より、複数のプラズマ源（ＥＣＲポイント）を備えたＥＣＲプラズマ装置を好適に構成するには、以下の条件を満たすことが好ましい。すなわち、マイクロ波の周波数は、１０ＧＨｚ以上であることが好ましい。プラズマプロセス中における真空チャンバ内の真空度が、１００ｍＴｏｒｒ以下であることが好ましい。ＥＣＲ放電空間が、ラーマー半径の５倍以上、好ましくは１００倍以上であることが望ましい。プラズマ発生源の中心位置の間隔、すなわち、ＥＣＲポイント間の間隔Ａと、プラズマ発生源の中心位置と対象物との間隔Ｂが、Ａ＜Ｂであることが好ましい。マイクロ波の導波管の長辺が、３ｃｍ以下であることが好ましい。これらの要件を満たすことで、複数のプラズマ源（ＥＣＲポイント）を備えたＥＣＲプラズマ装置の一層の最適化を図ることが可能となる。
【００７１】
本実施形態によれば、多数点でプラズマを発生させるので、大面積の基板にも対応し得る高密度かつ均一なプラズマを発生し得る。
【００７２】
また、導波管が可変抵抗を備えることで、個別に導波管を伝わるマイクロ波の強度を調節することが可能となり、各プラズマ源に発生するプラズマ密度をほぼ等しく調節することが可能となる。
【００７３】
本実施形態に係るＥＣＲプラズマ装置は、ＣＶＤ装置、エッチング装置にも好適に利用し得る。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るＥＣＲプラズマ装置の模式図である。
【図２】図２は、本発明の他の態様に係るＥＣＲプラズマ装置の模式図を示す。
【図３】図３は、本発明の他の態様に係るＥＣＲプラズマ装置の模式図を示す。
【図４】図４は、プラズマ密度の制御方法について説明するための説明図である。
【図５】図５は、プラズマ源の配置例を示す図である。
【図６】図６は、ＥＣＲプラズマ装置の原理を説明するための説明図である。
【図７】図７は、現行のＥＣＲ−ＣＶＤ装置の磁界強度の測定結果を示すグラフである。
【図８】図８は、図７における磁界強度の測定位置を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７５】
１１・・・マイクロ波電源、１２・・・導波管、１３・・・磁界形成手段、１４・・・真空チャンバ、１５・・・ステージ、１６・・・開口部、１７・・・プラズマ空間、１８・・・可変抵抗、２０・・・プラズマ源、２１・・・プラズマ室、２５・・・ガス供給手段、２７・・・磁力線、２８・・・基板、３０・・・マイクロ波導入部、３１・・・ガス供給手段、Ｘ・・・測定手段、Ｙ・・・制御手段
【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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