変形マグネトロン型プラズマ源の開発

放電領域に100〜300Gの永久磁石によるプラズマ閉じ込め用磁界を持ち、数10mTorr以下の低圧力下で高密度プラズマの生成が可能となる。基板上での磁界を数G以下に抑えることが可能であり、磁界の影響のないプロセス空間を実現できる。また、磁力線分布を工夫することにより、プラズマの拡散を制御でき、プラズマの高密度化や密度分布制御が可能である。 プラズマの中心部での密度制御やラジカル分布制御には、基板の1つを補助電極として用い、永久磁石リングや高周波電力を独立に投入することにより、さらにきめ細かい密度分布制御や高密度化を実現できる。また、共振回路を用いると、効率化を図れる。 円筒型高周波電極の長さ及び永久磁石リング列の磁場強度、間隔などを変化させることにより高周波電極前面に形成されるセルフバイアスを制御することができる。この結果、円筒電極入射イオンのエネルギー分布が変化し、電極表面からのスパッタリングを制御できる。また、基板に入射するイオンのエネルギー分布も制御できる。この結果、極めて狭いエネルギー幅を持つイオンの基板への入射が実現された。 円筒状グリッドを高周波電極前面の空間に置き、プラズマ生成域と拡散域をグリッドで分離すると、中央部の拡散域の電子温度を制御できる。円筒グリッドを2分割し隙間を開ける方法は、グリッドが汚染されるプロセスに極めて有効であることが示された。プラズマ中の電子温度の測定として水素ラジカルからの発光線強度比測定法は、プローブデータと良い一致を見た。