JPH0645097A - プラズマ発生方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、高真空の下で高密度で且つ均一性
に優れ、これにより微細化加工性が向上すると共にデバ
イスへの損傷が少ないプラズマ発生方法及び装置を提供
する 【構成】 真空室内の下部に試料台２が配置されてお
り、真空室内における試料台２の上方に該試料台２と対
向して対局電極（図示は省略している。）が配置されて
いる。試料台２と対局電極との間の空間の側方には該空
間を円周状に囲み且つ下端が試料台２の上面とほぼ同じ
高さになるように側方電極４、５、６が配置されてい
る。各側方電極４、５、６には周波数が同じで位相が周
方向に順次異なる高周波電力が印加されており、試料台
２、対局電極及び各側方電極４、５、６によって囲まれ
たプラズマ発生部２０には、該プラズマ発生部２０内の
電子に回転運動をさせるような回転電場が励起されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプラズマを発生させるプ
ラズマ発生方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高周波放電を用いたプラズマ発生方法
は、微細加工のためのドライエッチング装置、薄膜形成
のためのスパッタリング装置やプラズマＣＶＤ装置、及
びイオン注入装置などの分野で用いられている。このプ
ラズマ発生方法においては、加工寸法の微細化又は膜質
の高精度な制御のために、高真空中でのプラズマ生成が
求められている。

【０００３】以下、プラズマ発生方法の適用例として、
微細加工を行なうドライエッチング方法について説明す
る。

【０００４】現代の高密度半導体集積回路の進歩は産業
革命にも比較される変革をもたらしつつある。半導体集
積回路の高密度化は、素子寸法の微細化、デバイスの改
良、チップサイズの大面積化等により実現されてきた。
素子寸法の微細化は光の波長程度にまで進んできてい
る。リソグラフィにはエキシマレーザや軟エックス線の
使用が検討されている。微細パターンの実現には、リソ
グラフィと並んでドライエッチングが重要な役割を果た
している。

【０００５】ドライエッチングとは、プラズマ中に存在
するラジカル、イオン等による気相−固相表面における
化学的又は物理的反応を利用し、薄膜又は基板の不要な
部分を除去する加工技術である。ドライエッチングとし
て最も広く用いられている反応性イオンエッチング（Ｒ
ＩＥ）は、適当なガスの高周波放電プラズマ中に試料を
曝すことによりエッチング反応を起こさせ、試料表面の
不要な部分を除去するものである。試料表面の必要な部
分つまり除去しない部分は、通常、マスクとして用いら
れたホトレジストパターンにより保護される。

【０００６】微細化のためにはイオンの方向を揃えるこ
とが必要であるが、このためにはプラズマ中におけるイ
オンの散乱を減らすことが重要である。イオンの方向を
揃えるためには、プラズマ発生装置の真空度を高めてイ
オンの平均自由行程を大きくすることが効果的である
が、プラズマ室の真空度を高めると高周波放電が生じ難
くなるという問題がある。

【０００７】そこで、その対策として一般に、プラズマ
室に磁場を印加して放電を容易にする方法、例えばマグ
ネトロン反応性イオンエッチング技術或いはＥＣＲ（電
子サイクロトロン共鳴）エッチング技術等が開発されて
きた。

【０００８】図１０は、従来のマグネトロン放電を用い
た反応性イオンエッチング装置を示す模式図である。金
属製のチャンバー８１内にはガスコントローラ８２を介
して反応性ガスが導入される。チャンバー８１内は排気
系８３によって適切な圧力に制御されている。チャンバ
ー８１の上部にはアノード（陽極）８４が設けられ、チ
ャンバー８１の下部にはカソード（陰極）となる試料台
８５が設けられている。試料台８５にはインピーダンス
整合回路８６を介してＲＦ電源８７が接続されており、
試料台８５とアノード８４との間で高周波放電を起こす
ことができるようになっている。

【０００９】チャンバー８１の各側部には、対向する一
対の交流電磁石８８が互いに位相が９０度異なった状態
で２組設けられており、該２組の交流電磁石８８により
チャンバー８１内に回転磁界が印加され、高真空中での
放電を容易にしている。このようにすると、電子が回転
磁場によりサイクロイド運動をするため電子の運動経路
が長くなり、イオン化効率が高くなるのである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ようなマグネトロン技術やＥＣＲ技術によると、プラズ
マ密度が不均一なために、微細なエッチング加工が困難
であると共に加工の対象となる試料に損傷が生じるとい
う問題がある。

【００１１】従来のマグネトロン反応性イオンエッチン
グ装置においては、プラズマの局所的な偏りを回転磁場
によって時間的に平均することにより均等にしている
が、瞬時におけるプラズマ密度は均一ではないために局
所的な電位差が発生する。このため、従来のマグネトロ
ン反応性イオンエッチング装置をＭＯＳＬＳＩプロセス
に適用すると、ゲート酸化膜に破壊が生じることがあ
る。

【００１２】同様にＥＣＲエッチング装置においては、
磁場がチャンバーの径方向に分布するため、プラズマ密
度の局所的な粗密が生じ、これにより、エッチング種の
不均一が生じたり、局所的な電位差が発生したりする。
このプラズマの不均一に起因してエッチングの均一性が
悪くなり、ＬＳＩを歩留まり良く作成することが困難に
なる。このプラズマの不均一性は、より薄いゲート酸化
膜が使用される超微細パターンＬＳＩや大口径ウエハー
に対してドライエッチングを行なう際の正確なエッチン
グが困難であることを意味する。

【００１３】また、従来の１３．５６ＭＨｚ励起の平行
平板型マグネトロンエッチング装置に１００〜２００Ｍ
Ｈｚの高周波電力を重畳させることによってプラズマを
高密度化させ、これによりセルフバイアス電圧を低減
し、高エネルギーイオンによる試料への損傷を低減させ
る方法も試みられている。

【００１４】ところが、この方法によると、プラズマの
高密度化は達成できるが、プラズマの均一性の向上は困
難であるので、プラズマの不均一性に起因する前述の問
題の解決には十分とは言えない。

【００１５】本発明は、前記の問題点に鑑み、高真空の
下で高密度且つ均一性に優れたプラズマを発生させるこ
とができるようにすることを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、請求項１の発明が講じた解決手段は、プラズマ発生
方法を、プラズマ真空室内のプラズマ発生部の側方に互
いにほぼ等しい高さを有する３以上の側方電極をほぼ同
じ高さ位置になるように配置すると共に前記プラズマ発
生部の下部に試料台をその上面が前記３以上の側方電極
の下端とほぼ同じ高さ位置になるように配置する工程
と、前記３以上の側方電極に周波数が同じで位相が順次
異なる高周波電力を印加して前記プラズマ発生部に該プ
ラズマ発生部内の電子に回転運動をさせる回転電場を励
起することにより、前記プラズマ発生部に高密度で均一
なプラズマを発生させる工程とを有する構成とするもの
である。

【００１７】請求項２の発明は、請求項１の構成に、前
記試料台にバイアス電流を印加して前記試料台上に載置
された試料に前記プラズマ発生部に発生したプラズマを
照射する工程を有する構成を付加するものである。

【００１８】請求項３の発明が講じた解決手段は、プラ
ズマ発生方法を、真空室内のプラズマ発生部の側方にほ
ぼ等しい幅を有する３以上の側方電極を互いにほぼ等し
い間隔になり且つ該間隔が前記側方電極の幅よりも小さ
くなるように配置する工程と、前記３以上の側方電極に
周波数が同じで位相が順次異なる高周波電力を印加して
前記プラズマ発生部に該プラズマ発生部内の電子に回転
運動をさせる回転電場を励起することにより、前記プラ
ズマ発生部に高密度で均一なプラズマを発生させる工程
とを有する構成とするものである。

【００１９】請求項４の発明は、請求項１〜３の構成
に、前記プラズマ発生部における前記３以上の側方電極
からほぼ等距離の位置にアース電極を配置する工程を有
する構成を付加するものである。

【００２０】請求項５の発明は、請求項１〜３の構成
に、前記回転電場の作用面に対して垂直な方向の磁場を
印加することにより、前記プラズマ発生部の電子を前記
プラズマ発生部内に閉じ込めておく工程を有する構成を
付加するものである。

【００２１】請求項６の発明が講じた解決手段は、プラ
ズマ発生装置を、プラズマ発生部を有する真空室と、前
記プラズマ発生部の側方に互いにほぼ同じ高さ位置に設
けられたほぼ同じ高さを有する３以上の側方電極と、前
記プラズマ発生部の下部に上面が前記３以上の側方電極
の下端とほぼ同じ高さ位置になるように設けられた試料
台と、前記３以上の側方電極に周波数が同じで位相が順
次異なる高周波電力を印加して前記プラズマ発生部に該
プラズマ発生部内の電子に回転運動をさせる回転電場を
励起する電場励起手段とを備えている構成とするもので
ある。

【００２２】請求項７の発明が講じた解決手段は、プラ
ズマ発生装置を、プラズマ発生部を有する真空室と、前
記真空室内のプラズマ発生部の側方にほぼ等しい間隔に
なり且つ該間隔が前記側方電極の幅よりも小さくなるよ
うに設けられた互いにほぼ等しい幅を有する３以上の側
方電極と、前記プラズマ発生部の下部に設けられた試料
台と、前記３以上の側方電極に周波数が同じで位相が順
次異なる高周波電力を印加して前記プラズマ発生部に該
プラズマ発生部内の電子に回転運動をさせる回転電場を
励起する電場励起手段とを備えている構成とするもので
ある。

【００２３】請求項８の発明は、請求項６又は７の構成
に、前記３以上の側方電極は水平方向の断面が円弧状に
なるように形成されており、前記３以上の側方電極は円
周状に配置されている構成を付加するものである。

【００２４】請求項９の発明は、請求項６又は７の構成
に、前記試料台に該試料台上に載置される試料に前記プ
ラズマ発生部で発生するプラズマを照射するためのバイ
アス電流が印加されている構成を付加するものである。

【００２５】請求項１０の発明は、請求項６又は７の構
成に、前記プラズマ発生部における上記３以上の側方電
極からほぼ等距離の位置に設けられたアース電極を備え
ている構成を付加するものである。

【００２６】請求項１１の発明は、請求項６又は７の構
成に、前記回転電場の作用面に対して垂直な方向の磁場
を印加する磁場印加手段を備えている構成を付加するも
のである。

【００２７】

【作用】前記のプラズマ発生方法又は装置によると、プ
ラズマ発生部内の電子は、該プラズマ発生部に励起され
る回転電場によって回転運動をさせられながら、自身の
有する運動エネルギーの方向に進行する。このような電
子の運動は、電子とガス分子との衝突断面積を実効的に
大きくするので、従来の平行平板型プラズマ発生装置と
比べると、高真空中においても高いイオン化効率が得ら
れる。また、従来のプラズマ発生方法に比べて、プラズ
マ発生部に励起される回転電場が均一であるため、均一
性に優れたプラズマを得ることができる。

【００２８】試料台がその上面が３以上の側方電極の下
端と略同じ高さ位置になるように配置されているプラズ
マ発生方法又は装置によると、試料台の上面はプラズマ
発生部におけるプラズマ密度が大きい部位に臨んでいる
ので、試料台上の試料には高密度なプラズマが照射され
る。

【００２９】３以上の側方電極が互いに等しい間隔にな
り且つ該間隔が当該側方電極の幅よりも小さくなるよう
に配置されているプラズマ発生方法及び装置によると、
プラズマ発生部においてプラズマは均一に発生すると共
に、発生したプラズマは側方電極に遮られてプラズマ発
生部から逃げ難いので、試料台上の試料には高密度で均
一なプラズマが照射される。

【００３０】前記回転電場の作用面に対して略垂直な方
向の磁場を印加することにより前記プラズマ発生部の電
子を前記プラズマ発生部内に閉じ込めておくプラズマ発
生方法又は装置によると、プラズマ発生部内の電子は、
前述の回転電場によって回転運動の中心が並進する並進
型サイクロイド運動をさせられ、前述の磁場によって並
進型サイクロイド運動をする電子の並進運動成分はプラ
ズマ発生部を旋回する旋回運動成分に変換させられる。
このため、プラズマ発生部内の電子は、回転電場によっ
てもたらされる回転運動の中心が磁場によってもたらさ
れる旋回運動の軌跡の上を進行するような運動をするた
め、該電子は、プラズマ発生部から脱出することなく、
回転運動を伴ったサイクロイド運動をする。従って、い
っそう高密度なプラズマを発生させることができる。

【００３１】

【実施例】以下、本発明の第１実施例に係るプラズマ発
生方法が適用されたドライエッチング装置について説明
する。

【００３２】図１はこのドライエッチング装置の構造を
示す模式図である。図１において、１は接地されたチャ
ンバー、２はチャンバー１の下部に設けられた１３．５
６ＭＨｚの高周波電力が印加される試料台、３はチャン
バー１の上部に設けられた対向電極としてのアース電
極、４、５、６はチャンバー１の側部にそれぞれ設けら
れ１００ＭＨｚの高周波電力が印加される円弧状断面の
側方電極である。

【００３３】側方電極４、５、６は、試料台２とアース
電極３との間の空間であるプラズマ発生部２０を囲むよ
うに円周状に設置されており、各側方電極４、５、６に
印加される高周波電力は、同一の放電電力であるが、位
相がおよそ１２０度ずつ異なるように設定されている。
側方電極４、５、６に整合回路１１、１２、１３を介し
て高周波電力を供給する増幅器７、８、９は、フェーズ
ロック手段１０によって一定の位相差（１２０度）を維
持するように制御されている。また、各側方電極４、
５、６に供給される高周波電力の周波数を等しくするた
め、一つの信号源から生成された信号を増幅し、前記の
増幅器７、８、９によって位相の異なる同一周波数の交
流電力が供給されるように構成されている。

【００３４】図２は、試料台２及び試料台２上に載置さ
れた被処理物であるシリコンウエハ１７と、側方電極
４、５、６と間の位置関係を説明する図であり、（ａ）
は平面図、（ｂ）は側面図である。

【００３５】前述のように各側方電極４、５、６は、試
料台２とアース電極３との間のプラズマ発生部２０を囲
むように円周状に設置されていると共に、各側方電極
４、５、６の下端と試料台２の上面とは、ほぼ同一の水
平面上に位置している。試料台２には、１３．５６ＭＨ
ｚの高周波電力が増幅器１４により増幅された後、整合
回路１５を介して供給されている。

【００３６】チャンバー１にはエッチングガスがマスフ
ローコントローラ（図示せず）を介して導入口（図示せ
ず）から導かれ、チャンバー１内の圧力はターボポンプ
（図示せず）により０．１Ｐａから１０Ｐａ程度に制御
されている。

【００３７】第１実施例に係るプラズマ発生装置による
と、プラズマ発生部２０に該プラズマ発生部２０内の電
子に回転運動をさせるような回転電場が励起されるの
で、プラズマ発生部２０に発生するプラズマの密度は略
均一になる。

【００３８】図３（ａ），（ｂ）は、側方電極４、５、
６の幅と、側方電極４、５、６同士の間隔の幅との大小
を示す図である。（ａ）は側方電極４、５、６の幅が側
方電極４、５、６同士の間隔よりも狭い場合を示し、
（ｂ）は側方電極４、５、６の幅が側方電極４、５、６
同士の間隔よりも広い場合を示している。

【００３９】プラズマは密度の高い部分から低い部分に
流れる性質を有している。従って、側方電極４、５、６
に供給された高周波電力によりプラズマ発生部２０に印
加された回転電場によって生成されるプラズマは、側方
電極４、５、６同士の間からチャンバー１（図１を参
照）の壁に向かって移動し、チャンバー１の壁に衝突す
ると消滅する。側方電極４、５、６同士の間隔は、図３
（ａ）の場合の方が図３（ｂ）の場合よりも大きいの
で、プラズマ発生部２０からチャンバー１の壁に向かう
プラズマの流れは図３（ｂ）の場合の方が図３（ａ）の
場合よりも少ない。このため、図３（ｂ）の場合は、図
３（ａ）の場合に比べて、プラズマ発生部２０における
プラズマの密度が大きいと共に、プラズマの均一性が優
れている。尚、図３（ａ），（ｂ）においては、プラズ
マの流れは矢印で示している。

【００４０】図３（ｃ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ´線に
おけるプラズマ密度を示し、図３（ｄ）は、図３（ｂ）
のＢ−Ｂ´線におけるプラズマ密度を示している。図３
（ｃ）と図３（ｄ）との比較から明らかなように、図３
（ｂ）の場合は、図３（ａ）の場合に比べて、プラズマ
発生部２０におけるプラズマの密度が大きい。 以上の
説明から明らかなように、プラズマ密度を大きくし且つ
プラズマの均一性を高めるには、側方電極４、５、６同
士の間隔を側方電極４、５、６の幅よりも小さくするこ
とが有効である。

【００４１】図４（ａ），（ｂ）は、プラズマ発生部２
０における上下方向の位置とプラズマ密度との関係を示
す図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＰ−Ｑ線にお
けるプラズマ密度を示している。図４（ｂ）から明らか
なように、側方電極４、５、６によって囲まれる領域に
おいてプラズマ密度が大きくなり、側方電極４、５、６
から上下方向に離れるに従ってプラズマ密度は小さくな
っている。この理由は、プラズマは、側方電極４、５、
６に供給される高周波電力によって印加される回転電場
により加速された電子によって生成されるため、プラズ
マの生成が側方電極４、５、６によって囲まれる領域に
限られるからである。

【００４２】従って、高密度のプラズマを利用するとい
う観点からすると、前述したように、各側方電極４、
５、６の下端が試料台２の上面とほぼ同じ高さになるよ
うに設置することが好ましい。

【００４３】図示は省略しているが、試料台２の下方及
びアース電極３の上方には、それぞれ一対の円形コイル
が配置され、該一対の円形コイルには直流電流が供給さ
れている。これにより、プラズマ発生部２０には、試料
台２に対してほぼ垂直な方向の磁場が印加されている。
この円形コイル対によって形成されるカプス磁場によっ
て、プラズマ発生部２０内の電子は該プラズマ発生部２
０内に閉じ込められていると共に、側方電極４、５、６
に印加される高周波電力により生じる電子のリサージュ
運動によって発生する磁界は相殺されている。従って、
プラズマ発生部２０に発生するプラズマの均一性はいっ
そう向上している。

【００４４】従来の回転磁場を用いたマグネトロンエッ
チング装置によると、ある瞬時における試料台２直上の
磁束分布２２は図５（ａ）のように不均一である。この
ため、チャンバー１中の電子ｅ（図５（ｂ）における黒
丸）は、磁場強度に逆比例する軌道半径で回転するた
め、磁場強度が弱いチャンバー１内の上部及び下部並び
にプラズマ発生領域の外周部においては、電子ｅの軌道
半径は大きくなるので、電子ｅはチャンバー１の壁部に
衝突して消滅してしまう。

【００４５】また、プラズマ発生部２０の中央部におけ
る左側から右側へ横切る方向を考えたとき、磁場強度が
弱い中心部においては電子ｅの密度が減少するのでプラ
ズマ密度も低くなり、磁場強度が強い外周部においては
電子ｅの密度が増加するのでプラズマ密度も高くなる。
従来のドライエッチング装置においては、このようにし
てプラズマ密度に不均一が生じ、エッチングの不均一や
加工物への損傷が生じていたのである。

【００４６】これに対して、本発明のプラズマ発生方法
が適用されたドライエッチング装置によると、側方電極
４、５、６により囲まれたプラズマ発生部２０における
電場及び磁場は略均一であるため、図６に示すように、
電子ｅの回転運動を伴ったサイクロイド運動の軌跡が各
所で略等しくなるので、プラズマ発生部２１の全域にお
いてプラズマ密度がほぼ均一になる。このため、このド
ライエッチング装置によると、プラズマ発生部２０にお
いてエッチング用反応性ガスから生じる反応生成物は試
料台２の上の被エッチング試料の全面に対してほぼ均一
に照射される。従って、プラズマ発生部２０に面してい
る被エッチング試料の全領域においてエッチングが均一
に行われると共にチャージアップによる損傷も極めて少
なくなる上に、プラズマ密度が高いためにエッチングレ
ートは大きくなる。

【００４７】以下、本発明の第２実施例に係るプラズマ
発生方法が適用されたドライエッチング装置について説
明する。

【００４８】図７は、第２実施例が適用されたドライエ
ッチング装置の構造を示している。該エッチング装置に
おいても、前記第１実施例が適用されたドライエッチン
グ装置と同様に、接地されたチャンバーの下部に設けら
れ１３．５６ＭＨｚの高周波電力が印加される試料台
２、前記チャンバーの側部にプラズマ発生部２０を囲む
ように円周状に設けられ１００ＭＨｚの高周波電力が印
加される円弧状断面の側方電極４、５、６が設けられて
いる。各側方電極４、５、６に印加される高周波電力
は、同一の放電電力であるが電力の位相がおよそ１２０
度ずつ異なるように設定されている。

【００４９】図示は省略しているが、各側方電極４、
５、６に各整合回路を介して高周波電力を供給する増幅
器は、フェーズロック手段によって一定の位相差（１２
０度）を維持するように制御されている。各側方電極
４、５、６に供給される高周波電力の周波数を等しくす
るため、一つの信号源から生成された信号を増幅し、前
記のアンプによって位相の異なる同一周波数の交流電力
が供給されるように構成されている。試料台２には、１
３．５６ＭＨｚの高周波電力が増幅器１４により増幅さ
れた後、整合回路１５を介して供給されている。

【００５０】チャンバー１にはエッチングガスがマスフ
ローコントローラ（図示せず）を介して導入口（図示せ
ず）から導かれ、チャンバー１内の圧力はターボポンプ
（図示せず）により０．１Ｐａから１０Ｐａ程度に制御
されている。

【００５１】第２実施例の特徴として、プラズマ発生部
２０の上部の中央つまり各側方電極４、５、６の上端か
ら等距離の位置には、上下方向に延びる棒状のアース電
極２１が設けられている。

【００５２】このため、各側方電極４、５、６からの放
電が均一になるので、プラズマ発生部２０に発生するプ
ラズマの密度はいっそう均一になる。

【００５３】図示は省略しているが、試料台２の下方及
びアース電極２１の外方には、それぞれ一対の円形コイ
ルが配置され、該一対の円形コイルには直流電流が供給
されている。これにより、プラズマ発生部２０には、試
料台２に対してほぼ垂直な方向の磁場が印加されてい
る。前記円形コイル対によって形成されるカスプ磁場に
よって、プラズマ発生部２０内の電子は該プラズマ発生
部２０内に閉じ込められていると共に、側方電極４、
５、６に印加される高周波電力により生じる電子のリサ
ージュ運動によって発生する磁界は相殺されている。従
って、プラズマ発生部２０内に発生するプラズマの均一
性はいっそう向上している。

【００５４】以下、本発明の第３実施例であるプラズマ
発生方法が適用されたＣＶＤ装置を図８に基づいて説明
する。

【００５５】第３実施例が適用されたＣＶＤ装置が、第
１実施例が適用された図１に示すドライエッチング装置
と異なるのは、試料台２に高周波電力を供給する手段、
例えば図１に示す増幅器１４、整合回路１５及びアース
電極３が設けられていない点と、堆積膜の膜厚を制御す
るためのヒーター２ａが試料台２に設けられている点で
ある。その他の点については、図１に示すドライエッチ
ング装置と同様であるので、同一の符号を付すことによ
り詳細な説明は省略する。

【００５６】このＣＶＤ装置においては、チャンバー１
にＮ₂ ガス１５ｓｃｃｍとＳｉＨ₄ガス１５ｓｃｃｍと
を導入し、これらのガスの圧力は０．０７Ｐａに設定
し、試料台２の温度は４００℃に設定することが好まし
い。

【００５７】図９は、上記ＣＶＤ装置により作成した半
導体チップの断面を示している。Ｓｉ基板３０の上には
熱酸化膜３１が形成されている。スパッタリング法によ
り０．８μｍの膜厚に堆積されたアルミニウム３２は、
フォトリソグラフィ及びドライエッチングによって０．
８μｍの幅の配線に加工されている。アルミニウム３２
の上には、上記のＣＶＤ装置によってＳｉＮ膜３３が堆
積されている。

【００５８】このＣＶＤ装置は、６インチ又は８インチ
等の大口径半導体ウエハーに対するＣＶＤ方法に好適で
ある。その理由は、ドライエッチング装置のときに説明
したように、このＣＶＤ装置はプラズマの空間的な均一
性を高くすることができるため、堆積膜をウエハー全体
に亘って均一に実現することができるからである。

【００５９】尚、前記各実施例においては、側方電極
４、５、６は円弧状に湾曲しているが、本発明において
は、側方電極の形状は特に限定されず例えば平板状であ
ってもよい。また、前記各実施例においては、側方電極
４、５、６はそれぞれ３個ずつ配置された場合を示した
が、側方電極の数は３個以上であれば特に限定されるも
のではない。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜１１の
発明に係るプラズマ発生方法又は装置によると、プラズ
マ発生部内の電子が、回転運動をしながら自身の有する
運動エネルギーの方向に並進するため、電子とガス分子
との衝突断面積を実効的に大きくなるので、高真空中に
おいても高いイオン化効率が得られると共に均一性に優
れたプラズマを得ることができる。

【００６１】特に、試料台がその上面が３以上の側方電
極の下端と略同じ高さ位置になるように配置されている
プラズマ発生方法又は装置によると、試料台の上面がプ
ラズマ発生部におけるプラズマ密度が大きい部位に臨む
ので、試料台上の試料に高密度なプラズマが照射され
る。

【００６２】また、３以上の側方電極が互いに等しい間
隔になり且つ該間隔が当該側方電極の幅よりも小さくな
るように配置されているプラズマ発生方法及び装置によ
ると、プラズマ発生部においてプラズマは均一に発生す
ると共に、発生したプラズマは側方電極に遮られてプラ
ズマ発生部から逃げ難いので、試料台上の試料に高密度
で均一なプラズマが照射される。

【００６３】従って、本発明に係るプラズマ発生方法又
は装置をエッチング技術に適用すると、微細加工性に優
れ、均一性の良い、ゲート酸化膜の破壊等のデバイスへ
の損傷も極めて少ないエッチングが実現できる。また、
本発明に係るプラズマ発生方法又は装置をＣＶＤ技術に
適用すると、堆積膜をウエハー全体に亘って均一に形成
することができる。

【００６４】また、前記試料台にバイアス電流が印加さ
れるプラズマ発生方法又は装置によると、試料台に載置
される試料に高密度なプラズマを確実に照射することが
できる。

【００６５】また、前記プラズマ発生部における上記３
以上の側方電極から等距離の位置にアース電極が配置さ
れるプラズマ発生方法又は装置によると、３以上の側方
電極からの放電が均一になるので、プラズマ発生部に発
生するプラズマはいっそう均一になる。

【００６６】また、回転電場の作用面に対して略垂直な
方向の磁場を印加するプラズマ発生方法又は装置による
と、プラズマ発生部内の電子は、回転電場によってもた
らされる回転運動の中心が磁場によってもたらされる旋
回運動の軌跡の上を進行するような運動をするため、プ
ラズマ発生部から脱出することなく、回転運動を伴った
サイクロイド運動をするので、いっそう高密度なプラズ
マを発生させることができる。

【００６７】また、３以上の側方電極が水平方向の断面
が円弧状になるように形成され且つ円周状に配置された
プラズマ発生方法又は装置によると、いっそう均一なプ
ラズマを発生させることができる。

【００６８】さらに、３以上の側方電極からほぼ等距離
の位置にアース電極を配置したプラズマ発生方法又は装
置によると、側方電極からの放電が均一になるので、プ
ラズマ発生部に発生するプラズマの密度はいっそう均一
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るプラズマ発生方法が
適用されたドライエッチング装置の構造を示す模式図で
ある。

【図２】前記第１実施例が適用されたドライエッチング
装置の要部の概略構造を示しており、（ａ）は平面図で
あり、（ｂ）は側面図である。

【図３】（ａ）及び（ｂ）は、前記ドライエッチング装
置において、側方電極の幅と側方電極同士の間隔との大
小関係を示す図であり、（ｃ）及び（ｄ）は、前記ドラ
イエッチング装置において、側方電極の幅と側方電極同
士の間隔との大小関係と、プラズマ密度との関係を示す
図であって、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ´線におけるプラ
ズマ密度を示し、（ｄ）は（ｂ）のＢ−Ｂ´線における
プラズマ密度を示している。

【図４】（ａ）及び（ｂ）は、前記ドライエッチング装
置において、プラズマ発生部における上下方向の位置と
プラズマ密度との関係を示しており、（ｂ）は、（ａ）
のＰ−Ｑ線におけるプラズマ密度を示している。

【図５】従来のマグネトロンエッチング装置における磁
束分布と電子の回転を示す模式図である。

【図６】前記ドライエッチング装置における電子の回転
を示す模式図である。

【図７】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第２実施例に係
るプラズマ発生方法が適用されたドライエッチング装置
の要部の概略構造を示しており、（ａ）は平面図であ
り、（ｂ）は側面図である。

【図８】本発明の第３実施例に係るプラズマ発生方法が
適用されたＣＶＤ装置の構造を示す模式図である。

【図９】前記ＣＶＤ装置により作成した半導体チップの
断面図である。

【図１０】従来のプラズマ発生方法が適用されたドライ
エッチング装置の構造を示す模式図である。

【符号の説明】

１ チャンバー ２ 試料台 ３ アース電極 ４、５、６ 側方電極 ７、８、９、１４ 増幅器 １０ フェーズロック手段 １１、１２、１３、１５ 整合回路 １７ シリコンウエハ ２０ プラズマ発生部 ２１ アース電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｃ 9277−4Ｍ (72)発明者 野村 登 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 服藤 憲司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 中山 一郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラズマ真空室内のプラズマ発生部の側
   方に互いにほぼ等しい高さを有する３以上の側方電極を
   ほぼ同じ高さ位置になるように配置すると共に前記プラ
   ズマ発生部の下部に試料台をその上面が前記３以上の側
   方電極の下端とほぼ同じ高さ位置になるように配置する
   工程と、前記３以上の側方電極に周波数が同じで位相が
   順次異なる高周波電力を印加して前記プラズマ発生部に
   該プラズマ発生部内の電子に回転運動をさせる回転電場
   を励起することにより、前記プラズマ発生部に高密度で
   均一なプラズマを発生させる工程とを有するプラズマ発
   生方法。
2. 【請求項２】 前記試料台にバイアス電流を印加して前
   記試料台の上に載置された試料に前記プラズマ発生部に
   発生したプラズマを照射する工程を有することを特徴と
   する請求項１に記載のプラズマ発生方法。
3. 【請求項３】 真空室内のプラズマ発生部の側方に互い
   にほぼ等しい幅を有する３以上の側方電極をほぼ等しい
   間隔になり且つ該間隔が前記側方電極の幅よりも小さく
   なるように配置する工程と、前記３以上の側方電極に周
   波数が同じで位相が順次異なる高周波電力を印加して前
   記プラズマ発生部に該プラズマ発生部内の電子に回転運
   動をさせる回転電場を励起することにより、前記プラズ
   マ発生部に高密度で均一なプラズマを発生させる工程と
   を有するプラズマ発生方法。
4. 【請求項４】 前記プラズマ発生部における前記３以上
   の側方電極からほぼ等距離の位置にアース電極を配置す
   る工程を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれ
   か１項に記載のプラズマ発生方法。
5. 【請求項５】 前記回転電場の作用面に対して垂直な方
   向の磁場を印加することにより、前記プラズマ発生部の
   電子を前記プラズマ発生部内に閉じ込めておく工程を有
   することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記
   載のプラズマ発生方法。
6. 【請求項６】 プラズマ発生部を有する真空室と、前記
   プラズマ発生部の側方に互いにほぼ同じ高さ位置に設け
   られたほぼ同じ高さを有する３以上の側方電極と、前記
   プラズマ発生部の下部に上面が前記３以上の側方電極の
   下端とほぼ同じ高さ位置になるように設けられた試料台
   と、前記３以上の側方電極に周波数が同じで位相が順次
   異なる高周波電力を印加して前記プラズマ発生部に該プ
   ラズマ発生部内の電子に回転運動をさせる回転電場を励
   起する電場励起手段とを備えていることを特徴とするプ
   ラズマ発生装置。
7. 【請求項７】 プラズマ発生部を有する真空室と、前記
   真空室内のプラズマ発生部の側方にほぼ等しい間隔にな
   り且つ該間隔が前記側方電極の幅よりも小さくなるよう
   に設けられた互いにほぼ等しい幅を有する３以上の側方
   電極と、前記プラズマ発生部の下部に設けられた試料台
   と、前記３以上の側方電極に周波数が同じで位相が順次
   異なる高周波電力を印加して前記プラズマ発生部に該プ
   ラズマ発生部内の電子に回転運動をさせる回転電場を励
   起する電場励起手段とを備えていることを特徴とするプ
   ラズマ発生装置。
8. 【請求項８】 前記３以上の側方電極は水平方向の断面
   が円弧状になるように形成されており、前記３以上の側
   方電極は円周状に配置されていることを特徴とする請求
   項６又は７に記載のプラズマ発生装置。
9. 【請求項９】 前記試料台に該試料台上に載置される試
   料に前記プラズマ発生部で発生するプラズマを照射する
   ためのバイアス電流が印加されていることを特徴とする
   請求項６又は７に記載のプラズマ発生装置。
10. 【請求項１０】 前記プラズマ発生部における上記３以
    上の側方電極からほぼ等距離の位置に設けられたアース
    電極を備えていることを特徴とする請求項６又は７に記
    載のプラズマ発生装置。
11. 【請求項１１】 前記回転電場の作用面に対して垂直な
    方向の磁場を印加する磁場印加手段を備えていることを
    特徴とする請求項６又は７に記載のプラズマ発生装置。