JPH02224239A - プラズマエッチング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は半導体装置の製造工程等において微細加工用に
使用されるプラズマエツチング装置に関するものである
。

［従来の技術］ 半導体装置製造工程のうちの微細加工工程においては、
反応性ガスの高周波グロー放電を利用したプラズマエツ
チング法が主に用いられている。

特に、加工寸法あるいは加工形状の精密な制御が必要な
工程においては、高周波を印加したカソード上に被加工
試料（半導体ウェハ）を置いて、カソードが負電圧にバ
イアスされることにより生じる、カソード面に垂直な方
向に加速されるイオンにより方向性エツチングを行うこ
とのできるリアクティブイオンエツチング法（Ｒｅａｃ
ｔｉｖｅ　ＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ、ＲＩＥ）が主流とな
っている。

この旧Ｅ法におけるエツチングの特性は、気相中で生じ
るラジカルの種類や量、および被エツチング物の載置さ
れたカソードに入射するイオンのエネルギーや密度によ
って変化する。しかし、通常の条件では加工速度は高々
数１０ｎｍ／ｌ１ｉｎ、程度であり、エツチングレート
をさらに増加させるために高周波電力を増加させると、
ラジカルの量およびイオン電流密度が増加するだけでな
く、イオンエネルギーも増加するので、エツチングのマ
スクや下地に対する選択性を低下させ、また半導体の結
晶に損傷を与える等の問題が生じた。

したがって、製造速度を増加させるためには、同時に多
数枚の半導体ウェハをエツチングすることができる大型
の装置が必要となってきた。

また、ＲＩＥ法では、加工の微細化が進むに連れて、カ
ソード近傍のイオンシース内における加速イオンと中性
ガスとの衝突によって生じた、方向が乱れたイオンによ
る加工形状の乱れが問題となってきた。

これらの問題を解決するために、プラズマを発生させる
ための高周波電界と組み合わせて磁場を印加し、これら
の相互作用によってエツチングレートを向上させるとい
う、いわゆるマグネトロン型のエツチング装置が提案さ
れている。ＷａｌｔｅｒＨ，Ｃ１ａｓｓらによる米国特
許第４，４２２，８９６号にその様な装置の一例が示さ
れている。また、岡野晴雄らによる特開昭５７−１５９
０２６号公報にも、このような装置が示されている。

これらの装置では、高周波電界に垂直方向に磁場を印加
することにより、電子は電界および磁界に垂直方向にド
リフトし、その結果ガスとの衝突が活発化して放電のプ
ラズマ密度が増加する。放電のプラズマ密度の増加は、
カソード上に載置された加工試料に入射するイオンの電
流密度を増加させるので、従来のＲＩＥ装置に比べ１０
倍位のエツチングレートの増加が見られる。

したがって、これらの装置によるエツチングは基本的に
は一枚処理としても十分な処理速度が得られるので、装
置を小型化することができる。

また、磁場印加手段としてコイルを用いた装置も知られ
てＣｏする。金京植他の論文ｒｓｉｏ２の高速エツチン
グ、第７回ドライプロセスシンポジウム、９５頁（１９
８５）　Ｊにその例が示されている。オーエンウィルキ
ンソンによる特開昭６３−１／５３０号公報にも、磁場
中化手段としてコイルを用いたマグネトロン型の装置が
開示されている。

また、イオンのエネルギーや電流密度あるいはラジカル
濃度を独立に制御することを目的とした装置は、特公昭
５８−１２３４６号公報および論文Ｍａｓａａｋｉ　５
ａｔｏ、Ｙｏｓｈｆｎｏｂｕ　Ａｒ１ｔａ、　　Ｄｏｕ
ｂＪｅ−ｓｏｕｒｃｅ　　Ｅｘｃｉｔｅｄ　　Ｒｅａｃ
ｔｉｖｅ　　Ｉｏｎ　　Ｅｔｃｈｉｎｇ　　ａｎｄ　　
Ｉｔｓ＾ｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　　ｔｏ　　Ｓｕｂｍｉ
ｃｒｏｎ　　Ｔｒｅｎｃｈ　　ＥｔｃｈｉｎｇＥｘｔｅ
ｎｄｅｄ　　Ａｂｓｔｒａｃｔｓ　　ｏｆ　　ｔｈｅ　
　１８ｔｈ（１９８６１ｎｔｅｒ−ｎａｔｉｏｎａｌ）
　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　５ｏｌｉｄ　５ｔａｔ
ｅ　　Ｄｅｖｉｃｅｓａｎｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、Ｔ
ｏｋｙｏ、２３３（１９８δ）に示されている。ここで
は、被エツチング物が載置されるべきカソードおよびこ
れに対向させたもうひとつのカソードを設け、両カソー
ド間に共通のアノードとしてメツシュまたは孔あき板か
らなるグリッドを設けた３極型のプラズマエツチング装
置が用いられている。

第１２図は上述の３極型のプラズマエツチング装置を説
明する概略図である。このプラズマエツチング装置にお
いては、真空チャンバ２１内を真空ポンプ９により排気
したのち、ガス導入系８から真空チャンバ２１内に反応
ガスを導入し、高周波電源６および７により、真空チャ
ンバ２１内に設けられたカソード１および２に高周波電
力を印加すると、反応ガスが分解・電離し、プラズマが
発生して、カソード１上に載置された被エツチング物４
がエツチングされる。３はカソード１とカソード２との
間に設けられたグリッドである。５は高周波電源６およ
び７とカソード１および２との間に設けられたブロッキ
ングコンデンサである。

本装置においては、カソード１に対向するカソード２側
の放電領域は、被エツチング物４を置いたカソード１側
の放電領域とはグリッド３により分けられている。カソ
ード２へ高周波電圧が印加されることにより、ガスの分
解およびイオン化が促進され、発生したイオンが、グリ
ッド３を通して、被エツチング物４を置いたカソード１
側の放電領域に存在する活性種の密度およびプラズマ密
度を増大させる。

したがって、被エツチング物４に入射するイオン電流お
よび活性種の量を増加させることができるので、一般の
対向電極型プラズマエツチング装置に比べ、エツチング
レートを２〜４倍にすることができる。

また、イオン電流密度が増加することにより被エツチン
グ物４の表面にできるイオンシースの幅が低下し、イオ
ンがイオンシース内でガス分子と衝突することによりお
こるイオンの方向の乱れを抑制することができる。その
ため、０．２５μｍ幅といったサブミクロン領域におい
て、幅の１０倍程度の深さでの加工が可能となり、優れ
た加工形状を得ることができる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、磁場印加手段として永久磁石を用いたマ
グネトロンＲＩＥ装置においては、永久磁石によって印
加される磁場が固定しているので、エツチングの条件を
変更したくともその自由度がかなり少なくなるという問
題点があった。例えばイオンのエネルギーとその電流密
度とを独立に制御することは不可能であった。また、エ
ツチングの均一性を得るための制御を精密に行なうこと
ができないという問題点もあった。

磁場印加手段としてコイルを利用した装置は、永久磁石
を利用した装置に比べてエツチング条件の自由度は増加
するものの、イオンのエネルギーとその電流密度とを独
立して制御することが難しかった。

上述の例に限らず、コイルや永久磁石を物理的に動かし
たり、コイルに流す電流を時間的に変動させるというよ
うに、磁場の時間的変動を伴う各種のマグネトロンエツ
チング装置では、高周波電界の時間的変化に比べ磁界の
変化が非常に遅いので、磁界の変動に伴い放電状態が変
化し、この変化がイオンのエネルギーおよび方向性に変
動を与えるために素子ダメージあるいは加工形状劣化を
もたらしていた。

また、従来の３極型エツチング装置では、エツチング条
件の自由度がは大きくなるので、イオンエネルギーと電
流密度とを独立して制御することも可能となり、また放
電状態の時間的変動もないので、放電状態の変動による
素子ダメージあるいは加工形状の劣化は見られないが、
処理速度という点ではマグネトロン型に比べ十分でなか
った。

その理由は、カソード２側の放電領域に発生したプラズ
マはグリッド３を介してカソード２側の放電領域に拡散
するので、カソード２側の放電領域に発生したプラズマ
のうちの相当量が被エツチング物４に導かれずに周辺に
拡散して再結合し、このためカソード２に印加する高周
波電力を増大させたとしても、被エツチング物４に入射
するイオン電流密度の増加が飽和してしまうことである
。またグリッド３の影響により、若干のエツチングむら
が生じるという問題点もあった。

本発明は上述の問題点を解決するためになされたもので
あり、エツチングレートの増加により処理速度を′増大
し、また、イオン入射方向の乱れを確実に抑制すること
ができ、しかも、イオンエネルギーの時間変動をなくし
、かつイオンエネルギーを低下させて被エツチング物を
損傷させることが少ないプラズマエツチング装置を提供
することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ このような目的を達成するため、本発明においては、被
エツチング物がその上に載置される第１のカソードと、
第１のカソードと対向して設けられた第２のカソードと
、第１および第２のカソードに高周波電圧を印加し、グ
ロー放電によるプラズマを発生させて第１および第２の
カソードへ向けてイオンを加速させる高周波電源を具備
し、第１および第２のカソードと高周波電源とを組み合
せて高周波電圧による放電の間の干渉を強める電極構成
とする。

このとき、高周波電源から第１および第２のカソードに
印加される高周波電圧の周波数が等しく、かつ両カソー
ドに印加される高周波電圧間の位相を可変可能とする。

また、電極構成として第１のカソードと第２のカソード
との間隔を６ｃｏ＋以下とする。この場合第２のカソー
ドに印加される高周波電圧の位相が第２のカソードに印
加される高周波電圧の位相に対して一１／４〜１／４波
長の間とする。

また、本発明においては、被エツチング物がその上に載
置される第１のカソードと、第１のカソードと対向して
設けられた第２のカソードと、第１および第２のカソー
ドに高周波電圧を印加し、グロー放電によるプラズマを
発生させて第１および第２のカソードへ向けてイオンを
加速させる高周波電源と、高周波電圧による放電の間の
干渉を強める磁場印加手段とを具備する。

このとき、高周波電源から第１および第２のカソードに
印加される高周波電圧の周波数が等しく、かつ両カソー
ドに印加される高周波電圧間の位相が可変可能とする。

また、磁場印加手段は第１および第２のカソード近傍を
磁力線が通るような磁場を印加する。この場合第２のカ
ソードに印加される高周波電圧の位相が第１のカソード
に印加される高周波電圧の位相に対して０〜１／２波長
進ませる。

第２のカソードの近傍でかつ第１のカソードに対向して
設けられたグリッドを具備する。また、第１のカソード
に対向して設けられかつ接地されたアノードを具備し、
第２のカソードは第１のカソードとアノードとの間に設
けられた環状物体とする。

このとき磁場印加手段として、第１のカソードの近傍で
かつ第２のカソードが存在する側とは反対側に設けられ
た第１の磁場発生用コイルと、第２のカソードの近傍で
かつ第１のカソードが存在する側とは・反対側に設けら
れた第２の磁場発生用コイルと、第１および第２の磁場
発生用コイルに互いに逆向きの電流を流すコイル用電源
とを具備するものを用いる。

このときまた、磁場印加手段として、第１のカソード近
傍でかつアノードとは反対側に設けられた第１の磁場発
生用コイルと、第２のカソード近傍に設けられかつ外径
が第２のカソードの内径よりも小さい第２の磁場発生用
コイルと、第２の磁場発生用コイルの周囲に設けられか
つ内径が第２のカソードの外径よりも大きい第３の磁場
発生用コイルと、第１および第３の磁場発生用コイルに
は同一方向の電流を流し、第２の磁場発生用コイルには
第１および第３のコイルに流す電流とは逆向きの電流を
流すコイル用電源とを具備するものを用いる。

このときさらに、磁場印加手段として、第１のカソード
近傍でかつアノードとは反対側に設けられた第１の磁場
発生用コイルと、第１の磁場発生用コイルの周囲に設け
られかつ第１の磁場発生用コイルより直径の大きい第２
の磁場発生用コイルと、第２のカソード近傍に設けられ
かつ外径が第２のカソードの内径よりも小さい第３の磁
場発生用コイルと、第３の磁場発生用コイルの周囲に設
けられかつ内径が第２のカソードの外径よりも大きい第
４の磁場発生用コイルと、第１の磁場発生用コイルと第
４の磁場発生用コイルには同一方向の電流を流し、第２
および第３の磁場発生用コイルには第１および第４のコ
イルに流す電流とは逆向ぎの電流を流すコイル用電源と
を具備するものを用いる。

［作　用］ 本発明においては、第１および第２のカソードに印加さ
れた高周波電圧による放電の間の干渉を強めるための手
段を設け、あるいは電極構成としたことにより、被エツ
チング物近傍のプラズマ密度が増大し、被エツチング物
に入射するイオン電流密度が増大する。

また、高周波電源から第１および第２のカソードに印加
される高周波電圧の周波数を等しくすることにより、第
１および第２のカソードに印加される高周波電圧の時間
的変動を防止することができ、また第２のカソードに印
加される高周波電圧の位相を第１の高周波電圧の位相に
対し最適な値に制御することにより、被エツチング物近
傍のプラズマ密度が増大し、被エツチング物に入射する
イオン電流密度を増大することができる。

高周波電圧による放電の間の干渉を強めるための手段が
第１のカソードと第２のカソードの間隔を６ｃｍ以下と
する電極構成である場合は、プラズマが狭い領域に閉じ
込められプラズマ密度が増加する。また、両カソード間
にグリッドなしで両カソードが向かい合うことにより、
両カソードに印加した高周波電圧によるプラズマの干渉
が増大し、両カソードに印加した高周波電圧の間の位相
が−ｉ／４〜１／４波長の範囲に入っているときには、
被エツチング物近傍のプラズマ密度が増大し、被エツチ
ング物に入射するイオン電流密度が増大する。さらに、
グリッドが無いために、グリッドに起因する微少なエツ
チングむらは生じない。

高周波電圧による放電の間の干渉を強めるための手段が
上述の第１および第２のカソードの近傍を磁力線が通る
ような６４１場を印加する磁場印加手段用ある場合は、
プラズマは磁場により閉じ込められプラズマ密度が増大
する。さらに、電子は磁力線に沿って運動するので、両
カソードに印加した高周波電圧によるプラズマの干渉が
増大し、第２のカソードに印加される高周波電圧の位相
を第１のカソードに印加される高周波の位相に対しＯ〜
ｌ／２波長進ませれば、被エツチング物近傍のプラズマ
密度が増大し、被エツチング物に入射するイオン電流密
度が増大する。

また、上述の磁場印加手段として、第１のカソードの近
傍でかつ第２のカソードが存在する側とは反対側に設け
られた第１の磁場発生用コイルと、第２のカソードの近
傍でかつ第１のカソードが存在する側とは反対側に設け
られた第２の磁場発生用コイルと、第１および第２の磁
場発生用コイルに互いに逆向きの電流を流すコイル用電
源とを具備するものを用いたときは、発生した磁場の磁
束密度の電極面に垂直な方向の成分（Ｚ方向成分）が零
になる面が形成され、このＺ方向成分が零になる面を第
２のカソードの電極面の第１のカソードが存在する側と
は反対側に位置させ、またはＺ方向成分が零になる面を
第１のカソードの電極面でかつ第２のカソードが存在す
る側とは反対側に位置させれば、電子が第１およ、び第
２のカッドの軸を中心とした円形のドリフト運動を行う
。

また、第１のカソードに対向して設けられかつ接地され
たアノードを具備１ノ、第２のカソードが第１のカソー
ドとアノードとの間に設けられた環状物体であり、かつ
第１のカソード近傍と環状の第２のカソード近傍を磁力
線が通るような磁場を印加する磁場印加手段を設けると
、第１のカソードに対向して接地されたアノードが存在
するので、第１のカソードとアノードとの間に閉じ込め
られたプラズマのポテンシャルの第１のカソードの面方
向での均一性が従来の装置に比べて高くなり、プラズマ
ポテンシャルの均一性を確保するために従来用いてきた
グリッドを挿入する必要が無くなる。このため、環状の
第２のカソードに印加した高周波電力により発生したプ
ラズマが第１のカソード近傍に有効に導かれ、被エツチ
ング物に入射するイオン電流密度が増加する。さらに、
グリッドを用いないのでグリッドに起因した微少なプラ
ズマ密度の不均一がなくなる。

さらにこのとき、磁場印加手段として第１のカソード近
傍でかつアノードとは反対側に設けられた第１の磁場発
生用コイルと、環状の第２のカソード近傍に設けられか
つ外径がこの第２のカソードの内径よりも小さい第２の
磁場発生用コイルと、第２の磁場発生用コイルの周囲に
設けられかつ内径が第２のカソードの外径よりも大きい
第３の磁場発生用コイルと、第１および第３の磁場発生
用コイルには同一方向の電流を流し、第２の磁場発生用
コイルには第１および第３のコイルに流す電流とは逆向
きの電流を流すコイル用電源とを具備するものを用いた
場合は、第１のカソードに対しほぼ平行に通った磁力線
が環状の第２の電極に対してもほぼ平行になるようにコ
イルの電流を流すと、両カソード上で放電はマグネトロ
ン型となりガスと電子との衝突が促進されプラズマ密度
が増大する。そして、電子は磁力線に沿って運動するの
で、両カソードに印加した高周波電圧によるプラズマの
干渉が増大する。環状の第２のカソードに印加される高
周波電圧の位相を第１のカソードに印加される高周波の
位相に対しＯ〜１／２波長進ませるようにすると、被エ
ツチング物近傍のプラズマ密度が増大し、被エツチング
物に入射するイオン電流密度が増大する。さらに、被エ
ツチング物の径方向に磁力線が通るのでその方向の電子
の６動が容易になり、被エツチング物上でのプラズマ密
度の均一性が向上する。

同様に、磁場印加手段として、第１のカソード近傍でか
つアノードとは反対側に設けられた第１の磁場発生用コ
イルと、第１の磁場発生用コイルの周囲に設けられかつ
第１の磁場発生用コイルより直径の大きい第２の磁場発
生用コイルと、環状の第２のカソード近傍に設けられか
つ外径が第２のカソードの内径よりも小さい第３の磁場
発生用コイルと、第３の磁場発生用コイルの周囲に設け
られかつ内径が第２のカソードの外径よりも大きい第４
の磁場発生用コイルと、第１の磁場発生用コイルと第４
の磁場発生用コイルには同一方向の電流を流し、第２お
よび第３の磁場発生用コイルには第１および第４のコイ
ルに流す電流とは逆向きの電流を流すコイル用電源とを
具備するものを用いた場合は、第１のカソードに対しほ
ぼ平行に通った磁力線が第２の電極に対してもほぼ平行
になるようにコイルの電流を流すと、３個のコイルを用
いた場合と同様な効果が得られるが、コイル４個の構成
の方がより完全に磁力線の向きを第１および第２のカソ
ードに対して平行にすることができるのでプラズマ密度
の均一性も向上する。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

実１０１工 第１図は本発明の第１の実施例のプラズマエツチング装
置の概略構成を示す。第１図において第１１図と同様の
箇所には同一の符号を付す。第１のカソード１および第
２のカソード２にはそれぞれ高周波増幅器１６および１
／がブロッキングコンデンサ５を介して接続されている
。高周波増幅器１６および１／は発振器１８と接続され
ており、高周波増幅器１／と発振器１８との間には位相
制御器１９が設けられている。高周波増幅器１６および
１／１発振器１８および位相制御器１９で高周波電源を
構成している。

次に、単結晶シリコンを熱酸化することにより膜厚５０
０ｎｍの５ｉ０２膜を形成し、５ｉｎ２膜をフォトリソ
グラフィ工程、ドライエツチング工程によりバターニン
グして、単結晶シリコンの上に５ｉ０２膜のパターンを
形成したものを被エツチング物４として、第１図に示し
たプラズマエツチング装置によりエツチングする場合に
ついて説明する。

カソード１および２の間隔を６ｃｍ以下、例えば３ｃａ
＋とする。まず、真空チャンバ２１内を真空ポンプ９に
より排気した後、ガス導入系８から真空チャンバ２１内
に反応ガス、例えば塩素ガスを３０５ＣＣＭ導入し、真
空チャンバ内の圧力を０．５Ｐａとする。

次に、高周波増幅器１６および１／により周波数が１３
．５６ＭＨ２、電力が１５０Ｗの高周波電力をカソード
１および２に印加する。このとき、カソード１および２
に印加する高周波電圧の周波数は同一の発掘器１８から
の高周波であるため等しく、かつ高周波の位相は位相制
御器１９により任意に変化させることができる。高周波
電力印加により真空チャンバ２１内に発生したグロー放
電により、反応ガスは分解・電離してプラズマが発生し
、被エツチング物４がエツチングされる。

この場合、カソード１と２とを近付けることにより、単
位体積当りで消費される電力は大きくなり、プラズマ密
度は増大する。このプラズマエツチング装置においては
、発振器１８から高周波増幅器１６および高周波増幅器
１／に電力が供給されるので、カソード１および２に印
加される高周波電圧の周波数が等しくなるので、被エツ
チング物４の損傷が大きくなることがない。

カソード１および２に印加される高周波電圧の周波数が
等しくないときには、プラズマ中で周波数の差によるう
なりを生じ、カソード１および２に印加された高周波電
圧は第２図に示すように変動する。そして、その変動の
周波数は低く、イオンが追従できる程度の周波数である
から、イオンの最大エネルギーが高くなるので被エツチ
ング物４の損傷が大きくなる。

これに対して、カソード１および２に印加される高周波
電圧の周波数が等しいときには、プラズマ中でうなりが
生ずることはなく、カソード１および２に印加された高
周波電圧が時間的に変動することはないので、イオンの
最大エネルギーが大ぎくなることはなく、被エツチング
物４の損傷が大きくなることはない。

さらにまた、カソード２に印加する高周波電圧の、カソ
ード１に印加する高周波電圧に対する位相を変化させる
ことにより、カソード１および２に印加した高周波電圧
によって放電の間の干渉を変化させることができ、した
がってプラズマ密度を変化させることができ、またカソ
ード間でのプラズマ密度分布を変化させることができる
。

第３図は本発明の第１の実施例の位相差とセルフバイア
ス電圧および発光強度との関係を示す。

曲線Ａは、カソード２に印加した高周波電圧とカソード
１に印加した高周波電圧との位相差とカソード１に発生
したセルフバイアス電圧（直流電圧成分）との関係を示
す。曲線Ｂは、カソード２に印加した高周波電圧とカソ
ード１に印加した高周波電圧との位相差とカソード２に
発生したセルフバイアス電圧との関係を示す。

曲線Ｃはこの位相差と反応種である塩素ラジカルの発光
強度との関係を示す、塩素ラジカルの発光波長は７２５
．６ｎｉある。

曲線りは上述の位相差と反応生成物であるシリコンの発
光強度との関係を示したものである。シリコンの発光波
長は２５１．６ｎｍである。

曲線Ａ、Ｂ、ＣおよびＤかられかるように、位相差によ
り、セルフバイアス電圧および発光強度は大きく変化し
、位相差が一１／４〜１／４波長の間でセルフバイアス
電圧は最小になり、発光強度は最大になる。セルフバイ
アス電圧はプラズマ密度が大きいほど小さくなることか
ら、位相差が一１／４〜１／４の間で両カソードに印加
した高周波電圧による放電の間の干渉が強まりプラズマ
密度は最大となることがわかる。

そして、カソード１のセルフバイアス電圧はカソード２
に印加した高周波電圧の位相が、カソード１に印加した
高周波電圧の位相に対し進んだ側で最小となり、カソー
ド２のセルフバイアス電圧は逆となっている。この現象
は、プラズマ中のポテンシャル分布の変化による電子の
流れの効果と考えられ、以下のように説明される。

第４図はイオンシースとプラズマを示す。第５図は第４
図に示したカソード１上のイオンシース１０３に掛かる
高周波電圧（ｖｌ）の波形、カソード２上のイオンシー
ス１０１に掛かる高周波電圧（ＶＣ）の波形、およびカ
ソード１上のイオンシース１０３近傍のプラズマポテン
シャルとカソード２上のイオンシース近傍のプラズマポ
テンシャルとの差（Ｖｂ）の波形である。１０２はプラ
ズマである。

高周波電圧の位相差がない（θ＝０）ときには、ポテン
シャル差は生じない（Ｖｂ＝　Ｏ）のに対し、カソード
２に掛かる高周波電圧の位相が進むと（θ＝π／４）　
、Ｖｂの位相はほぼＶ、に近くなりｖｃと反対になる。

電子の動きに着目すると、■、がカソードの電位とほぼ
一致しているときにＶｂが上昇し、電子がカソード２側
に集まり、被エツチング物４近傍のプラズマ密度を上昇
させる。逆に、カソード２に掛かる高周波電圧の位相が
遅れると（θ＝−π／４）、電子はカソード２近傍に集
まり、被エツチング物４近傍のプラズマ密度が低下する
。

したがって、カソード２に印加した高周波電圧の位相が
カソード１に印加した高周波電圧の位相に比べ若干進ん
でいるとき、に最大のイオン電流密度および最小のイオ
ンエネルギーでエツチングを行なうことが可能である。

従来の３極型の装置との大きな違いは、グリッド３（第
１１図参照）を除いたため生じている。グリッド３があ
る場合にはカソード１および２による放電はグリッドに
よりへたてられ、それぞれが独立の空間を持って、グリ
ッドの穴を通して干渉しあっているのに対し、本装置で
は放電空間を共有しているため、電子の流れの効果より
全体のプラズマ密度の上昇の方が顕著になる。

したがって、エツチングレートは増大し、また、イオン
の入射方向の乱れが確実に抑制され、しかもイオンエネ
ルギー（セルフバイアス電圧に対応）が減少するので、
被エツチング物４の損傷が小さくなる。

位相差を例えば０．１波長とし、シリコンをエツチング
したところ％２９０ｎｍ／ｌｌｌ１ｎ、のエツチングレ
ートが得られ１、また、５ｊ０２との選択比は１３が得
られた。このエツチングレートは磁場を印加した後述す
る他の実施例に比べ若干低いものの実用的なエツチング
レートが得られた。

エツチングレートの均一性も±２％以下となり、グリッ
ドが使用されていないのでエツチングむらも見られなか
った。エツチングの均一性は被エツチング物４上のプラ
ズマ密度の均一性、プラズマポテンシャルの均一性で決
まるが本装置では磁場を印加しないためこれらのエツチ
ング条件による変化が少なく、加工形状の最適化のため
に塩素ガス以外の他のガス例えば５ｊＣ１４と水素を混
合したり、カソード１および２に印加する高周波電力を
変化してもエツチングの均一性の悪化はみられなかった
。

なお、上述の実施例においては、カソード間隔を３ＣＩ
１１としたが、この間隔を狭くするほどプラズマ密度は
上昇し、セルフバイアス電圧は低下してエツチングレー
トは増大する。しかしあまり狭くしすぎると両カソード
上に発生するイオンシースが接して放電が不安定になる
とともに、エツチングの均一性も低下する。また、放電
の開始が難しくなる。

また、上述の実施例においては、真空チャンバ２１の圧
力を０．５Ｐａとしたが、真空チャンバ２１の圧力は０
．１〜１００Ｐａとしてもよい。また、エツチングガス
としては塩素ガスあるいはＳｔ（：１４と水素との混合
ガスを用いたが他のハロゲン含有ガスや酸素含有ガスを
用い、被エツチング物を変えても効果は全く同じである
。

実施例２ 第６図は本発明の第２の実施例のプラズマエツチング装
置の概略構成を示す、第６図において第１図と同様の箇
所には同一の符号を付す。第２図において、１０は第１
の磁場発生用コイルであり、第２のカソード２が存在す
る側とは反対側の第１のカソード１の近傍に設けらねて
いる。１１は第２の磁場発生用コイルであり、第１のカ
ソード１．が存在する側とは反対側の第２のカソード２
の近傍に設けられている。１２および１３は磁場発生用
コイル１０および１１に電流を流すコイル用電源であり
、磁場発生用コイル１０および１１およびコイル用電源
１２および１３で磁場印加手段を構成している。

次に、単結晶シリコンを熱酸化することにより膜厚１μ
ｍの５ｉＯ１１＠を形成し、５ｉｎ２膜をフォトリソグ
ラフィ工程、ドライエツチング工程によりバターニング
して、単結晶シリコン、の上にＳｉｎ、のパターンを形
成したものを被エツチング物４として、第６に示したプ
ラズマエツチング装置によりエツチングする場合につい
て説明する。

まず、真空チャンバ２１内を真空ポンプ９により排気し
たのち、ガス導入系８から真空チャンバ２１内に反応ガ
ス、例えば塩素ガスを４０５ＣＣＭ導入し、真空チャン
バ２１内の圧力を０．５Ｐａとするとともに、コイル用
電源１２および１３によりそれぞれ磁場発生用コイルｌ
Ｏおよび１１に逆向きの電流を流す。

磁場発生用コイル１０および１１に流す電流値は、例え
ばそれぞれ９０００＾ターンおよび一４００ＯＡターン
である。この電流を流すことにより、カソード１上での
磁束密度が数十〜数百ガウスであり、かつ磁力線がカソ
ード１とカソード２の近傍を通るような磁場を印加する
。

次に、高周波電源６および７によりカソード１および２
に周波数が１３．５８ＭＨ２、電力がそれぞれ１００Ｗ
および３００Ｗの高周波を印加する。すると、反応ガス
である塩素ガスが分解電離してプラズマが発生し、被エ
ツチング物４がエツチングされる。

この場合、プラズマ中の電子は磁力線の回りをサイクロ
トロン運動するので電子は磁場に垂直な方向には動きに
くくなり、プラズマが閉じ込められるので、磁場を印加
しない従来のプラズマエツチング装置と比較して、プラ
ズマ密度が増大し、被エツチング物４に入射するイオン
電流密度が増大し、エツチングレートが増大する。また
、イオンシース幅が低下するのでイオンの入射方向の乱
れが抑制され、しかもイオンエネルギーが減少するので
、被エツチング物４の損傷が小さくなる。

そして、第６図に示したプラズマエツチング装置により
エツチングした場合に、磁場を印加しないときにはイオ
ン電電流密度が数１００μＡ／ｃａ＋”エツチングレー
トが約１１００ｎ／ｗｉｎ、であったのに対し、磁場を
印加したときにはイオン電流密度が約１ｍ＾／Ｃ１１１
２、エツチングレートが約４００ｎｍ／ｍｉｎ、であっ
た。

第６図に示した装置におけるグリッド３の機能を説明す
る。グリッド３を設けないときには、電子は磁力線を横
切る方向には動きにくく、また、高周波電流は真空チャ
ンバ２１の内壁方向に流れるので、カソード１の中心に
近づくほど真空チャンバ２１の内壁方向に流れる電子の
電気抵抗が大きくなる。電子と比較してイオンは重いの
で磁場に影響されにくく、このため電気抵抗は大きくな
らない。電子とイオンとのこのような違いにより、プラ
ズマのポテンシャルはカソード１の中心に近づくほど低
下することになり、イオンの加速エネルギーはカソード
１の中心はど低くなってエツチングレートは低下する。

一方、磁場を印加しかつグリッド３を設けたときには、
グリッド３は磁力線を横切るので高周波電流の流れ易い
方向となり、プラズマのポテンシャルは均一になり、エ
ツチングレートも均一になる。そして、第６図に示した
プラズマエツチング装置により直径が１．０ｃｍのウェ
ハをエツチングしたところ、グリッド３を設けないとき
にはエツチングレートの偏差が約±１４％であったのに
対し、グリッド３を設けたときにはエツチングレートの
偏差が±２％以下であった。

また、コイル用電源１２および１３によりそれぞれ磁場
発生用コイル１０および１１に、互いに逆向きの電流を
流すことにより、磁場はカブス磁場となり、Ｚ方向の磁
束密度が零になる面がカソード１の面とほぼ平行になる
ので、磁力線はこの面の近傍で発散する。

電子は磁力線に沿って動き易いので、プラズマは磁力線
に沿って収束、発散する。このため、磁場発生用コイル
ｌＯおよび１１に流れる電流などを調整することにより
、２方向の磁束密度がτになる面の位置を変化させれば
、プラズマの密度分布を変化させることができるので、
エツチングレートの面内分布を制御できるとともに、エ
ツチングの均一性などの最適条件を得ることが容易にで
きる。

そして、Ｚ方向の磁束密度が零になる面をカソード電極
２のカソード１が存在する側とは反対の側に位置させた
ときには、磁束密度はカソード電極１から遠ざかるにし
たがって低下する。また、このとき磁束密度はカソード
１に平行な成分を有し、磁力線はカソード１の中心から
放射状に広がる。しかも、このとき高周波の電界の方向
はカソード２に垂直な方向であるから、電子はカソード
２の近傍でドリフトしカソード１の中心を軸に円運動を
行うので、ガス分子と電子との衝突が促進され、プラズ
マ密度が上昇し、エツチングレートがさらに上昇する。

しかも、グリッド３付近の磁束密度もグリッド３の面と
平行な成分を持つのでグリッド３をぬけたプラズマが電
子のドリフトによって混ぜ合わされ、均一なプラズマ密
度が得られるのでグリッド３の穴によるプラズマの不均
一が生じるのを防止することができる。このため、グリ
ッド３の穴によって起こるエツチングの微少なむらを防
止することができる。

そして、Ｚ方向の磁束密度が零になる面をカソード電極
１のカソード２が存在する側とは反対の側に位置させた
ときには、磁束密度はカソード電極２から遠ざかるにし
たがって低下する。また、このとき磁束密度はカソード
１に平行な成分を有し、磁力線はカソード２の中心から
放射状に広がる。しかも、このとき高周波の電界の方向
はカソード１に垂直な方向であるから、電子はカソード
１の近傍でドリフトしカソード１の中心を軸に円運動を
行うので、被エツチング物４の近傍でプラズマ密度が上
昇し、エツチングレートが更に上昇する。

しかも、グリッド３よりも被エツチング物４に近い側の
磁束密度もグリッド３の面と平行な成分を持つので、グ
リッド３をぬけたプラズマが電子のドリフトによって混
ぜ合わされ、均一なプラズマ密度が得られるのでグリッ
ド３の穴によるプラズマの不均一が生じるのを防止する
ことができる。このため、グリッド３の穴によって起こ
るエツチングの微少なむらを防止することができる。

本実施例においても、カソード１および２に印加する高
周波電圧の位相差により、それぞれの高周波電圧により
発生したプラズマの間の干渉が変化する。ψ 第７図は第６図に示した装置において、カソード２に印
加した高周波電圧のカソード１に印加した高周波電圧に
対する位相差と、カソード１に発生したセルフバイアス
電圧との関係を示す。第７図から明らかなように、磁場
を印加しない場合（曲線Ｅ）には、グリッド３があるの
で干渉が少なく、位相差が変化したとしてもセルフバイ
アス電圧は余り変化しない。これに対して、°磁場を印
加したとき（曲線Ｆ）には、カソード２に印加に印加し
た高周波電圧の位相がカソード１の位相より０−１／２
波長だけ進んでいるとき、すなわち位相差がＯ〜＋１／
２波長であるときには、プラズマ密度が上昇する。逆に
、位相差が０〜−１／２波長であるときには、カソード
１近傍のプラズマ密度が小さくなる。

第６図に示す装置において磁場を印加したとき、すなわ
゛ち第７図の曲線Ｆは第３図の曲線Ａに比べ、より位相
差が大きい側でセルフバイアス電圧が最小になりプラズ
マ密度が最大になっている。これはそれぞれのカソード
に印加した高周波電圧による放電の間の干渉が、磁場の
ためにより強くなったためと考えられる。

したがって、磁場を印加したときは、位相差制御器１９
により位相差をＯ〜＋１／２波長とすれば、カソード１
近傍のプラズマ密度が大きくなるので、エツチングレー
トが大きくなり、またイオンエネルギーが低くなるので
被エツチング物４の損傷が低減する。

なお、第２の実施例においては、磁場印加手段として２
組の磁場発生用コイルを用いたが、１組あるいは３組以
上の磁場発生用コイルを用いでもよい。さらに、上述の
実施例においては、真空チャンバ２１内の圧力を０．５
Ｐａとしたが、真空チャンバ２１内の圧力を０．１〜Ｉ
ＱＯＰａとしてもよい。また、エツチングガスとしては
塩素ガスを用いたがハロゲン含有ガスあるいは酸素含有
ガスを用い、単結晶シリコンの上に５ｉ０２のパターン
を形成したもの以外のものを被エツチング物としても効
果は全く同じである。

衷】１１互 第８図は、本発明の第３の実施例のプラズマエツチング
装置の概略構成を示す、第８図において第６図と同様の
箇所には同一の符号を付す。２２はカソード１に対向す
る接地されたアノードである。２０はカソード１とアノ
ード２２の間に設けられた環状の第２のカソードであり
、本実施例では円筒状を用いた。２３はカソード１およ
び２０を大地から絶縁するための絶縁物である。

環状の第２のカソード２０は、その軸が第１のカソード
１の表面にほぼ垂直になるように配置され、その内径は
第１のカソード１およびアノード２２の外径とほぼ同じ
大きさを持っている。

次に、第８図に示したプラズマエツチング装置を用いて
、パターンニングされた有機レジスト膜をマスクとして
、単結晶Ｓｉ上に形成されたＳｉｎ、膜をエツチングす
る場合について説明する。

まず、真空チャンバ２１内を真空ポンプ９により排気し
た後、ガス導入系８から真空チャンバ２１内に反応ガス
例えばＣ）ＩＦ３ガスを５０５ＣＣＭ導入し、真空チャ
ンバ内の圧力を０．８Ｐａとする。これとともに、コイ
ル用電源１２および１３により磁場発生用コイル１０お
よび１１に、例えば、それぞれ９０００Ａターンおよび
一４００ＯＡターンの電流を流し、カソード１上での磁
束密度が数十〜数百ガウスであり、かつ磁力線がカソー
ド１およびカソード２０近傍を通る磁場を形成する。な
お、この磁場が形成される方向は、カソード１の表面と
厳密に垂直でなくともほぼ垂直な方向であればよい。

次に、高周波増幅器１６および１／により周波数が１３
．５６ＭＨ，、電力がそれぞれ１５０Ｗおよび２００Ｗ
の高周波電力をカソード１および２０に印加する。高周
波電力印加により真空チャンバ２１内に発生したグロー
放電により、反応ガスは分解・電離してプラズマが発生
し、被エツチング物４がエツチングされる。

この場合、カソード２０に高周波電力を印加したことに
よって生じた電界はカソード２０の近傍ではカソード２
０にほぼ垂直となり、磁場はカソード２０の内面に平行
な成分を持つので、電子は磁力線の周りをサイクロトロ
ン運動しながら電界Ｅと磁束密度Ｂに垂直な方向、すな
わちＥｘＢ方向にドリフトする。この方向はカソード２
０に沿ってカソード１を環状に周回する軌道となる。し
たがって、電子はカソード１とアノード２２の間に高密
度で閉じ込められる。

第６図に示した装置（第２の実施例）においてグリッド
３が無い場合には、プラズマポテンシャルがカソード１
の中心はど負になることから、被エツチング物４に入射
するイオンのエネルギーがカソード１の中心はど低くな
りエツチングの均一性確保が難しかった。そのためグリ
ッド３を入れてプラズマポテンシャルの均一性を確保し
ていた。

本実施例の装置では、カソード１と対向し、かつカソー
ド１に平行にアノード２２が設けられている。磁力線の
方向に動きやすい電子にとって流れやすい方向にアノー
ド２２があるため、アノード２２とカソード１の間で高
周波電流が流れ、カソード１の面上でのプラズマポテン
シャルの均一性が高くなる。

このためグリッドは不要になり、グリッドのために生じ
る微小なエツチングむらが生じないだけでなく、グリッ
ド挿入によるプラズマ密度の損失も無くなる。

したがって第６図に示した装置と比較してカソードに印
加した高周波が等しくとも、プラズマ密度が増大する。

被エツチング物４に入射するイオン電流密度が増大する
から、エツチングレートが増大し、また、イオン入射方
向の乱れが確実に抑制され、しかもイオンエネルギーが
減少するから、被エツチング物４の損傷が低減する。

そして、第８図に示したプラズマエツチング装置により
エツチングした場合に、磁場を印加しないときには、エ
ツチングレートが約８０口ｍ／ａ＋ｉｎ、であったのに
対し、磁場印加により約５００ｎｍ／ｌ１ｉｎ、に上昇
した。

これは、第６図に示した第２の実施例の装置における約
１４０ｎｍ／層１ｎ、と比較しても非常に大きいエツチ
ングレートであった。そして、コイル１０および１１に
流す電流を調整することによりＺ方向の磁束密度が零に
なる面をカッー°ド１のカソード２が存在する側とは反
対の側に位置させたときには、磁束密度はカソード１に
平行な成分を有し、磁力線はカソード２の中心から放射
状に広がり、しかも高周波の電界の方向はカソード！に
垂直な方向であるから、電子はカソード１の近傍でドリ
フトしカソード１の中心を軸に円運動を行うので、被エ
ツチング物４の近傍でプラズマ密度が上昇し、エツチン
グレートがさらに上昇する。しかもエツチングの均一性
も１０ｃｍウェハ上で±２％とすることができた。

また、第８図のプラズマエツチング装置では、第１図お
よび第６図に示した第１および第２の実施例の装置と同
様に、カソード１および２に印加される高周波電圧の周
波数が等しいので、二つの高周波のうなりによる最大イ
オンエネルギーの増大といった問題が生じない。

また、カソード２に印加した高周波電圧のカソード１に
印加した高周波電圧に対する位相が０〜＋１／２波長進
んでいるときには、二つの高周波の干渉′によりプラズ
マ密度はさらに増大することも、第６図に示した第２の
実施例と同様である。

なお、第３の実施例においては、第２のカソード２０と
して円筒状の電極を用いたが、これはカソード１に対し
軸が垂直であれば、例えば多角柱空や長円筒等でもよい
。また、その一部が繋がっていないような、不完全な環
状電極でもＥＸＢによる電子のドリフトが周回状になる
ことを妨げない形であれば問題なく使える。

さらに、第３の実施例においては、真空チャンバ２１内
の圧力を０．８Ｐａとしたが、真空チャンバ２１内の圧
力を０．１−１００Ｐａとしてもよい、また、エツチン
グガスとしてはＣＨＦ、を用いたが、他のハロゲン含有
ガスあるいは酸素含有ガスを用い、被エツチング物を変
えても効果は全く同じである。

さらに、第８図のエツチング装置では磁場印加手段とし
て２組のコイルを用いたが、これは１組あるいは多数組
でもかまわない。

衷ｍ 第９図は本発明の第４の実施例であり、磁場印加手段と
して３組のコイルを用いた装置の概略構成を示す、第９
図において第８図と同様の箇所には同一の符号を付す。

２４はカソード１の近傍でかつアノード２２がある側と
は反対側に設けられた第１の磁場発生用コイルである。

２５および２６はアノード２２を挟んでコイル２４とは
反対側に設けられた第２および第３の磁場発生用コイル
である。コイル２５およびコイル２６の軸はカソード２
０と一致しており、コイル２５の外径はカソード２０の
内径よりも小さく、コイル２Ｂの内径はカソード２０の
外径よりも大きい。

２７、２８および２９はそれぞれ磁場発生用コイル２４
、２５および２６に電流を流すコイル用電源であり、磁
場発生用コイル２４．２５および２６およびコイル用電
源２７．２８および２９で磁場印加手段を構成している
。本実施例においては、磁場発生用コイル２４および磁
場発生用コイル２８には同一方向の電流を流し、磁場発
生用コイル２５にはコイル２４およびコイル２６に流す
電流とは逆向きの電流を流す。

衷ＩＬ旦 第１０図は本発明の第５の実施例であり、磁場印加手段
として４組のコイルを用いた装置の概略構成を示す、第
１０図において第８図および第９図と同様の箇所には同
一の符号を付す、３０はカソード１近傍でかつアノード
２２がある側とは反対側に設けられた第１の磁場発生用
コイルである。　３１は第１の磁場発生用コイル３０の
周囲を取り囲むように設けられた第２の磁場発生用コイ
ルである。

３２および３３はアノード２２を挟んでコイル３０およ
び３１とは反対側に設けられた第３および第４の磁場発
生用コイルである。コイル３２およびコイル３３の軸は
カソード２０と一致しており、コイル３２の外径はカソ
ード２０の内径よりも小さく、コイル３３の内径はカソ
ード２０の外径よりも大きい。

３４．３５．３６および３７はそれぞれ磁場発生用コイ
ル３０．３１．３２および３３に電流を流すコイル用電
源であリ、磁場発生用コイル３０，３１．３２および３
３およびコイル用電源３４．３５．３８および３７で磁
場印加手段を構成シティる。本実施例においては、磁場
発生用コイル３０および磁場発生コイル３３には同一方
向の電流を流し、磁場発生用コイル３１および３２には
磁場発生用コイル３０および３３に流す電流とは逆向き
の電流を流す。

第１１図にコイルが２組（第８図に示した第３の実施例
）、３組（第９図に示した第４の実施例）お、及び４組
（第１０図に示した第５の実施例）の場合のそれぞれの
磁力線の一例を示す。

第１１図（＾）に示すように、２組のコイルを用いた場
合はカソード２０の近傍でかつカソード２０に対しほぼ
平行に通った磁力線は、カソード１を横切る形でしか通
れない、これに対し、第１１図（Ｂ）および第１１図（
Ｃ）　に示すように、３組および４組のコイルを用いた
場合は、カソード２０の近傍でかつカソード２０に対し
ほぼ平行に通った磁力線は、カソード１の面に対しても
ほぼ平行に通ることができる。特に、４組のコイルを用
いた場合には、コイルに流す電流値の最適化により、磁
力線のカソード１に対する平行性をさらに向上させるこ
とができる。

磁場印加手段として３組あるいは４組のコイルを用い、
カソード１およびカソード２０の電極面に対してほぼ平
行な磁力線が通るような磁場を印加すると、電子はカソ
ード２０に対しては電極面とほぼ平行に周回するドリフ
ト運動を起こし、放電がマグネトロン型となるのでガス
と電子との衝突が促進されてプラズマ密度が上昇する。

また、電子はカソード１に対して電極の中心を軸とした
円運動を起こし、カソード１の面上でもマグネトロン型
の放電となりプラズマ密度が上昇する。さらに、磁力線
がカソード１およびカソード２０の近傍を通るので、そ
れぞれのカソードに印加した高周波電圧による放電の間
の干渉が強まり、カソード２０に印加した高周波電圧の
位相がカソード１に印加した高周波電圧の位相に対し０
〜１／２波長進んでいるとき、カソード１近傍のプラズ
マ密度はさらに上昇する。

プラズマ密度の上昇により、被エツチング物４に入射す
るイオン電流密度もさらに上昇するので、エツチングレ
ートが向上する。エツチングの均一性はカソード１の近
傍を通る磁力線の電極面に対する平行性と大きく関係し
ており、この平行性が良いほどエツチングの均一性は向
上する。したがって、４組のコイルを用いた方がより平
行性の良い磁場を得ることができるので、エツチングの
均一性が向上する。

第２ないし第５の実施例における磁場は基本的に静磁場
であり時間的変動を伴わないので、磁場の変動によるイ
オンエネルギーの変動やイオンの方向の乱れは生じない
、したがって、被エツチング物に対する損傷が小さく、
しかも方向性の優れた加工形状を有するエツチングを速
い処理速度で行うことができる ［発明の効果］ 以上説明したように、本発明においては、第１および第
２のカソードに印加された高周波電圧による放電の間の
干渉を強めるための手段を設け、あるいは電極構成とし
たことにより、被エツチング物近傍のプラズマ密度が増
大し、被エツチング物に入射するイオン電流密度が増大
するので、エツチングレートが増大し、また、被エツチ
ング物に入射するイオンの入射方向の乱れが確実に抑制
され、しかもイオンエネルギーが減少するから被エツチ
ング物の損傷が少なくなるという効果がある。

また、第１のカソードおよび第２のカソードに印加する
高周波電力あるいは高周波電圧による放電の間の干渉の
度合等の調整するようにしたので、被エツチング物に入
射するイオンのエネルギー、電流密度およびラジカルの
濃度等を自由に制御でき、このため最適なエツチング条
件を容易に得ることができるという効果がある。

また、本発明に係るプラズマエツチング装置を半導体装
置の製造工程に用いると、高いスルーブツトで従来より
微細なバタン幅のエツチングが可能となり、しかも半導
体装置の損傷を低減することができるので、半導体の製
造原価を減少できるとともに、半導体装置の性能を飛躍
的に向上することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例のプラズマエツチング装
置の概略構成図、 第２図はカソードに印加される高周波電圧の周波数が等
しくないときの高周波電圧の時間的変化を示す図、 第３図は本発明の第２の実施例におけるカソード２に印
加した高周波電圧のカソード１に印加した高周波電圧に
対する位相差と、カソード１．２に発生したセルフバイ
アス電圧との関係、塩素ラジカルの発光強度との関係お
よびシリコンの発光強度との関係を示す図、 第４図は本発明の第１の実施例におけるイオンシースと
プラズマを示す図、 第５図は第４図に示したカソード１上のイオンシースに
掛かる高周波電圧の波形（Ｖａ）　、カソード２上のイ
オンシースに掛かる高周波電圧の波形（ｖｃ）、および
カソード１上のイオンシース近傍のプラズマのポテンシ
ャルとカソード２上のイオンシース近傍のプラズマポテ
ンシャルとの差の波形（Ｖｂ）を示す図、 第６図は本発明の第２の実施例のプラズマエツチング装
置の概略構成図、 第７図は本発明の第２の実施例におけるカソード２に印
加した高周波電圧のカソード２に印加した高周波電圧に
対する位相差と、カソード１に発生したセルフバイアス
電圧との関係を示す図、第８図は本発明の第３の実施例
のプラズマエツチング装置の概略構成図、 第９図は本発明の第４の実施例のプラズマエツチング装
置の概略構成図、 第１０図は本発明の第５の実施例のプラズマエツチング
装置の概略構成図、 第１１図は磁場発生用コイルが２組、３組および４組の
場合の磁力線の一例を示す図、 第１２図゛−は従来の３極型のプラズマエツチング装置
の概略構成図である。 １・・・第１のカソード、 ２・・・第２のカソード、 ３・・・グリッド、 ４・・・被エツチング物、 ５・・・ブロッキングコンデンサ、 ６．７・・・高周波電源、 ８・・・ガス導入系、 ９・・・真空ポンプ、 １０、１１・・・磁場発生用コイル、 １２、１３・・・コイル用電源、 １６、１／・・・高周波増幅器、 １８・・・発振器、 １９・・・位相制御器、 ２０・・・環状の第２のカソード、 ２１・・・真空チャンバ、 ２２・・・アノード、 ２３・・・絶縁物、 ２４、２５．２６・・・磁場発生用コイル、Ｈ，２８，
２９・・・コイル用電源、 ３０、３１．３２．３３・・−磁場発生用コイル、３４
、３５．３６．３７・・・コイル用電源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）被エッチング物がその上に載置される第１のカソー
   ドと、 該第１のカソードと対向して設けられた第２のカソード
   と、 前記第１および第２のカソードに高周波電圧を印加し、
   グロー放電によるプラズマを発生させて前記第１および
   第２のカソードへ向けてイオンを加速させる高周波電源
   を具備し、 前記第１および第２のカソードと前記高周波電源とを組
   み合せて前記高周波電圧による放電の間の干渉を強める
   電極構成としたことを特徴とするプラズマエッチング装
   置。 ２）前記高周波電源から前記第１および第２のカソード
   に印加される高周波電圧の周波数が等しく、かつ該両カ
   ソードに印加される高周波電圧間の位相が可変可能であ
   ることを特徴とする請求項１記載のプラズマエッチング
   装置。 ３）前記電極構成として前記第１のカソードと前記第２
   のカソードとの間隔を６ｃｍ以下としたことを特徴とす
   る請求項２記載のプラズマエッチング装置。 ４）前記第２のカソードに印加される高周波電圧の位相
   が前記第２のカソードに印加される高周波電圧の位相に
   対して−１／４〜１／４波長の間にあることを特徴とす
   る請求項３記載のプラズマエッチング装置。 ５）被エッチング物がその上に載置される第１のカソー
   ドと、 該第１のカソードと対向して設けられた第２のカソード
   と、 前記第１および第２のカソードに高周波電圧を印加し、
   グロー放電によるプラズマを発生させて前記第１および
   第２のカソードへ向けてイオンを加速させる高周波電源
   と、 前記高周波電圧による放電の間の干渉を強める磁場印加
   手段と を具備したことを特徴とするプラズマエッチング装置。 ６）前記高周波電源から前記第１および第２のカソード
   に印加される高周波電圧の周波数が等しく、かつ該両カ
   ソードに印加される高周波電圧間の位相が可変可能であ
   ることを特徴とする請求項５記載のプラズマエッチング
   装置。 ７）前記磁場印加手段が前記第１および第２のカソード
   近傍を磁力線が通るような磁場を印加することを特徴と
   する請求項５記載のプラズマエッチング装置。 ８）前記第２のカソードに印加される高周波電圧の位相
   が前記第１のカソードに印加される高周波電圧の位相に
   対して０〜１／２波長進んでいることを特徴とする請求
   項５記載のプラズマエッチング装置。 ９）前記第２のカソードの近傍でかつ前記第１のカソー
   ドに対向して設けられたグリッドを具備することを特徴
   とする請求項５記載のプラズマエッチング装置。 １０）前記第１のカソードに対向して設けられかつ接地
   されたアノードを具備し、前記第２のカソードが前記第
   １のカソードと前記アノードとの間に設けられた環状物
   体であることを特徴とする請求項５記載のプラズマエッ
   チング装置。 １１）前記磁場印加手段が前記第１のカソードの近傍で
   かつ前記第２のカソードが存在する側とは反対側に設け
   られた第１の磁場発生用コイルと、前記第２のカソード
   の近傍でかつ前記第１のカソードが存在する側とは反対
   側に設けられた第２の磁場発生用コイルと、前記第１お
   よび第２の磁場発生用コイルに互いに逆向きの電流を流
   すコイル用電源とを具備することを特徴とする請求項１
   ０記載のプラズマエッチング装置。 １２）前記磁場印加手段が前記第１のカソード近傍でか
   つ前記アノードとは反対側に設けられた第１の磁場発生
   用コイルと、前記第２のカソード近傍に設けられかつ外
   径が前記第２のカソードの内径よりも小さい第２の磁場
   発生用コイルと、該第２の磁場発生用コイルの周囲に設
   けられかつ内径が前記第２のカソードの外径よりも大き
   い第３の磁場発生用コイルと、前記第１および第３の磁
   場発生用コイルには同一方向の電流を流し、前記第２の
   磁場発生用コイルには前記第１および第３のコイルに流
   す電流とは逆向きの電流を流すコイル用電源とを具備す
   ることを特徴とする請求項１０記載のプラズマエッチン
   グ装置。 １３）前記磁場印加手段が前記第１のカソード近傍でか
   つ前記アノードとは反対側に設けられた第１の磁場発生
   用コイルと、該第１の磁場発生用コイルの周囲に設けら
   れかつ該第１の磁場発生用コイルより直径の大きい第２
   の磁場発生用コイルと、前記第２のカソード近傍に設け
   られかつ外径が前記第２のカソードの内径よりも小さい
   第３の磁場発生用コイルと、該第３の磁場発生用コイル
   の周囲に設けられかつ内径が前記第２のカソードの外径
   よりも大きい第４の磁場発生用コイルと、前記第１の磁
   場発生用コイルと前記第４の磁場発生用コイルには同一
   方向の電流を流し、前記第２および第３の磁場発生用コ
   イルには前記第１および第４のコイルに流す電流とは逆
   向きの電流を流すコイル用電源とを具備することを特徴
   とする請求項１０記載のプラズマエッチング装置。