JPH06204178A

JPH06204178A - プラズマ発生装置

Info

Publication number: JPH06204178A
Application number: JP5001146A
Authority: JP
Inventors: Masabumi Kubota; 正文久保田; Kenji Fukuto; 憲司服藤; Norihiko Tamaoki; 徳彦玉置; Mitsuhiro Okuni; 充弘大國; Noboru Nomura; 登野村; Ichiro Nakayama; 一郎中山
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-01-07
Filing date: 1993-01-07
Publication date: 1994-07-22

Abstract

(57)【要約】【目的】高真空の下で高密度で均一性に優れたプラズ
マを発生することを可能にし、これにより、微細加工性
に優れ且つデバイスへの損傷が少ないプラズマ発生装置
を提供する。【構成】プラズマを発生させるための真空室としての
チャンバー１の内部における中央部には、水平方向へ略
等間隔に配置された第１、第２及び第３の中央電極２，
３，４が配置されている。第１、第２及び第３の中央電
極２，３，４には高周波電力が印加されている。各高周
波電力の放電電力は同一であるが、第２の中央電極３に
印加される高周波電力の周波数は第１の中央電極２に対
して位相が１２０゜進んでおり、第３の中央電極４に印
加される高周波電力の周波数は第１の中央電極２に対し
て位相が１２０゜遅れるように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高周波放電を用いたプ
ラズマ発生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高周波放電を用いたプラズマ発生装置
は、微細加工のためのドライエッチング法、薄膜形成の
ためのスパッタリング法やプラズマＣＶＤ法、及びイオ
ン注入法等のさまざまな分野で用いられており、加工寸
法の微細化や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、プラズマ発生装置の適用例として、
微細加工に適するドライエッチング技術について説明す
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り、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
良及び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
おり、リソグラフィー技術にはエキシマレーザーやＸ線
の使用が有望である。また、微細パターンの実現には、
リソグラフィー技術と並んでドライエッチング技術が重
要な役割を果たしていると言える。

【０００５】ドライエッチング技術とは、プラズマ中に
存在するラジカル、イオン等による気相と固相表面との
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。ドライエッチング技術
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
（ＲＩＥ）法は、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
表面の不要部分を除去するものである。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たホトレジ
ストパターンにより保護されている。

【０００６】微細化のためにはイオンの方向性を揃える
ことが必要であるが、このためにはプラズマ中でのイオ
ンの散乱を減らすことが不可欠である。イオンの方向性
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、プラズマを発生させる真空室の真空度を高めると高
周波放電が生じ難いという問題がある。

【０００７】そこで、その対策として、プラズマ室に磁
場を印加して放電の発生を容易にする技術、例えばマグ
ネトロンＲＩＥ技術或はＥＣＲドライエッチング技術が
開発されてきた。

【０００８】図８は、従来のマグネトロン放電を用いた
イオンエッチング装置を示す模式図である。金属性のチ
ャンバー５１内にはガスコントローラー５２を介して反
応性ガスが導入され、チャンバー５１内は排気系５３に
よって適切な圧力に制御されている。チャンバー５１の
上部にはアノード５４が設けられ、下部にはカソードと
なる試料台５５が設けられている。試料台５５にはイン
ピーダンス整合回路５６を介してＲＦ電源５７が接続さ
れており、試料台５５とアノード５４との間で高周波放
電を起こすことができる。チャンバー５１の各側部に
は、対向する一対の交流電磁石５８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５８によりチャンバー５１内に回転磁場が印加さ
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
というものである。

【０００９】図９（ａ）は、従来のマグネトロンＲＩＥ
やＥＣＲドライエッチング装置により、ボロンリンガラ
スをエッチングした例を示しており、同図において６０
はＳｉ基板、６１はボロンリンガラス、６２はフォトレ
ジストパターンである。このような従来の装置では、以
下に説明するようにデバイス素子に損傷を与えてしまう
と言う問題があった。すなわち、従来のマグネトロンＲ
ＩＥ装置では、プラズマの局所的な偏りを回転磁場によ
って時間的に平均化することでプラズマの偏りを均等に
しているが、図９（ｂ）に示すように、瞬時の磁場がチ
ャンバーの径方向に分布を持つため、プラズマ密度の局
所的な粗密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。このため、従来のマグ
ネトロンＲＩＥ装置をＭＯＳＬＳＩプロセスに適用する
と、ゲート酸化膜に破壊を生じるという問題があった。

【００１０】同様にＥＣＲ装置でも一般に磁場がチャン
バーの径方向に分布を持つため、プラズマ密度の局所的
な粗密があり、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問題があった。

【００１１】上記に鑑み、本発明は、高真空の下で高密
度で均一性に優れたプラズマを発生することを可能に
し、これにより、微細加工性に優れ且つデバイスへの損
傷が少ないプラズマ発生装置を提供することを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１の発明は、真空室の中央部に回転電界を発
生させ、この回転電界によって高密度のプラズマを生成
するものであって、具体的には、プラズマ発生装置を、
プラズマを発生させる真空室と、該真空室の中央部に水
平方向へ略等間隔に配置されたＮ個（Ｎは３以上の整
数）の中央電極からなり、該Ｎ個の中央電極のそれぞれ
に対してその配置順に位相が略（３６０／Ｎ）°づつ異
なる周波数の高周波電力が印加され、発生する回転電界
により誘起される電子の運動によって上記真空室に高密
度のプラズマを生成させる中央電極群とを備えている構
成とするものである。

【００１３】請求項２の発明は、上記真空室は高周波的
に接地電位にされているという構成を付加するものであ
る。

【００１４】請求項３の発明は、上記真空室の中央下部
に配置され上記Ｎ個の中央電極に印加される高周波電力
の周波数と異なる周波数の高周波電力が印加される（Ｎ
＋１）番目の電極を備えている構成を付加するものであ
る。

【００１５】請求項４の発明は、上記Ｎ個の中央電極に
印加される高周波電力の周波数は、上記（Ｎ＋１）番目
の電極に印加される高周波電力の周波数よりも高く設定
されているという構成を付加するものである。

【００１６】請求項５の発明は、上記Ｎ個の中央電極の
配置方向と直交する方向に１〜１００ガウスの磁場を印
加する磁場発生手段を備えているという構成を付加する
ものである。

【００１７】請求項６の発明は、上記真空室の壁面にお
ける電極が設けられていない部位は略全面に亘って絶縁
材料により覆われているという構成を付加するものであ
る。

【００１８】請求項７の発明は、上記Ｎ個の中央電極及
び（Ｎ＋１）番目の電極の表面は絶縁材料により覆われ
ているという構成を付加するものである。

【００１９】

【作用】請求項１の構成により、Ｎ個の中央電極に配置
順に位相が略（３６０／Ｎ）°づつずれた周波数の高周
波電力が供給されるため、真空室中の最大電界が中央電
極群の内部を中央電極の配置方向に左回り又は右回りで
回転することとなる。簡単のためにＮ個の中央電極に配
置順に番号を付ける。ある瞬間、最大電界の領域がｉ番
目の中央電極にあったとすると、供給される高周波電力
の周波数の周期のＮ分の１の時間後には最大電界の領域
は（ｉ＋１）番目の電極にくる。ｉ番目の電極で発生し
た高密度の電子は回転電界と拡散の効果により、（ｉ＋
１）番目の電極部分に達し、ここでのプラズマ発生に寄
与する。このように、真空室の中央部に最大電界が回転
する回転電界が形成されるため、真空室内で電子が振
動、回転又はサイクロイド運動をするので、高真空のも
とで高密度のプラズマを生成することができる。

【００２０】請求項２の構成により、真空室が高周波的
に接地電位にされているので、プラズマの均一性が高め
られる。

【００２１】請求項３の構成により、真空室の中央下部
に（Ｎ＋１）番目の電極が配置されているため、中央電
極群をプラズマ生成に供し、（Ｎ＋１）番目の電極をイ
オンのエネルギー制御に供することが可能になる。

【００２２】請求項４の構成により、Ｎ個の中央電極に
印加される高周波電力の周波数は、（Ｎ＋１）番目の電
極に印加される高周波電力の周波数よりも高く設定され
ているため、Ｎ個の中央電極に印加される高周波電力に
より形成される回転電界は主にプラズマ生成に供され、
（Ｎ＋１）番目の電極に印加される高周波電力は該電極
の表面に入射するイオンのエネルギー制御に供される。
すなわち、高周波電界中において電荷が得るエネルギー
はその質量に略反比例する。イオンの質量は電子の質量
に比べて数千倍以上であるため、略１０ＭＨｚ以上の高
周波電界にはイオンは追従できず、電子のみが追従す
る。Ｎ個の中央電極に供給される高周波電力の周波数を
略１０ＭＨｚ以上とし、（Ｎ＋１）番目の電極に供給さ
れる高周波電力よりも高くすると、中央電極群による回
転電界には電子だけが追従することになるので、該高周
波電力を主としてプラズマ生成に当てることができる。
また、（Ｎ＋１）番目の電極に供給される高周波電力の
周波数をＮ個の中央電極に供給される高周波電力の周波
数よりも小さく、望ましくは１０ＭＨｚ以下にすれば、
（Ｎ＋１）番目の電極に入射するイオンのエネルギーを
該高周波電力によって制御できる。

【００２３】請求項５の構成により、Ｎ個の中央電極の
配置方向と直交する方向に１〜１００ガウスの磁場を印
加する磁場発生手段が設けられているため、ＥｘＢドリ
フトにより電子が中央電極に沿って周回運動をするの
で、プラズマの損失が少なくなる。この際、ＥｘＢドリ
フトによる電子の回転方向は電界の回転方向と一致して
いることが望ましい。

【００２４】請求項６の構成により、真空室の壁面にお
ける電極が設けられていない部位は略全面に亘って絶縁
材料により覆われているため、高真空室の壁面はプラズ
マ電位よりも負に帯電するので、プラズマの損失が極め
て少なくなる。

【００２５】請求項７の構成により、Ｎ個の中央電極及
び（Ｎ＋１）番目の電極の表面は絶縁材料により覆われ
ているため、プラズマ発生中に電極の表面がスパッタリ
ングされなくなる。また、電極からの２次電子放出の効
率が大きくなる。

【００２６】請求項８の構成により、真空室の真空度が
１０Ｐａ以下に設定されているので、プラズマの均一性
が一層向上する。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の第１実施例であるドライエッ
チング装置について、図面を参照しながら説明する。

【００２８】図１はＮ＝３の場合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
され内壁がセラミック、テフロン又は石英等の絶縁物で
覆われたチャンバー、２，３，４はそれぞれ高周波電力
が印加される第１の中央電極、第２の中央電極及び第３
の中央電極である。チャンバー１は絶縁物で覆われてお
りさえすればよいので、石英等でインナーチャンバーの
様な、チャンバーとは別個のものとしてもかまわない。

【００２９】第１、第２及び第３の中央電極２，３，４
は水平方向へ円周上に等間隔に設置されており、各中央
電極２，３，４に印加される高周波電力の放電電力は同
一であるが、高周波の位相は略１２０゜ずつ異ならせて
いる。すなわち第２の中央電極３は第１の中央電極２に
対して位相が１２０゜進んでおり、第３の中央電極４は
第１の中央電極２に対して位相が１２０゜遅れるように
構成している。

【００３０】図１において、５はチャンバー１の下部に
設置され高周波電力が印加される試料台からなる（Ｎ＋
１）番目の電極としての下部電極であり、６は下部電極
５に対する接地電極である。チャンバー１にはマスフロ
ーコントローラ（図示せず）を介してエッチングガスが
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１０
Ｐａ程度に制御されている。また、第１、第２及び第３
の中央電極２，３，４には整合回路（図示せず）を介し
て５０ＭＨｚの高周波電力が供給され、フェーズシフタ
（図示せず）により１２０゜の位相差が実現されてい
る。

【００３１】本第１実施例の場合、接地電極６と第１〜
第３の中央電極２，３，４との間の距離は２０ｃｍに、
接地電極６と下部電極５との間の距離は３ｃｍにそれぞ
れ設定したが、接地電極６を第１〜第３の中央電極２，
３，４と下部電極５との中間位置に置き、接地電極６と
第１〜第３の中央電極２，３，４との距離を接地電極６
と下部電極５との距離よりも小さくすると、プラズマの
均一性が極端に悪くなることが分かった。これは接地電
極６と第１〜第３の中央電極２，３，４との距離が接地
電極６と下部電極５との距離よりも小さくなると、接地
電極６と第１〜第３の中央電極２，３，４との間での放
電が強くなり、不均一な放電になるためである。

【００３２】また本第１実施例の場合、第１〜第３の中
央電極２，３，４には周波数５０ＭＨｚの高周波電力が
印加され、試料台でもある下部電極５には周波数１３．
５６ＭＨｚの高周波電力が印加されている。他のパラメ
ータは変更せず、下部電極５の周波数を大きく、例えば
５０ＭＨｚに変更すると、プラズマが不安定となり均一
性が悪くなる。さらに、下部電極５の周波数を大きく、
例えば７０ＭＨｚに変更すると、プラズマ密度の下部電
極５への電力依存性が強くなり、本発明の長所であるイ
オンエネルギーとプラズマ密度の独立制御が難しい状態
となった。このことから第１〜第３の中央電極２，３，
４に印加される高周波電力の周波数は、下部電極５に印
加される周波数よりも低い方が良いと言える。

【００３３】本第１実施例の場合、チャンバー１の内壁
はセラミック、テフロンまたは石英等の絶縁物で覆われ
ていたが、チャンバー１の内壁を金属表面とした場合も
検討した。その結果は、金属表面の場合には放電が安定
せず、またプラズマ密度も絶縁物で覆われた場合の半分
以下であった。これは、チャンバー１の内壁が金属表面
の場合には、プラズマのチャンバー１の側壁への拡散に
よる損失が大きいことによるものと考えられる。

【００３４】本第１実施例の場合、第１〜第３の中央電
極２，３，４及び下部電極５の表面はアルミナ被覆をし
ている。これは、アルミナ被覆をした場合には、金属電
極の場合に比べて１０〜３０％プラズマ密度を高くでき
ることが実験的に分かったからであり、また、アルミナ
被覆すると、電極のスパッタによるチャンバー１内の金
属汚染の防止にも役立つからである。

【００３５】第１実施例の装置を用いて、図２（ａ）の
膜構成でＰｏｌｙ−Ｓｉエッチングを行なった。同図に
おいて、１１はレジスト、１２はｎ⁺Ｐｏｌｙ−Ｓｉ、
１３は熱ＳｉＯ₂、１４はＳｉ基板である。エッチング
条件は、Ｃｌ₂ガス流量：１００ｓｃｃｍ、真空度：１
Ｐａであり、下部電極５には周波数１３．５６ＭＨｚで
電力３０Ｗを印加し、第１〜第３の中央電極２，３，４
には周波数５０ＭＨｚを印加し、その電力を変化させて
ドライエッチングを行なった。この場合のエッチング形
状を図２（ｂ）に示す。全ての条件下でこのような良好
な垂直形状が得られた。

【００３６】図３は、ｎ⁺Ｐｏｌｙ−Ｓｉのエッチング
特性の第１〜第３の中央電極２，３，４に対するパワー
依存性を示している。同図から明らかなように、エッチ
ングレートは第１〜第３の中央電極２，３，４のパワー
増加に比例して増大したが、選択比（対熱酸化膜）は、
この実験の範囲内では常に１００以上であった。なお、
エッチングレートの均一性は、全ての条件下で１〜５％
の範囲内に収まっている。

【００３７】この結果から、従来のドライエッチングの
方式に比べて低パワーでデポジション性のガス（例えば
ＨＢｒ）を用いずに、しかも磁場印加なしに良好なｎ⁺
Ｐｏｌｙ−Ｓｉのエッチング特性を得られることが分か
る。

【００３８】以下、本発明の第２の実施例であるドライ
エッチング装置について、図面を参照しながら説明す
る。

【００３９】図４はＮ＝３の場合のドライエッチング装
置の構造を示す模式図である。本第２実施例において
は、上記第１実施例と異なり、１対のヘルムホルツコイ
ル２０を付加したことである。すなわち、同図におい
て、１は接地され内壁がセラミック、テフロン又は石英
等の絶縁物で覆われたチャンバー、２，３，４はそれぞ
れ高周波電力が印加される第１の中央電極、第２の中央
電極及び第３の中央電極である。

【００４０】第１、第２及び第３の中央電極２，３，４
は水平方向へ円周上に等間隔に設置されており、各中央
電極２，３，４に印加される放電電力は同一であるが、
高周波の位相は第１実施例と同様に略１２０゜ずつ異な
らせている。

【００４１】図１において、５はチャンバー１の下部に
設置され高周波電力が印加される試料台からなる（Ｎ＋
１）番目の電極としての下部電極であり、６は下部電極
５に対する接地電極である。チャンバー１にはマスフロ
ーコントローラ（図示せず）を介してエッチングガスが
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１０
Ｐａ程度に制御されている。また、第１、第２及び第３
の中央電極２，３，４には整合回路（図示せず）を介し
て８０ＭＨｚの高周波電力が供給され、フェーズシフタ
（図示せず）により１２０゜の位相差が実現されてい
る。

【００４２】この装置を用いて、図５（ａ）の膜構成で
のメタルエッチングを行なった。同図において、２１は
レジスト、２２はＡｌ―Ｓｉ（１％）−Ｃｕ（０．５
％）膜、２３はＢＰＳＧ膜、２４はＳｉ基板である。エ
ッチング条件は、ガス流量：ＢＣｌ₃／Ｃｌ₂＝５０／
５０ｓｃｃｍ、真空度：１．０Ｐａ、第１〜第３の中央
電極２，３，４に印加される高周波電力の周波数：８０
ＭＨｚ，パワー：各々５０Ｗ、下部電極５に印加される
高周波電力の周波数：２ＭＨｚパワー：３０Ｗであっ
た。ヘルムホルツコイル２０による磁場は１０ガウスと
した。

【００４３】磁場印加はプラズマの高密度化に極めて効
果的であるが、磁場が強すぎるとプラズマの均一性が悪
くなる反面、１ガウスよりも弱いと効果が殆どない。磁
場の強さは１ガウスから１００ガウス程度の範囲である
ことが望ましい。

【００４４】上記の条件で行なった場合のエッチング形
状を図５（ｂ）に示す。最適化された条件下でこのよう
な良好な垂直形状が得られた。断面形状が順テーパーに
なる条件下でエッチングレートが６００ｎｍ／ｍｉｎで
選択比（対レジスト）：５が得られた。また、エッチン
グレートの均一性は、全ての条件下で１〜５％の範囲内
に収まっている。この結果から、従来のドライエッチン
グの方式に比べて低パワーでデポジション性のガス（例
えばＣＨＣｌ₃やＨＢｒ）を用いずに、しかも磁場を用
いることなく、良好なＡｌ―Ｓｉ（１％）−Ｃｕ（０．
５％）のエッチング特性を得られることが分かる。

【００４５】以下、本発明の第３実施例であるドライエ
ッチング装置について、図面を参照しながら説明する。

【００４６】図６はＮ＝４の場合のドライエッチング装
置の構造を示す模式図である。図６において、３０は接
地された金属製のチャンバーであり内側は石英製のイン
ナーチャンバーで覆われており、３１、３２、３３、３
４は高周波電力が印加される第１、第２、第３及び第４
の中央電極である。チャンバー３０は石英製のインナー
チャンバー構造なので、スパッタリング等による金属汚
染がなく、クリーニングが容易に行える。第１〜第４の
中央電極３１，３２，３３，３４は円周状に均等間隔に
設置されており、各中央電極３１，３２，３３，３４に
印加される高周波電力の放電電力は同一であるが、周波
数の位相は配置順に略９０゜ずつ異ならせている。すな
わち、第２の中央電極３２は第１の中央電極３１に対し
て位相が９０゜進んでおり、第３の中央電極３３は第１
の中央電極３１に対して位相が１８０゜進んでおり、第
４の中央電極３４は第１の中央電極３１に対して位相が
２７０゜進んでいるように構成している。

【００４７】また、図６において、３５は高周波電力が
印加される試料台からなる（Ｎ＋１）番目の電極として
の下部電極であり、３６は下部電極３５に対する接地電
極であり下部電極３５を囲むようにおよそ１５ｍｍの距
離に設置されている。チャンバー３０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３０内の圧力は
ターボポンプ（図示せず）により０．１Ｐａから１０Ｐ
ａ程度に制御されている。第１〜第４の中央電極３１，
３２，３３，３４には整合回路（図示せず）を介して３
０ＭＨｚの高周波電力が供給され、フェーズシフタ（図
示せず）により各々９０゜の位相差が実現されている。

【００４８】この装置を用いて、図７（ａ）の膜構成で
のＢＰＳＧ膜（ホウ素とリンを含むシリコン酸化膜）エ
ッチングを行なった。同図において、４１はレジスト、
４２はＢＰＳＧ膜、４３はＳｉ基板である。エッチング
条件は、ＣＦ₄ガス流量：５０ｓｃｃｍ、ＣＨ₂Ｆ₂の
ガス流量：２０〜３０ｓｃｃｍ、真空度：０．７Ｐａ、
下部電極３５には周波数６００ｋＨｚ、電力：３０〜１
００Ｗの高周波電力を印加し、第１〜第４の中央電極３
１，３２，３３，３４には周波数３０ＭＨｚの高周波電
力を印加しその電力を変化させてドライエッチングを行
なった。

【００４９】上記の条件で行なったエッチング形状は、
図７（ｂ）のように良好な垂直形状であった。エッチン
グレートは入力パワーの増加に伴って増大する。エッチ
ングレートが３５０ｎｍ／ｍｉｎで選択比（対シリコ
ン）：５０が得られた。なお、エッチングレートの均一
性は、全ての条件下で１〜５％の範囲内に収まってい
る。またエッチングレートがアスペクト比増大に伴って
減少する現象であるいわゆるマイクロローディング効果
は、アスペクト比：５以下では検出されなかった。さら
にＭＯＳ構造ＴＥＧを用いたチャージアップダメージ評
価を行なったが、１０ｎｍ厚のゲート酸化膜に対しても
ダメージは検出されなかった。これはプラズマの均一性
が良好なことによるものと考えられる。

【００５０】この結果から、従来のドライエッチングの
方式に比べてマイクロローディング効果の無い、またダ
メージの無い良好なＢＰＳＧのエッチング特性が得られ
ることがわかる。

【００５１】なお、上記第１〜第３実施例では、エッチ
ング装置の場合を示したが、プラズマＣＶＤ装置、スパ
ッタ装置及びイオン注入装置のイオン源等、高真空プラ
ズマを必要とする装置への適用が可能なことは言うまで
もない。また、高周波電力の位相差は一定にした場合を
示したが、時間の関数の様に変化させてもよい。

【００５２】

【発明の効果】請求項１の発明に係るプラズマ発生装置
によると、Ｎ個の中央電極に配置順に位相が略（３６０
／Ｎ）°づつずれた周波数の高周波電力が供給されるた
め、真空室中の最大電界が中央電極群の内部を回転する
ので、高真空中にも拘らず高いイオン化効率が得られ、
高プラズマ密度が実現される。

【００５３】このため、請求項１の発明によると、従来
の磁場によるマグネトロン放電やＥＣＲ放電に比べて、
電界が均一なので均一性の高いプラズマが得られ、装置
の大型化も容易である。

【００５４】また、プラズマの局所的な偏りがほとんど
ないので、高精度プラズマエッチング法やＣＶＤ法に適
用することができ、微細加工性に優れ、量産性が高く、
均一性が良く、ゲート酸化膜破壊等のデバイスへの損傷
が極めて少ないエッチングや膜堆積が実現できる。

【００５５】請求項２の発明に係るプラズマ発生装置に
よると、真空室が高周波的に接地電位にされているの
で、プラズマの均一性がいっそう向上する。

【００５６】請求項３の発明に係るプラズマ発生装置に
よると、真空室の中央下部に（Ｎ＋１）番目の電極が配
置されているので、中央電極群をプラズマ生成に供し、
（Ｎ＋１）番目の電極をイオンのエネルギー制御に供す
ることが可能になる。

【００５７】請求項４の発明に係るプラズマ発生装置に
よると、Ｎ個の中央電極に供給される高周波電力の周波
数は、（Ｎ＋１）番目の電極に供給される高周波電力の
周波数よりも高く設定されているので、Ｎ個の中央電極
に供給される高周波電力により形成される回転電界は主
にプラズマ生成に供され、（Ｎ＋１）番目の電極に供給
される高周波電力は該電極の表面に入射するイオンのエ
ネルギー制御に供される。

【００５８】請求項５の発明に係るプラズマ発生装置に
よると、Ｎ個の中央電極の配置方向と直交する方向に１
〜１００ガウスの磁場を印加する磁場発生手段が設けら
れているため、ＥｘＢドリフトにより電子が中央電極に
沿って周回運動をするので、プラズマの損失が少なくな
り、高真空下における効率の良いプラズマ発生を実現で
きる。

【００５９】請求項６の発明に係るプラズマ発生装置に
よると、真空室の壁面における電極が設けられていない
部位は略全面に亘って絶縁材料により覆われているの
で、高真空室の壁面はプラズマ電位よりも負に帯電し、
プラズマの損失が極めて少なくなるので、高真空下で効
率の良いプラズマ発生を実現できる。

【００６０】請求項７の発明に係るプラズマ発生装置に
よると、Ｎ個の中央電極及び（Ｎ＋１）番目の電極の表
面は絶縁材料により覆われているため、プラズマ発生中
に電極の表面がスパッタリングされないので電極が劣化
したり或いは処理されるデバイスに不純物汚染が発生す
る事態が防止されると共に、電極からの２次電子放出の
効率が大きくなるのでプラズマの高密度化が一層促進さ
れる。

【００６１】請求項８の発明の構成により、真空室の真
空度が１０Ｐａ以下に設定されているので、プラズマの
均一性が一層向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るドライエッチング装
置の構造を示す模式図である。

【図２】上記第１実施例に係るドライエッチング装置に
より行なうｎ⁺Ｐｏｌｙ−Ｓｉのエッチングを説明する
ための断面図である。

【図３】上記第１実施例に係るドライエッチング装置に
よりｎ⁺Ｐｏｌｙ−Ｓｉエッチングを行なう場合のエッ
チレートの３つの中央電極のパワー依存性を示す図であ
る。

【図４】本発明の第２実施例に係るドライエッチング装
置の構造を示す模式図である。

【図５】上記第２実施例に係るドライエッチング装置に
より行なうアルミニウム合金のエッチングを説明するた
めの断面図である。

【図６】本発明の第３実施例に係るドライエッチング装
置の構造を示す模式図である。

【図７】上記第３実施例に係るドライエッチング装置に
より行なうＢＰＳＧ膜のエッチングを説明するための断
面図である。

【図８】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。

【図９】従来のマグネトロンＲＩＥ又はＥＣＲドライエ
ッチング装置により行なうボロンリンガラスのエッチン
グを説明する図である。

【符号の説明】

１チャンバー２第１の中央電極３第２の中央電極４第３の中央電極５下部電極（（Ｎ＋１）番目の電極）６接地電極２０ヘルムホルツコイル３０チャンバー３１第１の中央電極３２第２の中央電極３３第３の中央電極３４第４の中央電極３５下部電極（（Ｎ＋１）番目の電極）３６接地電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大國充弘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

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラズマを発生させるための真空室と、該真空室の中央部に水平方向へ略等間隔に配置されたＮ
個（Ｎは３以上の整数）の中央電極からなり、該Ｎ個の
中央電極のそれぞれに対してその配置順に位相が略（３
６０／Ｎ）°づつ異なる周波数の高周波電力が印加さ
れ、発生する回転電界により誘起される電子の運動によ
って上記真空室に高密度のプラズマを生成させる中央電
極群とを備えていることを特徴とするプラズマ発生装
置。
【請求項２】上記真空室は高周波的に接地電位にされ
ていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生
装置。
【請求項３】上記真空室の中央下部に配置され、上記
Ｎ個の中央電極に印加される高周波電力の周波数と異な
る周波数の高周波電力が印加される（Ｎ＋１）番目の電
極を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載
のプラズマ発生装置。
【請求項４】上記Ｎ個の中央電極に印加される高周波
電力の周波数は、上記（Ｎ＋１）番目の電極に印加され
る高周波電力の周波数よりも高く設定されていることを
特徴とする請求項３に記載のプラズマ発生装置。
【請求項５】上記Ｎ個の中央電極の配置方向と直交す
る方向に１〜１００ガウスの磁場を印加する磁場発生手
段を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれ
か１項に記載のプラズマ発生装置。
【請求項６】上記真空室の壁面における電極が設けら
れていない部位は略全面に亘って絶縁材料により覆われ
ていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に
記載のプラズマ発生装置。
【請求項７】上記Ｎ個の中央電極及び（Ｎ＋１）番目
の電極の表面は絶縁材料により覆われていることを特徴
とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のプラズマ発
生装置。
【請求項８】上記真空室の真空度は１０Ｐａ以下に設
定されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか
１項に記載のプラズマ発生装置。