JPH0645094A

JPH0645094A - プラズマ発生方法およびその装置

Info

Publication number: JPH0645094A
Application number: JP5072653A
Authority: JP
Inventors: Kenji Fukuto; 憲司服藤; Mitsuhiro Okuni; 充弘大國; Norihiko Tamaoki; 徳彦玉置; Masabumi Kubota; 正文久保田; Noboru Nomura; 登野村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-03-31
Filing date: 1993-03-31
Publication date: 1994-02-18

Abstract

(57)【要約】【目的】高真空の下で高密度で均一性に優れ、これに
より微細加工性が向上すると共にデバイスへの損傷が少
ないプラズマを発生させる。【構成】複数の側方電極５〜８に周波数が同じで位相
が順次異なる高周波電力を印加することにより高周波回
転電場を励起して、プラズマ発生部内を並進する電子に
振動又は回転運動をさせる。また、プラズマ発生部に試
料台２に対してほぼ垂直な方向の磁場を印加することに
より、プラズマ発生部内で前記の振動又は回転運動をす
る電子にサイクロトロン旋回運動をさせ、これにより、
電子を該プラズマ発生部内に閉じ込めておく。

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、プラズマ発生方法の適用例として、
微細加工に適する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、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
していると言える。

【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）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２１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
属性のチャンバー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、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、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。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。

【０００９】

【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放電やＥＣＲ放電によると、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
問題があった。

【００１０】例えば、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が均一ではな
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ＭＯＳＬＳ
Ｉ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。

【００１１】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。そして、このプラズマの不均一性は、いっそう薄
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にお
ける正確なエッチングが困難であることを意味する。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】本発明は、前記問題点に鑑み、高真空の下
で高密度で均一性に優れ、これにより微細加工性が向上
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
及びその装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明は、プラズマ発生領域内に高周波回転電場を
励起して該プラズマ発生領域を並進する電子に振動又は
回転運動をさせると共に、プラズマ発生領域に高周波回
転電場の作用面に対してほぼ垂直な方向の磁場を印加し
て振動又は回転運動を行ないながら並進する電子の並進
運動をプラズマ発生部内を旋回する旋回運動に変換させ
ることによって、プラズマ発生領域内の電子をその領域
内に閉じ込めておくものである。

【００１６】具体的に請求項１の発明が講じた解決手段
は、プラズマ発生方法を、真空室のプラズマ発生部の側
方に複数の側方電極を配置する電極配置工程と、前記側
方電極に周波数が同じで位相が異なる高周波電力を印加
することにより前記プラズマ発生部に該プラズマ発生部
内を並進する電子に振動又は回転運動をさせる高周波回
転電場を励起する電場励起工程と、前記プラズマ発生部
内の電子の並進する振動又は回転運動を前記プラズマ発
生部内を旋回する振動又は回転運動に変換させるような
前記高周波回転電場の作用面に対してほぼ垂直な磁場を
前記プラズマ発生部に印加する磁場印加工程とによっ
て、前記プラズマ発生部内の電子を該プラズマ発生部内
に閉じ込めておく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
記磁場印加工程は、前記磁場印加工程は、前記プラズマ
発生部に前記高周波回転電場の作用面に対してほぼ垂直
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
内で振動又は回転運動を行ないながら並進する電子の並
進運動成分を前記プラズマ発生部内を前記高周波回転電
場の回転方向と同方向又は逆方向に旋回する旋回運動成
分に変換させる工程であるという構成を付加するもので
ある。

【００１８】請求項３の発明は、請求項１又は２の構成
に、前記磁場印加工程において印加される磁場は時間的
に定常な静磁場であるという構成を付加するものであ
り、請求項４の発明は、請求項１又は２の構成に、前記
磁場印加工程において印加される磁場は時間的に非定常
な磁場であるという構成を付加するものである。

【００１９】請求項５の発明は、請求項１又は２の構成
に、前記電場励起工程において印加される高周波電力は
１ＭＨｚよりも大きい高周波電力であり、前記磁場印加
工程において印加される磁場は磁場強度の絶対値が２Ｇ
よりも大きい磁場であるという構成を付加するものであ
る。

【００２０】請求項６の発明は、請求項１又は２の構成
に、前記電場励起工程において印加される高周波電力の
周波数：ｆ（ＭＨｚ）と、該高周波電力により励起され
る回転電場の電場強度：Ｅ（Ｖ／ｃｍ）と、前記磁場印
加工程において印加される磁場の磁場強度の絶対値：Ｂ
（Ｇ）との間に１＜Ｅ／Ｂｆ＜５０の関係があるという
構成を付加するものである。

【００２１】請求項７の発明は、請求項１又は２の構成
に、前記磁場印加工程において印加される磁場は、前記
プラズマ発生部内における中心部の磁場強度よりも周辺
部の磁場強度の方が強いという構成を付加するものであ
る。

【００２２】請求項８の発明は、請求項１又は２の構成
に前記真空室の壁は非磁性材料により形成されていると
いう構成を、請求項９の発明は、請求項１又は２の構成
に前記真空室の壁には磁気シールドが施されているとい
う構成をそれぞれ付加するものである。

【００２３】請求項１０の発明は、請求項１の発明と同
じ解決原理であって、真空室内のプラズマ発生部の側方
に配置された複数の側方電極と、前記プラズマ発生部に
該プラズマ発生部内を並進する電子に振動又は回転運動
をさせる高周波回転電場を励起する周波数が同じで位相
が異なる高周波電力を前記側方電極に印加する高周波電
力印加手段と、前記プラズマ発生部内の電子の並進する
振動又は回転運動を前記プラズマ発生部内を旋回する振
動又は回転運動に変換させて前記プラズマ発生部内の電
子を該プラズマ発生部内に閉じ込めておく前記高周波回
転電場の作用面に対してほぼ垂直な方向の磁場を印加す
る磁場印加手段とを備えている構成とするものである。

【００２４】請求項１１の発明は、請求項１０の構成
に、前記真空室の内部における前記プラズマ発生部の下
部に設けられた試料台と、前記真空室の内部における前
記プラズマ発生部の上部に設けられた対向電極とを備え
ている構成を付加するものである。

【００２５】請求項１２の発明は、請求項１１の構成
に、前記試料台には該試料台に載置された試料にプラズ
マを照射するためのバイアス電圧が印加されているとい
う構成を付加するものであり、請求項１３の発明は、請
求項１１の構成に、前記試料台に載置される試料にプラ
ズマが照射されるように該試料台の温度を制御する温度
制御手段を備えている構成を付加するものである。

【００２６】請求項１４の発明は、請求項１０又は１１
の構成に、前記磁場印加手段は、上下に互いに対向して
配置されたコイル対と、該コイル対のそれぞれに電流を
印加する電源を有している構成を付加するものである。

【００２７】請求項１５の発明は、請求項１４の構成
に、前記電源は前記コイル対に時間的に定常な電流を印
加する手段を有している構成を付加し、請求項１６の発
明は、請求項１４の構成に、前記電源は前記コイル対に
時間的に非定常な電流を印加する手段を有している構成
を付加するものである。

【００２８】請求項１７の発明は、請求項１０又は１１
の構成に、前記複数の側方電極及び前記磁場印加手段は
前記真空室の外部に設けられている構成を付加するもの
である。

【００２９】請求項１８の発明は、請求項１０又は１１
の構成に、前記プラズマ発生部と前記側方電極のそれぞ
れとの間及び前記プラズマ発生部と前記磁場印加手段と
の間には、石英又はセラミックからなる部材が配置され
ている構成を付加するものである。

【００３０】請求項１９の発明は、請求項１０又は１１
の構成に、前記高周波電力印加手段は、前記側方電極の
それぞれに印加される高周波電力の位相差を一定にする
フェーズロック手段を有している構成を付加するもので
ある。

【００３１】請求項２０の発明は、請求項１０又は１１
の構成に、前記高周波電力印加手段は、同一の電源から
供給された位相が異なる複数の高周波電力を前記側方電
極のそれぞれに印加する手段を有している構成を付加す
るものである。

【００３２】請求項２１の発明は、請求項１０又は１１
の構成に、前記真空室の壁は非磁性材料により形成され
ている構成を、請求項２２の発明は、請求項１０又は１
１の構成に、前記真空室の壁には磁気シールドが施され
ている構成をそれぞれ付加するものである。

【００３３】

【作用】本発明に係るプラズマ発生方法およびその装置
の構成により、複数の側方電極に周波数が同じで位相が
異なる高周波電力を印加することによりプラズマ発生部
に前述の高周波回転電場を励起すると、プラズマ発生部
内を並進する電子は振動又は回転運動をさせられるの
で、該電子は振動又は回転運動の中心が並進する並進型
サイクロイド運動（リサージュ図形を描くような運動）
をする。

【００３４】また、プラズマ発生部に高周波回転電場の
作用面に対してほぼ垂直な方向の磁場を印加すると、プ
ラズマ発生部内で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内を旋回する旋回運動成
分に変換させられる。すなわち、プラズマ発生部内の電
子は、上述の電場によってもたらされる振動又は回転運
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振動又は回転運動を伴
ったサイクロイド運動をする。

【００３５】このため、プラズマ発生部内の電子は該プ
ラズマ発生部内に閉じ込められたままであるので、プラ
ズマ発生部内に導入されるガス分子とプラズマ発生部内
に閉じ込められたままの電子とが衝突する確率が実効的
に増加し、イオン化効率が増加する。

【００３６】プラズマ発生装置が、真空室の内部におけ
るプラズマ発生部の下部に設けられた試料台と、真空室
の内部におけるプラズマ発生部の上部に設けられた対向
電極とを備えていると、該プラズマ発生装置はエッチン
グに適する。

【００３７】

【実施例】以下、本発明の第１実施例であるプラズマ発
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。

【００３８】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は直方体状のチ
ャンバー、２はチャンバー１の下部に設けられており１
３．５６ＭＨｚの高周波電力が印加される試料台、３は
試料台２上に載置された半導体ウエハーよりなる被エッ
チング試料、４はチャンバー１の上部に設けられている
試料台２の対向電極である。５、６、７及び８はそれぞ
れチャンバー１の側部に設けられおり１０ＭＨｚの高周
波電力が印加される側方電極であって、これら側方電極
５、６、７、８に印加される電力の位相はその符号に対
して昇順又は降順におよそ９０度ずつ進んでいる。試料
台２、対向電極４及び側方電極５、６、７、８により囲
まれた空間がプラズマ発生領域であり、このプラズマ発
生領域に３．３Ｖ／ｃｍの電場強度を有する回転電場を
形成する高周波電力が高周波電源１９から各側方電極
５、６、７、８に供給される。

【００３９】図１において、１０１及び１０２はチャン
バー１の上方と下方にそれぞれ設けられ、被エッチング
試料３に対してほぼ垂直な方向の磁場を発生させる上側
円形コイル及び下側円形コイル、１０３及び１０４は上
側円形コイル１０１及び下側円形コイル１０２にそれぞ
れ電流を印加するための直流電源である。磁場の強度：
Ｂ（Ｇ）は、５Ｇ〜１０Ｇの範囲内又は−２０Ｇ〜−１
０Ｇの範囲内に設定されている。

【００４０】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〜１０Ｐａ程度に制御さ
れている。

【００４１】高周波電源１９から供給された高周波電力
は、増幅器９、１０、１１、１２及び整合回路１３、１
４、１５、１６を介して側方電極５、６、７、８に供給
される。高周波電源１９から各側方電極５、６、７、８
に供給される高周波電力はフェーズロック手段１８によ
り一定の位相差（９０度）が実現されるように制御され
ている。この場合、各側方電極５、６、７、８に供給さ
れる高周波電力の周波数を等しくするため、一つの高周
波電源１９から供給された交流電力を増幅器９、１０、
１１、１２により増幅している。

【００４２】試料台２には、１３．５６ＭＨｚの高周波
電力が増幅器２０で増幅された後、整合回路１７を介し
て供給されている。

【００４３】以下、前記のドライエッチング装置の作用
を説明する。

【００４４】図２は、プラズマ発生部２１を介して対向
する一対の平行平板電極よりなる側方電極５、７に高周
波電力を印加した場合の電子ｅの軌跡を模式的に示した
図である。電子ｅは、側方電極５、７間に印加された高
周波電場により振幅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並進運動をする。

【００４５】図５は、高周波電力の１周期中に電子ｅが
進む距離を周波数の関数として示すグラフである。ここ
では、２０ｅＶの電子を想定している。Ｘ方向に２０ｅ
Ｖのエネルギーで進行する電子ｅは、５０ＭＨｚの高周
波電力の１周期に当たる２０ナノ秒の間に約６ｃｍ移動
する。側方電極間の間隔が３０ｃｍであるとすると、そ
の距離を走行する間に電子ｅは約５回の振動をすること
になる。電子ｅのエネルギーが大きいときには、走行速
度が大きいので側方電極間を走行する間の振動数は減少
する。

【００４６】ガス種により異なるが、一般にガスを電離
するためには、約１５ｅＶ以上の電子エネルギーが必要
である。電離は電子ｅとガス分子との衝突により生じる
ので、電子ｅの走行距離が長いほど衝突する確率が増加
し、イオン化効率が高くなる。側方電極間の距離は通常
数１０ｃｍ程度であるから、電子ｅを高周波電力により
振幅させることによってイオン化効率を向上させるため
には、およそ５０ＭＨｚ以上の高周波電力が必要とな
る。

【００４７】このような高周波電力は、大出力の安定し
た電力源が得難いこと、インピーダンス整合が難しいこ
と、輻射の抑制が難しいこと等の理由により、従来にお
いてはプラズマ発生にはほとんど使用されていなかっ
た。ＧＨｚ帯の高周波電力は、マグネトロンを用いたマ
イクロ波電源が入手できる場合にマイクロ波放電として
適用されている程度である。

【００４８】図３は、プラズマ発生部２１を取り囲む４
つの側方電極５、６、７、８に同一周波数の高周波電力
をその位相が昇順又は降順に９０度ずつ進むように印加
することによりプラズマ発生部２１に回転電場を発生さ
せた場合における電子ｅの軌跡を模式的に示した図であ
る。このような側方電極５、６、７、８の配置及び位相
を順次変えた高周波電力により、プラズマ発生部２１に
は時間的及び空間的に一様な回転電場が励起される。こ
の回転電場により、電子ｅは回転運動とチャンバー１を
横切る並進運動とが重畳したサイクロイド運動をする。
この場合、回転運動の回転周波数は印加される高周波電
力により形成される電場の周波数に支配され、回転運動
の回転半径は印加される高周波電力により形成される電
場の強度に支配される。

【００４９】図４は、前述した上側及び下側の円形コイ
ル１０１、１０２に直流電流を供給することにより、図
３に示す回転電場に、試料台２に対してほぼ垂直な方向
の磁場を印加した場合の電子ｅの運動経路を示してい
る。これにより、図３の状態のときに電子ｅがチャンバ
ー１の側壁に向かって進む並進運動はプラズマ発生部２
１を旋回する方向の運動に変換される。この旋回運動の
大きさは、印加されている電場の大きさと印加されてい
る磁場の大きさとの積に比例し、この旋回運動の方向
は、印加されている電場及び磁場の両者に対して垂直な
方向である。この結果、電子ｅは高周波電力による回転
電場によってもたらされる回転運動に、磁場によるサイ
クロトロン旋回運動が重畳された運動を行なう。

【００５０】図６は、回転運動にサイクロトロン旋回運
動が重畳された運動の模式図である。電子ｅは、印加さ
れている磁場の強度：Ｂによって概略決まる、回転周波
数：Ｗ_B＝ｑＢ／ｍ及びサイクロトロン半径：ｒ_c＝ｍ
ｖ／ｑＢ（ここで、ｍは電子の質量、ｑは電子の持つ電
荷、ｖは電子の磁力線に垂直な方向の速度である。）を
持って旋回運動をする。また、電子ｅは、印加されてい
る回転電場の大きさ及び高周波電力の周波数によりその
半径が概略定まる円形軌道１２０の上を旋回する。

【００５１】一般に、印加される磁場の強度の絶対値が
小さくなればなる程、印加される回転電場の強度が強く
なればなる程、印加される高周波電力の周波数が低くな
ればなる程、電子ｅがプラズマ発生部２１内において移
動する領域は広くなる。

【００５２】また、サイクロトロン運動の旋回方向が、
高周波電力によってもたらされる回転電場により回転運
動をする電子ｅの回転方向と同じ方向（以後、この方向
を正方向という。）になるように磁場の印加方向を設定
する方が、逆方向になるように磁場の印加方向を設定す
る場合よりも、電子ｅがプラズマ発生部２１内において
移動する領域は狭くなる。

【００５３】図７及び図８は、高周波電力の周波数が１
０ＭＨｚの場合において、印加する磁場の大きさ及び方
向を変化させたときの電子ｅの運動経路を示している。
磁場が−５Ｇの場合には、高周波電力によりもたらされ
る回転電場による回転運動の回転周波数がサイクロトロ
ン旋回運動の旋回周波数とほぼ等しく且つその回転（旋
回）方向が互いに逆向きになる。すなわち、回転運動と
旋回運動との間に回転の巻戻しが生じる。この場合には
電子ｅは短時間のうちにプラズマ発生部２１の外へ出て
いく。

【００５４】図９は、高周波電力の周波数が１０ＭＨｚ
の場合において、印加する電場の大きさを変化させたと
きの電子ｅの運動経路を示している。図１０は、印加す
る磁場の強度が１０Ｇで且つ印加する回転電場の強度が
３．３Ｖ／ｃｍの場合において、高周波電力の周波数を
変化させたときの電子ｅの運動経路を示している。

【００５５】本実施例においては、プラズマ発生部２１
に電場及び磁場を印加し、プラズマ発生部２１の電子ｅ
に振動又は回転運動を伴った旋回運動をさせることによ
って、プラズマ発生部２１内の大部分の電子ｅをプラズ
マ発生部２１内に閉じこめ、電子ｅの走行距離を長くす
ることができる。これにより、プラズマ発生部２１内の
電子ｅの密度が高まるので、イオン化効率が高まる。

【００５６】プラズマ発生部２１に電場を印加し、電子
ｅに振動又は回転運動をさせることによって、電子とガ
ス分子との衝突断面積を実質的に大きくしたと見ること
もできる。また、図６に示すように、電子ｅの回転運動
の軌跡を空間的にほぼ均一にすることができるので、プ
ラズマのより高い均一性を実現できる。

【００５７】このように本発明のプラズマ発生方法によ
ると、イオン化効率が向上し且つ高い均一性のプラズマ
を得ることができるので、該プラズマ発生方法をエッチ
ング装置に適用することにより、微細加工性が向上する
と共にデバイスへの損傷が少ないエッチング装置を実現
することができる。

【００５８】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１１（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１１（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。

【００５９】また、プラズマ発生部２１の中央部におけ
る左側から右側へ横切る方向（Ｘ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。

【００６０】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
５、６、７、８により囲まれたプラズマ発生部２１にお
ける電場及び磁場はほぼ均一であるため、図１２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
軌跡が各所でほぼ等しくなるので、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２１においてエッチング用反応性ガスから生じるイオ
ンやラジカルは被エッチング試料３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２１に面し
ている被エッチング試料３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。

【００６１】図１３（ａ）は、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りボロンリンガラスを
エッチングした例を模式的に示している。図１３（ａ）
において、３０はＳｉ基板、３１はボロンリンガラス、
３２はフォトレジストパターンである。図１３（ｂ）に
示すように、Ｓｉ基板３０の直上つまり試料台の真上に
おけるある瞬時の磁場強度分布が試料台の中央部で最小
値を持つ場合には、Ｓｉ基板３０の表面に入射してくる
イオンのフラックスＩは、磁場強度分布に対応するプラ
ズマ密度分布に比例し、図１３（ａ）に示すように中央
で疎となる。図１３（ｃ）に示すように、酸化膜（ボロ
ンリンガラス３１）のエッチング速度もイオンフラック
スＩにほぼ従ったものとなり不均一になる。また、プラ
ズマ密度の不均一は電荷の偏在による損傷を引き起こ
す。

【００６２】図１４（ａ）は、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りボロンリン
ガラスをエッチングした例を模式的に示している。この
ドライエッチング装置によれば、前述したように、ほぼ
均一なプラズマが発生するため、図１４（ａ）に示すよ
うにＳｉ基板３０表面に入射するエッチング用反応性粒
子であるイオンフラックスIIも均一になり、エッチング
速度も図１４（ｂ）に示すように、均一性の高いものと
なる。また、プラズマが均一なので、チャージの偏在は
小さく、チャージによる損傷は極めて小さい。この場
合、チャンバー１内に導入するガスとしてはＣＨＦ₃＋
Ｏ₂、ＣＦ₄＋ＣＨ₂Ｆ₂等のようにフロンガスをベー
スにしたガスを用い、ガスの圧力は０．１〜１０Ｐａに
した。このときのエッチングレートは１００〜３５０ｎ
ｍ／ｍｉｎであった。

【００６３】このドライエッチング装置は、特にサブミ
クロンパターンのエッチング及び６インチや８インチ等
の大口径半導体ウエハーのエッチングに好適である。そ
の理由は、チャンバー１内の圧力が低いためイオン散乱
が少ないので、フォトレジストパターンの線幅からエッ
チング後の試料の線幅を引いた値である寸法シフト（い
わゆるＣＤロス）やエッチングレートのパターン寸法に
対する依存性が小さいためであり、また、プラズマの均
一性が高いのでチャンバー１の大型化が容易になるため
である。

【００６４】このドライエッチング装置においては、印
加した磁場の空間分布の歪みを防ぐために、非磁性材料
により形成したチャンバー系を用いることが望ましいと
共に、外部からの磁場の影響を防ぐために、磁気シール
ドを施したチャンバー系を用いることが望ましい。

【００６５】このドライエッチング装置による他の実験
では、ＳＦ₆に微量の酸素を混合したガスを用い、被エ
ッチング材料としてはリンドープした多結晶Ｓｉを用い
た。エッチングガスとしては、ＳＦ₆、酸素、塩素、よ
う素等のエレクトロネガティブ（負性）ガスを用いた場
合に本発明の効果の大きいことが実験結果から判った。
エレクトロネガティブ（負性）ガスの高周波プラズマ中
では、電子密度が少なく抵抗が高いため、プラズマ中の
電位傾度がエレクトロポジティブ（正性）ガスに比べて
大きいので前述した効果が大きいと考えられる。この場
合にも平行平板電極間の内部における電界は均一である
から、均一性に優れたプラズマが得られ、エッチングの
均一性も良好であった。プラズマの局所的な偏りがほと
んどないので、ＭＯＳＬＳＩの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かった。エッチングレー
トとしては２００〜４００ｎｍ／ｍｉｎの値であった。

【００６６】前記の実施例では、酸化膜及び多結晶シリ
コンに対するエッチングであったが、Ｓｉ化合物、Ａｌ
等のメタル及び多層レジストに対するエッチングに前記
のドライエッチング装置を用いても高い効果が得られ
る。この場合、塩素、ＳＦ₆、Ｏ₂等のエレクトネガテ
ィブガスを使用すると効果がいっそう大きくなる。

【００６７】図１５は、従来のドライエッチング方法と
本実施例のドライエッチング方法との比較を示してお
り、従来の方法に比べて本実施例のドライエッチング方
法が優れていることが理解できる。

【００６８】以上のように、本実施例によれば、プラズ
マ発生領域を取り囲む４つの側方電極５、６、７、８に
同一の周波数の高周波電力を印加し、その電力の位相を
電極番号の昇順又は降順に９０度ずつ進ませることによ
りプラズマ発生領域に回転電場ができるように調整する
と共に、対向する上側及び下側円形コイル１０１、１０
２に同方向の直流電流を流して被エッチング試料３の表
面に対してほぼ垂直な方向の磁場を印加することにより
回転電場によって生じる並進運動をプラズマ発生部内を
旋回する運動に変換させることができる。このため、プ
ラズマ発生部の大部分の電子をチャンバー１内に閉じこ
めた状態で旋回運動をさせることができるので、高真空
にも拘らず高密度で且つ均一性の良いプラズマを発生さ
せることができる。

【００６９】また、本実施例においては、試料台２と対
向電極４との間に１３．５６ＭＨｚの高周波電力を印加
制御することにより、エッチングの際の下地との選択比
もコントロールすることができた。また、プラズマの局
所的な偏りがほとんどないので、加工物への損傷も極め
て少なくすることができた。

【００７０】尚、本実施例においては、プラズマ発生中
における側方電極５、６、７、８に印加する高周波電力
の周波数：ｆが１０ＭＨｚであり、上側及び下側の円形
コイル１０１、１０２が作る磁場の強度：Ｂが５Ｇ＜Ｂ
＜１０Ｇ又は−２０Ｇ＜Ｂ＜−１０Ｇとなるように上側
及び下側の円形コイル１０１、１０２コイルに電流を印
加した場合の例を示したが、高周波電力の周波数及び磁
場の強度はこれらに限られるものではない。プラズマ発
生中の側方電極５、６、７、８に印加する高周波電力の
周波数：ｆが１ＭＨｚよりも大きく、上側及び下側の円
形コイル１０１、１０２が作る磁場の強度：Ｂが２Ｇよ
りも大きいか又は−２Ｇよりも小さい場合には、本発明
の効果が十分に得られる。

【００７１】また、６インチ又は８インチのウエハーに
対するエッチングをする場合に対応して、プラズマ発生
領域の１辺の長さ又は直径を３０ｃｍとしたときに、電
子ｅの軌道がプラズマ発生領域から外へなるべく逃げな
いようにするためには、電場強度：Ｅ（Ｖ／ｃｍ）、高
周波電力の周波数：ｆ（ＭＨｚ）、一対の円形コイルが
作る磁場強度：Ｂ（Ｇ）の間に次式の関係があるように
することが好ましい。すなわち１（Ｖ／ｃｍ）／（Ｇ×
ＭＨｚ）＜Ｅ／｜Ｂ×ｆ｜＜５０（Ｖ／ｃｍ）／（Ｇ×
ＭＨｚ）。

【００７２】また、本実施例においては、定常的な磁場
を印加する場合について示したが、高周波磁場を印加す
ることにより電子ｅの運動軌道をプラズマ発生領域でラ
ンダムにすることによってプラズマを均一化することも
有効である。図１６は高周波磁場：Ｂ（Ｇ）＝１０＋１
０ｃｏｓ（ω_Eｔ）が形成されるように円形コイル１０
１及び１０２に高周波電力を印加した場合、図１７は高
周波磁場：Ｂ（Ｇ）＝−１０＋１０ｃｏｓ（ω_Eｔ）が
形成されるように円形コイル１０１及び１０２に高周波
電力を印加した場合の例を示している。ここで、ω_E＝
２πｆであり、ｆ＝１０ＭＨｚであり、ｔは時間であ
る。

【００７３】また、本実施例においては、隣接する電極
に印加される高周波電力の位相差を９０度にした場合を
示したが、これはプラズマ発生領域を取り囲む電極の数
が４つであるためであり、ｎ枚の電極で取り囲む場合に
は、高周波電力の位相差を３６０／ｎ度にすればよい。
また、電極の枚数を多くすればする程、プラズマ発生領
域における電界の分布はいっそう一様になるので好まし
い。

【００７４】また、本実施例においては、被エッチング
試料３に対してほぼ垂直な方向の磁場を印加する手段と
して、上側円形コイル１０１と下側円形コイル１０２と
に同方向の直流電流を流す方法を用いたが、この方法を
用いた理由は、磁場の強さ及び方向の制御が行ない易
く、簡単な機構でプラズマの均一性を得ることができる
ためである。一対の円形コイル１０１、１０２の代わり
に、電磁石或いは永久磁石を用いて所定の磁場を印加さ
せてもよい。

【００７５】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を図１８に
基づいて説明する。

【００７６】図１８において、５１、５２、５３、５
４、５５及び５６はプラズマ発生領域６０を取り囲む６
つの側方電極である。各側方電極５１〜５６には、同一
の周波数つまり２０ＭＨｚの高周波電力が高周波電源６
１、６２、６３、６４、６５、６６から印加されてお
り、隣合う側方電極５１〜５６に印加されている高周波
電力の位相差が６０度で且つその符号の昇順又は降順に
位相が進行するように設定されている。また、図１８に
おいて、１０１、１０２は第１実施例と同様に同一方向
の電流が印加される上側及び下側の円形コイル、１１１
は上側円形コイル１０１と同心で且つ上側円形コイル１
０１よりも直径が小さい上側小径円形コイル、１１２は
下側円形コイル１０２と同心で且つ下側円形コイル１０
２よりも直径が小さい下側小径円形コイルである。上側
及び下側の小径円形コイル１１１、１１２には、上側及
び下側の円形コイル１０１、１０２と逆方向で且つ上側
及び下側の円形コイル１０１、１０２よりも小さい電流
が印加される。チャンバー１内の圧力は、ターボポンプ
（図示せず）により０．１〜１０Ｐａ程度に制御されて
いる。

【００７７】第２実施例が第１実施例と異なるのは、側
方電極の枚数を６枚とし隣合う側方電極に印加する高周
波電力の位相差を６０度ずつとしている点と、上側及び
下側の円形コイル１０１、１０２に加え、小径且つ同心
であって逆方向の弱い直流電流が印加される上側及び下
側の小径円形コイル１１１、１１２を設けることにより
プラズマ発生領域６０における周辺部分の磁場の強さを
中心部分の磁場の強さよりも若干強めている点の２つで
ある。

【００７８】第１点目の電極の枚数を増やしたことによ
りプラズマ発生領域６０の電場の空間的な均一性が改善
され、２点目の２種類の円形コイル対を用いることによ
りプラズマ発生領域６０の周辺部分の電子のサイクロイ
ド運動の軌跡の範囲が小さくなる。このため、電子のプ
ラズマ発生領域６０からの損失がいっそう少なくなって
いる。従って、第２実施例においては第１実施例よりも
プラズマの均一性がいっそう向上している。

【００７９】この第２実施例に係るドライエッチング装
置をアルミニウムエッチングに適用し、ＢＣｌ₃＋Ｃｌ
₂、ＳｉＣｌ₄＋Ｃｌ₂＋ＣＨＣｌ₃等の塩素をベース
にしたガスを用い、圧力は０．１〜２０Ｐａとした場
合、エッチングレートとしては４００〜９００ｎｍ／ｍ
ｉｎが得られた。

【００８０】以上のように本第２実施例によれば、６つ
の側方電極に同じ周波数で位相が６０度ずつ異なる高周
波電力を印加する機構と、２種類の円形コイル対を組み
合わせる機構とを設けたため、いっそう均一性の良いプ
ラズマが得られ、エッチングの均一性をいっそう向上さ
せることができる。また、プラズマの局所的な偏りがほ
とんどないので、ゲート酸化膜の破壊等のデバイスへの
損傷を極めて少なくすることができる。

【００８１】尚、本第２実施例においては、プラズマ発
生領域６０の周辺部分の磁場強度を中心部分より若干強
めるために、２種類の円形コイル対を用いる場合を示し
たが、互いに同心ではなく又は互いに同一平面上にない
複数種類の任意形状のコイルを組み合わせてもよく、円
形コイルと電磁石又は永久磁石とを組み合わせてもよ
い。

【００８２】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１９に基づいて説
明する。

【００８３】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に示す高周波電源、増幅器２０、整合回路１
７及び対向電極４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１０５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。

【００８４】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。

【００８５】図２０は、前記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１１０の上
には熱酸化膜１１１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１
１２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１１２の上には、前記のＣＶＤ装置によってＳｉＮ
膜１１３が堆積されている。

【００８６】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。

【００８７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るプラ
ズマ発生方法及びその装置によると、複数の側方電極に
周波数が同じで位相が異なる高周波電力を印加してプラ
ズマ発生部に高周波回転電場を励起することによりプラ
ズマ発生部内を並進する電子に振動又は回転運動をさせ
て並進型サイクロイド運動をさせると共に、プラズマ発
生部に高周波回転電場の作用面に対してほぼ垂直な方向
の磁場を印加することにより並進型サイクロイド運動を
する電子の並進運動成分をプラズマ発生部内を旋回する
旋回運動成分に変換させるため、プラズマ発生部内の電
子は、振動又は回転運動を伴ったサイクロイド運動を行
ない、プラズマ発生部内に閉じ込められたままであるの
で、プラズマ発生部内に導入されるガス分子とプラズマ
発生部内に閉じ込められたままの電子とが衝突する確率
が実効的に増加し、これによりイオン化効率が増加す
る。従って、放電が可能な高周波電力の周波数の下限を
従来に比べて低く設定することができる。

【００８８】また、プラズマ発生部内を運動する各電子
の軌跡を、プラズマ発生部内の中心部から周辺部へと広
い範囲に亘って描かせることができるため、プラズマの
空間的な均一性が良くなると共に、この軌跡上の電子の
持つ振動的なエネルギー変化の最大値が十分に大きくな
るのでイオン化効率を増加させることができる。

【００８９】また、真空室内に励起される電場および磁
場も空間的に均一であるため、プラズマの均一性がいっ
そう良くなるため、装置の大型化も容易である。

【００９０】また、磁場を発生させるための機構が単純
であると共に、低消費電力の弱磁場で電子の軌道を容易
に制御することができる。

【００９１】本発明に係るプラズマ発生装置に、真空室
の内部におけるプラズマ発生部の下部に設けられた試料
台と、真空室の内部におけるプラズマ発生部の上部に設
けられた対向電極とを設けると、ドライエッチングに適
した装置となり、従来のプラズマ発生装置例えば平行平
板型ドライエッチング装置と比べると、高真空中におい
ても高いイオン化効率が得られると共に放電も容易であ
る。このため、高いプラズマ密度が得られ、ガス分子に
よるイオン散乱が少なく、異方性の高いエッチングが可
能である。

【００９２】従って、従来の磁場支援を用いたマグネト
ロン放電やＥＣＲ放電に比べて、プラズマ発生部内にお
けるプラズマの時間的及び空間的な一様性が良いため、
プラズマの局所的な偏りがほとんどないので、ゲート酸
化膜の破壊等のデバイスへの損傷は極めて小さくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の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】前記ドライエッチング装置のチャンバー内の電
子の運動経路の軌跡を示す模式図である。

【図３】前記ドライエッチング装置のチャンバー内の電
子の運動経路の軌跡を示す模式図である。

【図４】前記ドライエッチング装置のチャンバー内の電
子の運動経路の軌跡を示す模式図である。

【図５】前記ドライエッチング装置における側方電極に
印加される高周波電力の周波数と、該高周波電力の一周
期中に電子の進む距離との関係を示す特性図である。

【図６】前記ドライエッチング装置のチャンバー内の電
子のサイクロイド運動の軌跡を示す模式図である。

【図７】前記ドライエッチング装置のチャンバー内の電
子のサイクロイド運動に対する印加磁場の強さ及び方向
の依存性を示す模式図である。

【図８】前記ドライエッチング装置のチャンバー内の電
子のサイクロイド運動に対する印加磁場の強さ及び方向
の依存性を示す模式図である。

【図９】前記ドライエッチング装置のチャンバー内の電
子のサイクロイド運動に対する印加電場の強さの依存性
を示す模式図である。

【図１０】前記ドライエッチング装置のチャンバー内の
電子のサイクロイド運動に対する印加周波数の依存性を
示す模式図である。

【図１１】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運動を示す模式図である。

【図１２】前記ドライエッチング装置における電子のサ
イクロイド運動の空間分布を示す模式図である。

【図１３】従来のマグネトロンエッチング装置における
ボロンリンガラスのエッチングを説明する図であって、
（ａ）はエッチング状態を示す断面図、（ｂ）は磁場強
度の分布を示す図、（ｃ）はエッチング速度を示す図で
ある。

【図１４】前記ドライエッチング装置におけるボロンリ
ンガラスのエッチングを説明する図であって、（ａ）は
エッチング状態を示す断面図、（ｂ）はエッチング速度
を示す図である。

【図１５】前記のドライエッチング装置と従来のドライ
エッチング装置とを比較した表である。

【図１６】前記ドライエッチング装置において高周波磁
場を印加した場合の電子のサイクロイド運動を示す模式
図である。

【図１７】前記ドライエッチング装置において高周波磁
場を印加した場合の電子のサイクロイド運動を示す模式
図である。

【図１８】本発明の第２の実施例に係るプラズマ発生装
置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１９】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２０】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２１】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。

【符号の説明】

１チャンバー２試料台３被エッチング試料４対向電極５、６、７、８側方電極９、１０、１１、１２増幅器１３、１４、１５、１６整合回路１８フェーズロック機構１９高周波電源２０アンプ２１プラズマ発生部２２磁力線５１、５２、５３、５４、５５、５６側方電極６１、６２、６３、６４、６５、６６高周波電源１０１上側円形コイル１０２下側円形コイル１０３上側円形コイル用直流電源１０４下側円形コイル用直流電源１１１上側小径円形コイル１１２下側小径円形コイル１２０回転高周波電場による円形回転運動の軌跡

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｂ 9277−4Ｍ (72)発明者久保田正文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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空室のプラズマ発生部の側方に複数の
側方電極を配置する電極配置工程と、前記側方電極に周
波数が同じで位相が異なる高周波電力を印加することに
より前記プラズマ発生部に該プラズマ発生部内を並進す
る電子に振動又は回転運動をさせる高周波回転電場を励
起する電場励起工程と、前記プラズマ発生部内の電子の
並進する振動又は回転運動を前記プラズマ発生部内を旋
回する振動又は回転運動に変換させるような前記高周波
回転電場の作用面に対してほぼ垂直な磁場を前記プラズ
マ発生部に印加する磁場印加工程とによって、前記プラ
ズマ発生部内の電子を該プラズマ発生部内に閉じ込めて
おくことを特徴とするプラズマ発生方法。
【請求項２】前記磁場印加工程は、前記プラズマ発生
部に前記高周波回転電場の作用面に対してほぼ垂直な方
向の磁場を印加することにより前記プラズマ発生部内で
振動又は回転運動を行ないながら並進する電子の並進運
動成分を前記プラズマ発生部内を前記高周波回転電場の
回転方向と同方向又は逆方向に旋回する旋回運動成分に
変換させる工程であ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。
【請求項３】前記磁場印加工程において印加される磁
場は、時間的に定常な静磁場であ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方法。
【請求項４】前記磁場印加工程において印加される磁
場は、時間的に非定常な磁場であ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方法。
【請求項５】前記電場励起工程において印加される高
周波電力は１ＭＨｚよりも大きい高周波電力であり、前
記磁場印加工程において印加される磁場は磁場強度の絶
対値が２Ｇよりも大きい磁場であ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方法。
【請求項６】前記電場励起工程において印加される高
周波電力の周波数：ｆ（ＭＨｚ）と、該高周波電力によ
り励起される回転電場の電場強度：Ｅ（Ｖ／ｃｍ）と、
前記磁場印加工程において印加される磁場の磁場強度の
絶対値：Ｂ（Ｇ）との間に１＜Ｅ／Ｂｆ＜５０の関係が
あることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ
発生方法。
【請求項７】前記磁場印加工程において印加される磁
場は、前記プラズマ発生部内における中心部の磁場強度
よりも周辺部の磁場強度の方が強い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方法。
【請求項８】前記真空室の壁は非磁性材料により形成
されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のプ
ラズマ発生方法。
【請求項９】前記真空室の壁には磁気シールドが施さ
れていることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラ
ズマ発生方法。
【請求項１０】真空室内のプラズマ発生部の側方に配
置された複数の側方電極と、前記プラズマ発生部に該プ
ラズマ発生部内を並進する電子に振動又は回転運動をさ
せる高周波回転電場を励起する周波数が同じで位相が異
なる高周波電力を前記側方電極に印加する高周波電力印
加手段と、前記プラズマ発生部内の電子の並進する振動
又は回転運動を前記プラズマ発生部内を旋回する振動又
は回転運動に変換させて前記プラズマ発生部内の電子を
該プラズマ発生部内に閉じ込めておく前記高周波回転電
場の作用面に対してほぼ垂直な方向の磁場を印加する磁
場印加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。
【請求項１１】前記真空室の内部における前記プラズ
マ発生部の下部に設けられた試料台と、前記真空室の内
部における前記プラズマ発生部の上部に設けられた対向
電極とを備えていることを特徴とする請求項１０に記載
のプラズマ発生装置。
【請求項１２】前記試料台には該試料台に載置された
試料にプラズマを照射するためのバイアス電圧が印加さ
れていることを特徴とする請求項１１に記載のプラズマ
発生装置。
【請求項１３】前記試料台に載置される試料にプラズ
マが照射されるように該試料台の温度を制御する温度制
御手段を備えていることを特徴とする請求項１１に記載
のプラズマ発生装置。
【請求項１４】前記磁場印加手段は、上下に互いに対
向して配置されたコイル対と、該コイル対のそれぞれに
電流を印加する電源を有していることを特徴とする請求
項１０又は１１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項１５】前記電源は前記コイル対に時間的に定
常な電流を印加する手段を有していることを特徴とする
請求項１４に記載のプラズマ発生装置。
【請求項１６】前記電源は前記コイル対に時間的に非
定常な電流を印加する手段を有していることを特徴とす
る請求項１４に記載のプラズマ発生装置。
【請求項１７】前記複数の側方電極及び前記磁場印加
手段は、前記真空室の外部に設けられていることを特徴
とする請求項１０又は１１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項１８】前記プラズマ発生部と前記側方電極の
それぞれとの間及び前記プラズマ発生部と前記磁場印加
手段との間には、石英又はセラミックからなる部材が配
置されていることを特徴とする請求項１０又は１１に記
載のプラズマ発生装置。
【請求項１９】前記高周波電力印加手段は、前記側方
電極のそれぞれに印加される高周波電力の位相差を一定
にするフェーズロック手段を有していることを特徴とす
る請求項１０又は１１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項２０】前記高周波電力印加手段は、同一の電
源から供給された位相が異なる複数の高周波電力を前記
側方電極のそれぞれに印加する手段を有していることを
特徴とする請求項１０又は１１に記載のプラズマ発生装
置。
【請求項２１】前記真空室の壁は非磁性材料により形
成されていることを特徴とする請求項１０又は１１に記
載のプラズマ発生装置。
【請求項２２】前記真空室の壁には磁気シールドが施
されていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載
のプラズマ発生装置。