JPH07201496A - プラズマ発生方法及びプラズマ発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高真空の下で高密度かつ均一性のよいプラズ
マを発生させるためのプラズマ発生装置及びプラズマ発
生方法を提供する。 【構成】 チャンバ１内に、高周波電源１０に接続され
る電圧印加用電極である下部電極２と、アース電極であ
る上部電極３と、下部電極２との間で容量的に結合され
た側方電極４とを配設する。減圧手段により、チャンバ
１内を真空状態まで減圧した後、高周波電源１０から下
部電極２に高周波電力を供給すると、直列共振現象が生
じ、通常の電源電圧では生じがたい高い電圧が下部電極
２に印加される。これにより、高真空でも容易に放電が
生じてプラズマが発生する。高真空中では、プラズマ中
でのイオンの平均自由行程が長くなるので、イオンの方
向が揃って、高密度かつ均一性のよいプラズマが生成さ
れる。側方電極の代わりに、容量要素等を含む共振回路
を設けてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高周波放電を利用した
プラズマ発生方法及びプラズマ発生装置に係り、特に高
真空中でのプラズマ発生の容易化対策に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、高周波放電を利用したプラズ
マ発生の原理は、微細加工のためのドライエッチング、
薄膜形成のためのスパッタリングやプラズマＣＶＤ、イ
オン注入装置等さまざまな分野で用いられているが、特
に、加工寸法の微細化や膜質の高精度な制御を実現する
ためには、高真空中でのプラズマ生成が必要とされてい
る。

【０００３】以下、プラズマ発生原理を利用した例とし
て、微細加工を行うようにしたドライエッチングについ
て説明する。現代の高密度半導体集積回路の進歩は産業
革命にも匹敵する機器類の変革をもたらしつつあり、こ
の半導体集積回路の高密度化は、素子の微細化，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、リソグラフィーにはエキシマレーザーやＸ線の
使用が有望である。微細パターンの実現には、リソグラ
フィーとならんでドライエッチングが重要な役割を果た
しているといえる。

【０００４】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と固相表面における
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。特に、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
中に試料を晒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。なお、必要
な部分は、通常マスクとして用いられるフォトレジスト
膜によって保護されている。

【０００５】ここで、例えば加工の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
高周波放電が生じにくいという問題がある。その場合、
高真空中で放電を生ぜしめるのに必要な電源電圧を有す
る高周波電源を配設しようとすると、莫大な大きさの電
源が必要となって、実現が困難である。そこで、その対
策として、一般的には、プラズマ室に磁場を印加して放
電を容易にする方法や、例えばマグネトロンＲＩＥ或い
はＥＣＲドライエッチング技術が開発されてきた。

【０００６】このようなマグネトロンＲＩＥ装置とし
て、例えば特開昭６１−０３４１７７号公報に開示され
るものがある。これは、ウェハ試料台の裏面から磁場を
印加し、電子をこの磁場でマグネトロン運動させて、高
密度プラズマを発生させるものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のマグネトロンＲＩＥ装置では、以下に説明するよう
な問題があった。

【０００８】すなわち、従来のマグネトロンＲＩＥ装置
では、プラズマの局所的な偏りをマグネットを駆動させ
ることにより均等にしようとしているが、瞬時の磁場が
マグネットと同じ分布であるため、プラズマ発生密度の
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。すなわち、磁場によ
ってプラズマ密度を均一にすることは困難である。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たり、局
所的な電荷の蓄積が発生して試料表面に入射するイオン
軌道が乱され、エッチング後の側面に反りを生じる（ボ
ウイング）等の不具合を生じる。

【０００９】一方、ＥＣＲ装置でも、一般的に磁場がチ
ャンバの径方向に分布をもつため、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、上述と同様の不具合を生じる。

【００１０】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、通常の高周波電源を使用しながら高
真空中でのプラズマの発生を容易化する手段を講ずるこ
とにより、過大な電源電圧を必要とすることなく、高密
度で均一性に優れたプラズマの発生を実現し、微細加工
性に優れ、かつデバイスに与える損傷の少ないプラズマ
発生方法及びプラズマ発生装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、具
体的に請求項１の発明の講じた手段は、プラズマ発生方
法として、高周波電源と接続される少なくとも１つの電
圧印加用電極及びアース電極が配設されたチャンバを準
備し、チャンバ内を真空状態にまで減圧し、上記高周波
電源を介して、上記電圧印加用電極に少なくともプラズ
マ発生時には電源電圧よりも高い電圧を印加する方法で
ある。

【００１２】請求項２の発明の講じた手段は、請求項１
の方法において、上記高電圧でプラズマを発生させた
後、電圧印加用電極への印加電圧を電源電圧まで下げ
て、チャンバ内のプラズマ状態を維持させる方法であ
る。

【００１３】請求項３の発明の講じた手段は、プラズマ
発生方法として、高周波電源と接続される少なくとも１
つの電圧印加用電極及びアース電極が配設されたチャン
バを準備し、チャンバ内を真空状態にまで減圧し、上記
高周波電源を介して、上記電圧印加用電極に電圧を印加
する時には電圧印加用電極とアース電極との距離を短く
する一方、プラズマが発生した後は、両電極間の距離を
長くする方法である。

【００１４】請求項４の発明の講じた手段は、プラズマ
発生装置として、内部が真空状態に維持可能なチャンバ
内に、少なくとも１つの電圧印加用電極と、アース電極
とを配設する。そして、上記チャンバ内を真空状態に維
持するよう内部を減圧する減圧手段と、上記電圧印加用
電極に高周波電力を供給する高周波電源と、上記電圧印
加用電極に高周波電源の電圧よりも高い電圧を印加する
高電圧印加手段とを設ける構成としたものである。

【００１５】請求項５の発明の講じた手段は、上記請求
項４の発明において、高電圧印加手段を、高周波電源と
電圧印加用電極との間の回路に接続される共振回路で構
成したものである。

【００１６】請求項６の発明の講じた手段は、上記請求
項５の発明において、上記共振回路を、上記チャンバ内
で上記電圧印加用電極とは所定の間隙を隔てて設置され
る付加電極と上記電圧印加用電極との間で形成される容
量を容量要素とする共振回路で構成したものである。

【００１７】請求項７の発明の講じた手段は、上記請求
項５又は６の発明において、共振回路を、高周波電源の
回路と導通，非導通の切り換え可能に設けたものであ
る。

【００１８】請求項８の発明の講じた手段は、上記請求
項４，５，６又は７記載のプラズマ発生装置において、
電圧印加用電極を、互いに一定の位相差で高周波電圧が
順次印加される複数の電極で構成したものである。

【００１９】請求項９の発明の講じた手段は、プラズマ
発生装置として、内部が真空状態に維持可能なチャンバ
内に、少なくとも１つの電圧印加用電極と、アース電極
とを配設し、上記チャンバ内を真空状態に維持するよう
内部を減圧する減圧手段と、上記電圧印加用電極に高周
波電力を供給する高周波電源と、上記電圧印加用電極と
アース電極との間の距離を可変に調節する距離調節機構
とを設ける構成としたものである。

【００２０】請求項１０の発明の講じた手段は、上記請
求項４，５，６，７，８又は９の発明において、アース
電極を、チャンバの壁部で構成したものである。

【００２１】

【作用】以上の方法により、請求項１の発明では、電圧
印加用電極に高周波電源から高周波電力が供給される
と、プラズマが発生する際に、高周波電源の電圧よりも
高い電圧が電圧印加用電極に印加されるので、チャンバ
内が高真空でも容易に放電が開始され、プラズマが発生
する。すなわち、高真空中でイオンの平均自由行程が長
くなりイオンの方向が揃うので、高真空中で磁場の印加
によって放電を開始させるもののごとく不均一なプラズ
マ密度の発生を招くことがなく、均一な密度のプラズマ
が発生する。したがって、実現可能な規模の高周波電源
を利用しながら、高密度かつ均一性のよいプラズマを生
ぜしめることが可能となる。また、デポジション性のガ
スも不要なので、チャンバ内にデポ膜の形成がほとんど
なく、チャンバのクリーニング頻度が少なくて済み、さ
らに、ポンプのメンテナンスサイクルも短くて済むこと
になる。

【００２２】請求項２の発明では、プラズマが発生した
後、電圧印加用電極への印加電圧が電源電圧まで下げら
れるが、すでに放電が行われているので、そのままプラ
ズマ状態は維持される。そして、電圧が電源電圧まで低
下することで、電力を浪費することなく、プラズマを利
用したエッチング等の加工が継続される。

【００２３】請求項３の発明では、プラズマ発生時に
は、電圧印加用電極とアース電極との間の距離が短いの
で、高真空状態でも放電しやすい状態となり、プラズマ
の発生が容易になる。一方、プラズマ発生後は、両電極
間の距離が長くなっても、いったん放電していることで
プラズマは維持され、プラズマの状態を適正に調整する
ことが可能となる。

【００２４】請求項４の発明では、減圧手段によって、
チャンバ内部が高真空状態まで減圧された状態で高周波
電源から電圧印加用電極に高周波電力が供給されると同
時に、高電圧印加手段により、電圧印加用電極に高電圧
が印加されるので、容易に放電が開始されプラズマが発
生する。したがって、高真空状態におけるイオンの平均
自由行程の拡大による高密度かつ均一なプラズマが得ら
れる。

【００２５】請求項５の発明では、プラズマの発生時、
高周波電源の回路と共振回路との間で共振現象が生じる
ことで、電圧印加用電極に電源電圧以上の電圧が印加さ
れる。したがって、請求項４の発明の作用が容易に得ら
れることになる。

【００２６】請求項６の発明では、付設電極と電圧印加
用電極との間の結合容量を利用して、共振回路の容量要
素が形成されるので、上記請求項４の発明の作用が容易
に得られることになる。

【００２７】請求項７の発明では、プラズマの発生時に
は共振回路が高周波電源の回路と導通状態に、プラズマ
が発生した後には共振回路が高周波電源と切り離される
ように切換えることが可能となり、プラズマ発生後プラ
ズマ状態の維持に不必要な電力の供給を回避することが
可能となる。

【００２８】請求項８の発明では、電圧印加用電極の間
で位相が変動する高周波電力が印加されると、プラズマ
中に回転する磁場が生じ、電子の滞溜時間が増大するこ
とで、イオン化効率が向上する。

【００２９】請求項９の発明では、プラズマの発生時に
は電圧印加用電極とアース電極との間の距離を短くして
放電を容易とし、プラズマ発生後は両電極間の距離を長
くすることで、プラズマ状態を適正に維持することが可
能となる。

【００３０】請求項１０の発明では、チャンバの一部が
アース電極として機能するので、アース電極を別途設置
しなくても、容易にプラズマ状態が発生することにな
る。

【００３１】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図１〜図４
に基づき説明する。図１は、実施例に係るドライエッチ
ング装置の構成を示す。同図に示すように、接地され内
壁がセラミック，ポリテトラフロロエチレン，石英等の
絶縁物で被覆された直径約３５ｃｍのチャンバ１内に
は、高周波電力が印加されるとともに試料台でもある下
部電極２と、アース電極として機能する上部電極３と、
上記下部電極２と同心位置に配置され、直流的にフロー
ティングな付設電極である円筒状の側方電極４とが配設
されている。側方電極４は、１／４波長以下の長さの誘
導負荷（インダクタンス）としての性質を有する高周波
ケーブル５とインピーダンスチューニングボックス６及
びスイッチ７を介してアースに接続されている。スイッ
チ７はプラズマ検知器８の信号により作動し、プラズマ
発生後所定の時間が経過してからオープンするように設
定できる。電極２，４と電極３との間の距離は共に１〜
１５ｃｍに任意に設定できる。放電開始電圧と電極間距
離についてはパッシェンの法則が適用でき、一定の圧力
下では、放電開始電圧が極小となる電極間距離ｄmin が
存在する、電極３，４間距離は通常このｄmin に近い値
にすることが望ましい。また、スパッタによる汚染防止
のため電極２，３，４の表面にはアルマイト加工が施さ
れている。

【００３２】チャンバ１には、エッチングガスがマスフ
ローコントローラ４０及びバルブ４１を介してガス導入
口４２から導入可能に構成されている。そして、チャン
バ１内の雰囲気はロータリポンプ４１とターボ分子ポン
プ４３により高真空状態０．１〜１００Ｐａまで減圧可
能になされており、圧力制御バルブ４５により目標値に
調整されている。下部電極２には、整合回路９を介して
高周波電源１０から１００ＫＨｚ〜３００ＭＨｚの高周
波電力が供給可能になされている。

【００３３】また、インピーダンスチューニングボック
ス６は、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、Ｌ型，π型
又はＴ型回路で構成されたインピーダンスチューナーで
あって、該インピーダンスチューニングボックス６によ
り、側方電極４からみた負荷のインピーダンスが誘導性
となるようにチューニングされる。

【００３４】次に、上記構成のプラズマ発生装置を利用
したポリシリコン膜のドライエッチング工程について説
明する。図３は工程の手順を示すフロ―チャ―ト、図４
（ａ），（ｂ）は被加工物である基板の断面状態の変化
を示す図である。

【００３５】図４（ａ）に示すように、被加工物は、Ｓ
ｉ基板２４の上に熱酸化によるシリコン酸化膜２３を介
してポリシリコン膜２２が堆積されたものである。ただ
し、ポリシリコン膜２２の上には、マスクとなるフォト
レジスト膜２１が形成されている。

【００３６】まず、ステップＳＴ１で、Ｃｌガス流量と
圧力とを設定する。ここでは、Ｃｌガス流量が５０ｓｃ
ｃｍ、真空度２Ｐａである。次に、ステップＳＴ２で、
ガスの流量，圧力が適正か否かを判断し、それらが適正
になると、ステップＳＴ３に進んで、高周波電力を下部
電極２１に印加する。ここでは、下部電極２に周波数１
３．５６ＭＨｚで電力２００Ｗを印加している。そし
て、ステップＳＴ４で、プラズマが発生したか否かを判
断して、プラズマが発生すると、５秒経過してからステ
ップＳＴ５に進み、スイッチ７をオープン状態にする。
プラズマの発生は、プラズマ検知器８により、プラズマ
からの光を光学フィルタや分光器で分光し、プラズマ中
の励起粒子からの特定波長の光強度を検出して行われ
る。その後、ステップＳＴ６で、基板の状態からエッチ
ングの終点を検出すると、ドライエッチングを終了す
る。

【００３７】上記ドライエッチングにより、図４（ｂ）
に示すように、フォトレジスト膜２１の開口部のポリシ
リコン膜２２が除去され、フォトレジスト膜２１のパタ
ーンに沿ってポリシリコン膜２２がパターニングされ
た。つまり、良好なエッチング形状が得られた。このと
き、エッチング速度は、３５０ｎｍ／ｍｉｎ．、シリコ
ン酸化膜２３に対する選択比は「７」、エッチング速度
のバラツキは約３％であった。また、エッチング処理後
のシリコン酸化膜２３の耐圧評価を行ったところ、電荷
の蓄積による破壊は認められなかった。

【００３８】このようなプラズマ発生装置と、従来のプ
ラズマ発生装置とのプラズマ発生の圧力依存性に関する
比較を図５に示す。従来のプラズマ発生装置では、１０
Ｐａ程度より低圧力では安定な放電が生じないが、本発
明のプラズマ発生装置では、０．１Ｐａ程度まで安定な
放電が生じる。なお、Ａｒガス圧力０．１Ｐａで、下部
電極２に周波数５０ＭＨｚで１００Ｗの電力を印加し、
５×１０⁹ cm^-3程度の電子密度が得られた。

【００３９】この結果から、従来のプラズマ発生装置を
用いたドライエッチングに比べ、低パワーでデポジショ
ン性のガス（例えばＨＢｒ）を用いずに、しかも磁場の
印加なしに良好なｎ+ ポリシリコンのエッチング特性が
得られることがわかる。

【００４０】なお、本実施例では、エッチング装置に本
発明のプラズマ発生方法或いはプラズマ発生装置を適用
した例について説明したが、本発明はかかる実施例に限
定されるものではなく、例えばプラズマＣＶＤや、スパ
ッタリング、イオン注入装置のイオン源等、高真空プラ
ズマが必要とされるすべての装置に適用が可能であるこ
とはいうまでもない。

【００４１】ここで、上記プラズマ発生方法及びプラズ
マ発生装置によるプラズマの発生機構について考察す
る。

【００４２】下部電極２に高周波電力が印加され、まだ
プラズマの発生していない瞬間には、直流的にフローテ
ィングな側方電極４と下部電極４との間には、高真空の
空間を介して非常に小さい容量性の結合が存在する。こ
の下部電極２と側方電極との容量をＣｐ、インピーダン
スチューニングボックス６の容量をＣｌとすると、側方
電極は直流的にフローティングなので、Ｃｐよりも遥か
に大きい容量ＣｌがＣｐに直列接続されたことになる。
また、側方電極４は高周波ケーブル５を介して最終的に
高周波電源１０に接続されているので、結局、図５
（ａ）に示すような閉回路が形成されていることにな
る。その場合、Ｃｐは極めて小さい（通常１ｐＦ程度）
ので、この閉回路の中では最大のインピーダンスを有す
る。また、電気回路理論でよく知られているように、高
周波ケーブル５を集中回路素子とみなすと、１／４波長
以下の長さの場合、誘導性負荷となる。通常使用される
高周波の波長は数メートル以上なので、高周波ケーブル
５はインダクタンスＬと表すことができる。

【００４３】この電気回路に高周波電力を印加した場合
には、直列共振を生じ、高周波電源１０から供給される
電圧よりも高い電圧が発生する。このことは、例えば
（「電気回路（１）」 熊谷三郎他共編 オーム社 昭
和４３年）の６２頁に記載されている。

【００４４】すなわち、回路の抵抗をｒとし、共振点に
おける角周波数をωとすると、 ωo ＝１／√（Ｌ・Ｃｐ） と近似でき、Ｑ値は下記式 Ｑ＝ωo ・Ｌ／ｒ で表される。

【００４５】つまり、この共振現象では、上記式のごと
く、インダクタンスＬと容量Ｃｐとで決定される共振周
波数ｆo （＝ωo ／２π）で最大となり、電源電圧のＱ
倍の電圧がＬ及びＣに現れることになるが、周波数が共
振周波数から外れていても、閉回路のＱ値（直流成分で
決まる）により決定される周波数範囲であれば、図５
（ｂ）に示すように、この効果が認められる。容量Ｃｐ
はこの閉回路中で最大のインピーダンスなので、この高
電圧がほぼこの容量Ｃｐをもつ容量要素に印加される。
そして、このように、高周波電源１０の電源電圧以上の
高電圧が印加されるので、高真空中にも拘らず容易に放
電が生じることになる。

【００４６】以上のように、本発明のプラズマ発生装置
では、従来のプラズマ発生装置によるドライエッチング
に比べて、高真空でデポジション性のガス（例えばＨＢ
ｒ）を用いずに良好なｎ+ ポリシリコンのエッチング特
性が得られることがわかる。これは、高真空でイオンの
散乱が少なく方向性が揃っているためである。デポジシ
ョン性のガスを使用しないので、寸法精度も良好であ
り、密なパターンと粗なとの寸法差は０．０１μｍ以内
であり、従来のＨＢｒを用いたエッチングでの寸法差が
０．０５μｍであったことに比べて格段に向上してい
る。

【００４７】なお、上記実施例では、プラズマの発生
後、側方電極４を高周波的にオープンにすることによ
り、プラズマ発生の効率化を図っているが、本発明はか
かる実施例に限定されるものではなく、接続したままで
もよい。ただし、プラズマ発生後は電極間容量Ｃｐはプ
ラズマのシース容量により決まる値となり、通常プラズ
マの発生していない場合の数百倍になる。このため、直
列共振のメリットはなくなり、むしろ放電に寄与しない
回路に不要な電力を供給することになって、電力の利用
効率を低下させる原因となる。したがって、チャンバ１
内のプラズマ発生を検知するプラズマ検知器８を配設
し、その信号によりスイッチ７を開いて、側方電極４に
接続されている回路を切り離すように構成することで、
電力の利用効率の悪化を防止しうる。

【００４８】また、上記実施例では、高周波電源の回路
に付設する共振回路として、直流的にフローティングな
側方電極４と、インダクタンス要素となる高周波ケーブ
ル５と、大容量のインピーダンスチューニングバックス
６とからなるＬＣ型共振回路を設けたが、本発明はかか
る実施例に限定されるものではない。例えば、側方電極
４等の代わりにコンデンサやインダクタンス等を配設し
た電気回路を電源の回路に接続するようにしてもよい。

【００４９】なお、上記実施例では、アース電極として
上部電極３を配設したが、本発明はかかる実施例に限定
されるものではなく、チャンバ１がアース電極として機
能するようにしてもよい。

【００５０】また、交互に位相が異なる高周波電力が印
加される複数個例えば４個の電極を配置してもよい。そ
の場合、回転磁場によって電子がサイクロイド運動する
ことによって、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著効が得られる。

【００５１】さらに、図は省略するが、例えば上記実施
例における図１の構成で、上部電極３と下部電極２との
間の距離を可変に調節する距離調節機構を設け、プラズ
マを発生させるときには電極間距離を短くし、プラズマ
が発生してしまうと電極間距離を長くするように手動或
いは自動で調節するようにしてもよい。その場合にも、
プラズマ発生時点では、電極間距離が近いので高真空で
も容易にプラズマが発生し、いったんプラズマが発生す
ると、その後電極間距離が長くなってもプラズマ状態が
維持されるので、プラズマ状態をその加工に適した適正
なものとできる。したがって、上記実施例と類似の効果
が得られることになる。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、プラズマ発生方法として、プラズマが発生する
際、高周波電源の電圧よりも高い電圧を電圧印加用電極
に印加するようにしたので、高真空でも容易に放電を開
始させてプラズマを発生させることができ、よって、磁
場を印加することなく、プラズマ密度の均一化を図るこ
とができる。

【００５３】請求項２の発明によれば、プラズマ発生方
法として、請求項１の発明に加えて、プラズマが発生し
た後、電圧印加用電極への印加電圧を電源電圧まで下げ
るようにしたので、電力の浪費を回避することができ
る。

【００５４】請求項３の発明によれば、プラズマ発生方
法として、プラズマ発生時には、電圧印加用電極とアー
ス電極との間の距離を短くする一方、プラズマ発生後は
両電極間の距離を長くするようにしたので、高真空中に
おけるプラズマの発生の容易化とその後のプラズマ状態
の適正化とを図ることができる。

【００５５】請求項４の発明によれば、プラズマ発生装
置として、チャンバ内に、電圧印加用電極、アース電極
及び被加工物の取付部を配設するとともに、チャンバ内
部を減圧する減圧手段と、電圧印加用電極に高周波電力
を供給する高周波電源と、電圧印加用電極に高周波電源
の電圧よりも高い電圧を印加する高電圧印加手段とを設
ける構成としたので、高真空状態でも容易に放電を開始
させてプラズマを発生させることができ、よって、高真
空状態におけるイオンの平均自由行程の拡大によるプラ
ズマ密度の均一性の向上を図ることができる。

【００５６】請求項５の発明によれば、上記請求項４の
発明において、高電圧印加手段を、高周波電源の回路に
接続される共振回路で構成したので、プラズマの発生
時、共振現象を利用して請求項４の発明の効果を容易に
発揮することができる。

【００５７】請求項６の発明によれば、請求項５の発明
において、共振回路を、チャンバ内に設置した付加電極
と電圧印加用電極との間で形成される容量を容量要素と
する共振回路で構成したので、各電極間の結合容量を利
用して、容易に共振現象を生ぜしめることができる。

【００５８】請求項７の発明によれば、上記請求項５又
は６の発明において、共振回路を高周波電源の回路と断
接切り換え可能に構成したので、プラズマ発生後は不必
要な電力の供給を回避することできる。

【００５９】請求項８の発明によれば、請求項４，５，
６又は７の発明において、電圧印加用電極を、互いに一
定の位相差で高周波電圧が順次印加される複数の電極で
構成したので、イオン化効率の向上を図ることができ
る。

【００６０】請求項９の発明によれば、プラズマ発生装
置として、チャンバ内に、電圧印加用電極、アース電極
及び被加工物の取付部を配設するとともに、チャンバ内
部を減圧する減圧手段と、電圧印加用電極に高周波電力
を供給する高周波電源と、電圧印加用電極とアース電極
との間の距離を可変に調節する距離調節機構とを設ける
構成としたので、プラズマの発生時には電圧印加用電極
とアース電極との間の距離を短くして放電を容易とし、
プラズマ発生後は両電極間の距離を長くすることで、プ
ラズマ状態を適正に維持することができる。

【００６１】請求項１０の発明によれば、請求項１，
２，３，４，５，６，７，８又は９の発明において、チ
ャンバの一部をアース電極として機能させるようにした
ので、アース電極を別途設置することなく、容易にプラ
ズマを発生させることができ、よって、コストの低減を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係るプラズマ発生装置の構成を概略的
に示す斜視図である。

【図２】インピーダンスチューニングボックスの内部を
示す電気回路図である。

【図３】実施例に係るプラズマ発生の手順を示すフロ―
チャ―ト図である。

【図４】ポリシリコン膜を有する基板のドライエッチン
グによる変化の過程を示す断面図である。

【図５】従来のプラズマ発生装置と本発明のプラズマ発
生装置との真空度に対するプラズマ発生状態の相違を比
較する図である。

【図６】プラズマ発生装置の電源−電極間の等価回路及
び周波数特性を示す図である。

【符号の説明】

１ チャンバ ２ 下部電極（電圧印加用電極） ３ 上部電極（アース電極） ４ 側方電極（容量要素） ５ 高周波ケーブル（インダクタンス要素） ６ インピーダンスチューニングボックス ７ スイッチ ８ プラズマ検知器 ９ 整合回路 １０ 高周波電源 ２１ フォトレジスト膜 ２２ ポリシリコン膜 ２３ シリコン酸化膜 ２４ Ｓｉ基板 ４０ ガスフローコントローラ ４１ バルブ ４２ ガス導入口 ４３ ターボ分子ポンプ ４４ ロータリーポンプ ４５ 圧力制御バルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２３Ｆ 4/00 Ａ 8417−4Ｋ Ｈ０１Ｌ 21/203 Ｓ 8719−4Ｍ 21/205 21/3065 21/31 (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

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高周波電源と接続される少なくとも１つ
   の電圧印加用電極及びアース電極が配設されたチャンバ
   を準備し、 チャンバ内を真空状態にまで減圧し、 上記高周波電源を介して、上記電圧印加用電極に少なく
   ともプラズマ発生時には電源電圧よりも高い電圧を印加
   することを特徴とするプラズマ発生方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載のプラズマ発生方法におい
   て、 上記高電圧でプラズマを発生させた後、電圧印加用電極
   への印加電圧を電源電圧まで下げて、チャンバ内のプラ
   ズマ状態を維持させることを特徴とするプラズマ発生方
   法。
3. 【請求項３】 高周波電源と接続される少なくとも１つ
   の電圧印加用電極及びアース電極が配設されたチャンバ
   を準備し、 チャンバ内を真空状態にまで減圧し、 上記高周波電源を介して、上記電圧印加用電極に電圧を
   印加する時には電圧印加用電極とアース電極との距離を
   短くする一方、プラズマが発生した後は、両電極間の距
   離を長くすることを特徴とするプラズマ発生方法。
4. 【請求項４】 内部が真空状態に維持可能なチャンバ内
   に、少なくとも１つの電圧印加用電極と、アース電極と
   を配設するとともに、 上記チャンバ内を真空状態に維持するよう内部を減圧す
   る減圧手段と、 上記電圧印加用電極に高周波電力を供給する高周波電源
   と、 上記電圧印加用電極に高周波電源の電圧よりも高い電圧
   を印加する高電圧印加手段とを備えたことを特徴とする
   プラズマ発生装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載のプラズマ発生装置におい
   て、 高電圧印加手段は、高周波電源と電圧印加用電極との間
   の回路に接続される共振回路であることを特徴とするプ
   ラズマ発生装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載のプラズマ発生装置におい
   て、 上記共振回路は、上記チャンバ内で上記電圧印加用電極
   とは所定の間隙を隔てて設置される付加電極と上記電圧
   印加用電極との間で形成される容量を容量要素とする共
   振回路であることを特徴とするプラズマ発生装置。
7. 【請求項７】 請求項５又は６記載のプラズマ発生装置
   において、 共振回路は、高周波電源の回路と導通，非導通の切り換
   え可能に設けられていることを特徴とするプラズマ発生
   装置。
8. 【請求項８】 請求項４，５，６又は７記載のプラズマ
   発生装置において、 電圧印加用電極は、互いに一定の位相差で高周波電圧が
   順次印加される複数の電極であることを特徴とするプラ
   ズマ発生装置。
9. 【請求項９】 内部が真空状態に維持可能なチャンバ内
   に、少なくとも１つの電圧印加用電極と、アース電極と
   を配設するとともに、 上記チャンバ内を真空状態に維持するよう内部を減圧す
   る減圧手段と、 上記電圧印加用電極に高周波電力を供給する高周波電源
   と、 上記電圧印加用電極とアース電極との間の距離を可変に
   調節する距離調節機構とを備えたことを特徴とするプラ
   ズマ発生装置。
10. 【請求項１０】 請求項４，５，６，７，８又は９記載
    のプラズマ発生装置において、 アース電極は、チャンバの壁部であることを特徴とする
    プラズマ発生装置。