JPH0777213B2

JPH0777213B2 - ガス反応加工方法

Info

Publication number: JPH0777213B2
Application number: JP1138330A
Authority: JP
Inventors: 豊林; 康司近藤; 賢一石井; 英太木下
Original assignee: 工業技術院長
Priority date: 1988-06-21
Filing date: 1989-05-31
Publication date: 1995-08-16
Anticipated expiration: 2010-08-16
Also published as: JPH0271516A; US4950376A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明はガス反応加工方法に関し、特に半導体基板や各
種薄膜等の試料をプラズマ・ガスでエッチングしたり、
酸化や窒化する等、各種ガス反応加工をなすに際し、試
料表裏面間に生じ得る表裏面電位差に基づき当該試料に
もたらされる劣化を防止ないし軽減するための改良に関
する。

［従来の技術］例えば半導体試料のドライ・エッチングについて考えて
みると、これに従来から良く使用されている装置には、
プラズマ・エッチング装置とかリアクティブ・イオン・
エッチング（RIE）装置がある。

しかし、これらの装置では、減圧室内で互いに向かい合
った一対の平行平至電極間に高周波電圧を印加し、それ
により発生させたプラズマを、あらかじめどちらか一方
の電極表面に装着した試料に直接に照射することによっ
てエッチングを行なうため、試料表面にプラズマ中のイ
オンが高エネルギで衝突し、物理的な損傷を起こすこと
が多かった。

そこで従来からも、こうした欠陥を除くため、ECR（Ele
ctron Cyclotron Resonace:電子サイクロトロン共鳴）
型のイオン源を用いたプラズマ・エッチング装置が提案
された。

すなわち、この装置では、加工すべき試料の保持部位と
は離れた所に設けたプラズマ発生部において、減圧ガス
にマイクロ波と直流磁界を印加し、発生したプラズマ中
の電子をサイクロトロン運動させることにより、当該プ
ラズマ中でのイオン化率を高め、高密度、長寿命なプラ
ズマを発生させた後、これを試料保持部位にまで輸送
し、そこでエッチング加工に当たらせるようにしてお
り、したがって、プラズマの発生環境下に試料がないこ
とから、直接的な衝突イオンによる試料表面の損傷とい
う問題は確かに改善された。

［発明が解決しようとする課題］しかし、このようなECR型のプラズマ・エッチング装置
でも、今度は、上記に代わる新たな問題として、特に表
面に薄い絶縁膜が形成されているような試料の場合、当
該絶縁膜に劣化を来たし易いことが指摘されてきた。

そこで、本発明者においてその原因を追及した所、これ
は、試料表面にプラズマ・ガス中のイオン、電子等が蓄
積されて、試料の表裏面間にかなり大きな電位差を発生
するがため、ということが分かった。

さらに、こうした知見を得た結果からしてみると、上記
のようなECR型の装置に限ることなく、試料の保持部位
から離れた個所でプラズマ・ガスを発生させ、この中に
存在する電離イオンや電子、ラジカル（遊離基：励起原
子ないし分子）を選択的に試料表面にまで輸送すること
により、上記のようなエッチングを始め、酸化、窒化
等、試料に対して何等かのガス反応加工をなす装置にお
いては、こうした試料表面電位の問題はなべて解決すべ
き共通の課題であることも分かった。

本発明はこれに鑑み、試料保持部位とは異なる所で発生
させたプラズマ・ガスを試料保持部位にまで輸送し、そ
こでエッチングや酸化、窒化等、各種ガス反応加工をさ
せる場合において、加工対象試料の表裏面電位差を調整
可能にし、それが望ましくない値になると試料に劣化を
生ずるのをあらかじめ防止せんとしたものである。

［課題を解決するための手段］本発明においては、上記目的を達成するため、試料の保
持部位と、この保持部位とは異なる所に設けられたプラ
ズマ発生部との間の輸送経路途中にあって、プラズマ・
ガスを透過させることのできる透孔構造を持つ制御電極
を設け、この制御電極に実質的に定常的に与える直流電
位によって試料表面電位を制御し、これにより、試料表
裏面電位差を試料の劣化を防ぎ得る値に調整するという
手法を開示する。

ここで、試料表裏面電位差に関しての“試料の劣化を防
ぎ得る値”と言うのは、もちろんただ一点しか存在しな
いものではなく、試料の劣化が生じない値範囲内から選
択された値である。従って以下では、このように試料に
劣化を生まないで済むように制御電極に印加される電位
もしくはその結果としての試料表裏面電位差を単に“適
当値”と称し、適当値の選択幅を単に“適当範囲”と称
する。なお、本発明者の知見では、試料の表裏面電位差
を零にしたとき、絶縁膜の劣化を防ぐ上では良好な結果
が得られることが多かったものの、逆に試料表裏面間に
意図的に零以外の適当なる正または負の電位差を与えた
方が、試料表面に化学反応を生じさせるには都合の良い
こともあった。換言すれば、試料の劣化を防ぎ得る適当
範囲内であれば、他の理由により意図的に制御電位を調
整することも有利なことがある。

また、上記の適当値に関しても、本発明では他のパラメ
ータ、例えばプラズマ発生部分と試料間の距離、マイク
ロ波電力やガス圧力、磁界強度等々のプラズマ発生条件
が変化しない限り、当該適当値として選択した値を定常
的に守るようにするが、しかし現実には、本発明に限ら
ず、一般に制御に関与する技術においてはそうであるよ
うに、例えば適当値がある特定の値であっても、常に寸
分たがわず、その値を維持することは原理的にもできな
い。適当値ないし最適値の周辺には、これを挟んで一般
に正負の方向に所定の範囲に亙る許容範囲が設定される
し、また、具体的な回路構成上も、生じた変動分を補正
するという形で組まれ、さらには補正系の安定化のた
め、系が応答する上限、下限値を異ならせ、ヒステリシ
スを持たせたりもする。本発明でももちろん、このよう
な補償対策は任意に適用することができる。本発明にお
ける“実質的に定常的”と言う句は、このような状況を
も含めての表現である。

同様に用語上の問題として、上記におけるプラズマ・ガ
スとは、先にも述べたように、電離イオン（本来のプラ
ズマ）のみから成立しているガス状体はもとより、この
種のプラズマ加工装置においてはむしろ普通のことのよ
うに、電離イオンに加えてラジカル（遊離基）をも含ん
だ状態や、電子とラジカルから成るガス状体をも包括す
る。

さらに、本発明に用いる制御電極における透孔構造につ
いても、その具体的構造は種々考えられるので限定的で
はなく、少なくとも試料表面にまで、プラズマ・ガスを
所定量通過させることができれば良い。例を挙げるなら
ば、導電線材を編み上げたメッシュ状のものとか、導電
板に多数の円形孔や細長いスリットを多数開けた構造等
は、作り易いし使い易い。

一方、この制御電極に与える電位の印加方法としては、
合理的には次のような手段を挙げることができる。

第一には、専用の直流バイアス電源を用意することであ
る。

例えば、試料の裏面を物理的に支持し、電気的にも当該
試料裏面に接触、導通することにより所定の電位を与え
ている導電性の試料ホルダとか、この試料ホルダに電気
的に導通し、外部回路と導通を採るために引き出されて
いる試料ホルダ端子等、試料の裏面電位と同電位ないし
ほぼ同電位（以下、“実質的に同電位”と記す）となる
電位部分と、上記の制御電極との間に、少なくとも等価
回路上、直列に介在する直流バイアス電源を設けると、
この直流バイアス電源の出力電圧値を正または負の所定
の直流電圧値に設定することで、当然、試料裏面電位に
対する制御電極電位を任意に設定することができ、ひい
ては試料表面電位を制御することができるので、結局、
この直列バイアス電源の出力電圧値調整により、試料の
表裏面間電位差を外部から適当値ないし適当範囲内に調
整することができる。

もちろん、そのようにして試料表面電位を調整した結
果、制御電位に印加される直流バイアス電源の出力電圧
値が零ボルトになったような場合にも、当然、本発明の
範囲内である。

また、本発明方法を実現するために実際に市場に提供さ
れる装置においては、このような直流バイアス電源は制
御電極に専用で、要すれば使用者の操作により、正負い
ずれの方向にもある程度の幅でその出力電圧値を可変に
し得ることが汎用性を増し、望ましいが、逆に、各現場
において、言わば特定の使途に専用の加工装置として提
供されれば足り、加工すべき試料の材質その他、当該試
料の加工に関与する各種加工条件等が画一化されている
ような場合には、それに最適な出力電圧値に固定のバイ
アス電源を持つ装置として出荷されても何等差支えな
い。

制御電極に制御電位を印加する第二の手法としては、上
記同様、導電性試料ホルダとか、その外部引き出し端子
等、試料裏面電位と実質的に同電位となる部位に対し、
制御電極を導体線路や抵抗線路等の導電手段でただ単に
電気的に接続するだけの手法もある。これはつまり、試
料ホルダ電位等、実質的な試料裏面電位自体を制御電極
に所定の制御電位として印加する場合に相当する。

これに対し、制御電極に制御電位を印加する第三の方法
として、自動制御系の導入も考えられる。

すなわち、試料の表裏面電位差を検出し、これが上記し
適当値または適当範囲から外れて誤差分を生じた場合、
制御電極に対し、この誤差分を低減する方向にその電位
を制御する帰還制御系を設ける。

そして、このような帰還制御系の導入に際してはまた、
モニタリング試料の採用も提案する。これは次のような
理由による。

試料そのものの表裏面電位差を検出するには、当該試料
の裏面電位と表面電位を共に検出しなければならない。
しかるに、裏面電位こそ、この試料が乗っている導電性
試料ホルダの電位を検出すること等で簡単に行なえるも
のの、表面電位を検出するのは一般に厄介になる。例え
ば、加工されるべき試料が加工部位に送られてくるたび
に、その表面に直接に電位検出用のプローブ等を接触さ
せる等せねばならない。これは、原理的にはもちろん可
能であっても、余り能率的ではない。

そこで、試料保持部位において試料と同等の環境下にモ
ニタリング試料を設置し、このモニタリング試料の表裏
面電位差を検出して、これが所定の値または所定の範囲
から外れて誤差分を生じた場合、制御電極に対し、この
誤差分を低減する方向に制御電極電位を制御するべく、
帰還制御系を構成すると、加工対象試料が一つ加工を終
わるたびに新しいものに取り替えられても、このモニタ
リング試料はそのまま使うことができ、かつ、その表面
電位検出も、当該モニタリング試料表面に一端を接続し
た固定線路を介し、装置外部に露出の端子にて行なえる
ようになる。

この場合、モニタリング試料としては、加工対象の試料
と同様の構造を持つ構造が制御精度上は最も望ましく、
これを加工対象試料を支持する試料ホルダ上に併置すれ
ば、実質的にモニタリング試料の表面電位ないし表裏電
位差は、ほとんど加工対象試料のそれらと同じになる。

しかし、望ましくはより堅牢な構造で、例えば石英板の
表裏面にそれぞれ金属膜を蒸着したような簡単な構造の
ものでも、十分にその役を果たせることが本発明者によ
り確認されている。

なお、帰還制御自体については、公知のこの種の閉ルー
プ制御原理に従って良く、比例制御（Ｐ制御）のみなら
ず、必要とあらば制御の安定性に鑑みての積分制御（Ｉ
制御）や、初期応答性に鑑みて微分制御（Ｄ制御）等を
適当に組合せることができるが、一般には差動増幅回路
を利用しての単純な比例制御ないし線形制御で足り、簡
単な割に実効がある。

例えば、差動増幅器の正相、逆相の各入力にそれぞれ試
料またはモニタリング試料の裏面電位と表面電位とを与
えて置けば、それら表裏面の間に電位差が生ずると当該
差動増幅器の利得に応じた出力電圧が生ずるので、当該
利得を適当に設定した上でこの出力電圧を制御電極に印
加すれば、それら表裏面電位差を低減する方向に、制御
電極電位を必要な幅だけ、実時間で可変にすることがで
きる。

ただし、すでに述べたように、試料の表裏面電位差が零
であることが常に最も望ましい状態とは限らず、場合に
よっては所定の電位差を置いた方が望ましいということ
もあるので、そのような場合には当然、当該電位差に相
当するバイアス分をその極性に応じ、差動増幅器の正相
または逆相入力に直列に印加し、意図的に相当量のオフ
・セットを与えるべく計れば良い。

全く同様に、試料表裏面電位差が所定の値で安定してい
る場合に、この定常状態が制御電極に措定の電圧を印加
した状態によってのみ、保証されるときには、差動増幅
器の出力に直列に、当該必要な所定値のバイアス電圧を
重畳するべく計れば良い。

［作用］本発明によると、試料保持部位とは異なる個所に設けた
プラズマ発生部にてプラズマ・ガスを発生させ、これを
試料保持部位にまで輸送してから加工に寄与させるタイ
プの各種ガス反応加工方法における改良として、加工時
に生じ得る試料表裏面電位差を積極的に調整することが
できる。

すなわち、制御電極に印加する制御電位を調整すると、
これが試料の表面電位に影響し、結局は試料の表裏面電
位差を変更するので、当該制御電極電位の調整の如何に
より、試料表裏面電位差を試料劣化を防ぎ得る適当値な
いし適当範囲内に収めることができる。

したがって、この種のガス反応加工方法において、試料
表面にプラズマ発生に伴うイオンや電子が蓄積し、指標
表裏面電位差が望ましくない値になっていても、従来は
これを補償するすべがなかったがため、試料表面に特性
劣化を招かざるを得ない状況になっていたのに比し、本
発明によると、このような不都合は、あらかじめ防止な
いし低減することができる。

そして、このような制御電極電位の調整に、既述の構成
による直流バイアス電源を用いた場合には、この直流バ
イアス電源の出力電圧値の調整により、外部から簡単に
試料表裏面電位差の調整を行うことができる。直流バイ
アス電源が使用者の操作にも任される可変電圧源として
構築されている場合には、加工対象試料の種類や加工条
件が変わっても、そのときどきに適当な試料評裏面電位
差制御が行なえ、汎用性が出る。

一方、試料の裏面電位と実質的に同電位となる部位に対
し、制御電極を抵抗線路または導体線路により電気的に
接続した場合には、当該制御電極には常に試料裏面電位
と実質的に同じ電位が与えられることになり、結局は試
料裏面電位にて試料表面電位を制御する格好になるが、
実際上、このような手法でも、制御電極に印加された当
該電位によって試料表面電位が確実に影響を受け、試料
の表裏面間電位差がほとんどなくなるか、あるいは問題
とならない程度に十分低減し得る（すなわち適当な範囲
内に入れ得る）場合も多く、簡単で安価な割に意外と実
効が大きい。

ただし、繰返すが、一般には試料表裏面間の電位差を零
とすることが試料劣化防止の上で最も効果的なことが多
く、したがって極めて望ましいことに間違いはないにし
ても、本発明の原理上からすると、あくまでこれも限定
的なことではなく、一つの実施例であることに変わりは
ない。特殊な場合には、試料の表裏面間に所定の電位差
を置いた方が良いこともあり、そうした場合には当然、
本発明に従い、当該所定の電位差が試料表裏面間に生ず
るように、先に述べた直流バイアス電源等を用い、制御
電極に印加する電圧を調整する。

また、以上のように、定常的な特定の値のバイアス電圧
を印加したり、制御電極を試料表面電位と実質的に同等
な電位部分に単に電気的に接続するのに代え、ないしは
これらに加え、試料の表裏面電位差を検出し、これが上
記適当値または適当範囲から外れて誤差分を生じた場
合、制御電極に対し、この誤差分を低減する方向に制御
電位を制御する帰還制御系を用いると、試料表裏面電位
差の平均値を制御可能なだけでなく、過渡的に生ずるパ
ルス状の変化ないし外乱にも追従し、接触表裏面電位差
の誤差分を瞬時的にも抑制し得るようになる。

実際、試料表面電位を測定してみると、それには高周波
ノイズ等のパルス状成分や、電源周波数のリップル分等
の高周波交流成分が乗っていることがある。プラズマ自
体も安定なものではなく、秒以下の時間単位ではイオ
ン、電子密度も変動する。このような場合に上記のよう
な閉ループ自動制御系を応用すると、例えば先に少し述
べたように、簡単な差動増幅器を用いての比例制御のみ
による場合にさえ、一般に十分な高速応答を期待し得、
これらのパルス状外乱成分やリップル成分、プラズマ変
動による試料表裏面電位差をも経時的に常に適当範囲内
に抑制することができる。

この場合にも、誤差分の生じていない定常状態において
所定の値の制御電極電位が要求される場合には、制御電
極に対し定常的に直流バイアス電圧を重畳して置けば良
いし、試料表裏面電位差にも零意外の適当値を設定する
場には、当該表裏面電位差の検出入力側にてそれに応じ
た直流バイアス電圧を追加すれば良い。

もちろん、試料保持部位において試料と同等の環境下に
モニタリング試料を設置し、このモニタリング試料の表
面電位ないし表裏面電位差に基づき、上記した帰還制御
系を動作させる場合には、加工対象試料の表面電位を直
接に検出する必要はなくなるので、この種のガス反応加
工方法の実際において同種の試料を連続的に加工して行
くに際し、現実に即した極めて合理的な手段となる。

［実施例］第１図には、本発明をECR型プラズマ源を利用したプラ
ズマ・エッチング装置に適用する場合として、この種装
置に既存の構造に対し、本発明の適用に適当なるような
追加の構成要素を付した、言わば改良型のECR型ガス反
応加工装置10が示されている。

まず、既存構成と同様で良い部分から説明すると、プラ
ズマ発生部としてのプラズマ室11があり、この室11内に
は、導波管12を介してマイクロ波が、またガス導入管14
を介してプラズマ化すべきガスが送られてくる。

一方、プラズマ室11の外側には、室内に直流磁界を発生
されるマグネット・コイル13が設けられ、プラズマ室11
内にガス導入管14を介して導入された減圧ガスに、導波
管12を介して送られてくるマイクロ波と、このマグネッ
ト・コイル13により発生させたECR現象生成のための臨
界磁界以上の直流磁界とを印加すると、当該プラズマ室
内にて発生したプラズマ中の電子がサイクロトロン運動
してプラズマ中でのイオン化率を高めるのに寄与し、高
密度、長寿命なプラズマが得られる。

プラズマ室11の下部は開口となっていて、減圧室ないし
ガス反応加工室15に継がっている。

このガス反応加工室15内には、電極16と、その周囲を絶
縁しながら囲む絶縁材17とから成る試料ホルダ18が設け
られ、その表面に、加工すべき試料33が載せられる。

したがって、試料33の裏面電位は、この場合、試料ホル
ダ電極16に与えられている電位となり、当該試料ホルダ
電極16は、試料ホルダ電極端子19にて外部の電源21に接
続可能となっている。

図示の場合、当該外部電源21が正負に任意の値（零ボル
ト、すなわち接地を含む）を採り得る状態を模式的に示
すべく、切換スイッチ24でどちらか一方が選択される一
対の正負可変直流電源21として示してある。

また、必要に応じ、当該電源電位供給線路中には、直列
インダクタ23で模式的に代表させた高周波遮断用ロー・
パス・フィルタ23が挿入されることもある。当然、当該
試料ホルダ18ないし試料ホルダ電極16の電位、ひいては
試料33の裏面電位は試料ホルダ電極端子19を介し、常に
測定することもできる。

なお本実施例で用いた装置では、詳しい構造は省略する
が、通常の機械的な工夫により、試料ホルダ18の高さ位
置、つまりプラズマ室11と試料ホルダ18ないし試料33と
の相対距離を調整可能としており、この点は後述する他
の実施例でも同様にするのが良い。

ガス反応加工室15には排気管22も接続され、このガス反
応加工室15とプラズマ室11内を適当な真空度に設定する
ことができ、また、プラズマ室11内にて発生させたプラ
ズマ・ガスは、プラズマ室11と試料ホルダ18の間にあっ
て選択的に開閉する回転式のシャッタ20により、試料33
に対し、選択的に照射可能となっている。

このような構成に加え、図示のECR型ガス反応加工装置1
0では、本発明の適用を受けるための追加の構成子とし
て、例えばメッシュ状に加工されることにより、プラズ
マ・ガスを通過させ得る導電性の制御電極30を有してい
る。換言すれば、本発明要旨構成中に言う制御電極の透
孔構造は、この実施例の場合、導電線材を編み上げたメ
ッシュという網目構造で満たされている。

この制御電極ないしメッシュ電極30は、試料ホルダ18に
固定された絶縁性の支持具32により、試料33の上方に支
持されていて、また、図中では詳しく示していないが、
通常の簡単な機械組立技術を利用し、その高さをある程
度、変更ないし調整可能となっている。これについても
また、後述の他の実施例において、同様の構造とするの
が良い。

さらに、本発明の趣旨に従い、メッシュ電極30に適当な
る制御電位を印加するため、適当なるシールド線を介
し、外部にこのメッシュ電極30の電気的な導通を採るた
めの端子31が備えられ、この端子31を介してメッシュ電
極30に所定の直流電位を印加するための電位供給手段と
しては、一対の正負可変直流バイアス電源34や、試料ホ
ルダ16（ひいては試料33の裏面）の電位を伝える導体線
路35とか抵抗線路36が示されており、これら一対の正負
直流バイアス電源34や導体線路35、抵抗線路36は、各場
合に応じ、その中のどれか一つを選択すれば良いことを
模式的に表すため、切換スイッチ38で切換え使用できる
ように示されている。

なお、このメッシュ電極30への電位供給線路中にも、必
要に応じ、インダクタンス37で模式的に示したような高
周波遮断用のロー・パス・フィルタ37を挿入することが
できるし、当該メッシュ電極30の電位は、メッシュ電極
端子31を介し、要すればいつでも測定することができ
る。

このような装置において、本発明の効果を実証するた
め、次のような実験を行なった。

まず、メッシュ電極30として、直径1mmのステンレス線
を5mm間隔で編んだものを用意し、これを試料ホルダ18
の表面から約30mmの高さ位置に保持させ、プラズマ室11
と試料ホルダ18間の距離は110mmに測定した。

プラズマ室11内を５×10^-7Torr以下まで真空に引いた
後、プラズマ化すべきガスとして六弗化硫黄（SF₆）ガ
スをガス導入管14を介し、約3cc/分で流しながら、プラ
ズマ室11およびガス反応加工室15内の真空度を1.5×10
^-4Torrに保ち、一方で導波管12を介し200Wのマイクロ波
をプラズマ室11内に導きながら、マグネット・コイル13
に流す電流をECR現象が生起するまで増加させて（実験
装置では16Aを要した）、プラズマ室11内にプラズマを
発生させ、回転シャッタ20を開いて試料33に照射した。

試料33は、一般的に試料表面に蓄積される荷電粒子の影
響を調べるため、特別に作成したもので、面方位（10
0）、導電型はｎ型、抵抗率は0.2〜0.4Ωcmのシリコン
・ウエハの表面を熱酸化して厚味約510nmの酸化膜を形
成し、さらにその上に表面電極として、およそ0.207cm²
の面積に亘り、アルミニウム・ドット・パターンを形成
したMOSダイオード構造である。

上記のようにして発生させたプラズマ・ガスを照射する
ことにより、当該実験試料33の表面には荷電粒子が蓄積
され、表面電位が発生するが、この電位は、上記実験試
料の表面に形成したドット状表面電極に一端を接触さ
せ、他端を装置外部の高入力インピーダンス測定器に接
続したシールド線をこの実験用に別途に設けて測定し
た。

この測定の結果、実験試料表面に形成された電極の電位
（試料表面電位）V_surfaceはプラズマ照射とほとんど同
時にステップ状に変化するが、直ぐ一定値に落ち付き、
またこの定常状態となったときの値は、照射されるプラ
ズマ密度が一様ならば、酸化膜厚にはほとんど依存しな
いことが分かった。

しかし、この表面電位V_surfaceは、電源21から供給され
る試料ホルダ18の電位V_holderを変えたり、本発明方法
を実現するために設けた制御電極（メッシュ電極）30に
バイアス電源34から印加する直流電圧V_controlを可変す
ると、かなり大きく変わった。

第２図はこの様子を示しており、横軸にはメッシュ電極
31の電位V_controlと試料ホルダ18の電位V_holderの差（V
_control−V_holder）が、縦軸には実験試料表面電位V
_surfaceと試料ホルダ電位V_holderの差（V_surface−V
_holder）、つまりは試料表裏面間電位差が採られてい
る。

本図には、従来構造のまま、メッシュ電極30を用いなか
った場合に試料表面と試料ホルダ間に生じる電位差:V
_surface−V_holder≒＋4Vも示されているが、この実験結
果から分かるように、本発明を適当することにより、こ
の試料表裏面間電位差をなくすには、試料表面電位ない
し試料ホルダ電位V_holderを0Vとした場合、制御電極30
に印加する制御電圧V_controlを約＋3Vに設定すれば良
い。

実際上、本発明を適用せず、表裏面間電位差が約＋4V程
度生じている状態でのプラズマ照射時と、本発明により
メッシュ電極30を設けてこれに上記の制御電圧値として
直流電圧＋3Vを印加した状態でのプラズマ照射時とで
は、実験試料における酸化膜厚が特に100Å以下と極め
て薄いとき、その損傷状態が大きく異なり、本発明を適
用した場合には、ほとんど問題ない程度までに抑えるこ
とができ、大いなる改善が認められた。

第３図は、また別な角度から本発明を考えるため、プラ
ズマ室11と試料ホルダ18の距離をパラメータに採り、こ
れを110mmから252mmまで数段階に亘り変化させながら、
試料表面電位と試料ホルダ電位の差（V_surface−V
_holder）を常に零にするための試料ホルダ電位V_holder
とメッシュ電極電位V_controlの組合せをプロットしたも
のである。

ただ、この第３図によると、上記第２図の特性を採った
と同じプラズマ室と試料ホルダ間の距離110mmのときに
得られる組合せが異なり、試料ホルダ電位V_holderを0V
としたときに試料表裏面間電位差（V_surface−
V_holder）をほぼ零にするメッシュ電極電位V_controlは
＋8V程度になっている。

しかしこれは、各実験時におけるメッシュ電極の網目の
部分と実験試料表面電極との間の相対位置関係の違いに
よるもので、例えばメッシュを十分に細かくするとか、
メッシュ構成線材を十分に細くし、あるいはまたメッシ
ュ電極と試料表面との距離を大きく採れば一致してく
る。もちろん、第３図を満たす各電位V_controlやV
_holderは、当然、マイクロ波電力とかガス圧力、磁界強
度等、プラズマ発生条件によって異なるものである。

いずれにしても、第１図から第３図に示された本発明実
施例は、従来におけるECR型のイオン源を利用したプラ
ズマ・エッチング装置に有益なる改良をもたらし、試料
表面電位V_surfaceを制御電極30に印加する直流電位V
_controlにて制御することにより、試料表裏面電位差を
少なくとも適当範囲内に調整し、試料表面の特性劣化を
防止するに十分な効果を示す。

また、上記実施例では、専ら試料表裏面間電位差を零な
いしほぼ零にするための条件につき考えたが、実験結果
によっては、従来何もしなかった場合に発生していた試
料表裏面電位差を問題のない程度に低減すれば、ほぼ零
とは言えない値ではあっても、ほぼ零にしたに等しい効
果を呈することもあった。

こうしたことからしても、すでに発明の構成の欄や作用
の欄において述べたように、試料の表裏面間電位差（V
_surface−V_holder）を零ないしほぼ零にすることは本発
明の必須の要件ではなく、望ましくない値を許容可能な
値に変え得る所に特徴がある。

そしてまた、制御電極電位V_controlを試料裏面電位V
_holderにほぼ等しくされたとき、試料表面電位V_surface
も望ましい範囲内に収まることもあり、こうした場合に
は、第１図中に模式的に示した切換スイッチ38をして、
導体線路35から抵抗線路36を選ばせた状態に固定すれ
ば、専用のバイアス電源34が不要となり、安価、簡単な
構造で本発明方法を実現することができる。

もちろんこの場合、第１図中で説明のために設けた切換
スイッチ38は必要なく、端子19,31間を端に導体線路35
や抵抗線路36で接続するだけで良いし、これを装置外部
でなすのではなく、ガス反応加工室15内においてあらか
じめ、導線とか導体テープ等の導電手段により、制御電
極30と試料ホルダ電極16とを接続処理して置いても良
い。

なお、これも既述の通り、上記実施例で制御電極30とし
て用いたメッシュ電極は、他の孔開き構造、例えば無数
の細孔パターンや細長いスリット・パターンを有する板
状電極構造に代えることができる。この点も、以下述べ
る各実施例において同様に考えれば良い。

第４図及び第５図には、プラズマ発生部と試料保持部位
とが異なる位置にあり、発生したプラズマ・ガスを試料
保持部位にまで輸送して、エッチングや酸化、窒化等、
何等かのガス反応加工処理をなす他の装置として、中空
電極型のプラズマ発生部を持つガス反応加工装置40（第
４図）と、平行平板電極型のプラズマ発生部を持つが、
試料をこれら電極の一方の上に直接に載持するのではな
く、離れた所に載持するタイプの平行平板電極プラズマ
発生型ガス反応加工装置（第５図）とに、それぞれ、本
発明を適用する場合の装置構成例が示されている。

まず第４図示の中空電極プラズマ発生型のガス反応加工
装置40につき、既存構成で良い部分から説明すると、排
気管22を介し適当なる真空度に引かれる減圧容器41内に
は、シールド46により周囲を取囲まれた中空電極42が収
められ、これは装置外部に設けられた高周波電源45が接
続されている。

中空電極42の中心部上方部分はガス導入管14として利用
されていて、これを介し、プラズマ化すべきガスが中空
電極42中に導入され、高周波電源45からの励起エネルギ
により、この中空電極42の内部にプラズマが発生する。
すなわち、中空電極42の内部空間がプラズマ発生部43と
なるが、ここで発生したプラズマ・ガスは、当該中空電
極42の底に開けられた孔を介し、減圧容器41内に放出さ
れる。

減圧容器41内には試料ホルダ電極16を有する試料ホルダ
18があり、この上に加工対象の試料33が載せられる。試
料ホルダ電極16の電位ないしこれに接する試料裏面の電
位は、先の実施例と同様に、模式的に切換スイッチ24で
選択可能なように表された正負一対の電源21のどちらか
により、零ボルトを含む適当な値に設定される。

このような装置では、試料エッチングの他、表面酸化、
窒化等のガス反応加工も行なえる。例えば、ガスが酸素
のときは試料33の表面は酸化され、窒素とかアンモニア
のときは窒化される。試料表面がポリシリコン、シリコ
ン酸化膜、窒化シリコン膜等であって、ガスとしてフロ
ン系や塩素系が選ばれたときにはエッチング加工とな
る。

なお、酸化加工や窒化加工を行なうときには試料33を加
熱状態にすることもあり、エッチング加工を行なうとき
には方向性を生じさせるため等の理由で冷却されること
もある。

こうした第４図示の装置を用いて各種のガス反応加工を
行なう場合にも、本発明を適用すると、試料表面の劣化
を防ぐことができる。

すなわち、試料33の上方で適当な高さ位置、つまりはプ
ラズマ発生部と試料保持部位との間のプラズマ・ガス輸
送経路途中の適当な位置に、既述したようなメッシュ状
その他のプラズマ・ガス透過性のある導電性制御電極30
を設け、同様に模式的に切換スイッチ38で示すように、
正負一対の可変直流バイアス電源34のどちらかか、試料
ホルダに所定の電位V_holderを与える電源21の出力に接
続した導電手段導体線路35や抵抗線路36）のどれかを選
び、試料33の表面電位V_surfaceが適当な値になるよう
に、制御電極30に直流電位V_controlを印加すれば、従
来、当該試料表面電位を制御する手段がなかった故に生
じていた試料表面の劣化を効果的に防ぐことができる。

また、上記においてバイアス印加に導体線路35を用いる
場合には、先に第１図示装置に関しても述べたが、これ
の装置外部の外付け線路とせず、仮想線35′で示すよう
に、装置内部にあらかじめ設けて置くこともできる。

次いで、第５図示の平行平板電極プラズマ発生型ガス反
応加工装置50に関し本発明を適用する場合につき述べる
が、やはりこの種の装置の既存構成部分から説明を始め
ると、排気管22を介し適当な真空度に引かれる減圧容器
51内には一対の平行平板電極52,54があり、この間にプ
ラズマ化すべきガスがガス導入管14を介して供給され
る。

一対の平行平板電極52,54の中、減圧容器外部に備えら
れた高周波電源55の一般にホット側に接続される電極52
は、極く普通のシールド56の付いた平板電極となってい
るが、これに対向する電極54、当該一対の電極52,54間
に形成されるプラズマ発生部53にて発生したプラズマ・
ガスが図示の場合、下方に通過可能な孔構造を持ってい
る。

そして、図中、この有孔電極54の下には試料ホルダ電極
16を有する試料ホルダ18があり、この上に加工対象試料
33が載持されて、その裏面電位が試料ホルダ電極電位と
される。

この試料ホルダ電極16の電位ないし試料裏面の電位は、
これも既述の第1,4図示装置例と同様に、模式的に切換
スイッチ24で選択可能なように表された正負一対の電源
21のどちらかにより、零ボルトを含む適当な値に設定さ
れる。

ここまでの従来構成におけるこの第５図示装置でも、試
料エッチングの他、表面酸化、窒化等のガス反応加工を
なすことができ、例えば、ガスが酸素のときは試料33の
表面は酸化され、窒素とかアンモニアのときは窒化され
る。試料表面がポリシリコン、シリコン酸化膜、窒化シ
リコン膜等であって、ガスとしてフロン系や塩素系が選
ばれたときにはエッチング加工となる。そして、先と同
様、酸化加工や窒化加工を行なうときには試料33を加熱
状態にすることもあり、エッチング加工を行なうときに
は方向性を生じさせるため等の理由で冷却されることも
ある。

こうした装置に対し、さらに本発明を適用するには、有
孔電極54よりは下で試料33より上方の適当な高さ位置、
つまりあ一対の平行平板電極52,54の間にて規定される
プラズマ発生部53と試料ホルダ18との間のプラズマ・ガ
ス輸送経路途中の適当な位置に、既述したようなメッシ
ュ状その他のプラズマ・ガス透過性のある導電性制御電
極30を設け、同様に本図でも模式的に切換スイッチ38で
示すように、正負一対の可変バイアス電源34のどちらか
か、試料ホルダに所定の電位V_holderを与える電源21の
出力に接続した導電手段（導体線路35や抵抗線路36）の
どれかを選び、試料33の表面電位V_surfaceが適当な値に
なるように、制御電極30に直流電圧V_controlを印加すれ
ば、従来、当該試料表面電位を制御する手段がなかった
が故に正じていた試料表面の劣化を効果的に防ぐことが
できる。

これに関しての実験例を挙げると、アモルファス・シリ
コンを上部電極とし、低温CVDによって形成した厚さ100
0Å程度の比較的耐圧の小さい酸化シリコンを絶縁膜と
する広義のMIS素子を試料33として作成し、本発明によ
る制御電極30を設けない従来構成のまま、弗化窒素（NF
₃）を導入し、この実験試料のエッチング加工を行なっ
た所、耐圧の変化やCV特性に不安定さが生じた。

これに対し、本発明を適用して制御電極30と試料ホルダ
電極16との間に適当なる電圧を印加しながらエッチング
加工を行なうと、そのような劣化を十分に防ぐことがで
きた。

このときの電圧、すなわち試料ホルダ電極16に与えるバ
イアス電位V_controlは各条件に応じ、その都度、実験的
に求めることができるが、例えばNF₃ガスを導入する減
圧容器51内の真空度を1Torr前後としたときには、当該
制御電極電位V_controlを試料ホルダ電極電位V_holderと
ほぼ等しくしただけでも、満足な劣化防止効果が認めら
れた。

したがってこのような場合には、すでに述べたように、
専用のバイアス電源34を用いずとも、導体路35や抵抗線
路36を用いて試料ホルダ電極16と制御電極30とを接続す
れば良く、またこれは、減圧容器51の外部で行なっても
良いし、第５図中に仮想線35′で示すように、減圧容器
51の内部にて、導体線路や導電テープ等、適当なる導電
手段35′によってなしても良い。

しかるに、上記してきた第１〜５図示の各実施例におい
ては、いずれも、制御電極30に印加する制御電位は定常
的なものであった。つまり、実質的に試料裏面電位と同
電位の部分と当該制御電極30との間に等価回路的には直
列に挿入された直流バイアス電源34の出力電圧値によ
り、その制御電位が規定されるか、あるいは、導体線路
35ないし抵抗線路36により、通常、接地電位とか外部電
源21の出力電位に固定の試料裏面電位と実質的に同電位
に置かれていた。

これに対し、試料33の表裏面電位差（裏面電位が上記の
ように固定の場合には実質的に表面電位）を検出し、こ
れに応じた自動制御系を組み込むことにより、試料表裏
面電位差の過渡的ないしはパルス的な変動や交流的な周
期変動にも良く追従するように、制御電極30の電位を実
時間で制御することも可能である。

第６図示の実施例はそうした場合を示しているが、同図
中、10番台から30番台までの符号は第１図示装置におけ
ると全く同一の構成要素を示し、したがって、それらに
ついては当該第１図について説明した所を援用する。

換言すれば、第１図示装置構成と改変として説明した方
が理解が簡単であるので、そのようにすると、第１図中
に示されていた可変直流バイアス電源34や導体線路35、
抵抗線路36等の導電手段は除去され、したがって切換ス
イッチ38もロー・パス・フィルタ37も除去されている。

また、試料裏面電位を与えるため、試料ホルダ電極端子
19を介して直流電位を与える外部電源21も、原理的には
この第６図示装置にあっても用いて良いものの、簡単の
ために除去され、試料ホルダ電極端子19は単に接地され
ている。

一方、新たに、試料33と同一の環境下に置くべきものと
して、当該試料33を支持している試料ホルダ18上には当
該試料33と併置の関係でモニタリング試料60が備えら
れ、このモニタリング試料60の表面電位がモニタリング
電極端子61を介し、外部にて検出可能になっている。も
ちろん、モニタリング試料60の裏面電位は試料33の裏面
電位と実質的に同電位とみなすことができる。

モニタリング試料60の役割は、試料33の表面電位ないし
は表裏面電位差を直接に検出するに代え、ガス反応加工
室15内における同一の環境において試料33におけると実
質的に同じ表面電位ないし表裏面電位差を外部から抽出
可能にすることにあり、したがって原理的な観点からす
れば、加工対象の試料33と同一の構造を持つのが望まし
いが、本発明者の確認によれば、石英板の表裏面にそれ
ぞれ金属を蒸着したようなものであっても満足なことが
実証されている。むしろ、試料33と全く同一であるとい
うことよりも、試料33よりも堅牢な構造を持つものを提
供した方が、実際に加工現場にて適用される場合を考え
ると望ましいとも言える。

このようにして、実質的には試料33の表面電位と同じ電
位とみなせるモニタリング試料60の表面電位は、モニタ
リング電極端子61を介し、図示実施例の場合、最も簡単
な回路で示されている差動増幅器62の逆相入力（−）に
印加される。

一方、当該差動増幅器62の正相入力（＋）は、試料33な
いしモニタリング試料60の裏面電位に実質的に等しいと
みなせる試料ホルダ電極端子19に接続され、この場合は
接地電位に固定されている。

このような入力関係において、差動増幅器62の出力がメ
ッシュ電極端子31を介し、制御電極30に与えられている
ため、明らかなように、差動増幅器62の正相、逆相入力
間に差動増幅器62が応答可能な値以上の有意の電位差が
生じた場合、つまりはモニタリング試料60ひいては試料
33の表裏面間に当該有意の電位差が生じた場合、この差
動増幅器62に設定されている利得に応じ、出力電圧が生
じ、これが制御電極30に印加される。

この実施例の場合には、上記のように、差動増幅器62の
正相入力が接地され、試料33ないしモニタリング試料60
の裏面電位は接地という基準電位に固定となっているの
で、その表裏面電位差は結局、当該試料の対接地表面電
位と等しくなるが、逆に言えば、必要に応じ、試料ホル
ダ18ないし試料裏面電位に接地電位以外の所定の直流電
位を与えるため、先の実施例中に見られるような外部直
流電源21を利用し、これを試料ホルダ電極端子19と接地
間に挿入した場合にも、試料33ないしモニタリング試料
60の表面電位、表面電位は、共に当該直流電圧分だけ、
接地に対して等しい電圧値幅だけ、正または負に変わる
に過ぎないので、差動増幅器62の両入力においてその分
は相殺され、出力には試料33ないしモニタリング試料60
の表裏面電位差に関してのみ、これを検出、増幅した電
圧を得ることができ、これが制御電極30に帰還される。
もちろん、このときの制御電極30の電位も、対接地電位
として見れば、外部直流電源21の電圧分だけ、同様にバ
イアスされた関係となる。

したがって、試料表面電位と裏面電位、そして制御電極
30の電位との相対的な電位関係で見れば、第６図示の通
り、系の基準電位が接地電位に選ばれている場合で説明
しても、何等一般性を失わない。換言すれば、図示され
ている帰還制御系は、加工装置の電源系とは別途独立な
閉ループであり、加工装置電源系の基準電位の如何には
かかわらない。

いずれにしても、上記のように、試料33の表裏面電位差
を間接的に、ただし、かなり忠実な状態でモニタリング
試料60を介して検出した結果は、その電位差の大きさに
応じた制御電極30の電位変化を生み、これがモニタリン
グ試料60の表面電位、ひいては試料33の表面電位に対
し、表裏面電位差を低減する方向に作用して、結局、モ
ニタリング試料60ひいては試料33の表裏面電位差を常に
零に保つべく機能する。

そしてまた、このような帰還制御は、差動増幅器62の応
答速度に応じてなされ、一方で、一般にこの種の差動増
幅器は、かなり簡単な回路構成のものでも十分な高速応
答性を示し得ることから、第６図示のような構成を採用
すると、第５図までの各実施例に示した場合のように、
試料33の表裏面電位差に関し、単に定常的ないし平均的
に電位を制御をするだけではなく、相当に速い過渡的な
表裏面電位差変動に対しても、これを速やかに抑え込む
ことができる。加工装置電源周波数の高調波成分等の周
期的な交流変動分に対してはましてやである。

実際にも、ガス・プラズマを利用して試料33を加工する
場合、当該プラズマの不安定性により、試料表面電位が
頻繁に変動することは良くあるし、高周波ノイズや装置
の電源周波数のリップル分が重畳されることも多いの
で、これらの影響を排除するのに第６図示のような自動
制御系は好適である。もちろん、差動増幅器62の利得は
適当なるように設定する。

ただ、この第６図示実施例の場合には、試料33の定常的
な表裏面電位差を常に零にするように構成された零とし
て示されているので、そうではなく、すでに述べたよう
に、意図的に試料表裏面間に適当な電位差を常に与える
べくする場合には、差動増幅器62のいずれか一方の入力
に直列に当該所望の電位差に応じた値の直流バイアスを
重畳することで目的を果たすことができる。

例えば、全くの説明のためであるが、試料表面電位の方
を裏面電位に対し、＋1Vだけ、高電位に設定したい場合
には、モニタリング電極端子61と差動増幅器62の逆相入
力の間にモニタリグ電極端子61の側をホット側とする1V
の直流バイアス電位源を挿入すれば良く、逆に試料表面
電位の方を裏面電位よりも下げたければ、その分に応じ
た値の直流バイアス電位源を上記とは逆の極性で挿入す
れば良い。

当然、差動増幅器62の正相入力側において例えば図示接
地電位との間に所定値の直流バイアスを所定の極正で挿
入する等して、そのような処理を施すことも可能である
し、差動増幅器62の入力にある程度以上の大きさの電流
を流し込んで使えるような回路を組んだ場合等にあって
は、一般に半端な値とはなるが、ダイオードの順方向オ
ン電圧を利用し、これを一個または複数個、直列に用い
たものを直流バイアス電位源として使用したり、ツェナ
降伏原理等を理由することもできる。

また、定常状態で安定していて、モニタリング試料60
（試料33）の表裏面電位差がないとき、あるいは所定の
範囲内にあるときに、制御電極30には零以外の正または
負の一定電位を安定に印加する必要のある場合には、差
動増幅器62の出力と当該制御電極30への接続端子である
メッシュ電極端子31との間に、それに必要な電位の極性
と値に応じ、適当なる直流バイアス電位源を直列に挿入
する等、計れば良い。

さらに、図示実施例の場合には、それ自体はすでに古く
から研究されている自動制御理論の中、明らかに比例制
御（Ｐ制御）のみによっており、実際上、それで十分で
はあるが、必要とあらば、公知の理論に従い、帰還制御
系の出力安定化のため、積分制御（Ｉ制御）を導入した
り、試料表裏面電位差の変動に対する初期応答特性（引
込み特性）を改善するため、微分制御（Ｄ制御）をも組
合せて良い。

なお、言うまでもなく、この第６図示実施例の自動制御
系に関する説明は、第4,5図示の実施例に対して同様の
改変を考える場合、ほぼそのまま、援用することができ
る。

さらに、むしろ特殊な場合となるが、モニタリング試料
60を使用せず、加工対象試料33の表面の一部に直接に接
触する電位検出用のプローブを設ける等し、当該試料33
の表面電位を直接に取出して帰還制御系の入力に印加す
るようにしても原理上は構わない。少量加工品について
であるならば、現実性もないわけではない。

［効果］本発明においては、試料保持部位とは異なる個所に設け
たプラズマ発生部が電離イオンまたは電離イオンとラジ
カル、あるいは電子とラジカルを含むプラズマ・ガスを
当該試料保持部位にまで輸送してくるガス反応加工装置
を用いての試料加工持に、試料に劣化を生じないよう
に、試料表裏面電位差を零を含む正または負の適当値な
いし適当範囲内に設定することができる。

したがって従来、この種のガス反応加工装置において
は、試料表面にプラズマ発生に伴うイオンや電子が蓄積
し、当該試料表面に特性劣化を招くことがあったのに対
し、本発明の方法によれば、そうした劣化をあらかじめ
防止ないし低減することができる。

これは当然、このように劣化のない、ないし劣化の少な
い試料を用いて作成される各種電子回路の特性や信頼性
そのものを向上させることになる。

特に将来的に見ると、LSI等に用いられる各種絶縁ゲー
ト素子のゲート絶縁膜等は、素子自体の縮小化に呼応
し、より一層、薄膜化される傾向にあり、したがって従
来のようなドライブ加工方法のままでは、そのように薄
い絶縁膜は益々もって容易に劣化してしまうことが予想
されるが、本発明によればこれを未然に防ぐことがで
き、その意味でも極めて大きな効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用するに適した装置構成例として、
ECR型プラズマ発生部を持つガス反応加工装置の一例の
要部概略構成図，第２図および第３図は本発明の効果を実証するために行
なった実験例における特性図，第４図は本発明を適用するに適した他の装置構成例とし
て、中空電極型のプラズマ発生部を持つガス反応加工装
置の一例の要部概略構成図，第５図は本発明を適用するに適したさらに他の装置構成
例として、平行平板電極型のプラズマ発生部を持つガス
反応加工装置の一例の要部概略構成図，第６図は第１図示装置に改変を施し、帰還制御系により
制御電極電位を制御する実施例の概略構成図，である。図中、10,40,50はガス反応加工装置、11,43,53はプラズ
マ発生部、18は試料ホルダ、21は試料ホルダないし試料
に所定の電位を与える電源、30は制御電極、33は試料、
34は制御電極に所定の電位を与える可変バイアス電源、
35,36,35′は制御電極に試料ホルダ電位を与える導電手
段、60はモニタリング試料、62は差動増幅器、である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者木下英太茨城県土浦市乙戸1050―12 桜台ハイツ 101号 (56)参考文献特開昭63−288021（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−117240（ＪＰ，Ａ) 特開昭52−122284（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラズマ・ガスを試料保持部位とは異なる
所で発生させた後、該試料保持部位にまで輸送し、該試
料に対して予定のガス反応加工をなすに際し；上記プラズマ・ガスを透過させる透孔構造を持つ制御電
極を該プラズマ・ガスの上記輸送経路途中に設け；上記試料の表裏面電位差が、上記ガス反応加工時におけ
る該試料の劣化を防ぎ得る値となるように、上記制御電
極に対し実質的に定常的に直流電位を印加すること；を特徴とするガス反応加工方法。
【請求項２】制御電極電位は、試料の裏面電位に対し、
直流バイアス電源の出力電圧値に応じた値の電位差を置
くように与えられること；を特徴とする請求項（１）に記載のガス反応加工方法。
【請求項３】制御電極電位は、試料の裏面電位と同電位
またはほぼ同電位となる部位に対し、該制御電極を抵抗
線路または導体線路により電気的に接続することによ
り、該試料裏面電位と同じか、ほぼ同じ電位として与え
られること；を特徴とする請求項（１）に記載のガス反応加工方法。
【請求項４】上記試料の表裏面電位差を検出し、該表裏
面電位差が上記試料の劣化を防ぎ得る値から外れて誤差
分を生じた場合、上記制御電極に対し、該誤差分を低減
する方向に該制御電極電位を帰還制御すること；を特徴とする請求項（１）に記載のガス反応加工方法。
【請求項５】上記試料保持部位において該試料と同等の
環境下にモニタリング試料を設置し；該モニタリング試料の表裏面電位差を検出し、該モニタ
リング試料の該表裏面電位差が上記試料の劣化を防ぎ得
る値に相当する値から外れて誤差分を生じた場合、上記
制御電極に対し、該誤差分を低減する方向に該制御電極
電位を帰還制御すること；を特徴とする請求項（１）に記載のガス反応加工方法。