JPH0625874A

JPH0625874A - ドライプロセス装置

Info

Publication number: JPH0625874A
Application number: JP1298694A
Authority: JP
Inventors: Haruhisa Kinoshita; 治久木下; Osamu Matsumoto; 治松本; Harunobu Sakuma; 春信佐久間
Original assignee: Kokusai Electric Corp
Current assignee: Kokusai Electric Corp
Priority date: 1988-11-16
Filing date: 1989-11-15
Publication date: 1994-02-01
Anticipated expiration: 2013-08-27
Also published as: JP2790878B2

Abstract

(57)【要約】電子出願以前の出願であるので要約・選択図及び出願人の識別番号は存在しない。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はＣＶＤ装置，エッチング装置，スパッタリング装置として使用できるマグネトロン放電を利用したドライプロセス装置に係り、特に２種類の極性の電極を相向い合せて交互に配置し、相隣り合せた各電極間の空間にマグネトロン放電を生じさせるようにしたドライプロセス装置に関する。

〔従来の技術〕第15図は従来のドライプロセス装置としてのドライエッチング装置の一例の構成の概要を示す説明図である。

第15図中１は反応室、２はこの反応室１の下面に絶縁体９で絶縁されて設けられたカソード電極であり、その上面に基板３が固定されている。反応室１内には反応ガス４が流入され、真空ポンプにより排気ガス５が排出される。高周波電源６から例えば周波数13.56MHzの高周波電力Phを取出し、ブロッキングキャパシタ７を経由してカソード電極２に供給する。カソード電極２の上方と周囲の反応室１の部分はアノード電極８として作用し、接地されている。高周波電力Phが接地されたアノード電極８に対しカソード電極２に供給されているため高周波電界10がカソード電極２上に垂直に形成される。反応室１の周囲にはカソード電極２にほぼ平行な方向に磁界11を形成するための一対のソレノイド12が３組配置されている。

第16図は従来のドライプロセス装置としてのドライエッチング装置の他例の構成の概要を示す説明図である。

この従来例はカソード電極２の上方に70mm前後の十分な距離を隔てて、カソード電極２と平行を成すようにアノード電極８が配置され接地されている以外、上記第15図の従来例と同様の構成になっている。

これらの従来装置は次のような動作をする。

カソード電極２上に被エッチング基板３を搭載した後、反応室１内を真空ポンプによって十分に排気し、反応ガス４を反応室１内に導入して10ｍ Torr程度のガス圧にし、続いて高周波電源６によって高周波電力Phをカソード電極２に印加し、反応ガスをプラスのイオンとマイナスの電子等とからなるプラズマ状に励起する。この高周波電力Ph の供給により、カソード電極２に垂直な方向の高周波電界10が形成される。

一方、一対のソレノイドコイル12を用いてカソード電極２に平行な方向に磁界11が形成される。

基板３の上側の空間に形成されるこのような互いに直交する高周波電界10と磁界11とによって、質量の軽い電子が磁力線に垂直な方向に軌道半径の小さい螺旋状のサイクロイド運動を生じ、中性のエッチングガスと激しく衝突して高密度のプラズマを発生し、この空間にマグネトロン放電13を生じさせる。

ところで、磁界中の電子はローレンツ力によって磁界に垂直な方向にドリフトしていくため、プラズマ密度に片流れ分布が生じる。従って反応室１の周囲に１対のソレノイドコイルを３組配置し、順番に交番電流を流すことによって見かけ上の回転磁界を発生させ、プラズマ密度の分布を平均化して見かけ上均一にしている。

通常，高周波放電励起による反応ガスのイオン化率は10^-4程度と小さいが、マグネトロン放電によるイオン化率は10^-2程度と２桁以上増大するため、エッチングレートも１桁以上大きくなるという利点がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来装置では、磁界を回転させない場合、プラズマ密度の分布に片流れが生じるため、均一なエッチングは困難であった。その均一性のバラツキは±30％以上と大きかった。また、カソード電極２とアノード電極８に印加される直流自己バイアス電圧が著しく異なるため、カソード電極２上とアノード電極８上にそれぞれ基板３を１枚以上設置して同時に２枚以上エッチングすることができなかった。

本発明の目的は、以上述べた固定磁場のもとでは均一にエッチングできないということと、カソード，アノード両電極２，８上において同時に比較的類似した条件でエッチングできないという課題を解決し、固定磁場のもとで高速にしかも均一性良く、２種類の極性の電極上で同時に２枚以上の基板をエッチングでき、また使用方法を選択することによって薄膜を形成できるドライプロセス装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の第１装置は上記の課題を解決し、上記の目的を達成するため、第１，第２図示のように２種類の極性の電極21，22を相向い合わせて交互に配置したドライプロセス装置において，各電極 21，22の相向い合った内側の面の少なくとも１面以上に少なくとも１枚以上の基板３を設置し、各電極21，22にほぼ平行となるように磁界11を印加し、同一周波数の交流電力Phを各電極21，22にそれぞれ任意の位相差のもとで位相を同期させてブロッキングキャパシタ７を経由して供給し、相隣り合わせた各電極21，22間の間隔を各電極21，22 間の空間を電子がほぼ無衝突で往来できる程度の距離とし、その各電極21，22間の空間にマグネトロン放電を生じさせる構成としたものである。

本発明の第２装置は同じ課題を解決し、同じ目的を達成するため、第３図示のように２種類の極性の電極21，22を相向い合わせて交互に配置したドライプロセス装置において，各電極21，22の相向い合った内側の面の少なくとも１面以上に少なくとも１枚以上の基板３を設置し、各電極21，22 にほぼ平行となるように磁界11を印加し、同一周波数の交流電力Phを各電極21，22にそれぞれほぼ同位相でブロッキングキャパシタ７を経由して供給し、反応室１または反応室内側の他の電極を接地し、相隣り合わせた各電極21，22の間隔を各電極21，22間の空間を電子がほぼ無衝突で往来できる程度の距離とし、その各電極21，22間の空間にマグネトロン放電を生じさせる構成としたものである。

本発明の第３装置は同じ課題を解決し、同じ目的を達成するため２種類の極性の電極21，22を相向い合わせて交互に配置したドライプロセス装置において，各電極21，22の相向い合った内側の面の少なくとも１面以上に少なくとも１枚以上の基板３を設置し、各電極21，22にほぼ平行となるように磁界11を印加し、負の直流電圧を各電極21， 22に印加し、正の直流電圧を反応室１または反応室内側の他の電極に印加し、相隣り合わせた各電極21，22間の間隔を各電極21，22の空間を電子がほぼ無衝突で往来できる程度の距離とし、相隣り合わせた各電極21，22の空間にマグネトロン放電を生じさせる構成としたものである。

本発明の第４装置は同じ課題を解決し同じ目的を達成するため、第４，第５図示のように２種類の極性の電極21，22を相向かい合わせて交互に配置したドライプロセス装置において、各電極21， 22の相向かい合った内側の面の少なくとも１面以上に少なくとも１枚以上の基板３を設置し、各電極21，22にほぼ平行となるように磁界11を印加し、同一周波数，任意の電力比の交流電力Ph1,Ph2を各電極21，22または各電極21，22上の基板３，３にそれぞれ任意の位相差のもとで位相を同期させてブロッキングキャパシタ７を経由して供給し、相隣り合わせた各電極21，22間の間隔並びにその空間に導入しこれより排気する反応ガス４の圧力をそれぞれ各電極21，22間の空間を電子がほぼ無衝突で往来できる程度の距離及び圧力とし、その各電極21，22間の空間にマグネトロン放電を生じさせる構成としたものである。

本発明の第５装置は同じ課題を解決し、同じ目的を達成するため、第８，９図示のように２種類の極性の電極21，22を相向かい合わせて交互に配置したドライプロセス装置において、各電極21， 22の相向かい合った内側の面の少なくとも１面以上に少なくとも１枚以上の基板３を設置し、各電極21，22にほぼ平行となるように磁界11を印加し、負の直流電圧を任意の電力比で各電極21，22に印加し、正の直流電圧または接地電圧を反応室１または反応室内側の他の電極に印加し、相隣り合わせた各電極21，22間の間隔並びにその空間に導入しこれより排気する反応ガス４の圧力をそれぞれ各電極21，22間の空間を電子がほぼ無衝突で往来できる程度の距離及び圧力とし、その各電極21， 22間の空間にマグネトロン放電を生じさせる構成としたものである。

〔作用〕

第１装置において各電極21，22の相向い合った内側の少なくとも１面以上に少なくとも１枚以上の基板３を設置する。排気装置で反応室１内を十分に排気した後、反応ガス４を導入し、約１〜100 mTorr程度又はそれ以下の圧力となるように調整する。基板３上で約50〜500ガウス程度の強度を有する磁界11を各電極21，22にほぼ平行となるように印加する。

交流電源６の電力Phを各電極21，22にそれぞれブロッキングキャパシタを経由して供給し、印加された電力Phによって基板３上に電界10を形成する。電界10と磁界11が直交するため、マグネトロン放電13が形成される。このマグネトロン放電13 によってプラズマが発生し、プラズマ中の軽い電子の一部分が各電極21，22に流れ出し、ブロッキングキャパシタ７によって蓄積され、負の直流自己バイアスを形成する。

この直流自己バイアス電圧の形成にともなって各電極21，22の近傍に正イオン密度の高いイオンシースが形成される。各電極21，22のイオンシース部で形成される直流自己バイアス電圧に対応する電界10はそれぞれ電極21，22に向かい互いに逆向きとなる。磁界11の向きはそれぞれ同じ方向で、電界10の向きがそれぞれ逆方向であるため、各電極21，22から放出される２次電子に働くローレンツ力の向きが逆になり、相向い合う一方の電極21 の近傍では紙面の裏側（向こう側）のプラズマ密度が高く紙面の表側（手前側）で低くなる。逆に他方の電極22の近傍では向こう側のプラズマ密度が低く、手前側で高くなる。

両電極21，22間の距離が十分に短く，各電極21 ，22間の空間を電子がほぼ無衝突で往来できる程度の距離とすると，一方の電極21と他方の電極22 でそれぞれ形成されたプラズマが分離することなく互いに混じり合い，プラズマ密度の分布がほぼ均一となる。従って磁界11を回転させることなくほぼ均一なプラズマを形成することができる。

マグネトロン放電によるプラズマのイオン化率は通常の高周波放電によるプラズマのイオン化率よりも２桁以上高いので、本発明によるドライエッチングでは従来に比べて１桁以上高速となる。

この第１装置では反応ガス４としてSiH₄等の成膜用ガスを用いれば、ＣＶＤ装置として使え、CF₄ 等のエッチングガスを用いればエッチング装置として使え、Ar等のスパッタリング用ガスを用いればスパッタリング装置として用いることが可能である。

第２装置において一方の電極21と他方の電極22 を電気的に接続して等電位にし、ブロッキングキャパシタ７を経由して交流電源６よりなる交流電力Phを各電極21，22にほぼ同位相で供給する。反応室１または反応室内側の他の電極は接地する。

上記第１装置と同様に各電極21，22間にほぼ平行となるように磁界11を印加する。

この第２装置は上記第１装置と同様に反応ガス４としてSiH₄等の成膜用ガスを用いればＣＶＤ装置として使え、CF₄等のエッチングガスを用いればエッチング装置として使え，Ar等のスパッタリング用ガスを用いればスパッタリング装置として用いることが可能である。また、プラズマ発生の原理は正イオンの衝突により各電極21，22から２次電子が放出され、電極21，22間の空間に形成された磁力線に沿ってその回りを円形に回転運動しながら捕獲され、その回転運動する電子が反応ガス４と衝突して電離することにあるので、ほぼ均一な磁界中においてはプラズマ密度分布がほぼ均一になると共に、マグネトロン放電13によるプラズマのイオン化率も通常の交流放電によるプラズマのイオン化率よりも２桁以上高くなり、ドライエッチングを従来に比べて１桁以上高速にできる。

また第３装置は第２装置において交流電源６を用いたのに対し、交流電源６に代えて直流電源を用いた場合であり、直流電源を用いた場合にはブロッキングキャパシタ７は不要で、各電極21，22 に直接、負の電圧を印加し、反応室１またはその内側の他の電極に直接、正の電圧を印加する以外、同様に説明することができる。

第４装置において各電極21，22の相向かい合った内側の少なくとも１面以上に少なくとも１枚以上の基板３を設置する。排気装置で反応室１内を十分に排気した後、反応ガス４を反応室１内に導入して約１〜100mTorr程度またはそれ以下の圧力となるように調整する。基板３上で約50〜500ガウス程度の強度を有する磁界11を各電極21，22にほぼ平行となるように印加する。

同一周波数，任意の電力比及び任意の位相差で同期する２つの交流電源16，26の電力Ph1,Ph2を各電極21，22にそれぞれブロッキングキャパシタ７を経由して供給し、印加された電力Ph1,Ph2によって基板３上に電界10を形成する。電界は電力 Ph1,Ph2の位相差及び電力比に応じてその方向が変化するが、電界10が磁界11と直交する成分に応じて直交する電界と磁界の作用によりマグネトロン放電が形成される。このマグネトロン放電13によってプラズマが発生し、プラズマ中の軽い電子の一部が各電極21，22に流れ出し、ブロッキングキャパシタ７によって蓄積され、負の直流自己バイアスを形成する。

この直流自己バイアス電圧の形成にともなって各電極21，22の近傍に正イオン密度の高いイオンシースが形成される。イオンシース部では高濃度の正イオンが存在する正イオンの移動度は非常に小さいため、イオンシース部の電気抵抗は大きくなり、強い電界が各電極21，22に垂直に印加されるようになる。その形成される電界の方向はそれぞれ電極21，22に向かい互いに逆向きとなる。

電極21，22間の間隔が各電極21，22間の空間をほぼ無衝突で往来できる程度の距離とした場合、磁力線の回りを回転運動する電子は電極表面上にイオンシースが形成されるため、イオンシース中に飛び込んだ電子は強い電界によって反発され反対方向に戻される。従って狭い電極21，22間で回転運動する電子はその空間内で大きく左右方向にドリフトすることなくガス分子と衝突するまで回転し続ける確率が高い。各電極21，22間の空間に導入しこれより排気する反応ガス４の圧力が各電極21，22間の空間を電子がほぼ無衝突で往来できる程度の圧力とすと、電子はプラズマ発生条件下において約１回転前後自由に回転しガス分子と衝突することになる。電子がガス分子中で衝突するまで自由に動き回れる距離を平均自由行程というが、電子の平均自由行程がガス圧力に反比例するため、電子が１回転以上回転できるようにするためには、ガス圧を上記圧力以下とする必要がある。

即ち、電極21，22間の間隔並びにその空間に導入しこれより排気する反応ガス４の圧力がそれぞれ各電極21，22間の空間を電子がほぼ無衝突で往来できる程度の距離及び圧力とした場合は電子が各電極21，22間の空間をほとんど左右にドリフトすることなく回転し続け、その空間内のガス分子と衝突しイオンとかラジカルよりなるプラズマを生成する。換言すれば電極21，22の間隔が狭い場合、その狭い空間内に多数の電子が流れ込んで効率よくガス分子と衝突するため、従来のマグネトロンプラズマより、より密度の高いプラズマが発生し、しかも左右方向の電子のドリフトが少ないため、均一性のよいプラズマが発生する。

マグネトロン放電によるプラズマのイオン化率は通常の交流放電によるプラズマのイオン化率よりも２桁以上高いので、本発明によるドライエッチングでは従来に比べて１桁以上高速となる。この第４装置では反応ガス４としてSiH₄等の成膜用ガスを用いればＣＶＤ装置として使え、CF₄等のエッチングガスを用いればエッチング装置として使え、Ar等のスパッタリング用ガスを用いればスパッタリング装置として用いることが可能である。

第５装置は第４装置において交流電源16，26に代えて直流電源15，25を用いた例であり、直流電源15，25を用いた場合にはブロッキングキャパシタ７は不要で、各電極21，22に直接、負の直流電圧を印加し、反応室１またはその内側の他の電極を直接、接地する以外、上記第４装置と同様に説明することができる。

〔実施例〕以下図面に基づいて本発明の実施例を説明する。

第１図は本発明装置の第１実施例の構成の概要を示す説明図で、第15図及び第16図に示した従来装置の構成部分と同様な構成部分については同一の符号を付してある。21は上部電極で、22は下部電極である。

この第１実施例ではプラズマ放電を安定させるために高周波電源６の一端は接地してあるが、必ずしも接地する必要はない。高周波電源６の一端が接地していない場合、反応室１は接地する方が良いが、高周波電源６の一端が接地している場合、反応室１は電気的に浮遊状態が好ましい。

また、この第１実施例では高周波電源６は１台であるが、180゜の位相差すなわち逆位相で同期し、同一パワーに制御された２台１組の高周波電源を用いて各電源から各ブロッキングキャパシタ７を経由して、それぞれ電極21，22に高周波電力を供給しても同等の作用効果が得られる。この場合、上下電極に供給する電力の量と位相差を変えることが可能であり、上下電極間に供給する電力量の比と位相差を適当に調整することにより両電極21，22間に発生するプラズマの分布を最適化することが可能となる。

また磁界印加のためのソレノイドコイル12は他の磁界印加手段でも良く、例えば棒状の永久磁石を組み合わせたものでもよく、基板３上にほぼ平行な磁界11を印加できる手段ならば構成を問わない。磁界は固定しておいても十分なプラズマ密度の均一性が得られるが、両電極21，22面に平行となるように回転させれば更に平均化されて均一性が向上する。

基板３は２つの電極21，22上にそれぞれ配置してあるが、必ずしも両電極21，22上に配置する必要はなく、いずれかの電極上のみであっても良い。

上部電極21と下部電極22はできるだけ対称であることが望ましいので、平行に配置し面積はなるべく１：１に近づける。その時上部電極21用と下部電極22用のブロッキングキャパシタ７，７はできるだけ等しい容量とするのが好ましい。

この第１実施例において上部電極21と下部電極 22に基板３を配置する。真空ポンプで反応室１を十分に排気した後、反応ガス４を導入し約１〜100 mTorr程度またはそれ以下の圧力となるように調整する。ソレノイドコイル12に電流を流し、基板３上で約50〜500ガウス程度の強度を有する磁界 11を各電極21，22にほぼ平行となるように印加する。高周波電源６の電力Phを上部電極21と下部電極22にそれぞれ逆位相でブロッキングキャパシタ７を経由して供給する。印加された電力Phによって基板３上に電界10が形成される。電界10と磁界 11が直交するため、マグネトロン放電（破線で示す）13が形成される。このマグネトロン放電13によってプラズマが発生し、プラズマ中の軽い電子の一部が上部電極21と下部電極22に流れ出し、ブロッキングキャパシタ７によって蓄積され、負の直流自己バイアス電圧を形成する。

この直流自己バイアス電圧の形成にともなって上部電極21と下部電極22の近傍に正のイオン密度の高いイオンシースが形成される。上部電極21と下部電極22のイオンシース部で形成される直流自己バイアス電圧に対応する電界10はそれぞれ上向きと下向きとなって互いに逆向きとなる。磁界11 の向きはそれぞれ同じ方向で、電界10の向きがそれぞれ逆方向であるため、各電極21，22から放出される２次電子に働くローレンツ力の向きが逆になり、上部電極21の近傍では紙面の裏側（向こう側）のプラズマ密度が高く、紙面の表側（手前側）で低くなる。逆に下部電極22の近傍では向こう側のプラズマ密度が低く、手前側で高くなる。

両電極21，22間の距離が十分短く、各電極21， 22間の空間を電子がほぼ無衝突で往来できる程度の距離とすると，上部電極21と下部電極22でそれぞれ形成されたプラズマが分離することなく互いに混じり合いプラズマ密度の分布がほぼ均一となる。従って磁界を回転させることなくほぼ均一なプラズマを形成できる。勿論、磁界を回転させることにより均一性は更に向上する。電極21，22の間隔はやや狭くして、約１cm〜５cm程度が好ましい。

マグネトロン放電によるプラズマのイオン化率は通常の高周波放電によるプラズマのイオン化率よりも２桁以上高いので、この第１実施例による装置でのドライエッチングでは、従来に比べて１桁以上高速にできる。

この装置は反応ガス４としてSiH₄等の成膜用ガスを用いれば、ＣＶＤ（ケミカルベーパデポジション）装置として使え、CF₄等のエッチングガスを用いればエッチング装置として使え、Ar等のスパッタリング用ガスを用いればスパッタリング装置として用いることが可能である。

第２図は本発明装置の第２実施例の構成の概要を示す説明図であって、第１図に示した装置の構成部分と同様な構成部分については同一の符号を付してある。

この第２実施例では第１実施例の上部電極21の枚数を２枚とし、下部電極22の枚数を２枚として、上，下部電極21，22を平行に交互に配置し、上，下部電極21，22をそれぞれ接続した構成となっている。各電極21，22間に発生するプラズマの状態を等しくするため、隣り合う電極21，22間の間隔を等しくし、各電極の面積をほぼ等しくし、上部電極用と下部電極用のブロッキングキャパシタ７，７の容量をほぼ等しくすることが好ましい。

この装置の用途，動作手順並びに動作状態は第１図に示したドライプロセス装置とほぼ同じである。この装置は１度に６枚の基板３を処理することが可能であるが、各電極21，22面に２枚以上の基板３を設置することにより12枚以上の基板３を一度に処理することが可能となる。また全電極21 ，22の枚数は３枚または５枚以上でもよく、その場合上部電極21と下部電極22を交互に配置する必要がある。各電極21，22は互いに平行であることが好ましいが、必ずしも平面である必要はなく曲面であってもよい。各電極21，22への高周波電力 Phの供給方法は第１実施例と同様であり、供給方法に応じて反応室１を接地したり、浮遊状態にしたりすることが好ましい。

第３図は本発明装置の第３実施例の構成の概要を示す説明図であって、第１，第２図に示した装置の構成部分と同様な構成部分については同一の符号を付してある。

この第３実施例では上部電極21と下部電極22を電気的に接続して等電位にし、ブロッキングキャパシタ７を経由して高周波電源６より高周波電力 Phを各電極21，22に同位相で同期させて供給する。

反応室１は接地する。この高周波電源６は、ほぼ同位相で同期し、同一出力に制御された２台１組の高周波電源を用いても同等の作用効果が得られる。この場合、２台の高周波電源からブロッキングキャパシタを経て各上下電極に供給する電力の量と位相差を変えることが可能であり、上下電極間に供給する電力量の比と位相差を適当に調整することにより両電極21，22間に発生するプラズマの分布を最適化することが可能となる。それぞれの高周波電源の一端が接地している場合、反応室は接地状態にあるのが好ましい。磁界11の印加方法は第１及び第２実施例と同様にソレノイドコイル12を用いて各電極21，22に平行となるように磁界11を印加する。プラズマの均一性を向上させ、高密度プラズマを生成させるために各電極21，22 の間隔をやや狭くすることが好ましく、約１cm〜５cm程度が好ましい。このような間隔にすることにより各電極21，22間の空間を電子がほぼ無衝突で往来可能となる。また各電極21，22は反応室１内において導線又は導体板によって電気的に接続しても同等の効果が得られる。

電源に関しては第１及び第２実施例では高周波電源６を用いたが、本実施例では高周波電源６の代わりに直流電源を用いることも可能である。直流電源を用いる場合はブロッキングキャパシタ７は不要で、各電極21，22に直接、負の電圧を印加し、反応室１またはその内側の他の電極に直接、正の電圧を印加する。基板３は各電極21，22に１枚以上設置することも可能であるが、どちらかの電極に１枚だけ設置しても良い。

この第３実施例は第１及び第２実施例の装置と同様に、反応ガス４としてSiH₄等の成膜用ガスを用いれば、ＣＶＤ装置として使え、CF₄等のエッチングガスを用いればエッチング装置として使え， Ar等のスパッタリング用ガスを用いればスパッタリング装置として用いることが可能である。またプラズマ発生のための条件は第１及び第２実施例で示した条件とほとんど同じである。

第３実施例では電極21，22の枚数を２枚のみとしたが、第２実施例と同様に３枚以上でもよく、その時各電極21，22を電気的に接続して等電位となるようにし、各電極の面積をほぼ等しくし、電極間隔をほぼ等しくし、それぞれが平行となるように配置することが好ましい。この場合、相向かい合った面に基板３を４枚以上設置することが可能である。

第１から第３実施例ではプラズマ発生用電源として高周波電源を用いたが、周波数は問題ではなく、低周波電源でも良い。

第４図は本発明装置の第４実施例の構成の概要を示す説明図で、第16図に示した従来装置の構成部分と同様な構成部分については同一の符号を付してある。21は上部電極で22は下部電極である。

この第４実施例では上部電極21と下部電極22にそれぞれ独立して高周波電力Ph2,Ph1を供給するための高周波電源26，16が設けられている。この２台の高周波電源26，16はフェーズシフター17によって任意の位相差のもとに同一周波数で発振するように制御されている。高周波電力Ph1,Ph2は独立して制御可能である。

また、磁界印加のためのソレノイドコイル12は他の磁界印加手段でも良く、例えば棒状の永久磁石を向き合わせたものでも良く、基板３上にほぼ平行な磁界11を印加できる手段ならば構成を問わない。磁界は固定しておいても十分なプラズマ密度の均一性が得られるが、両電極21，22面に平行となるように回転させれば更に平均化されて均一性が向上する。

上部電極21と下部電極22はできるだけ対称で、同面積であることが好ましいが、平行に配置すれば多少上部電極21と下部電極22の面積に相違があっても構わない。

この第４実施例において上部電極21と下部電極 22に基板３を配置する。真空ポンプで反応室１を十分に排気した後、反応ガス４を反応室１内に導入し約１〜100mTorr程度またはそれ以下の圧力となるように調整する。ソレノイドコイル12に電流を流し、基板３上で約50〜500ガウス程度の強度を有する磁界11を各電極21，22にほぼ平行となるように印加する。

フェーズシフター17によって任意の位相差で同期する高周波電源16，26の電力Ph1,Ph2を各電極 21，22にそれぞれ任意の位相差，任意の電力比でブロッキングキャパシタ７を経由して供給し、印加された電力Ph1,Ph2によって基板３上に電界を形成する。電界は電力Ph1,Ph2の位相差及び電力比に応じてその方向が変化するが、電界が磁界11 と直交する成分に応じて直交する電界と磁界の作用によりマグネトロン放電が形成される。このマグネトロン放電によってプラズマが発生し、プラズマ中の軽い電子の一部分が上，下部電極21，22 に流れ出し、ブロッキングキャパシタ７によって蓄積され、負の直流自己バイアスを形成する。この直流自己バイアス電圧の形成にともなって上，下部電極21，22の近傍に正イオン密度の高いイオンシースが形成される。イオンシース部では高濃度の正イオンが存在するが、正イオンの移動度は非常に小さいため、イオンシース部の電気抵抗は大きくなり、強い電界が各電極21，22に垂直に印加されるようになる。上，下部電極21，22のイオンシース部で形成される自己バイアス電圧に対応する電界の方向はそれぞれ電極21，22に向かい即ち、上向きと下向きになって互いに逆向きとなる。

この電界によって正イオンが加速され、上，下部電極21，22に衝突し２次電子を放出する。

このような状況下において電極21，22の間隔を変化させると以下に述べるような相違が発生する。

第10図(a)は例えば電極21，22の間隔が60〜100 mm程度と広い場合のプラズマ中の電子の運動状況を示している。電極間隔が十分に広いため、各電極21，22より放出された２次電子は直交する電界と磁界の作用により左右にドリフトする。このような運動をサイクロイド運動と呼ぶ。上部電極21 より放出された２次電子は右側に、下部電極22より放出された２次電子は左側にドリフトするため、電極21，22の空間では比較的プラズマの均一性が良くなる。

しかし左右方向に運動する電子は電極21，22の空間の両端に蓄積されるため、空間の両端のプラズマ密度が著しく濃くなり、エッチングとかＣＶＤのプロセスにおいて面内均一性が悪くなるという欠点を有する。

第４実施例では上，下部電極21，22より放出された２次電子は、第10図(b)示のような軌跡を取りながら運動する。第10図(b)は例えば電極間隔が10 〜30mm程度と狭い場合のプラズマ中の電子の運動状況を示している。例えば磁界と自己バイアス電圧の大きさを通常よく用いられる値である150ガウスと200Ｖとすると、電子の回転半径すなわちラーモア半径は４mm程度となる。従って回転運動の直径は８mm程度である。８mm前後の直径で磁力線の回りを回転運動する電子は10〜30mm程度の電極間においては運動の際対向する電極に接近する確率が高い。対向電極においては電極表面上にイオンシースが形成されているため、イオンシース中に飛び込んだ電子は強い電界によって反発され反対方向に戻される。従って狭い電極間で回転運動する電子はその空間内で大きく左右方向にドリフトすることなくガス分子と衝突するまで回転し続ける確率が高い。

即ち第10図(b)においては電極間隔を10〜30mm程度と狭くしているので、１Pa(7.5mTorr)程度の圧力のガス中では電子は平均50mm程度無衝突で運動でき、各電極21，22間の空間をほぼ無衝突で往来できる。電子がガス分子中で衝突するまで自由に動き回れる距離を平均自由行程という。直径８mm の円の１周は約25mmである。電子の平均自由行程が25mmとなるガスの圧力はガスの種類によって多少異なるが10mTorr前後である。従って10mTorr のガス中で、電子は上記のプラズマ発生条件下において約１回転前後自由に回転しガス分子と衝突することになる。電子の平均自由行程はガスの圧力に反比例するため、電子が１回転以上回転できるようにするためにはガス圧を10mTorr前後以下とする必要がある。すなわち電極間隔が10〜30mm 程度の場合、ガス圧が10mTorr前後以下では、電子は２枚の電極21，22間の空間をほとんど左右にドリフトすることなく回転し続け、その空間内のガス分子と衝突し、イオンとラジカルよりなるプラズマを生成する。

この電極間隔が10〜30mm程度と狭い場合、その狭い空間内に多数の電子が流れ込んで効率良くガス分子と衝突するため、従来のマグネトロンプラズマより、より密度の高いプラズマが発生する。

このように発生するプラズマ密度が高いので、プラズマ中に印加される電界10は弱く、直交電磁界による左右方向への電子のドリフトも少ない。すなわち、第10図(a)と異なって第10図(b)においては左右方向への電子のドリフトが少ないため、各電極21，22から放出された電子は各電極21，22間の空間を磁力線を中心として回り続け、効率よくガス分子と衝突し、均一性の良いプラズマが発生する。第10図(a)においては電極21，22双方から放出された電子の交わりが少ないため、そのプラズマ密度は従来のマグネトロンプラズマの密度と比較してそれほど大きくは増大しない。しかし第10図 (b)に示したように上，下部電極21，22間の間隔を 10〜30mm程度と接近し、回転運動の直径約８mm前後と比較して４倍以内と狭くし、ガス圧を10mTor r前後以下と低くすることにより従来のマグネトロンプラズマと異なってさらにプラズマ密度を高くすることができ、上，下部電極21，22で形成されたプラズマが分離することなく互いに混り合うのでプラズマ密度分布の均一性を高くすることが可能となる。しかも、上，下部電極21，22から放出された電子が狭い空間内で効率良くプラズマを生成するため、通常のマグネトロンプラズマと比較して２倍前後プラズマ密度の高い高密度プラズマを生成する。従って磁界を回転させることなくほぼ均一な高密度プラズマを形成できる。磁界を回転させることにより均一性は更に向上する。

第11図は１Paの圧力のCHF₃ガスを第４実施例による装置に導入して得られたプラズマの発光スペクトルである。656.3nmの波長の輝線スペクトルは水素のα線スペクトル（Ｈ_α）である。このＨ_α 線の強度はCHF₃の分解によって発生する水素原子の発光強度を示しており、CHF₃の分解の度合すなわちプラズマ密度を示している。幸いにしてＨ_α 線付近のノイズ光は少ないので、Ｈ_α線の強度の比較によってプラズマ密度の比較ができる。

第12図は第４実施例による装置中にCHF₃ガスを導入してそのガス圧を0.4〜10Paと変化した場合のＨ_α線の放射強度の依存性を示したグラフである。ガスの圧力が10Paから0.4Paと低下しても放射強度はほとんど変化しない。このような10Paから0.4Paのガス圧の低下はガス分子密度に換算して40倍程度稀薄になっていることになるが、発光しているプラズマの密度に変化はない。すなわち第４実施例による装置ではガス圧が１Pa前後以下と低下するにしたがってプラズマの生成効率が高くなっている。

上部電極21と下部電極22に供給されている電力 Ph2とPh1の位相差とプラズマの均一性の間の関係には次のようなものがある。位相差０を中心として±40゜程度の範囲においてはプラズマの均一性はかなり良く、目視にてほとんど均一に見える。

このような状況において基板３をエッチングすると磁界11を静止した時、±15％前後の良い均一性が得られる。同様にして磁界11を回転させると± ３％前後の高均一エッチングができる。

次に位相差を大きくして180゜を中心として± 40゜程度の範囲に設定するとプラズマの均一性がいくらか劣化し、目視にても上，下部電極21，22 間の空間の両端にやや強いプラズマの発光が見られる。この両端は磁力線11に垂直な方向に位置している。この発光の強いプラズマ付近の基板３はややエッチング速度が大きくエッチングの面内均一性を悪くしている。このような状況において磁界11を固定して基板３をエッチングすると±30％前後のエッチング均一性が得られる。同様にして磁界11を回転させると±３％前後の高均一エッチングができる。これ以外の位相差の範囲では０゜付近と180゜付近で得られるプラズマの均一性の中間的な均一性が得られる。

プラズマ密度と位相差の間には余り強い関係はなく、任意の位相差において従来のマグネトロンプラズマより濃いプラズマが発生する。従ってどの位相差においても従来のマグネトロンプラズマより高速にエッチング可能である。この位相差の議論において電極21または22とその上の基板３の間に絶縁性の誘電体の板等を配置した場合、電極 21または22とその基板３の間で高周波電力に位相差が発生することがある。この場合、問題となっている高周波電力Ph1,Ph2の位相差は基板３上に印加されている高周波電力Ph1,Ph2の間の位相差をもって定義し、考慮するのが好ましい。

上，下部電極21，22に供給される電力Ph2,Ph1 の電力比はプラズマの均一性に微妙に影響する。

上下部電極21，22の一方又は両方に供給する電力を十分大きくすると濃いプラズマが発生する。この場合どちらか一方に供給する電力を０として接地するとプラズマが極端に不均一になりプラズマ密度もかなり減少する。例えば上部電極21に供給する電力Ph2を十分大きくし、下部電極22に供給する電力Ph1をやや小さくすると、上，下部電極 21，22間の空間に高密度のプラズマが発生する。

上部電極21の自己バイアス電圧は大きくなりイオンシースも厚くなり、基板３に入射する正イオンの運動エネルギーも大きくなる。下部電極22の自己バイアス電圧は小さくなり、イオンシースは薄くなり、基板３に入射する正イオンの運動エネルギーは小さくなる。従ってこのような場合、上部電極21は大きなイオンエネルギーで高速に基板３をエッチングするとかスパッタリング等のプラズマ処理をするのに適しており、下部電極22は小さなイオンエネルギーでやや高速にしかもイオンの衝突損傷を少なくしてエッチングするとかＣＶＤ等のプラズマ処理をするのに適している。

上，下部電極21，22に供給する電力Ph2,Ph1をほぼ等しくすると上，下部電極21，22上の基板３をほぼ等しい条件でエッチングするとかＣＶＤ等のプラズマ処理をするのに適している。従って上，下部電極21，22の両方に供給する電力の総和に対する上，下部電極21，22の一方に供給する電力の割合が20〜80％程度となる時は従来のマグネトロンプラズマより濃い高密度プラズマが発生する。

両電極21，22間の距離が十分短く、各電極21， 22間の空間を電子がほぼ無衝突で往来し回転できる程度の距離とすると、上部電極21と下部電極22 より放出された電子が上，下部電極21，22間の空間をほどよく混じり合いながら回転し続けるため、従来のマグネトロンプラズマより濃い密度のプラズマが発生し、ほぼ均一となる。従って磁界を回転させることなくほぼ均一なプラズマを形成できる。勿論、磁界を回転させることにより均一性は更に向上する。

マグネトロン放電によるプラズマのイオン化率は通常の高周波放電によるプラズマのイオン化率よりも２桁以上高いので、この第４実施例による装置でのドライエッチングでは、従来に比べて１桁以上高速にできる。

第５図は本発明装置の第５実施例の構成の概要を示す説明図であって、第４図に示した装置の構成部分と同様な構成部分については同一の符号を付してある。

この第５実施例では第４実施例の上部電極21の枚数を２枚とし、下部電極22の枚数を２枚とし、上，下部電極21，22を平行に交互に配置し、上，下部電極21，22をそれぞれ接続した構成となっている。各電極21，22間に発生するプラズマの状態を等しくするため隣合う電極21，22間の間隔を等しくし、各電極21，22の面積をほぼ等しくし、上部電極用と下部電極用のブロッキングキャパシタ７，７の容量をほぼ等しくすることが好ましい。

この装置の用途，動作手順並びに動作状態は第４図に示したドライプロセス装置とほぼ同じである。この装置は１度に６枚の基板３を処理することが可能であるが、各電極21，22面に２枚以上の基板３を設置することにより12枚以上の基板３を一度に処理することが可能となる。また全電極21 ，22の枚数は３枚または５枚以上でもよく、その場合上部電極21と下部電極22を交互に配置する必要がある。各電極21，22は互いに平行であることが好ましいが、必ずしも平面である必要はなく曲面であってもよい。各電極21，22間の間隔及び各電極21，22への高周波電力Ph1,Ph2の供給方法は第４実施例と同様である。

第６図は本発明装置の第６実施例の構成の概要を示す説明図であって、第４，第５図に示した装置の構成部分と同様な構成部分については同一の符号を付してある。

この第６実施例では上，下部電極21，22に供給する電力を１台の高周波電源６の発生する電力Ph を電力分配器27を経由して分配し供給している。

電力分配器27の構成は例えば１入力２出力の電力分配用トランス，コイルと可変コンデンサよりなる位相調整器，上，下部電極とのインピーダンス整合用のマッチングボックスの組合せより成っている。マッチングボックス内の出力段にはブロッキングキャパシタ７も内蔵されている。これらの電力分配用トランス，位相調整器，マッチングボックスの使用台数及び接続方法，順序の組合せは何種類か存在するが、１入力に対して電力比，位相差を任意に制御可能な装置はすべて同等の装置と見なせる。電力分配器には必ずしもこれら電力分配用トランス，位相調整器，マッチングボックスすべてが必要であるということはなく、例えば１台のマッチングボックスからの出力を単純に２分岐しても同等の効果が得られる。ただこの場合は電力の分配率とか位相差の制御が容易でなくプラズマの発生条件の最適化が容易ではない。比較的単純で部品数の少ない低コストの装置に向いている。しかし１入力に対して適当な電力比，位相差をもった２出力を得られる装置はいかに簡単な構成であっても電力分配器と見なせる。

この電力分配器27を用いることにより、高周波電源６の高周波電力PhをPh1とPh2の任意の電力比，位相差をもった２電力に分配でき、下部電極 22と上部電極21に供給可能となる。このように１台の高周波電源６でも第４実施例同様にあたかも２台の高周波電源16，26を用いた場合と同等の動作が可能である。従って使用する高周波電源の数が１台であることを除けば、この装置の用途，動作手順並びに動作状態は第４図に示したドライプロセス装置とほぼ同じである。

第７図は本発明装置の第７実施例の構成の概要を示す説明図であって、第６図に示した装置の構成部分と同様な構成部分については同一の符号を付してある。

この第７実施例では第５実施例のドライプロセス装置同様に第６実施例の上部電極21の枚数を２枚とし、下部電極22の枚数を２枚として、上，下部電極21，22を平行に交互に配置し、上，下部電極21，22をそれぞれ接続した構成となっている。

各電極21，22間に発生するプラズマの状態を等しくするため、隣り合う電極21，22間の間隔を等しくし、各電極の面積をほぼ等しくし、上部電極用と下部電極用のブロッキングキャパシタの容量をほぼ等しくすることが好ましい。

この装置の用途，動作手順並びに動作状態は第６図に示したドライプロセスとほぼ同じである。

またこの装置の電極の枚数，配置状態等，そして電極上に設置する基板３の枚数，配置状態等，そして各電極21，22への高周波電力Ph1,Ph2の供給方法は第５実施例と同様である。

第８図は本発明装置の第８実施例の構成の概要を示す説明図であって、第４図に示した装置の構成部分と同様な構成部分については同一の符号を付してある。

この第８実施例では上部電極21と下部電極22に電力を供給するため２台の直流電源25と15を用いている。この場合第４実施例等と異なりブロッキングキャパシタ７は不要であり、直接直流電力を供給するため直流電源15，25のマイナス側を下部電極22，上部電極21に直接，接続する。直流電源 15，25のプラス側は反応室１に接続するか接地する。直流電源を接地する時は反応室１も接地する。

上，下部電極21，22に供給する電力を任意に制御するため各直流電源25，15の出力電圧は任意に制御可能とする。上，下部電極21，22に供給する電力を任意に制御するため第８実施例では２台の直流電源を用いているが必ずしも２台の直流電源が必要なのではなく、１台の直流電源の出力を抵抗分割等で２分割して上，下部電極21，22に供給しても同等の動作が可能である。

この第８実施例は第４及び第６実施例の装置と同様に、反応ガスとしてSiH₄等の成膜用ガスを用いれば、ＣＶＤ装置として使え、CF₄等のエッチングガスを用いればエッチング装置として使え、 Ar等のスパッタリング用ガスを用いればスパッタリング装置として用いることが可能である。またプラズマ発生のための条件は第４及び第６実施例で示した条件とほとんど同じである。

第９図は本発明装置の第９実施例の構成の概要を示す説明図であって、第５図及び第８図に示した装置の構成部分と同様な構成部分については同一の符号を付してある。

この第９実施例では第５実施例のドライプロセス装置同様に第８実施例の上部電極21の枚数を２枚とし、下部電極22の枚数を２枚とし、上，下部電極21，22を平行に交互に配置し、上，下部電極 21，22をそれぞれ接続した構成となっている。各電極21，22間に発生するプラズマの状態を等しくするため、隣り合う電極21，22間の間隔を等しくし、各電極の面積をほぼ等しくするのが好ましい。

この装置の用途，動作手順並びに動作状態は第８図に示したドライプロセス装置とほぼ同じである。またこの装置の電極の枚数，配置状態等，そして電極上に設置する基板３の枚数，配置状態等，そして各電極21，22への直流電力の供給方法は第８実施例と同様である。

第４から第７実施例ではプラズマ発生用電源として高周波電源を用いたが、周波数は問題ではなく、低周波電源を用いても良い。

第４から第９実施例ではガスの圧力を１Pa程度以下，電極21，22の間隔を10〜30mm程度とするのが好ましいとしたが、ガスの圧力が低下し電子の平均自由行程が長くなれば電極21，22の間隔はより広くしても良い。ガスの圧力と電極21，22の間隔を選択する目安としてはガスの圧力と電極間隔は相反比例すると見なすのが好ましい。また、電極21，22の間隔は電子の回転運動の直径とも関係するため、電極間隔が狭くなれば磁界11を強くして回転運動の直径を小さくする必要があり、電極間隔が広くなれば磁界11を弱くして回転運動の直径を大きくする必要がある。磁界の強さと回転運動の直径は一般的に反比例すると見なせる。従って磁界11の強さと電極21，22の間隔は反比例し、磁界11の強さとガスの圧力は比例すると見なすのが好ましい。磁界の強さの目安として、ガスの圧力が１Pa程度，電極21，22の間隔が10〜30mm程度の場合、150〜200ガウス前後の磁界11を印加するのが好ましい。

第13図はホトレジストを0₂プラズマによりエッチングした場合のエッチング速度の自己バイアス電圧依存性を示す図である。

本発明の第４〜第９実施例によるドライプロセス装置によるホトレジストのエッチング速度は、ａ線で表され、従来のマグネトロンエッチング装置の場合のエッチング速度はｂ線で表されている。

自己バイアス電圧が35Ｖでは本発明の第４〜第９実施例によるドライプロセス装置は従来のマグネトロンエッチング装置よりも２倍程度高速にエッチングでき、35Ｖ以上でも４割程度高速にエッチング可能である。このエッチング速度の差はプラズマ密度の差を意味しており、本発明の第４〜第９実施例によるドライプロセス装置は従来のマグネトロンエッチング装置よりもより高密度のプラズマを発生できることを示している。

本発明の第４〜第９実施例によるドライプロセス装置は狭い電極21，22間の空間に、磁界11の作用を利用して各電極21，22から放出された２次電子を回転させ閉じ込めているため、かなり均一性の良い高密度プラズマが発生する。その空間的均一性は従来のマグネトロンプラズマと比較して、はるかに優れている。この均一性は磁界11を回転させ平均化することにより更に向上する。その空間的均一性の良さは基板３をエッチングすることにより測定できる。磁界を固定させた場合、従来のマグネトロンプラズマによるエッチングではエッチング速度の基板３面上の面内分布は±35％前後とあまり良くないが、本発明の第４〜第９実施例によるドライプロセス装置による場合は±15％前後とかなり良い。磁界11を回転させた場合、均一性は更に向上し本発明の第４〜第９実施例によるドライプロセス装置を用いて±３％前後の優れたエッチング均一性が得られる。

第14図は本発明の第４〜第９実施例によるドライプロセス装置にCHF₃ガスを導入して６インチの SiO₂基板をエッチングした場合のエッチング深さの面内均一性を示した図である。エッチング時間は約１分で磁界11を回転させた。エッチングの分布は磁界11を回転させているため、ほぼ中心対称となっている。得られたエッチングの面内均一性は±４％前後である。このように本発明の第４〜第９実施例によるドライプロセス装置は従来のドライプロセス装置と比較してもより均一性の優れたマグネトロンプラズマを発生することができる。

マグネトロン放電の発生可能なガス圧は１Pa (7.5mTorr)程度以下となり低いため、指向性の良いエッチングが可能であり、不純物の少ない高品質の薄膜を形成することが可能である。しかも両電極21，22にほぼ同等の状態のプラズマが照射できるため、同時に電極21，22上の２枚以上の基板３を処理することが可能である。

さらに、本発明の第４〜第９実施例によるドライプロセス装置によれば、基板３にほぼ平行な方向に磁界11が印加されているため、プラズマ中の電子が基板３側に流れにくく、従って、イオンシースが形成されにくいので、自己バイアス電圧が従来の1/5以下と小さくなるため、入射イオンによって基板３が受ける損傷が小さくなる。このため本発明の第４〜第９実施例によるドライプロセス装置は特に低損傷エッチング或いは高速蒸着が必要なゲートとかトレンチエッチングまたは配線材料の蒸着とかに用いて好適である。またこの発明によれば、装置の小型化を図ることができる。

〔発明の効果〕上述の説明から明らかなように、本発明の第１〜第３ドライプロセス装置によれば、交流電力Phをブロッキングキャパシタ７を経由して２種類の極性の電極21，22に逆位相で供給したり、各電極21，22を電気的に接続し、ブロッキングキャパシタ７を経由して交流電力Phを同位相で供給したり、負の直流電圧を各電極21，22に印加し、正の直流電圧を反応室１または反応室１内側の他の電極に印加したりしているために、ほぼ等しい厚さのイオンシースが両電極21，22の近傍に形成できる。また、マグネトロンプラズマの密度分布が両電極21，22でそれぞれ逆方向となるため、電極間隔を狭くすることにより、磁界を回転させることなくほぼ均一なプラズマを生成することができる。

マグネトロン放電の発生するガスの圧力は10ｍ Torr前後とかなり低いため、指向性の良いエッチングとか、不純物の少ない高品質の薄膜を形成することが可能である。しかも両電極21，22にほぼ同等の状態のプラズマが照射されているため、同時に電極21，22上の２枚以上の基板３を処理することが可能である。

さらに、本発明の第１〜第３ドライプロセス装置によれば、基板３にほぼ平行な方向に磁界11が印加されているため、プラズマ中の電子が基板３側に流れにくく、従って、イオンシースが形成されにくいので、直流自己バイアス電圧が従来の1/ ５以下と小さくなるため、入射イオンによって基板３が受ける損傷が小さくなる。このため本発明の第１〜第３ドライプロセス装置は特に低損傷エッチング或いは高速蒸着が必要なゲートとかトレンチエッチングまたは配線材料の蒸着とかに用いて好適である。またこの発明によれば、装置の小型化を図ることができる。

また、本発明の第４，第５ドライプロセス装置によれば、上記作用効果を奏すると共に、同一周波数で同期し、位相差，電力比を任意に制御可能な２台の交流電源の発生する電力Ph1とPh2 をブロッキングキャパシタ７を経由して比較的狭い電極間隔をなす２種類の極性の電極21，22に供給したり、１台の交流電源より分配され任意に取り出された任意の位相差，電力比をもつ交流電力Ph1,Ph2を比較的狭い電極間隔をなす２種類の極性の電極21，22に供給したり、マイナスの直流電圧を任意の電力比で比較的狭い電極間隔をなす２種類の電極21，22に供給したりしているために、１Pa程度以下のガスで充満した狭い電極間の空間に高密度のマグネトロンプラズマを発生することができる。例えばプラズマの濃度をその発光強度（Ｈ_α線）で比較した場合、本発明の第４，第５ドライプロセス装置による発光強度は従来のマグネトロンエッチング装置による発光強度より２倍以上強くなる。

また本発明の第４，第５ドライプロセス装置は従来のマグネトロンエッチング装置よりもより均一性の良い高密度のプラズマを発生でき、高速エッチングを行うことができる。マグネトロン放電の発生可能なガス圧は１Pa(7.5mTorr)程度以下とかなり低いため、指向性の良いエッチングが可能であり、不純物の少ない高品質の薄膜を形成することが可能である。しかも両電極21，22にほぼ同等の状態のプラズマが照射できるため、同時に電極21，22上の２枚以上の基板３を処理できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の第１実施例の構成の概要を示す説明図、第２図は本発明装置の第２実施例の構成の概要を示す説明図、第３図は本発明装置の第３実施例の構成の概要を示す説明図、第４図は本発明装置の第４実施例の構成の概要を示す説明図、第５図は本発明装置の第５実施例の構成の概要を示す説明図、第６図は本発明装置の第６実施例の構成の概要を示す説明図、第７図は本発明装置の第７実施例の構成の概要を示す説明図、第８図は本発明装置の第８実施例の構成の概要を示す説明図、第９図は本発明装置の第９実施例の構成の概要を示す説明図、第10図(a)，(b)はそれぞれ本発明装置における電極間隔を狭くしなければならない理由を説明した図、第11図は本発明装置におけるプラズマの発光スペクトルの一例を示す図、第12図は本発明装置における放射強度のガス圧力依存性の一例を示す図、第13図は本発明装置及び従来装置による自己バイアス電圧に対するエッチング速度を示す図、第14図は本発明装置によるエッチング均一性を示す図、第15図は従来のドライプロセス装置としてのドライエッチング装置の一例の構成の概要を示す説明図、第16図は従来のドライプロセス装置としてのドライエッチング装置の他例の構成の概要を示す説明図である。１……反応室、３……基板、４……反応ガス、５……排気ガス、６……交流（高周波）電源、７ ……ブロッキングキャパシタ、９……絶縁体、10 ……電界、11……磁界、12……ソレノイドコイル、 13……マグネトロン放電、15……直流電源、16… …交流（高周波）電源、17……フェーズシフター、 21……（上部）電極、22……（下部）電極、Ph, Ph1,Ph2……交流（高周波）電力、25……直流電源、26……交流（高周波）電源、27……電力分配器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松本治東京都西多摩郡羽村町神明台２―１―１国際電気株式会社羽村工場内 (72)発明者佐久間春信東京都西多摩郡羽村町神明台２―１―１国際電気株式会社羽村工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２種類の極性の電極(21，22)を相向い合
わせて交互に配置したドライプロセス装置において，各電極(21，22)の相向い合った内側の面の少なくとも１面以上に少なくとも１枚以上の基板(3)を設置し、各電極(21，22)にほぼ平行となるように磁界(11)印加し、同一周波数の交流電力Phを各電極(21，22)にそれぞれ任意の位相差のもとで位相を同期させてブロッキングキャパシタ(7)を経由して供給し、相隣り合わせた各電極(21，22)間の間隔を各電極(21，22) 間の空間を電子がほぼ無衝突で往来できる程度の距離とし、その各電極(21，22)間の空間にマグネトロン放電を生じさせることを特徴とするドライプロセス装置。
【請求項２】同一周波数の交流電力Phを各電極(21，2
2) にそれぞれほぼ同位相でブロッキングキャパシタ(7)を経由して供給し、反応室(1)または反応室内側の他の電極を接地してなることを特徴とする請求項第１項に記載のドライプロセス装置。
【請求項３】負の直流電圧を各電極(21，22)に印加
し、正の直流電圧を反応室(1)または反応室内側の他の電極に印加してなることを特徴とする請求項第１項記載のドライプロセス装置。
【請求項４】同一周波数、任意の電力比の交流電力(P
h1, Ph2)を各電極(21，22)または各電極(21，22) 上の基板（３，３）にそれぞれ任意の位相差のもとで位相を同期させてブロッキングキャパシタ(7)を経由して供給し、相隣り合わせた各電極 (21，22)間の間隔並びにその空間に導入しこれより排気する反応ガス(4)の圧力をそれぞれ各電極(21，22)間の空間を電子がほぼ無衝突で往来できる程度の距離及び圧力としたことを特徴とする請求項第１項記載のドライプロセス装置。
【請求項５】交流電力(Ph1,Ph2)の位相差が約±４０
゜の範囲内にあることを特徴とする請求項第４項記載のドライプロセス装置。
【請求項６】位相が同期する独立した２台の交流電源
(16 ，26)を用いて交流電力(Ph1,Ph2)を供給することを特徴とする請求項第４項，第５項のいずれかに記載のドライプロセス装置。
【請求項７】１台の交流電源(6)の発生する電力Phを
２電力 (Ph1,Ph2)に分配して供給することを特徴とする請求項第４項，第５項のいずれかに記載のドライプロセス装置。
【請求項８】反応室(1)または反応室(1)内側の他の電
極を接地し、相隣り合わせた各電極(21，22)の空間にマグネトロン放電を生じさせることを特徴とする請求項第４項〜第７項のいずれかに記載のドライプロセス装置。
【請求項９】負の直流電圧を任意の電力比で各電極(2
1， 22)に印加し、正の直流電圧または接地電圧を反応室(1)または反応室内側の他の電極に印加してなる請求項第４項記載のドライプロセス装置。
【請求項１０】２種類の極性の電極(21，22)が反応室
内において電気的に接続されることを特徴とする請求項第１〜第９項のいずれかに記載のドライプロセス装置。
【請求項１１】相隣り合う電極(21，22)間の間隔がす
べて等しく、互いに平行をなすことを特徴とする請求項第１項〜第10項のいずれかに記載のドライプロセス装置。
【請求項１２】相隣り合う電極(21，22)間の間隔が約
１cm 〜５cmの範囲であることを特徴とする請求項第 11項記載のドライプロセス装置。
【請求項１３】電極(21，22)の全枚数が３枚以上とな
ることを特徴とする請求項第12項記載のドライプロセス装置。
【請求項１４】各電極(21，22)の相向い合った内側の
面に２枚以上の基板(3)を設置することを特徴とする請求項第13項記載のドライプロセス装置。