(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一の保持電極に保持された被処理基板と単一の放電電極とを放電容器内に離間させて対面配置し、該放電電極と被処理基板との間に実質的に均一な放電状態を広範囲に発生させる放電電極への給電方法であって、
前記放電電極に給電点を介して高周波電力を給電している間に、シランガスを少なくとも水素で希釈した混合ガスを前記給電点に局所的に供給し、給電点およびその周囲に存在するシランプラズマを追い払うとともに、水素濃度の高いプラズマにより給電点近傍に堆積した製膜成分をエッチング除去し、製膜成分のデポジットおよび粉の発生を抑制することを特徴とする放電電極への給電方法。
【請求項２】
前記放電電極がラダー型電極であることを特徴とする請求項１記載の給電方法。
【請求項３】
請求項１又は２のいずれか一方に記載の方法において、使用する高周波の周波数が３０〜８００ＭＨｚの範囲にあることを特徴とする放電電極への給電方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマＣＶＤ製膜やエッチング処理に用いられる放電電極への給電方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばプラズマＣＶＤ法を用いて作製される太陽電池用薄膜半導体、フラットパネルディスプレイ用薄膜トランジスタなどは、高速製膜による低コスト化、および、低欠陥密度、高結晶化率などの高品質化が求められている。これらの要求を満たす新しいプラズマ生成方法として、高周波電源の高高周波化（３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ）がある。高周波化により製膜速度の高速化と高品質化が両立されることが、例えば文献Ｍａｔ．  Ｒｅｓ．  Ｓｏｃ．  Ｓｙｍｐ．  Ｐｒｏｃ．  Ｖｏｌ．  ４２４，  ｐｐ９，  １９９７に記されている。特に、ａ−Ｓｉに代る新しい薄膜として注目されている微結晶Ｓｉ薄膜の高速高品質製膜にこの高高周波（ＶＨＦ）が適していることが最近分ってきている。
【０００３】
ところが、この高高周波（ＶＨＦ）による製膜は、均一大面積製膜が難しいという欠点がある。これは、高高周波の波長が電極サイズと同程度のオーダーであることから、電極端などで生じる反射波を主因とする定在波による電圧分布が電極面内に発生し、それにともないプラズマが不均一となり、結果、製膜は不均一になるためと考えられる。
【０００４】
平行平板電極を用いた場合、電極サイズが３０ｃｍを越え、または、周波数が３０ＭＨｚを越えると、上記定在波の影響が顕著となり、半導体製膜上好ましい製膜膜厚均一性±１０％の達成が困難になる。
【０００５】
図１０は、横軸に開放端からの距離をとり、縦軸に電圧Ｖｐｐおよびイオン飽和電流をとって、１００ＭＨｚでの電圧分布の一例とともにイオン飽和電流分布を示す特性線図である。イオン飽和電流分布は、電子密度分布にほぼ等しく、計測が簡単であるので、一般にプラズマ分布の指標として用いられる。電圧分布を見ると電極上に定在波が生じており、それに対応してイオン飽和電流分布すなわちプラズマ分布が不均一になっていることが分る。このように電極の一箇所のみに給電する１点給電法では定在波が顕著に生じてしまうので、定在波の発生を防止するために電極の四個所に給電する４点給電法が提案されている。
【０００６】
また、これと、特開平４−２３６７８１号に詳細が報告されているラダー電極を用いることで、さらなる均一化が図れる。これは、平行平板型電極は非常に高い電界分布の均一性が必要とされるため、例えば電極間隔が全面にわたって高い精度で一定に保たれている必要があるのに対し、ラダー電極は電極棒の周囲に出来る電界は電極径で決まり、しかも強いので、均一なプラズマを発生させるための条件が平行平板より緩やかであるためである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、４点給電法とラダー電極を併用した場合であっても、電極サイズが３０ｃｍを越え、または、周波数が８０ＭＨｚを越えると均一な製膜の実現が難しくなってくる。
【０００８】
図１１に６０ＭＨｚおよび１００ＭＨｚで４点給電したときのラダー電極上に生じる電圧分布を示す。６０ＭＨｚでは比較的均一な電圧分布を示しているが、１００ＭＨｚでは不均一になってしまっている。
【０００９】
また、４点の給電位置は、試行錯誤的に最適位置を見つける必要があり、非常に手間暇がかかるという問題がある。
【００１０】
さらに、ガス圧、高周波電力などの製膜条件を変更すると、最適位置が変ってしまうと言う問題がある。
【００１１】
以上のような問題は学会でも注目され、これまでにたとえば文献Ｍａｔ，  Ｒｅｓ．  Ｓｏｃ．  Ｓｙｍｐ．  Ｒｒｏｃ．  Ｖｏｌ．  ３７７，  ｐｐ３３，１９９５に記されているように、平行平板の給電側と反対側にロスのないリアクタンス（コイル）を接続することが提案されている。
【００１２】
これは、定在波の電極端からの反射条件を変えることで、定在波の波形の中で分布が比較的平らな部分、たとえばｓｉｎ波の極大付近を電極上に発生させて、電極に生じる電圧分布を少なくするものである。しかしながら、この方法は定在波を根本から無くすのではなく、ｓｉｎ波のうち平らな部分が電極上に発生するようにするだけであるため、均一部分が得られるのは波長の１／８程度までであり、それを越える範囲の均一化は原理的に不可能である。
【００１３】
図１２に１００ＭＨｚで平行平板の一端をロスのないリアクタンス（コイル）で終端したときの電圧分布を示す。このように、終端端から３０ｃｍ程度は均一であるが、それ以上は不均一になってしまっており、この部分は製膜に用いることができない。
【００１４】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであって、ＶＨＦを用いて大面積の製膜やエッチング処理する際に、電界集中部となる給電点付近への不要な製膜成分のデポジットとパーティクルの発生を効果的に防止することができる放電電極への給電方法、高周波プラズマ生成方法および半導体製造方法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】
本発明に係る放電電極への給電方法は、単一の保持電極に保持された被処理基板と単一の放電電極とを放電容器内に離間させて対面配置し、該放電電極と被処理基板との間に実質的に均一な放電状態を広範囲に発生させる放電電極への給電方法であって、
前記放電電極に給電点を介して高周波電力を給電している間に、シランガスを少なくとも水素で希釈した混合ガスを前記給電点に局所的に供給し、給電点およびその周囲に存在するシランプラズマを追い払うとともに、水素濃度の高いプラズマにより給電点近傍に堆積した製膜成分をエッチング除去し、製膜成分のデポジットおよび粉の発生を抑制することを特徴とする。
【００１６】
本発明においては、複数の給電点を介して放電電極に給電し、１つの給電点への位相と他の少なくとも１つの給電点の位相との差を時間的に変化させることが肝要である。位相差を時間的に変化させることにより、放電電極内に生じる電圧分布を意図的に変化させ、該電圧分布の単位時間当りの平均値または単位時間当りの積分値を実質的に均一なものとする。これにより放電電極の電圧分布における定在波の発生が抑制されるようになり、放電処理（製膜処理）の均一化が達成される。この場合に、位相の差を時間的に変化させる手段としてフェーズシフターを用いることが更に好ましい。また、フェーズシフターは、高周波電力の発振周波数を決める発振器と、その信号を必要電力に増幅する増幅器との間に挿入することが好ましい。
【００１７】
位相差の時間変化を周期的に変わるパターンで制御し、該パターンを調整することにより前記放電電極内に生じる電圧分布の単位時間当りの平均値または単位時間当りの積分値を実質的に均一なものとすることが好ましい。この場合に、位相の時間変化、すなわち周期的に変わるパターンを、コンピュータで制御することが好ましい。
【００１８】
また、特定の電圧波形の位相をもつ高周波電力を放電電極に給電する際に、電圧分布、プラズマ発生密度分布、ラジカル発生密度分布、製膜分布、エッチング分布および半導体膜特性分布のうち少なくとも１つを予め複数の特定の位相差について計測しておき、その計測結果に基づいて必要な分布を得るために、前記特定の位相差で給電する時間、周期および頻度のうち少なくとも１つを調整し、放電電極内に生じる電圧分布の単位時間当りの平均値または単位時間当りの積分値を実質的に均一なものとすることが好ましい。
【００１９】
また、位相の差を変化させる周期、時間間隔、繰り返し時間を、当該放電電極で発生させるプラズマ中の活性原子もしくは活性分子もしくはイオンの消滅寿命より短くすることが好ましい。
【００２０】
また、位相の差を変化させる周期、時間間隔、繰り返し時間を、プラズマ中の活性原子もしくは活性分子もしくはイオンの消滅寿命の１／２以下とすることが好ましい。
【００２１】
本発明において、シランを原料ガスとし、位相の差を変化させる周期、時間間隔、繰り返し時間を、下式（１）から得られるＳｉＨ3活性分子の寿命τと実質的に同じとするか、又は水素原子ラジカル寿命の１．１×１０-4秒間と実質的に同じとするか、又はこれら両者の時間より短くすることが好ましい。
【００２２】
τ≒（Δｘ）2／（２Ｄ）      …（１）
但し、Ｄは拡散係数でＤ＝２．５×１０3（ｃｍ2ｓ-1）、Δｘは電極から基板までの距離（ｃｍ）とする。
【００２３】
この場合に、位相を変化させる周期、時間間隔、繰り返し時間を、前記τまたは１．１×１０-4秒間の１／２以下とすることが更に好ましい。
【００２４】
ガス圧力５０ｍＴｏｒｒでのＳｉＨ４プラズマ中におけるＳｉＨ３は長寿命である。
【００２５】
これに対して、さらに水素原子が分離した活性分子、例えば、ＳｉＨ２の寿命は僅かに２．４７×１０−６秒間にすぎない。そのため、シランを原料ガスとする製膜を支配する製膜種はＳｉＨ３である。一方、基板表面での表面反応を支配するのは、このＳｉＨ３活性分子に加えて、Ｈ原子ラジカルがある。一般に、良質な膜を製膜するためには、これらのラジカルが途切れることなくプラズマから基板に入射することが好ましいと考えられる（後述する、プラズマＯＦＦの間に増加するラジカルが必要な応用、たとえば塩素系ラジカルを用いたエッチングの例は、これとは反対に、プラズマが途切れた方が好ましい特殊な場合である）。本発明の方法によって複数給電点から入力される高周波電力の電圧波形の位相の差を時間的に変化させることにより放電電極内に生じる電圧分布を移動させるとき、この電圧分布の節に当たる部分では、つぎに電圧分布の腹の部分が移動して来るまでプラズマがＯＦＦの状態となっている。この状態が長いと、これらのラジカルの入射が途切れてしまう。これを途切れさせないためには、電圧分布の節の部分が移動してきてから、腹の部分が移動してくるまでの時間が、ラジカルの寿命時間以下になる必要がある。したがって、ＳｉＨ3に関しては、上式（１）で決まる寿命以下の時間に定在波が移動する必要がある。また、Ｈ原子ラジカルに関しても、その寿命、すなわち１．１×１０-4秒以下に電圧分布が移動する必要がある。位相の差を変化させる周期、時間間隔、繰り返し時間の１／２が電圧分布の節から腹が移動する時間であるので、上記のような条件が必要であることになる。
【００２６】
一方、本発明をたとえばプラズマＯＦＦの間に増加する活性原子または活性分子またはイオンが必要な応用に適用する場合には、位相の差を変化させる周期、時間間隔、繰り返し時間を、当該活性原子または活性分子またはイオンの発生寿命より長く、かつ１０倍以下とすることが好ましく、更に好ましくは２倍以上４倍以下とすることが好ましい。
【００３０】
なお、使用する高周波の周波数は３０〜８００ＭＨｚの範囲にあることが好ましい。高周波の周波数が３０ＭＨｚを下回ると、微結晶シリコン薄膜などでは製膜速度が遅くなり、また、不均一の発生が問題となることもないので、周波数の下限値を３０ＭＨｚとした。一方、周波数が８００ＭＨｚを上回る超高周波の周波数領域では、異なる給電点を介して放電電極に給電する高周波電力の電圧波形の位相差を時間的に変化させたとしても生成プラズマの均一化が困難になり、製膜速度またはエッチング速度にばらつきを生じるようになり、また、製膜品質が悪くなるので、周波数の上限値を８００ＭＨｚとした。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照しながら本発明の種々の好ましい実施の形態について説明する。
【００３２】
（第１の実施形態）
図１〜図５を参照しながら本発明の第１実施形態の給電方法について説明する。
【００３３】
図１に示すように、プラズマＣＶＤ製膜装置１Ａは、基板２を取り囲む真空チャンバ３と、この真空チャンバ３内で基板２に対面配置されるラダー電極５と、このラダー電極５に給電する給電回路８Ａとを備えている。真空チャンバ３は図示しない排気通路を介して真空ポンプに連通し、内圧１×１０−３〜１×１０−６Ｔｏｒｒ程度まで真空排気されるようになっている。また、真空チャンバ３内には図示しないガス供給管が電極５の後方に設けられ、ガス供給源から製膜プロセスガスとしてシランやジシランがガス供給管に供給されると、多数の吹き出し孔から電極５と基板２との間に製膜プロセスガスが供給されるようになっている。
【００３４】
基板２はアース電極４により保持され、内蔵ヒータ（図示せず）により所定温度域に加熱されるようになっている。なお、基板２には厚さ１ｍｍ×幅４６０ｍｍ×長さ４６０ｍｍサイズの透明ガラス板を用いた。
【００３５】
放電電極としてのラダー電極５は、丸棒電極部材を等ピッチ間隔に格子状に組み立て配列してなるものであり、４つの給電点７で回路８Ａの給電線（中心導体）６に接続されている。給電点７のうち２つはラダー電極５の一方端側に配置された丸棒電極部材のほぼ三等分点にそれぞれ設けられ、残りの２つはラダー電極５の他方端側に配置された丸棒電極部材のほぼ三等分点にそれぞれ設けられている。なお、ラダー電極５は例えば５２０ｍｍ×５２０ｍｍサイズであり、丸棒電極部材は例えば直径６ｍｍである。
【００３６】
給電回路８Ａには、高周波発振器９、分配器１０、フェーズシフター（位相シフタ）１１、１対の増幅器１２および１対の整合器１３が設けられている。高周波発振器９は分配器１０を介して１対の増幅器１２に接続され、各増幅器１２は整合器１３にそれぞれ接続され、さらに各整合器１３は各給電点７にそれぞれ接続されている。
【００３７】
分配器１０の出力回路は２つに分岐し、一方の分岐回路にはコンピュータ１４で駆動制御されるフェーズシフター１１が設けられている。各分岐回路は、さらに２つにそれぞれ分岐し、給電点７を介して電極５にそれぞれ接続されている。
【００３８】
高周波発振器９には定格周波数が６０ＭＨｚの水晶発振器を用い、フェーズシフター１１には全固体素子のアナログ電圧制御型位相器を用いた。高周波発振器９からは高高周波（ＶＨＦ）が発振され、これが分配器１０によって分配され、増幅器１２および整合器１３、給電点７を介して電極５に給電されるようになっている。フェーズシフター１１は、コンピュータ１４から送られる所定の処理データ信号に基づいて一方側の分配ＶＨＦを最高１００ｋＨｚで高速位相変調するようになっている。
【００３９】
図２及び図３に示すように、給電線（中心導体）６は同軸ケーブル６１内を通って給電点７で電極５に接続されている。絶縁碍子６３がカップリング６２により同軸ケーブル６１の先端に取り付けられ、電極５がケーブル６１の外套から絶縁されている。絶縁碍子６３には側部に開口する複数の孔６４が形成されている。同軸ケーブル６１内のガス通路６６はガス供給源６８および碍子の孔６４にそれぞれ連通している。ガス供給源６８には工業的に純粋な水素ガスＨ２が収容されている。水素ガスは、ガス供給源６８から供給され、ケーブル６１内のガス通路６６を通って各側部孔６４および上端孔６５から吹出し、給電点７及びその周囲に存在するシランプラズマを追い払うとともに、水素濃度の高いプラズマにより、給電点付近の絶縁碍子６３などにデポジットした不要な製膜成分をエッチングする役割を有する。このような水素ガスの吹き付けにより、電界集中部となる給電点７付近への不要な製膜成分のデポジットとパーティクルの発生を効果的に防止している。
【００４０】
次に、プラズマＣＶＤ製膜装置を用いてガラス基板上に微結晶Ｓｉ膜を製膜する場合について説明する。
【００４１】
製膜条件として、基板サイズを４６ｃｍ×４６ｃｍ、基板温度を２００℃、真空チャンバの内圧を１５０ｍＴｏｒｒ、シランガス供給量を５０ｓｃｃｍ、水素ガス供給量を１５００ｓｃｃｍとした。
【００４２】
高周波電力の周波数は前述のように６０ＭＨｚであり、この周波数では前述のように従来の給電法では定在波が生じ、このサイズの基板への均一な製膜は不可能である。
【００４３】
図４及び図５は、ＸＹ両軸に放電電極に対応する基板の位置をそれぞれとり、Ｚ軸に製膜速度（ｎｍ／秒）をとって、位相変調器により位相差０度と９０度の一定値に設定したときの製膜速度分布を示す三次元分布図である。このように、一定の位相差では定在波のために製膜速度分布が生じる。一方、両図から明らかなように、位相差を変化させることによって製膜速度分布を変化させることができることが分かる。これは位相差の変化により、放電電極における電圧分布が変化することが主因と考えられる。
【００４４】
そこで、本実施の形態では、２系統の給電系から高周波電力を供給し、その電圧波形の位相差を時間的に変化させることにより放電電極における電圧分布を移動させ、時間積分において均一な製膜厚分布を得ることを特長としている。
【００４５】
一方、もし上記の位相差を変化させる時間がゆっくりであると、それに応じてプラズマ中の活性分子・原子などが増減するため基板へのこれら分子・原子の到達フラックスが時間的に変動するため、製膜速度が速いときと、遅いときがあり最悪の場合には全く製膜しないプラズマＯＦＦに相当する状態になる場合もあるとともに、積まれていく膜の膜質が時間的に変化して行く状態となり、最終的にできあがった膜質に影響する場合があり、微妙な膜質が問題となる微結晶型シリコン薄膜太陽電池などでは問題があった。このため大面積の基板に対して均一で良質な膜質で製膜することが困難である。
【００４６】
またフェーズシフターの代わりに、機械式の位相変調器を用いるとすると、摺動部分が損耗し、頻繁に保守点検する必要があり、また高速な位相変調が不可能であるなどの問題がある。
【００４７】
これに対して本発明方法では、フェーズシフター１１をコンピュータ１４で高速かつ高精度に制御し、このフェーズシフター１１の高速位相変調により電極５の一方端側に供給する高周波電力の位相を他方端側の高周波電力の位相からシフトさせているので、ある瞬間を見ると電極５上に定在波が生じ、電圧振幅分布の局所的なばらつきは生じるものの、処理時間全体で見ると電極５上の電圧振幅分布が平均化され、電極５と基板２との間に生成されるプラズマの密度が均一化される。
【００４８】
このような位相変調回路８Ａを用いて最高１００ｋＨｚで高周波を高速変調することにより、電極上に生じる電圧分布は当該周波数で移動することになり、これは製膜を支配するＳｉＨ3活性分子やＨ活性原子の寿命より十分早いため、基板に到達するこれら活性分子・原子のフラックスは時間的にほとんど変化しないので、均一な膜厚で、良質で均一な膜質の製膜が可能となった。
【００４９】
さらに、予めいくつかの位相差（例えば、０°，９０°等の代表的な位相差）での製膜速度分布をたとえば図４，図５に示したように計測し、これをコンピュータにインプットしておき、それをもとに製膜速度（膜厚）の均一分布を達成するために必要な各位相差での製膜時間割合を計算し、図８に示すような位相差の周期的な変化パターンを作成し、これを使用してフェーズシフターをコントロールすることにより、製膜膜厚分布、製膜膜質とも±５％以内に入る製膜ができるようになった。
【００５０】
製膜高周波電力の最大値を、高周波増幅器の最大電力の定格により制限される８００Ｗ程度で運転したところ、平均値で２ｎｍ／秒程度の製膜速度が得られた。また、上述のように、製膜された膜の膜厚分布は、太陽電池や薄膜トランジスタＴＦＴに必要な±５％以内をクリアしていた。
【００５１】
（第２の実施形態）
次に、図６を参照しながら第２の実施形態について説明する。なお、本実施形態が上記実施形態と重複する部分の説明は省略する。
【００５２】
プラズマＣＶＤ製膜装置１Ｂの高周波発振器９は整合器１３を介して２つに分岐する給電回路８Ｂに接続されている。一方の分岐回路はさらに２つに分岐して２つの給電点７にて電極５に接続されている。他方の分岐回路には位相変調器１５が設けられ、さらに２つに分岐して２つの給電点７にて電極５に接続されている。位相変調器１５には真空コンデンサーを有する機械駆動式を用いた。高周波発振器９は上記第１の実施形態と同じものを用いた。本実施形態ではこのような簡単な構成で多点給電方式の給電点７を２つのグループに分け、それぞれのグループの給電点への高周波電力の位相に位相差を持たせ、給電点７を介して電極５に印加することにより、定在波の位置を制御することが出来る。
【００５３】
本実施形態の装置１Ｂを使って製膜試験をした。製膜条件として、基板サイズを４６ｃｍ×４６ｃｍ、基板温度を２００℃、真空チャンバの内圧を１５０ｍＴｏｒｒ、シランガス供給量を５０ｓｃｃｍ、水素ガス供給量１５００ｓｃｃｍ、高周波の周波数は６０ＭＨｚとした。
【００５４】
この装置条件でも、たとえば、位相差０度と９０度で図４と図５と同様の製膜速度分布が得られた。ただし、製膜速度の絶対値は１／５程度だった。
【００５５】
総製膜時間を６分間とし、このうち前半の３分間を位相差０度、後半の３分間を位相差９０度に手動で制御し、製膜した。本実施の形態では、高周波電力を、位相変調器の定格により制限される２００Ｗ程度で運転したところ、平均値で０．４ｎｍ／秒程度の製膜速度が得られた。このとき、分布は±１５％とすこし悪い値であったが、なんとか低コストの太陽電池には使えるものであった。
【００５６】
（第３の実施形態）
次に、図７を参照しながら第３の実施形態について説明する。なお、本実施形態が上記実施形態と重複する部分の説明は省略する。
【００５７】
プラズマＣＶＤ製膜装置１Ｃの高周波発振器９は分配器１０を介して２つに分岐する給電回路８Ｃに接続されている。一方の分岐回路には増幅器１２および整合器１３が順次設けられ、さらに２つに分岐して２つの給電点７にて電極５に接続されている。他方の分岐回路には位相変調器１５、増幅器１２、整合器１３が順次設けられ、さらに２つに分岐して２つの給電点７にて電極５に接続されている。なお、高周波発振器９および位相変調器１５は上記の第２実施形態と同じものを用いた。
【００５８】
上記の第２実施形態では位相変調器１５の定格電力が２００Ｗ程度だったので、製膜速度の平均値は０．４ｎｍ／秒程度が限界であった。この第３の実施形態では、高周波発振器９と増幅器１２の間に位相変調器１５を挿入し、小電力（弱い周波数）で位相差を変化させ、その後必要な高周波電力に増加させることを可能とした。
【００５９】
これにより、最大８００Ｗまでの入力を行うことができ、製膜速度の平均値を２ｎｍ／秒程度まで高めることができた。位相差は変調器内の図示しないステッピングモータで真空コンデンサーの回転角を変化させて容量を変化させ、位相差の変化範囲をその回転角範囲の調整で適正化することにより、膜厚分布を太陽電池製膜で好ましい１０％以内に抑えることができた。
【００６０】
（第４の実施形態）
次に、図９を参照しながら第４の実施形態について説明する。なお、本実施形態が上記実施形態と重複する部分の説明は省略する。
【００６１】
プラズマＣＶＤ製膜装置１Ｄは、電源としてＦＭ変調機能付きの高周波発振器９Ｄを備えている。ＦＭ変調機能付きの高周波発振器９Ｄには任意波形発生器を用いた。高周波発振器９Ｄには増幅器１２および整合器１３が直列に接続されている。整合器１３の出力側回路は２つに分岐し、各分岐回路８Ｄはさらに２つに分岐して、それぞれが１対の給電点７を介して電極５に接続されている。
【００６２】
本実施形態ではＦＭ変調を用いることによってさらに簡易的に均一化を図る第４の実施形態を示す。この実施例では、発振器にＦＭ変調機能付きの高周波発振器を用い、増幅器で増幅して電極に供給することにより、定在波を時間的に移動させた。発振周波数は２００ＭＨｚ、変調周波数は１ＭＨｚ、最大偏移量は２０％とした。これにより１０ｃｍ角基板で均一性±１０％以内が得られた。これは、従来法で行った場合の均一性±５０％に比べて非常に良い結果である。
【００６３】
（第５の実施形態）
Ｓ．  Ｓａｍｕｋａｗａ，  ”Ｒｏｌｅ  ｏｆ  Ｎｅｇａｔｉｖｅ  Ｉｏｎｓｉｎ  Ｈｉｇｈ−Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｅｔｃｈｉｎｇ  Ｕｓｉｎｇ  Ｐｕｌｓｅ−Ｔｉｍｅ−Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  Ｐｌａｓｍａ”，  Ｅｘｔｅｎｄｅｄ  Ａｂｓｔｒａｃｔｓ  ｏｆ  ４ｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｐｌａｓｍａｓ，  ＳＲ  １．０４，  ｐｐ．４１５，  １９９８．にあるように、ハロゲン系のガス、例えば、塩素系のガスを用いてプラズマを発生させ、塩素負イオン（Ｃｌ−）を発生させて半導体のエッチングに用いる場合、従来は、高周波電源から発生する電力をＯＮ／ＯＦＦすることにより、プラズマを発生、消滅させプラズマが消滅する際に電子付着効果により大量に塩素負イオンが発生することと、基板表面に生じる壁電荷が消滅する効果を用いてエッチングの高速化、高品質化を図っている。
【００６４】
本実施例ではこの効果を放電電極における電圧分布を移動させることによって生じさせることを狙っている。図３に示した第２の実施の形態において、２つの異なる周波数の差を４ｋＨｚとし、ハロゲン系のガス、例えば、塩素系のガスを用いてプラズマを発生させ、塩素負イオン（Ｃｌ-）を発生させ、半導体のエッチングを行った。この時、放電電極における電圧分布の腹の部分ではプラズマがＯＮの状態、電圧分布の節の部分ではプラズマがＯＦＦの状態になるので放電電極において電圧分布を高速で移動させることにより高効率で大量にかつ簡単に塩素負イオンを発生させエッチングを高速で行うことができる。
【００６５】
放電電極における電圧分布を移動させる速度、すなわち、位相差の変化周期は、前記参考論文に示されている塩素負イオンの発生時間約１００μ秒より長く、２倍以上４倍以下になるように、２５０μ秒程度とした。このとき、プラズマＯＦＦの時間が１２５μ秒程度となり、充分な負イオン発生が得られる。
【００６６】
さらに、高周波の周波数に６０ＭＨｚを用いることによって従来法で用いられる１３．５６ＭＨｚとくらべてプラズマ密度が高くなると同時にプラズマシース厚さが薄くなることにより、プラズマ中で発生する大量の塩素負イオンが効率的に基板面に流入し、エッチング速度がさらに速くなる効果が得られた。
【００６７】
これらの結果、従来の１３．５６ＭＨｚ単一周波数を用いた場合の４倍程度のエッチング速度が得られた。
【００６８】
なお、上記１−５の実施形態では４点給電方式の例について説明したが、本発明はこれのみに限られることなく、２点給電方式、６点給電方式、８点給電方式、１０点給電方式、１２点給電方式など他の多点給電方式にも本発明を適用することができる。
【００６９】
また、上記１−５の実施形態では純粋水素ガスを各給電点に吹き付けて製膜成分のデポジットや粉の発生を防止する場合について説明したが、本発明はこれのみに限られることなくアルゴンガス等の他のガスを給電点に吹き付けるようにしても同様の効果が得られる。
【００７０】
また、この方法は、給電点だけでなく、そのほかの、不必要な製膜成分のデポジットや粉の発生が問題となる部分にも適用することができる。たとえば、電極をサポートする絶縁碍子製の柱にシリコン膜がデポジットすると柱の沿面絶縁強度が低下し、最悪の場合、地絡する可能性がある。この柱に上記例と同様な水素の局所的供給法を施した結果、デポジットが抑制され、地絡することが無くなった。
【００７１】
【発明の効果】
本発明によれば、単一の放電電極に高高周波（ＶＨＦ）を印加して大面積の製膜およびエッチング処理を行う際に、電界集中部となる給電点付近への不要な製膜成分のデポジットとパーティクルの発生を効果的に防止することができることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る放電電極への給電方法に用いた装置の回路を示すブロック構成図。
【図２】電極への給電端子の取り付け部分を示す図。
【図３】電極への給電端子の取り付け部分を拡大して示す断面ブロック図。
【図４】位相変調器により位相差０度に変調して製膜したときの製膜速度分布を示す特性分布図。
【図５】位相変調器により位相差９０度に変調して製膜したときの製膜速度分布を示す特性分布図。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る放電電極への給電方法に用いた装置の回路を示すブロック構成図。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る放電電極への給電方法に用いた装置の回路を示すブロック構成図。
【図８】均一分布を得るためのフェーズシフター位相差の制御パターンを示すタイミングチャート。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る放電電極への給電方法に用いた装置の回路を示すブロック構成図。
【図１０】定在波による電圧分布およびイオン飽和電流分布をそれぞれ示す特性線図。
【図１１】従来の４点給電法を用いたときのラダー電極上に生じる電圧分布を示す特性線図。
【図１２】平行平板の一端をロスの無いリアクタンス（コイル）で終点したときの電圧分布図。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ…プラズマＣＶＤ製膜装置、
２…基板、
３…真空チャンバ、
４…アース電極、
５…放電電極（ラダー電極）、
６…給電線（中心導体）、
７…給電点、
８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ…給電回路、
９，９Ｄ…高周波発振器、
１０…分配器、
１１…フェーズシフター（位相シフタ）、
１２…増幅器、
１３…整合器、
１４…コンピュータ、
１５…位相変調器、
６１…同軸ケーブル、
６２…カップリング、
６３…絶縁碍子、
６４，６５…ガス吹出孔、
６６…ガス通路、
６８…ガス供給源。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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