JP2003234339A - プラズマ処理装置、プラズマ処理装置のパーティクル除去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラズマ処理への悪影響少なくかつ簡易な構
成でパーティクル除去を行なうことが可能なプラズマ処
理装置およびそのパーティクル除去方法を提供するこ
と。 【解決手段】 上部電極の下面とほぼ平行な方向に上部
電極の面上近傍を通過するレーザビームを、上部電極の
縁外側から入射するレーザ光源と、処理室に接続して上
部電極の外部側空間に通じて設けられた排気管とを具備
する。上部電極の下側近傍空間（例えばイオンシース）
に存在する例えばフレークを、レーザビームによる放射
圧によって上部電極の縁外側に追いやる。追いやられた
例えばフレークを処理室に接続して上部電極の外部側空
間に通じて設けられた排気管から排出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、処理室内部で発生
するパーティクルの除去機能を備えたプラズマ処理装置
およびそのパーティクル除去方法に係り、特に、プラズ
マ処理への悪影響少なくパーティクル除去を行なうのに
適するプラズマ処理装置およびそのパーティクル除去方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラズマＣＶＤ（chemical vapor depos
ition）装置、プラズマエッチング装置などのプラズマ
処理装置では、上部電極側に設けられたガス導入機構か
らほぼ真空にされた処理室内部に原料ガスやエッチング
ガスを導入し、処理室内部に設けられたサセプタ上の被
処理基板に処理を行なう。このようなガスによる処理に
伴い、処理室内部では、望まれない現象としてパーティ
クルが発生することがある。パーティクルの発生によ
り、被処理基板への汚染源になる。

【０００３】パーティクルは、ガスが反応、核成長、凝
集して成長することによって発生するダストパーティク
ルと、処理室内壁などの腐蝕や内壁などに堆積した膜が
はがれることによって発生するフレーク（剥離パーティ
クル）とが主なものである。これらのパーティクルは、
プラズマ処理中に、上部電極とサセプタ上の被処理基板
との間の空間に浮遊する。

【０００４】ダストパーティクルは、気相から成長する
ので上記空間のうちガスのプラズマ化領域（バルク）に
存在し、バルク中の電子により負に帯電する。フレーク
は、内壁などからのはがれを由来として上記空間のうち
プラズマ化領域の鞘部分（イオンシース）に存在して閉
じ込められ、イオンシース中の高密度の陽イオンにより
正に帯電する。

【０００５】このようにパーティクルはいずれかの極性
に帯電するので、プラズマ処理装置では、パーティクル
除去として、被処理基板の縁外側に集塵電極を設けパー
ティクルをクーロン力により吸着する方法が一般的に用
いられている。なお、ダストパーティクルとフレークと
では、その発生量が一般的にフレークの方が多くまたこ
れがプラズマ化領域に比べ狭小な空間に存在するので、
フレーク除去を考慮することの方がより重要になる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のような集塵電極
によるパーティクル除去では、その効果を十分なものに
しようとすると、電極に印加する電圧を高電圧化するか
被処理基板に近い空間に設けることが必要になる。した
がって、プラズマ処理空間の電界を歪める結果となり、
被処理基板上でのプラズマ処理の均一性を損なう恐れが
ある。

【０００７】また、フレーク除去に加えダストパーティ
クル除去も考慮する場合には、両極性の集塵電極を必要
とする。

【０００８】本発明は、上記した事情を考慮してなされ
てもので、処理室内部で発生するパーティクルの除去機
能を備えたプラズマ処理装置およびそのパーティクル除
去方法において、プラズマ処理への悪影響少なくかつ簡
易な構成でパーティクル除去を行なうことが可能なプラ
ズマ処理装置およびそのパーティクル除去方法を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係るプラズマ処理装置は、上部電極側から
処理室にガスを導入しプラズマ化して前記処理室にて被
処理基板に処理を行なうプラズマ処理装置において、前
記上部電極の下面とほぼ平行な方向に前記上部電極の下
面近傍を通過するレーザビームを前記上部電極の縁外側
から入射するレーザ光源と、前記処理室に接続して前記
上部電極の外部側空間に通じて設けられた排気管とを具
備することを特徴とする。

【００１０】上部電極の下面とほぼ平行な方向に上部電
極の面近傍を通過するレーザビームを、上部電極の縁外
側から入射することにより、上部電極の下面近傍空間
（例えばイオンシース）に存在する例えばフレークを、
レーザビームによる放射圧によって上部電極縁外側に追
いやる。そして、追いやられた例えばフレークを処理室
に接続して上部電極の外部側空間に通じて設けられた排
気管から排出する。

【００１１】したがって、集塵電極がなくても処理室内
から例えばフレークを除去することが可能になり、プラ
ズマ処理への悪影響少なくパーティクル除去を行なうこ
とができる。また、上部電極の下面近傍としてバルクの
空間も含むようにレーザビームを入射すればフレークに
限らずダストパーティクルをも容易に除去することがで
きる。

【００１２】なお、放射圧とは、レーザビーム中の光子
の運動量ｈ／λ（ｈ：プランク定数、λ：光の波長）の
一部が、物体との衝突により物体側に受け渡されて生じ
る力学的な力である。この衝突のとき光は物体によって
吸収、反射、透過（屈折）されるため運動量が変化す
る。この変化量が物体に放射圧として受け渡される。

【００１３】また、ここで、レーザ波長の変化により、
物体による吸収、反射、透過の各率は変動し、放射圧
は、物体による吸収、反射、透過の各量により斥力や引
力となって変化するので、望む斥力や引力を得るためパ
ーティクルの種類によってレーザ波長を選択することも
有用である。

【００１４】レーザ光源には、各種の固体レーザ、気体
レーザ、半導体レーザなどを用いることができる。

【００１５】また、本発明に係るプラズマ処理装置のパ
ーティクル除去方法は、上部電極側から処理室にガスを
導入しプラズマ化して前記処理室にて被処理基板に処理
を行なうプラズマ処理装置におけるパーティクル除去方
法であって、前記上部電極の下面とほぼ平行な方向に前
記上部電極の下面近傍を通過するレーザビームを前記上
部電極の縁外側から入射することにより、前記上部電極
の下面近傍に浮遊するパーティクルを前記上部電極の縁
外側に追いやる工程と、前記追いやられたパーティクル
を集塵する工程とを具備することを特徴とする。

【００１６】この方法では、上部電極の下面とほぼ平行
な方向に上部電極の下面近傍を通過するレーザビーム
を、上部電極の縁外側から入射することにより、上部電
極の下面近傍空間に浮遊するパーティクルを、レーザビ
ームによる放射圧によって上部電極縁外側に追いやる。
そして、追いやられたパーティクルを集塵する。集塵に
は、例えば、処理室に接続して上部電極の外部側空間に
通じて設けられた排気管から排出する方法を用いること
ができる。

【００１７】したがって、特に集塵電極がなくても処理
室内からパーティクルを除去することが可能になり、プ
ラズマ処理への悪影響少なくパーティクル除去を行なう
ことができる。また、上部電極の下面近傍としてバルク
の空間も含むようにレーザビームを入射すればフレーク
に限らずダストパーティクルをも容易に除去することが
できる。また、集塵電極を用いる場合でもその印加電圧
を小さくすることできるので、プラズマ処理に与える影
響をより少なくすることができる。

【００１８】なお、この方法における各工程は、時系列
的に別々に行なっても、同時に行なってもよい。また、
パーティクル除去を、プラズマプロセス実行中にこれと
同時に行なう場合に加え、ダミー基板を用いたクリーニ
ング処理工程としてプラズマ処理実行中とは別に独立し
て行なう場合にも、この方法を適用できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の実施態様として、前記レ
ーザ光源は、前記入射されたレーザビームが互いにほぼ
平行になるように複数設けられる。パーティクルが存在
する空間におけるレーザビームの密度を高めることによ
り、より頻度の高いパーティクルへの放射圧発生を得、
パーティクル除去効果を効率化するものである。

【００２０】また、実施態様として、前記レーザ光源に
接続して設けられ、前記レーザ光源が前記上部電極の縁
外側から入射する前記レーザビームの向きを、前記上部
電極の下面とほぼ平行な面内で走査する光源走査機構を
さらに具備する。パーティクルが存在する空間にまんべ
んなくレーザビームを照射しパーティクル除去効果を効
率化するものである。

【００２１】また、実施態様として、前記プラズマ処理
装置は、前記入射されるべきレーザビームを反射する反
射鏡をさらに具備し、前記レーザ光源は、前記上部電極
の縁外側かつ下側に設けられて上向きにレーザビームを
発し、前記発せられたレーザビームを前記反射鏡により
反射して前記上部電極の縁外側から前記レーザビームを
入射する。これによれば、処理室の側壁側には反射鏡を
設けるだけで済み、レーザ光源が比較的大型であっても
これを処理室のサセプタ面下側の空間に設けることがで
きる。

【００２２】また、ここで、前記プラズマ処理装置は、
前記反射鏡に接続して設けられ、前記上部電極の縁外側
から入射する前記レーザビームの向きを、前記上部電極
の下面とほぼ平行な面内で走査する反射鏡走査機構をさ
らに具備するようにしてもよい。これも、パーティクル
が存在する空間にまんべんなくレーザビームを照射しパ
ーティクル除去効果を効率化するものである。

【００２３】また、実施態様として、前記プラズマ処理
装置は、前記上部電極の縁外側に設けられた集塵電極を
さらに具備する。レーザビームによる放射圧により上部
電極縁外側に追いやられたパーティクルを集塵電極によ
り収集、除去するものである。ここで集塵電極は、その
電気力が上部電極縁内側に及んでいる必要がなく、従来
に比較しごく低い電圧の印加でよい。

【００２４】また、実施態様として、前記レーザ光源
は、発せられるレーザ光が波長の異なる複数のレーザ光
を含んでいる。波長が異なるものを有することにより組
成の異なる多種のパーティクルに対して放射圧を発生さ
せ、その除去を効率化することができる。

【００２５】また、実施態様として、前記レーザ光源
は、発せられるレーザ光の波長が互いに異なる複数のレ
ーザ光源からなる。これも、上記と同様である。

【００２６】また、実施態様として、前記プラズマ処理
装置は、前記上部電極の縁外側に設けられたレーザ光吸
収部材をさらに具備する。内壁で反射したレーザー光が
迷光となり副作用を生じしめる場合や除去すべきパーテ
ィクルが比較的大きくこれに対応してレーザビームが強
出力になる場合を考慮するものである。

【００２７】以下では本発明の実施形態を図面を参照し
ながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るプ
ラズマ処理装置（ここでの例はプラズマエッチング装
置）を模式的に縦断面で示す構成図である。

【００２８】同図に示すように、このプラズマ処理装置
は、内部に処理室を構成する処理容器１１と、処理容器
１１内の構成である、ＲＦプレート１２、クリスタル電
極１３、拡散板１５、上部電極絶縁部材１８、電界補正
リング１９、絶縁性挟持体２７、導電膜２８、下部電極
２９、フォーカスリング３０、ベローズ３１、ベローズ
支持板３２、レーザ光源３８とを有する。ここで、ＲＦ
プレート１２とクリスタル電極１３とが上部電極１４と
して機能し、上部電極１４には、ガスを導入する細孔１
７が多数（すなわちシャワーヘッドが）存在する。絶縁
性狭持体２７上には被処理基板２６が載置、保持され得
る（すなわち、下部電極２９と絶縁性挟持体２７とでサ
セプタが構成される）。

【００２９】また、処理容器１１またはその中の上記構
成に接続して、ガス供給管１６、エッチングガス供給系
２２、上部電極ＲＦ電源２０、上部電極側マッチング回
路２１、排気管２３、排気系２４、ゲートバルブ２５、
下部電極電源３６、下部電極側マッチング回路３５、静
電チャック用電源３７を有する。ここで、下部電極２９
の下側は支持部材３３により支持され、支持部材３３
は、下部電極上下動機構３４に通じている。

【００３０】処理容器１１は、例えば表面がアルマイト
処理された円筒状のアルミニウムからなり、その天井部
に上部電極１４が設けられ、底面部中央には下部電極２
９を支持する支持部材３３のための貫通孔がある。上部
電極１４は、処理容器１１との間に存在する環状の上部
電極絶縁部材１８により処理容器１１から絶縁されて配
設される。

【００３１】上部電極１４は、被処理基板２６に対向す
る側の、例えば単結晶シリコンからなる導電性で円盤状
のクリスタル電極１３と、クリスタル電極１３の上部に
接して配置され、円盤状の中空を有する、例えば表面が
アルマイト処理された円盤状のＲＦプレート１２からな
る。ＲＦプレート１２の中空には、ガス供給管１６から
導入されるエッチングガスを拡散する拡散板１５が配設
される。ＲＦプレート１２の中空からＲＦプレート１２
とクリスタル電極１３とを貫通して細孔１７がほぼ上下
方向に多数設けられる。

【００３２】クリスタル電極１３の周縁であって上部電
極絶縁部材１８の下側には、これらに接して環状で絶縁
性の電界補正リング１９（例えばＳｉＯ２や単結晶シリ
コンからなる）が配設される。これにより、上部電極１
４による高周波電界を電界補正リング１９内部に集めて
発生プラズマの均一化を図る。

【００３３】処理容器１１内で上部電極１４に対向する
位置には、例えば表面がアルマイト処理されたアルミニ
ウムからなる円盤状の下部電極２９が配置される。下部
電極２９は、その上部表面に、導電膜２８と導電膜２８
を狭持する絶縁性狭持体２７とからなる静電チャック機
構を有する。静電チャック機構により、下部電極２９上
側に被処理基板２６を静電力で吸着、保持することがで
きる。なお、絶縁性狭持体２７は、下部電極２９の表面
処理部分であるアルマイトの部分を利用して構成するよ
うにしてもよい。

【００３４】下部電極２９の周縁付近には、被処理基板
２６を取り囲むように環状で絶縁性のフォーカスリング
３０が設けられる。これにより、イオンビームを被処理
基板２６側に集中して発生させ被処理基板２６の周縁付
近での処理均一性を向上できる。

【００３５】下部電極２９の下側周縁寄りには、ベロー
ズ３１が周状に配設され、ベローズ３１の下側は、中心
に孔を有する絶縁性のベローズ支持板３２に固定され
る。ベローズ３１により、処理容器１１内は、下部電極
２９の上下の動きにかかわらず気密に保つことができ
る。また、絶縁性のベローズ支持板３２により下部電極
２９は、処理容器１１から絶縁される。

【００３６】上部電極１４の上側にはエッチングガスを
供給するガス供給管１６が設けられる。ガス供給管１６
は、ＲＦプレート１２内の中空部に通じている。ガス供
給管１６は、エッチングガス供給系２２に接続されてお
り、これにより所定のガスを所定の量だけ処理室に導入
することができる。

【００３７】また、上部電極１４には、上部電極側マッ
チング回路２１を介して上部電極ＲＦ電源２０が電気的
に接続されており、これにより、インピーダンス整合さ
れた例えば６０ＭＨｚのＲＦ電力を上部電極１４に印加
することができる。この印加ＲＦ電力により、上部電極
１４の細孔１７を通して処理容器１１内に導入されたガ
スをプラズマ化することができる。

【００３８】処理容器１１の円筒下部側（すなわち、上
部電極の外部側空間）には排気管２３が設けられ、さら
に排気管２３は、排気系２４に接続される。これによ
り、処理容器１１内でプラズマ処理を行なう時に処理室
を所定の圧力に減圧することができる。また、処理を終
了したあとには残留するガスを排出することができる。

【００３９】また、処理容器１１の円筒下部側には、さ
らに、被処理基板２６を搬入・搬出するためのゲートバ
ルブ２５が設けられる。被処理基板２６を搬入または搬
出する場合には、下部電極２９の位置が、その上面がゲ
ートバルブ２５の水準になるまで下部電極上下動機構３
４（後述）により下げられ、その状態で、開状態とされ
たゲートバルブ２５を介して例えばロボットアームによ
り把持された被処理基板２６が出し入れされる。

【００４０】下部電極２９には、下部電極側マッチング
回路３５を介して下部電極電源３６が電気的に接続さ
れ、これにより、インピーダンス整合された例えば２Ｍ
Ｈｚの電力を下部電極２９に印加することができる。こ
の印加電力は、処理容器１１内に導入されプラズマ化さ
れたガスの中のエッチャントイオンを誘引し、これによ
り、下部電極２９上側に載置、保持された被処理基板２
６がエッチングされる。

【００４１】下部電極２９上の静電チャック機構の導電
膜２８には、静電チャック用電源３７が電気的に接続さ
れる。静電チャック用電源３７は、その出力が例えば１
ｋＶから２ｋＶである。この電圧印加により生じる導電
膜２８からの静電力により、被処理基板２６を下部電極
２９上側に確実に保持することができる。

【００４２】下部電極２９の下側中心部を支えるように
設けられた支持部材３３は、処理容器１１の底面を貫通
して下部電極上下動機構３４に通じている。下部電極上
下動機構３４は、例えば、支持部材３３の軸方向にねじ
山が切られたボールねじ（送りねじ）と、このボールね
じに係合する動力伝達機構を介する、回転位置の制御が
可能な回転モータとから構成することができる。回転位
置を制御可能とする代わりに、支持部材３３の上下方向
位置を検出することによりフィードバック的に支持部材
３３の位置制御が行われるようにしてもよい。

【００４３】処理容器１１の内壁側であって下部電極２
９と上部電極１４との間に形成される空間を直線的に見
通せる位置には、レーザ光源３８が配設され、レーザ光
源３８の発するレーザビームは、下部電極２９と上部電
極１４との間に形成される空間に入射される。ここで、
入射されるレーザビームは、プラズマ処理中に発生する
イオンシースを貫通するように上部電極１４の下面近傍
付近に位置させると好ましい。レーザ光源３８は例えば
半導体レーザであり、レーザ光源はこれ以外にも処理容
器１１の内壁側に複数設けられる。

【００４４】図２は、図１のＡ−Ａａ断面の矢視図であ
る。図２に示すように、処理容器１１の内壁側に設けら
れるレーザ光源は、ほぼ上部電極１４の下面下すべてを
まんべんなくレーザビームが通過するように複数設けら
れる。その数は適宜設定してよい。

【００４５】ここで、複数のレーザ光源３８、３８ａ、
…、３８ｌが発するレーザビームは、図示するように例
えば互いに平行とする。平行とすることでほぼ上部電極
１４の下面下すべてにまんべんなくレーザビームを通過
させることが容易になる。互いに平行ではなく例えば多
少交差するようにしても、ほぼ上部電極１４の下面下す
べてにまんべんなくレーザビームが行き渡ればよい。

【００４６】また、複数のレーザ光源３８、３８ａ、
…、３８ｌは、互いに波長が異なるものを設けるように
してもよい。レーザ光がパーティクルと衝突したとき、
その波長により、吸収、反射、透過（屈折）の各率が異
なるので、この性質を利用し、吸収、反射、透過（屈
折）に依存する放射圧を多種のパーティクルに発生させ
るためである。

【００４７】以上、図１、図２に示すプラズマ処理装置
の構成を説明したが、次に、時系列的な動作を一通り説
明する。

【００４８】まず、被処理基板２６の処理容器１１内へ
の搬入を行なう。このため、下部電極上下動機構３４に
より、下部電極２９の上面の水準をゲートバルブ２５の
水準まで下げる。そして、ゲートバルブ２５を開き、例
えばアームロボットに把持された被処理基板２６を処理
容器１１内に導入し、被処理面が上になるように絶縁性
狭持体２７上に載置する。

【００４９】載置されたらアームロボットを処理容器１
１内から退避しゲートバルブ２５を閉じる。また静電チ
ャック機構の導電体２８に静電チャック用電源３７から
電圧を印加し静電力により載置された被処理基板２６を
保持状態にする。

【００５０】次に、プラズマ処理のための準備を行な
う。このため、下部電極上下動機構３４により、下部電
極２９の位置を処理を行なうための位置（図示する位
置）に上げる。さらに、排気系２４を動作させ、排気管
２３を介して処理容器１１内を真空近くの所定の圧力ま
で減圧する。なお、ゲートバルブ２５の外側が真空引き
可能な移載室とされている場合には、処理容器１１内の
減圧はわずかの時間に済む。

【００５１】次に、実際のプラズマ処理を行なう。すな
わち、エッチングガス供給系２２からガス供給管１６を
介して所定のエッチングガスを所定の流量で処理室に導
入する。また、上部電極１４には高周波電力を、下部電
極２９には低周波電力を、それぞれ上部電極ＲＦ電源２
０、下部電極電源３６から供給する。このとき必要であ
れば排気系２４を同時に動作させ処理容器１１内にガス
を流す状態とする。

【００５２】このようなプラズマ処理状態において、上
部電極１４と被処理基板２６との間には、ガスのプラズ
マ化領域（バルク）と、バルク領域を取り囲むようにイ
オンシース領域とが発生する。そこで、レーザ光源３
８、３８ａ、３８ｌから、上部電極１４近傍のイオンシ
ース領域を横方向に貫通するようにレーザビームを発し
て、イオンシース領域中に浮遊するパーティクル（フレ
ーク）を放射圧により処理容器１１の内壁側に追いや
る。追いやられたパーティクルは、排気管２３から排気
系２４により集塵、排出される。

【００５３】以上の処理状態を所要の時間だけ継続する
ことにより、パーティクル除去によるプラズマ処理への
悪影響を抑えて、被処理基板２６の処理面に、エッチン
グのようなプラズマ処理を施すことができる。すなわ
ち、集塵電極を用いないのでこの電極によりプラズマ処
理空間の電界を歪めることがなく、面内均一性の高いプ
ラズマ処理（ここではエッチング処理）が実現できる。

【００５４】エッチング処理を終了したら、処理容器１
１内から被処理基板２６の搬出を行なう。すなわち、ガ
ス排気を排気系２４を用いて行ない、かつ処理容器１１
内外の圧力をそろえる。そして、下部電極上下動機構３
４により下部電極２９の上面の水準をゲートバルブ２５
の水準まで下げる。さらに、ゲートバルブ２５を開き、
例えばアームロボットを処理容器１１内に導入して絶縁
性狭持体２７上に載置された被処理基板２６を把持し搬
出する。

【００５５】図３は、図１に示したプラズマ処理装置に
おけるクリスタル電極１３（上部電極１４の一部）と被
処理基板２６との間の状態を説明する図である。図３に
おいて、すでに説明した要素には同一番号を付してあ
る。

【００５６】上記で述べたように、クリスタル電極１３
と被処理基板２６との間では、細孔１７を通して処理室
内に導入されたガスがプラズマ化される。そして、プラ
ズマが存在する領域を取り囲むように、高密度の陽イオ
ンが存在する領域（イオンシース）が形成される。これ
は、上部電極１４や被処理基板２６が、プラズマの存在
する領域（バルク）の電位との関係で陽イオンを引寄せ
るからである。

【００５７】上部電極１４近傍のイオンシースでは、こ
の陽イオンにより、処理容器１１の内壁や上部電極１４
に成長した膜の剥離物などを由来として浮遊するフレー
ク３０１が正に帯電する。正に帯電したフレーク３０１
は、図示するように、イオンシースで、下向きに、重力
ｇによる力と細孔１７からの流体抗力Ｆとを、上向き
に、電界Ｅによる力とイオン抗力ｉとを受ける。

【００５８】これらの力により、フレーク３０１は、イ
オンシース中で上下に振動（浮遊）しつつイオンシース
中に閉じ込められる。このようなフレーク３０１に対
し、図示するように、横方向からレーザ光を照射し衝突
させると放射圧がフレーク３０１に生じる。放射圧の方
向は、レーザ光の衝突で、吸収、反射、透過（屈折）の
いずれがどのような比で生じるかにより、レーザビーム
の方向と一致するとは限らないが、いずれにしても上部
電極１４の下空間から処理容器１１の側壁に向かって追
いやることができる。したがって、図１および図２に示
した実施形態の上記のような効果を得ることができる。

【００５９】なお、プラズマ処理で想定することができ
るフレーク３０１としては、Ｃ_ＸＦ _Ｙが代表的であり、
その直径は、例えばμｍ前後のオーダーで様々である。
また、上記では、レーザビームをイオンシースの領域に
照射し、パーティクルとしてフレークを除去することを
説明したが、バルクの領域に照射することにより負に帯
電したパーティクル（ダストパーティクル）を追いやる
ことも同様に可能である。

【００６０】次に、本発明の別の実施形態について図４
を参照して説明する。図４は、本発明の別の実施形態に
係るプラズマ処理装置（ここでの例はプラズマエッチン
グ装置）を模式的に横断面で示す構成図であり、その縦
断面については、矛盾しない限り図１に示したものと同
様である。この横断面は図１のＡ−Ａａ断面に相当す
る。図４において、すでに説明した要素と同じ要素には
同一番号を付す。

【００６１】この実施形態では、レーザ光源３８Ａとし
て、そのビーム照射方向が上部電極１４の下面とほぼ平
行な面内で走査するように変化するものを設ける。この
ような走査により、上部電極１４の下面下すべてにまん
べんなくレーザビームを通過させることが可能になる。
したがって、図１、図２に示した実施形態と同様に、パ
ーティクル除去によるプラズマ処理への悪影響を抑え
て、被処理基板２６の処理面に、エッチングのようなプ
ラズマ処理を施すことができる。

【００６２】構成を説明するに、図４に示すように、レ
ーザ光源３８Ａは、処理容器１１の外側に設けられ、か
つ紙面に垂直な軸を回転軸として往復回転運動（首振り
運動）可能である。レーザ光源３８Ａが発するレーザビ
ームは、処理容器１１の側方一部に設けられたレーザ光
透過部４１を透過して、処理室内の上部電極１４と被処
理基板２６との間の空間に照射される。

【００６３】なお、この例では、レーザ光源３８Ａを処
理容器１１の外側に設けたが、処理容器１１の内部に設
けてもよい。その場合にはレーザ光透過部４１は、必要
なくなる。レーザ光源３８Ａを処理容器１１の外側に設
ける利点の一つは、レーザ光源３８Ａの設置空間が比較
的自由に設定できることである。これにより、半導体レ
ーザに限らず、例えば、各種の固体レーザや液体レーザ
の光源の利用も可能になる。

【００６４】図５は、図４に示したプラズマ処理装置に
おけるレーザ光源３８Ａの部分の構成例をさらに説明す
る正面図である。すなわち、レーザ光源３８Ａは、垂直
に軸を有する軸部材５１によって、そのレーザビームが
ほぼ水平方向に出射するように下方が支持されて、軸部
材５の下方には往復回転機構５２が配設される。

【００６５】往復回転機構５２は、軸部材５１をその軸
を中心に往復回転運動させるものであり、これにより、
レーザ光源３８Ａは、首振り運動を行なう。よって、上
記図４を参照して説明した実施形態の動作が実現でき
る。

【００６６】次に、本発明のさらに別の実施形態につい
て、図６を参照して説明する。図６は、本発明のさらに
別の実施形態に係るプラズマ処理装置（ここでの例はプ
ラズマエッチング装置）を模式的に縦断面で示す構成図
である。同図においてすでに説明した要素には同一番号
を付し、その説明を省略する。

【００６７】この実施形態では、レーザ光源６２を処理
容器１１の内部下方に設け、そのビーム出射方向を上方
向とする。そして、上方向に出射されたレーザビームを
処理容器１１の内側面側に設けられた反射鏡６１により
反射させ、下部電極２９と上部電極１４との間に形成さ
れる空間に入射するようにする。

【００６８】ここで、入射されるレーザビームは、プラ
ズマ処理中に発生するイオンシースを貫通するように上
部電極１４下面近傍にすると好ましい。レーザ光源６２
は例えば半導体レーザ、固体レーザ、気体レーザなどで
あり、レーザ光源および反射鏡はこの６２以外にも処理
容器１１の内部に複数設けられる。

【００６９】図７は、図６のＢ−Ｂａ断面の矢視図であ
る。図７に示すように、処理容器１１の内壁側に設けら
れる反射鏡（および図示していないがレーザ光源）は、
ほぼ上部電極１４の下面下すべてをまんべんなくレーザ
ビームが通過するように複数設けられる。その数は適宜
設定してよい。

【００７０】ここで、複数の反射鏡６１、６１ａ、…、
６１ｌが反射するレーザビームは、図示するように例え
ば互いに平行とする。平行とすることでほぼ上部電極１
４の下面下すべてにまんべんなくレーザビームを通過さ
せることが容易になる。互いに平行ではなく例えば多少
交差するようにしても、ほぼ上部電極１４の下面下すべ
てにまんべんなくレーザビームが行き渡ればよい。

【００７１】この実施形態では、図１、図２に示した実
施形態と同じように、プラズマ処理空間の電界を歪める
ことがないので、面内均一性の高いプラズマ処理（ここ
ではエッチング処理）が実現できる。また、図１、図２
に示した実施形態に比べレーザ光源６２の設置空間が確
保されやすく、レーザ光源６２としての選択肢を広くで
きる可能性がある。すなわち、その波長や強度を適切に
選択して発生するパーティクルの除去効果が向上でき
る。

【００７２】次に、本発明のさらに別の実施形態につい
て、図８を参照して説明する。図８は、本発明のさらに
別の実施形態に係るプラズマ処理装置（ここでの例はプ
ラズマエッチング装置）を模式的に縦断面で示す構成図
である。同図においてすでに説明した要素には同一番号
を付し、その説明を省略する。

【００７３】この実施形態では、レーザ光源８２および
反射鏡８１を設け、反射鏡８１の運動によってビームの
方向が上部電極１４の下面とほぼ平行な面内で走査する
ようにする。このような走査により、上部電極１４の下
面下すべてにまんべんなくレーザビームを通過させるこ
とが可能になる。したがって、図１、図２に示した実施
形態と同様に、パーティクル除去によるプラズマ処理へ
の悪影響を抑えて、被処理基板２６の処理面に、エッチ
ングのようなプラズマ処理を施すことができる。

【００７４】構成を説明するに、図８に示すように、レ
ーザ光源８２は、処理容器１１の外側に、ビーム出射方
向が上向きとなるように設けられる。また、上方向に出
射されたレーザビームを、処理容器１１の側方一部に設
けられたレーザ光透過部４１を介して、下部電極２９と
上部電極１４との間に形成される空間に入射するように
反射する反射鏡８１が、処理容器１１の外側に設けられ
る。

【００７５】反射鏡８１は、回転部材８４により側方を
支持され、回転部材８４の軸を中心とする往復回転運動
により首振り運動可能である。回転部材８４は下部を往
復回転機構８５に接続され、往復回転機構８５の動作に
より往復回転運動を行なう。

【００７６】また、下部電極２９と上部電極１４との間
に形成される空間に入射されたレーザビームが達する処
理容器１１の内壁にはレーザ光吸収部材８３が設けられ
る。

【００７７】図９は、図８のＣ−Ｃａ断面の矢視図であ
る。図８に示すように、反射鏡８１の首振り運動によ
り、上部電極１４の下面下をまんべんなく通過するよう
にレーザビームの走査がなされる。また、レーザビーム
が達する処理容器１１の内壁にはレーザ光吸収部材８３
が設けられ、レーザ光が反射して迷光となり悪影響が発
生するのを防止することができる。

【００７８】また、レーザ光源８２としてその設置空間
を確保しやすいのでその選択肢を広くすることができ
る。すなわち、その波長や強度を適切に選択して発生す
るパーティクルの除去効果が向上できる。その際、レー
ザ光吸収部材８３の作用により強度のより強いレーザ光
の使用も可能である。また、レーザ光源８２として複数
の波長のレーザを発するものを用いることもできる。複
数波長により、吸収、反射、透過（屈折）に依存する放
射圧を多種のパーティクルに発生させることができる。

【００７９】なお、レーザ光吸収部材８３を設けること
に代えて、レーザ光が達する処理容器１１の側方部分
を、レーザ光を透過させる材料で構成するようにしても
よい。これによっても、処理容器１１内部での迷光の発
生を防止することが可能であり、また、強度のより強い
レーザ光の使用も可能になる。

【００８０】次に、本発明のさらに別の実施形態につい
て、図１０を参照して説明する。図１０は、本発明のさ
らに別の実施形態に係るプラズマ処理装置（ここでの例
はプラズマエッチング装置）を模式的に縦断面で示す構
成図である。同図においてすでに説明した要素には同一
番号を付し、その説明を省略する。

【００８１】この実施形態では、図示するように、集塵
電極１０１と集塵電極用電源１０２とを設ける。集塵電
極１０１により、集塵効果を向上することができる。そ
の際に、その印加電圧は、プラズマ処理空間を歪めるほ
どに大きくする必要はない。これは、プラズマ処理空間
に閉じ込められるフレークがレーザ光源３８等により下
部電極２９の縁外側に追いやられ、その追いやられたフ
レークを集塵すればよいからである。

【００８２】図１１は、図１０のＤ−Ｄａ断面の矢視図
である。図１０に示すように、処理容器１１の内壁側に
は集塵電極１０１が設けられる。なお、集塵電極１０１
への電源１０２による印加電位は、正に帯電したフレー
クを集めるため負にする。負に帯電したパーティクルを
集塵するため正電位を印加された集塵電極を別途設ける
ようにしてもよい。

【００８３】このような集塵電極の設置は、図４、図
６、図８の各実施形態において適用することもできる。

【００８４】なお、以上述べた各実施形態では、エッチ
ング装置を例に挙げて説明したがプラズマＣＶＤ装置に
おいても同様に本発明を適用することができる。

【００８５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
浮遊するパーティクルをレーザビームによる放射圧によ
って上部電極の縁外側に追いやり、処理室から排除する
ことができる。したがって、集塵電極がなくても処理室
内から例えばフレークを除去することが可能になり、プ
ラズマ処理への悪影響少なく簡易な構成でパーティクル
除去を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置
（ここでの例はプラズマエッチング装置）を模式的に縦
断面で示す構成図。

【図２】図１のＡ−Ａａ断面の矢視図。

【図３】図１に示したプラズマ処理装置におけるクリス
タル電極１３（上部電極１４の一部）と被処理基板２６
との間の状態を説明する図。

【図４】本発明の別の実施形態に係るプラズマ処理装置
（ここでの例はプラズマエッチング装置）を模式的に横
断面で示す構成図。

【図５】図４に示したプラズマ処理装置におけるレーザ
光源３８Ａの部分の構成例をさらに説明する正面図。

【図６】本発明のさらに別の実施形態に係るプラズマ処
理装置（ここでの例はプラズマエッチング装置）を模式
的に縦断面で示す構成図。

【図７】図６のＢ−Ｂａ断面の矢視図。

【図８】本発明のさらに別の実施形態に係るプラズマ処
理装置（ここでの例はプラズマエッチング装置）を模式
的に縦断面で示す構成図。

【図９】図８のＣ−Ｃａ断面の矢視図。

【図１０】本発明のさらに別の実施形態に係るプラズマ
処理装置（ここでの例はプラズマエッチング装置）を模
式的に縦断面で示す構成図。

【図１１】図１０のＤ−Ｄａ断面の矢視図。

【符号の説明】

１１…処理容器 １２…ＲＦプレート １３…クリスタ
ル電極 １４…上部電極 １５…拡散板 １６…ガス供
給管 １７…細孔 １８…上部電極絶縁部材１９…電界
補正リング ２０…上部電極ＲＦ電源 ２１…上部電極
側マッチング回路 ２２…エッチングガス供給系 ２３
…排出管 ２４…排気系 ２５…ゲートバルブ ２６…
被処理基板 ２７…絶縁性狭持体 ２８…導電膜 ２９
…下部電極 ３０…フォーカスリング ３１…ベローズ
３２…ベローズ支持板 ３３…支持部材 ３４…下部
電極上下動機構 ３５…下部電極側マッチング回路 ３
６…下部電極電源 ３７…静電チャック用電源 ３８、
３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄ、３８ｅ、３８ｆ、３
８ｇ、３８ｈ、３８ｉ、３８ｊ、３８ｋ、３８ｌ、３８
Ａ…レーザ光源 ３０１…フレーク ４１…レーザ光透
過部 ５１…軸部材 ５２…往復回転機構 ６１、６１
ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ、６１ｅ、６１ｆ、６１
ｇ、６１ｈ、６１ｉ、６１ｊ、６１ｋ、６１ｌ…反射鏡
６２…レーザ光源 ８１…反射鏡 ８２…レーザ光源
８３…レーザ光吸収部材 ８４…回転部材 ８５…往
復回転機構 １０１…集塵電極 １０２…集塵電極用電
源

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上部電極側から処理室にガスを導入しプ
   ラズマ化して前記処理室にて被処理基板に処理を行なう
   プラズマ処理装置において、 前記上部電極の下面とほぼ平行な方向に前記上部電極の
   下面近傍を通過するレーザビームを前記上部電極の縁外
   側から入射するレーザ光源と、 前記処理室に接続して前記上部電極の外部側空間に通じ
   て設けられた排気管とを具備することを特徴とするプラ
   ズマ処理装置。
2. 【請求項２】 前記レーザ光源は、前記入射されたレー
   ザビームが互いにほぼ平行になるように複数設けられる
   ことを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
3. 【請求項３】 前記レーザ光源に接続して設けられ、前
   記レーザ光源が前記上部電極の縁外側から入射する前記
   レーザビームの向きを、前記上部電極の下面とほぼ平行
   な面内で走査する光源走査機構をさらに具備することを
   特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
4. 【請求項４】 前記入射されるべきレーザビームを反射
   する反射鏡をさらに具備し、 前記レーザ光源は、前記上部電極の縁外側かつ下側に設
   けられて上向きにレーザビームを発し、前記発せられた
   レーザビームを前記反射鏡により反射して前記上部電極
   の縁外側から前記レーザビームを入射することを特徴と
   する請求項１記載のプラズマ処理装置。
5. 【請求項５】 前記反射鏡に接続して設けられ、前記上
   部電極の縁外側から入射する前記レーザビームの向き
   を、前記上部電極の下面とほぼ平行な面内で走査する反
   射鏡走査機構をさらに具備することを特徴とする請求項
   ４記載のプラズマ処理装置。
6. 【請求項６】 前記上部電極の縁外側に設けられた集塵
   電極をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の
   プラズマ処理装置。
7. 【請求項７】 前記レーザ光源は、発せられるレーザ光
   が波長の異なる複数のレーザ光を含んでいることを特徴
   とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
8. 【請求項８】 前記レーザ光源は、発せられるレーザ光
   の波長が互いに異なる複数のレーザ光源からなる特徴と
   する請求項１記載のプラズマ処理装置。
9. 【請求項９】 前記上部電極の縁外側に設けられたレー
   ザ光吸収部材をさらに具備することを特徴とする請求項
   １記載のプラズマ処理装置。
10. 【請求項１０】 上部電極側から処理室にガスを導入し
    プラズマ化して前記処理室にて被処理基板に処理を行な
    うプラズマ処理装置におけるパーティクル除去方法であ
    って、 前記上部電極の下面とほぼ平行な方向に前記上部電極の
    下面近傍を通過するレーザビームを前記上部電極の縁外
    側から入射することにより、前記上部電極の下面近傍に
    浮遊するパーティクルを前記上部電極の縁外側に追いや
    る工程と、 前記追いやられたパーティクルを集塵する工程とを具備
    することを特徴とするプラズマ処理装置のパーティクル
    除去方法。