JP2003275698A - プラズマ洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被処理物が高温に加熱されるのを抑えなが
ら、洗浄効果を高める。 【解決手段】 被処理物２２はアース電極１４に対し活
性電極１２とは反対側の位置に設置されている。被処理
物２２はチャンバの底部とは電気的に絶縁されて支持さ
れ、被処理物２２には電気導通経路２４が接続されてい
る。電気導通経路２４は抵抗器２６と副電源２８を介し
て接地されている。副電源２８により被処理物２２の電
位を所定の電位、例えばマイナス電位に設定し、チャン
バ２内にプロセスガスを導入してチャンバ２内を１００
Ｐａ程度の真空度に保って活性電極１２に電源１６から
電圧を印加することにより、活性電極１２とアース電極
１４間で放電が起こってプラズマが発生し、そのプラズ
マが被処理物２２に作用して被処理物２２表面の洗浄や
活性化を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は減圧状態にしたチャ
ンバ内で高周波電圧によってプラズマを発生させ、その
プラズマによってチャンバ内に設置した被処理物を洗浄
するプラズマ洗浄装置に関するものである。プラズマ洗
浄装置は、エレクトロニクス分野を初め、多くの分野に
おいて、金属、絶縁物、その他の種々の物品の表面に付
着した汚染物質を除去したり、表面を活性化して濡れ性
を向上させたりする目的などに使用されている。

【０００２】

【従来の技術】プラズマ洗浄装置は、真空チャンバ内に
プロセスガスを導入して大気圧より減圧にし、高周波電
源に接続された活性電極と接地されたアース電極又はチ
ャンバとの間に高周波電圧を印加してプラズマを発生さ
せ、そのプラズマによってそのチャンバ内に設置した被
処理物を洗浄するものであり、これまでの代替フロンな
どの洗浄液を使用した洗浄に替わるものとして期待され
ている。

【０００３】プラズマ中にはイオン、電子、ラジカル、
紫外線などが存在し、これらが被処理物の洗浄に寄与す
る。チャンバ内には高周波電源に接続された活性電極が
設けられ、それと接地電位に接続されたチャンバとの
間、又は活性電極と対向して設けられた接地電位の対向
電極との間でプラズマが発生する。被処理物はプラズマ
が発生する空間内で活性電極に対向して配置されるのが
一般的である。他の様式のものとしては、アース電極と
して格子状の物を使用し、被処理物をアース電極に対し
活性電極と反対側に設置するものもある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来一般に行われてい
るように、被処理物を活性電極とアース電極の間の空
間、又は活性電極に対向してチャンバ上に配置する方法
は、被処理物が両電極間で発生するプラズマに直接晒さ
れる状態となる。この方法では、被処理物が高温に加熱
され、被処理物の材質によっては変質をきたす虞があ
る。

【０００５】被処理物の設置位置を電極対向空間から外
してアース電極の背面側に配置する方法は、プラズマ中
のイオンが有効に作用せず、洗浄効果が極めて小さい欠
点がある。また従来のこれらの方法では、プロセスガス
としては酸素、窒素、アルゴン又は水素が一般に使用さ
れているが、洗浄効果が充分でない場合があるため、化
学的に活性なガスも使用されている。

【０００６】本発明は被処理物が高温に加熱されるのを
抑えながら、洗浄効果を高めたプラズマ洗浄装置を提供
することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、プラズマ発生
用電源に接続された活性電極と接地されたアース電極と
からなる一対の対向電極を備えたチャンバにプロセスガ
スを導入し、そのチャンバ内を大気圧より減圧にしてプ
ラズマを発生させ、そのプラズマによってそのチャンバ
内に設置した被処理物を洗浄するプラズマ洗浄装置にお
いて、被処理物の設置位置を前記対向電極の対向空間の
外側に設けるとともに、被処理物に電気導通経路を接続
したことを特徴とするものである。

【０００８】被処理物を対向電極の対向空間ではなく、
その外側に設けることによって、被処理物が対向空間で
発生するプラズマに直接晒されることがなくなり、その
結果、高温に加熱されることがなくなる。

【０００９】また、被処理物に電気導通経路を接続した
ことにより、被処理物が帯電することが防がれ、プラズ
マ中のイオンが被処理物に作用し易くなり、洗浄効果が
高まる。これによって、プロセスガスとして化学的な活
性なガスを使用しなくて十分な洗浄効果を達成すること
ができる。その結果、例えば、プロセスガスとして空気
を使用できるようになり、環境に負荷を与えることがな
くなり、しかも運転コストが低くてすむようになる。

【００１０】

【発明の実施の形態】活性電極に接続されるプラズマ発
生用電源の周波数としては、通信以外の高周波利用設備
に優先的に使用が認められているＩＳＭ周波数と呼ばれ
る１３．５６ＭＨｚのＲＦ周波数（ラジオ波）、２．４
５ＧＨｚなどのマイクロ波、又は１０ＫＨｚ未満の低周
波を用いることができる。

【００１１】被処理物の設置位置はアース電極に対して
活性電極とは反対側の位置であることが好ましい。これ
により、被処理物が高温に加熱されることを防ぎなが
ら、しかも高い洗浄効果を達成することができる。

【００１２】電気導通経路は被処理物に電位を与える副
電源を備えていることが好ましい。副電源によって被処
理物の電位を設定してプラズマ中のイオンが被処理物に
より有効に作用するようになる。

【００１３】副電源は直流電源であってもよく、交流電
源であってもよい。交流電源としては５０又は６０Ｈｚ
の商用電源又は１０ＫＨｚ未満の低周波電源を使用する
ことができる。また、副電源では直流電源と交流電源を
切り替えて使用できるようにしてもよい。

【００１４】被処理物がガラスやＣａＦ₂などの絶縁物
の場合は、副電源としては直流電源よりも交流電源のほ
うが有効である。副電源が直流電源である場合には、そ
の出力電位を可変にできる電源であることが好ましい。
これにより、プラズマ中のイオンが被処理物に作用する
程度を制御できるようになる。

【００１５】電気導通経路が副電源を備えている場合、
その副電源と被処理物の間に抵抗器を備えていることが
好ましい。これにより、被処理物から接地電位に流れる
電流を調節できるようになり、被処理物の洗浄力を調節
できる。

【００１６】電気導通経路が副電源を備えている場合、
その副電源と被処理物の間に被処理物側がアノードとな
る方向にダイオードを備えていることが好ましい。これ
により、被処理物をマイナス電位に帯電させることがで
き、プラズマ中のプラスイオンが被処理物に作用し易く
なって洗浄力が高まる。

【００１７】電気導通経路が副電源を備えている場合、
副電源には被処理物から流れ込む電流に対する保護回路
を備えていることが好ましい。その保護回路としては副
電源に並列に接続された抵抗器、又は抵抗器とコンデン
サの並列回路とすることができる。

【００１８】チャンバー内に、一対の対向電極及び被処
理物の設置位置を覆うとともに、プロセスガスが流通す
る開口をもつ絶縁性のカバーを配置することができる。
その絶縁性のカバーで区切られた空間の中でプラズマを
発生させ、その空間にプラズマを閉じ込めることができ
るようになり、被処理物に到達するプラズマ中のイオン
とラジカル種の濃度が上がり、被処理物の処理効果を高
めることができる。

【００１９】共通のチャンバ内に一対の対向電極及び被
処理物の設置位置の組を複数備えたものとすることがで
きる。その場合、各組で発生するプラズマが独立するよ
うにチャンバ内の空間が区切られていることが好まし
い。各組の被処理物には電気導通経路を接続する。

【００２０】また、その場合、各組の活性電極はそれぞ
れの抵抗器を介してプラズマ発生用電源に並列に接続さ
れていることが好ましい。これにより、各組の活性電極
に流れる電流の不均一を防ぐことができるようになる。

【００２１】プロセスガスの導入口はチャンバの排気路
に設けることが好ましい。実施例で詳しく述べるよう
に、その場合にはプロセスガスを対向電極間に導入する
のに比べて、消費電力が少なくて済み、また被処理物の
処理効果を高める上でも効果がある。

【００２２】活性電極に対しアース電極と反対側に電気
的にフローティング状態に支持された反射電極をさらに
備えていることが好ましい。これにより、プラズマをよ
り多くアース電極方向に移動させることができ、被処理
物をアース電極側に設置すれば被処理物に対する洗浄効
果をより高めることができる。

【００２３】

【実施例】以下に、実施例により本発明をより具体的に
説明する。図１は一実施例を概略的に示したものであ
る。２は真空チャンバであり、排気管４を介して真空ポ
ンプに接続されている。排気管４には、真空ポンプの排
気速度を適度な値に設定するためのバルブ６とプロセス
ガスを導入するバルブ８が設けられており、バルブ６，
８の開度により、導入されるプロセスガスの流量が調節
されてチャンバ２内の圧力が制御される。チャンバ２内
を大気に開放する場合は、図示していないリークバルブ
によって大気が導入される。チャンバ２の底部は金属製
であり、接地されている。

【００２４】チャンバ２内には活性電極１２とアース電
極１４が対向して配置されている。活性電極１２はプラ
ズマ発生用電源１６に接続され、１ＫＨｚ又は１３．５
６ＭＨｚの電圧が供給されるようになっている。アース
電極１４は支持台１８により支持され、接地電位になる
ようにチャンバの底部と接続されている。２０は活性電
極１２と対向し、アース電極１４の反対側に設けられた
電極であり、電気的にはフローティング状態に支持され
ている。電極２０は活性電極１２とアース電極１４によ
り発生するプラズマをアース電極１４側に押しやる反射
板として作用するものである。

【００２５】アース電極１４に対し、活性電極１２とは
反対側の位置に被処理物２２が設置されている。被処理
物２２は支持台１８に支持されているが、支持台１８が
被処理物２２を支持している部分は絶縁物製であり、被
処理物２２はチャンバの底部とは電気的に接続されてい
ない状態に支持されている。いまこの処理物２２を金属
製であるとする。被処理物２２には電気導通経路２４が
接続され、抵抗器２６と副電源２８を介して接地されて
いる。副電源２８はこの例では出力電位が可変の直流電
源である。３０は電気導通経路２４に流れる電流を測定
するために設けた電流計である。被処理物２２として絶
縁物製のものを処理する場合には、被処理物２２を載置
する台を金属製のものとし、その台に電気導通経路２４
を接続する。

【００２６】被処理物２２の設置位置はこの実施例のよ
うにアース電極１４に対し、活性電極１２とは反対側の
位置に限ったものではない。活性電極１２とアース電極
１４の間の空間を避け、その外側であればよい。ただ
し、活性電極１２に近づけすぎると活性電極１２から被
処理物２２に対して放電が起こるので好ましくない。

【００２７】この実施例のように被処理物２２をアース
電極１４に対し活性電極１２とは反対側の位置に設置す
ると、プラズマは反射板となる電極２０によりアース電
極１４方向に押しやられ、被処理物２２により多く作用
するようになって洗浄効果が高まる。

【００２８】この実施例では、副電源２８により被処理
物２２の電位を所定の電位、例えばマイナス電位に設定
し、チャンバ２内にプロセスガスを導入してチャンバ２
内を１００Ｐａ程度の真空度に保って活性電極１２に電
源１６から電圧を印加することにより、活性電極１２と
アース電極１４間で放電が起こってプラズマが発生し、
そのプラズマが被処理物２２に作用して被処理物２２表
面の洗浄や活性化を行なう。

【００２９】プロセスガスとしては本発明では空気を使
用することができる。従来のプラズマ洗浄装置では空気
をプロセスガスに使用した場合には洗浄効果は殆ど期待
できないにもかかわらず、本発明によれば化学的に活性
なガスを使用しなくても、空気によって充分な洗浄効果
を達成することができ、環境に対し何ら有害なガスを放
出しないという点においても大きな利点を備えたもので
ある。もちろん、プロセスガスとして従来のように酸
素、アルゴン、窒素、水素などを使用してもよい。

【００３０】従来のプラズマ洗浄装置では、一般に、チ
ャンバ内に導入されるプロセスガスは対向電極間に導入
し、ここで生じたプラズマをガスの流れに乗せて被処理
物に届くように構成されていた。しかし、その構成では
生のガスの全量がこの空間に流れ込むため、プラズマ中
のイオンとラジカル種の濃度は低い。そこで図１に示し
たように、プロセスガスの導入開口部を排気管４に設け
る。流入したガスは、直ちにチャンバ内の圧力に減圧さ
れ、この減圧した状態での拡散によって電極１２と１４
の対向空間及び被処理物２２のプラズマ領域に到達す
る。大部分の生のガスは、排気管４を通じて排気される
ので、生のガスをプラズマ化するために消費される電力
が少なくて済む。

【００３１】またプラズマ空間に到達する生ガスによる
プラズマの中性化も抑えられるので、プラズマ中のイオ
ンとラジカル種の濃度が上がり、被処理物の処理効果を
高めることができる。

【００３２】一方で、被処理物表面から除かれた汚れ成
分は、プラズマ領域から効率よく排気されることも肝要
である。そこで、表面のクリーニングと活性化について
の両方の観点から、最適なガス導入開口部の配置位置と
数を選定するのが実際的である。

【００３３】電気導通経路２４としては、種々の変形が
可能である。図２はそのような電気導通経路の幾つかの
例を示したものである。（Ａ）は電気導通経路２４に副
電源として直流電源２８を備えた例であり、その電源２
８の出力端子のプラス側を接地し、マイナス側を被処理
物２２に接続するようにしたものである。電源２８は出
力電位が可変のものを示しているが出力電位が一定のも
のであってもよい。

【００３４】（Ｂ）は電気導通経路２４に副電源として
交流電源３２を接続した例を示したものである。（Ｃ）
は図１の実施例に示したように、電気導通経路２４に直
流電源２８と抵抗器２６を接続した例である。（Ｄ）は
副電源が交流電源３２の場合に同様に抵抗器２６も接続
した例である。

【００３５】（Ｃ），（Ｄ）のように電気導通経路２４
に副電源とともに抵抗器２６を接続した場合には、その
抵抗器２６の抵抗値を調整することによって、被処理物
２２と接地電位の間に流れる電流を抑制したり制御した
りすることができるようになる。

【００３６】抵抗器２６を設ける効果は次の通りであ
る。活性電極１２とアース電極１４間で発生するプラズ
マの強度や真空度、副電源２８の電圧、被処理物２２の
配置位置などとは別のパラメータとして、この抵抗器２
６によって被処理物２２に流れる電流を抑制したり制御
したりできることになる。その結果、被処理物２２の適
切な処理効果を得ながら温度上昇を低く抑えるのが容易
になる。

【００３７】また、この抵抗器２６によってプラズマ中
の被処理物２２に生じ易いコロナ放電の発生を防止でき
る効果もある。一般に、放電回路において、コロナ放電
防止用保護抵抗器が設けられるのが通例である。コロナ
放電が発生して過大電流が流れた場合、この抵抗器２６
によって（抵抗値×電流値）の電圧降下を生じさせ、印
加電圧が低下することによってコロナ放電を自動的に消
滅させることができる。この抵抗器２６の抵抗値として
は、実験の結果、数百Ω〜数ＫΩが適しており、これに
よりコロナ放電を防止でき、かつ、被処理物を加熱する
ことなく処理できた。

【００３８】次に、副電源２８として直流電源を用いた
場合の被処理物２２に印加する電位の効果について説明
する。図３は図１における被処理物２２の電位をオシロ
スコープでモニタした波形を示したものである。ａで示
した上の波形は電源２８の出力電圧をＤＣ０Ｖに設定し
た場合である。この場合、被処理物２２からアース電位
への方向の正イオン電流とアース電位から被処理物２２
への方向の負電流が時間軸上で交互に生じるが、電源２
８の出力電圧を０Ｖにした場合には、時間平均値で正イ
オン電流が負電流より大きくなる。したがって、プラス
方向の波高面積値がマイナス方向の波高面積値よりも大
きくなる。

【００３９】一方、副電源２８により被処理物の電位を
マイナス電位にすると、図３にｂで示されるようにマイ
ナス方向にシフトした波形が得られる。マイナスのＤＣ
電圧値を大きくしていくと波形全体がマイナス方向にシ
フトして、プラス方向の波高面積値とマイナス方向の波
高面積値がほぼ等しくなる電圧設定値が存在する。さら
にＤＣマイナス電圧値を大きくすると、プラス方向の波
高ピークはついにプラスに達せずに波高ピーク値が０Ｖ
となり、マイナス方向の波高ピーク値はほぼこのときの
ＤＣマイナス電圧値となる。

【００４０】被処理物２２がプラズマ中のイオンに包ま
れて帯電すると、周りのイオンはこの帯電電圧によって
反発され、イオン衝突によるエッチング効果はなくな
る。そこで、被処理物の電位を時間軸上の平均値が０Ｖ
となるように被処理物２２の電位をマイナス電位に設定
することにより、帯電が起こらなくなる。被処理物２２
が絶縁物の場合も、被処理物２２を載置する支持台を導
電性の物質とし、それを電気的導通経路２４に接続する
ことにより、絶縁物の被処理物表面の電位も時間軸上の
平均値がほぼ０Ｖとすることができ、帯電しなくするこ
とができる。その結果、ＣａＦ₂などの絶縁物であって
もプラズマによる表面エッチング効果や洗浄効果を高め
ることができる。

【００４１】被処理物２２の電位が時間軸上で常にマイ
ナス電位となりプラス方向の波高ピーク値が０Ｖとなる
ように副電源電位を設定した場合、マイナス方向の波高
ピーク値はほぼこのときのＤＣマイナス電圧値となるの
で、被処理物２２の電位はこの時間平均値を中心として
上下の波高ピーク値間で揺れ動く。従って、被処理物２
２の表面は常にマイナス電位でありながら、なおかつ帯
電しない。被処理物２２の電位をマイナス電位とするほ
ど強い洗浄効果を得ることができる。

【００４２】図２に戻って、電気導通経路２４のさらに
他の例について説明する。（Ｅ）と（Ｆ）は、被処理物
２２側がアノードとなるようにダイオード３４を接続し
た例である。（Ｇ）と（Ｈ）はさらに抵抗器２６も直列
に接続した例である。ダイオード３４と抵抗器２６は位
置が入れ替わっていてもよい。

【００４３】ダイオード３４の接続によって、アース電
位から被処理物２２の方向に流れる電流、すなわち電子
や負イオンが被処理物２２に衝突することによる負電流
を阻止することができる。そして、陽イオンが被処理物
２２に衝突することによる正イオン電流は、被処理物２
２からアース電位の方向、すなわちダイオード３４の順
方向に流れる。この作用によって、被処理物２２がプラ
ズマによってマイナス方向に帯電する周期において、被
処理物２２はダイオード３４がない構成の場合に比べて
より深くマイナス方向に荷電される。なぜならば、ダイ
オード３４がない構成の場合には被処理物２２がマイナ
ス方向に荷電したときに、そのマイナス電位を中和する
方向、すなわちアース電位側から被処理物２２に向かっ
て電流が流れる。しかし、ダイオード３４がある場合に
は、このマイナス電位を中和する電流が流れないので、
被処理物２２のマイナス電位は中和されず、その結果深
いマイナス電位に荷電される。

【００４４】図４はこのダイオードの効果を示したもの
で、被処理物２２の電位をオシロスコープで観測した波
形を示している。（Ａ）はダイオード３４がない場合で
ある。（Ｂ）はダイオード３４を接続した場合であり、
マイナス方向の沈みこみがみられ、これが被処理物２２
がマイナス電位に荷電されたことを示している。

【００４５】また、被処理物２２がプラズマによってプ
ラス方向に帯電する周期において、被処理物２２に衝突
するプラスイオンはダイオード３４がない構成の場合に
比べてより多くなり、またスピードも上がる。なぜなら
ば、ダイオード３４がない構成の場合に比べて、被処理
物２２がより深くマイナス電位に荷電されているので、
プラスイオンはこのマイナス電位に引っ張られるからで
ある。かくして被処理物２２に衝突するプラスイオンの
量とスピードが増す。

【００４６】このような作用により、ダイオード３４を
設けることにより被処理物２２に対する洗浄効果がより
大きくなる。また、電子電流とマイナスイオン電流が流
れないので、被処理物２２に印加される電力も少なくな
って温度上昇値もより少なくなる。このダイオード３４
の設置によって副電源が直流電源２８である場合にその
出力端子に逆電流が流入するのを阻止し、直流電源２８
を逆電流から保護する効果もある。

【００４７】再び図２に戻って、電気導通経路２４のさ
らに他の例を説明する。（Ｉ）は副電源２８，３２を設
けず、抵抗器２６を設けた例である。副電源がなくても
被処理物２２はプラズマによって荷電され、これに接続
された電気導通経路２４の抵抗器２６を通じてアース電
位との間に電流が流れる。この場合、被処理物２２をア
ース電極１４の近くに配置しておけば、被処理物２２か
らアース電位への方向の正イオン電流と、アース電位か
ら被処理物２２への方向の負電流が時間軸上で交互に生
じるが、時間平均値で正イオン電流が負電流より多く流
れる。

【００４８】副電源を設けない場合には電流値は少なく
なるので、プラズマ処理効果は低くなるが、実用上はほ
ぼ十分な洗浄力を発揮することができる。（Ｊ）に示さ
れるように、抵抗器２６と直列にダイオード３４を接続
すると、処理効果は改善される。電気導通経路２４が
（Ｉ），（Ｊ）に示されるように副電源を設けない場合
には、副電源を設けないことによりプラズマ洗浄装置が
より簡略化される。

【００４９】副電源に直流電源２８を用いた場合、逆電
流や引込み電流が流れることによって電源の内部構成に
よっては故障の虞が生じる。被処理物２２からアース電
位方向へのプラスとマイナスの電流が流れるが、いずれ
の場合でも直流電源２８からみて逆電流や引込み電流と
ならないようにするのが好ましい。

【００５０】そこで、図５は電気導通経路２４の副電源
２８に保護回路を設けた例を示している。（Ａ）は抵抗
器３６を電源２８に並列に接続したもの、（Ｂ）は抵抗
器３６とコンデンサ３８の並列回路を電源２８に並列に
接続したものである。

【００５１】図５（Ａ）の保護回路では、抵抗器３６に
よって電源２８のプラスとマイナスの出力端子間に予め
十分な初期電流を流しておく。具体的には、例えば、電
源２８の出力端子電圧が５０Ｖ、被処理物の直流平均電
流が１０ｍＡとして、この約２倍のダミー電流（２０ｍ
Ａ）が流れるようにしておくとすると、抵抗器３６とし
て必要な抵抗値Ｒは、 Ｒ＝５０Ｖ／２０ｍＡ ＝２.５ｋΩとなる。

【００５２】電源２８のＤＣ出力にプラズマの周波数の
高周波電流が流れることによって、電源によっては故障
する虞もありうる。その対策として図５（Ｂ）のように
コンデンサ３８、例えばセラミックコンデンサを接続し
ておくのが有効である。具体的なコンデンサとしては、
例えば、静電容量値＝０．０１μＦ、耐電圧＝５００〜
１０００Ｖのものが適当である。

【００５３】図６は１つのチャンバ２内に一対の電極１
２，１４を備え、被処理物として複数個を配置し、それ
ぞれの被処理物２２−１〜２２−ｎ又は被処理物群に対
し、電気導通経路２４を接続した例である。この場合、
各電気導通経路２４−１〜２４−ｎには抵抗器２６−１
〜２６−ｎを設けておくのが好ましい。プラズマの濃度
分布により被処理物２２−１〜２２−ｎの設置場所によ
ってプラズマ濃度に不均一が生じることがある。そのよ
うな不均一性に対応するために、抵抗器２６−１〜２６
−ｎの抵抗値を調整することにより、被処理物２２−１
〜２２−ｎとアース電位との間に流れる電流を抑制した
り制御したりすることができるようになり、プラズマの
場所による不均一に起因する処理の不均一を抑えること
ができるようになる。

【００５４】図７は１つのチャンバ２に複数の電極対と
被処理物の組を配置した例を示したものである。チャン
バ２の内部空間をそれぞれの組用に分割し、それぞれの
空間に電極１２−１〜１２−ｎと電極１４−１〜１４−
ｎの組及び被処理物２２を配置している。そして、それ
ぞれの空間のプラズマが相互に独立して存在することが
できるように、それぞれの空間の間に絶縁物の障壁４０
を配置している。チャンバ２の側壁が絶縁性でない場合
には、各空間を絶縁物で囲うようにするのが好ましい。

【００５５】活性電極１２−１〜１２−ｎは共通のプラ
ズマ発生用電源１６にそれぞれの抵抗器４２−１〜４２
−ｎを介して並列に接続されている。このように、共通
のチャンバ２内に複数組のプラズマ発生の活性電極を配
置する場合、各処理室内のプラズマインピーダンスは、
プロセスガス圧力、プロセスガスの流れ方向、温度、電
極１２−１〜１２−ｎと処理室内壁との位置関係など多
種の要因によって変化する。そのため複数個の電極１２
−１〜１２−ｎを１つのプラズマ発生用電源１６に並列
接続すると、それぞれの電極１２−１〜１２−ｎでのプ
ラズマ発生濃度を均一にするのが難しくなる。また、い
ずれかの電極１２−１〜１２−ｎで他の電極１２−１〜
１２−ｎよりも多くの電流が流れると、そこでのプロセ
スガス温度が他に比べて高くなり、その結果プラズマイ
ンピーダンスが低下し、その電極に電流が集中し、他の
電極においては極くわずかのプラズマ発生濃度となり、
複数の処理室でのプラズマ濃度の均一さが悪くなる。

【００５６】そこで、抵抗器４２−１〜４２−ｎを設け
ていることによって、電極１２−１〜１２−ｎのうちの
特定のものに電流が多く流れると、そこで「電流×抵抗
値」の電圧降下が生じるので、その電極への供給電圧が
降下する。その結果、電流が正常に戻る方向に供給電圧
が自動的に補正される。このようにして、特定活性電極
への電流集中を防止し、なおかつ個別電流を調整したり
設定したりすることができるので、プラズマの不均一性
を抑えることができる。

【００５７】図８は同様に１つのチャンバ２内に複数の
電極対と被処理物を設置する場合の例を示したものであ
る。電極対と被処理物のそれぞれの組は絶縁性の円筒４
４−１，４４−２によってそれぞれ空間が区切られてい
る。絶縁性の円筒４４−１，４４−２によって区切られ
たそれぞの空間内でプラズマを発生させることができる
ようになり、被処理物の処理効果を高めることができ
る。

【００５８】図９は、一つのチャンバ２内に一対の電極
１２，１４と被処理物２２を配置し、これらを絶縁性の
カバー４６で覆った場合の例を示したものである。絶縁
性のカバー４６はその内部を密封するものではなく、カ
バー４６の一部には開口４８が設けられてカバー４６の
内部はチャンバ２内に連通されている。その開口４８を
通ってプロセスガスが流通する。

【００５９】絶縁性のカバー４６で区切られた空間の中
でプラズマを発生させ、この空間にプラズマを閉じ込め
ることにより、被処理物２２に到達するプラズマ中のイ
オンとラジカル種の濃度が上がり、被処理物２２の処理
効果を高めることができる。

【００６０】この絶縁性のカバー４６がなく、チャンバ
２内が広い場合、発生したプラズマ中のイオンとラジカ
ル種はチャンバ２の内壁に向かって拡散する。特にチャ
ンバが金属製のように導電性で接地電位になっていると
いう従来のチャンバの場合、プラスイオンがこの接地電
位に引きよせられるため、被処理物へのプラスイオンの
到達濃度が減少し、処理効率が悪かった。

【００６１】

【発明の効果】本発明のプラズマ洗浄装置では、被処理
物を活性電極とアース電極との対向空間ではなく、その
外側に設けるようにしたので、被処理物が対向空間で発
生するプラズマに直接晒されることがなくなり、その結
果、高温に加熱されることがなくなる。また、被処理物
に電気導通経路を接続したことにより、被処理物が帯電
することが防がれ、プラズマ中のイオンが被処理物に作
用し易くなって洗浄効果が高まる。これによって、プロ
セスガスとして空気を使用できるようになり、環境に負
荷を与えることがなくなり、しかも運転コストが低くて
すむようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例を示す概略斜視図である。

【図２】（Ａ）から（Ｆ）はそれぞれ電気導通経路の例
を示す回路図である。

【図３】被処理物の電位を示す波形図であり、ａは副電
源の設定電位がＤＣ０Ｖの場合、ｂは副電源の設定電位
がＤＣ−４８Ｖの場合である。

【図４】被処理物の電位を示す波形図であり、（Ａ）は
電気導通経路にダイオードを設けなかった場合、（Ｂ）
はダイオードを設けた場合である。

【図５】（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ電気導通経路に設け
た副電源の保護回路の例を示す回路図である。

【図６】一対の電極に対して被処理物を複数個配置する
実施例を示す概略構成図である。

【図７】共通のチャンバに複数の電極対を設けた一実施
例を示す概略構成図である。

【図８】共通のチャンバに複数の電極対を設けた他の実
施例を示す概略構成図である。

【図９】チャンバ内に一対の電極と被処理物を覆う絶縁
性カバーを設けた実施例を示す概略構成図である。

【符号の説明】

２ 真空チャンバ ４ 排気管 ６ バルブ １２，１２−１〜１２−ｎ 活性電極 １４，１４−１〜１４−ｎ アース電極 １６ プラズマ発生用電源 ２０ 反射板となる電極 ２２，２２−１〜２２−ｎ 被処理物 ２４，２４−１〜２４−ｎ 電気導通経路 ２６，２６−１〜２６−ｎ，４２−１〜４２−ｎ
抵抗器 ２８ 副電源としての直流電源 ３２ 副電源としての交流電源 ３４ ダイオード ３６ 電源保護回路用抵抗器 ３８ 電源保護回路用コンデンサ ４０ 絶縁物製障壁 ４４−１，４４−２ 絶縁物製円筒 ４６ 絶縁性カバー ４８ 開口

フロントページの続き (72)発明者 瀧本 勝英 京都府京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式会社島津製作所内 Ｆターム(参考） 3B116 AA46 BC01 CD11 CD33

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラズマ発生用電源に接続された活性電
   極と接地されたアース電極とからなる一対の対向電極を
   備えたチャンバにプロセスガスを導入し、そのチャンバ
   内を大気圧より減圧にしてプラズマを発生させ、そのプ
   ラズマによってそのチャンバ内に設置した被処理物を洗
   浄するプラズマ洗浄装置において、 被処理物の設置位置を前記対向電極の対向空間の外側に
   設けるとともに、 被処理物に電気導通経路を接続したことを特徴とするプ
   ラズマ洗浄装置。
2. 【請求項２】 被処理物の前記設置位置は前記アース電
   極に対して前記活性電極とは反対側の位置である請求項
   1に記載のプラズマ洗浄装置。
3. 【請求項３】 前記電気導通経路は被処理物に電位を与
   える副電源を備えている請求項1又は２に記載のプラズ
   マ洗浄装置。
4. 【請求項４】 前記副電源は直流電源である請求項３に
   記載のプラズマ洗浄装置。
5. 【請求項５】 前記直流電源は出力電位を可変にできる
   電源である請求項４に記載のプラズマ洗浄装置。
6. 【請求項６】 前記副電源は交流電源である請求項３に
   記載のプラズマ洗浄装置。
7. 【請求項７】 前記副電源と被処理物の間に抵抗器を備
   えている請求項３から６のいずれかに記載のプラズマ洗
   浄装置。
8. 【請求項８】 前記副電源と被処理物の間に被処理物側
   がアノードとなる方向にダイオードを備えている請求項
   ３から６のいずれかに記載のプラズマ洗浄装置。
9. 【請求項９】 前記副電源と被処理物の間に抵抗器と被
   処理物側がアノードとなる方向に接続されたダイオード
   との直列回路を備えている請求項３から６のいずれかに
   記載のプラズマ洗浄装置。
10. 【請求項１０】 前記副電源には被処理物から流れ込む
    電流に対する保護回路を備えている請求項３から９のい
    ずれかに記載のプラズマ洗浄装置。
11. 【請求項１１】 前記保護回路は前記副電源に並列に接
    続された抵抗器である請求項１０に記載のプラズマ洗浄
    装置。
12. 【請求項１２】 前記保護回路は前記副電源に並列に接
    続された抵抗器とコンデンサの並列回路である請求項１
    ０に記載のプラズマ洗浄装置。
13. 【請求項１３】 前記チャンバー内に、前記一対の対向
    電極及び被処理物の設置位置を覆うとともに、プロセス
    ガスが流通する開口をもつ絶縁性のカバーを配置した請
    求項１から１２のいずれかに記載のプラズマ洗浄装置。
14. 【請求項１４】 共通のチャンバー内に前記一対の対向
    電極及び被処理物の設置位置の組を複数備え、各組で発
    生するプラズマが独立するようにチャンバー内の空間が
    区切られているとともに、各組の被処理物に電気導通経
    路を接続した請求項１から１３のいずれかに記載のプラ
    ズマ洗浄装置。
15. 【請求項１５】 各組の活性電極はそれぞれの抵抗器を
    介して前記プラズマ発生用電源に並列に接続されている
    請求項１４に記載のプラズマ洗浄装置。
16. 【請求項１６】 前記プロセスガスは空気である請求項
    １から１５のいずれかに記載のプラズマ洗浄装置。
17. 【請求項１７】 前記チャンバの排気路に前記プロセス
    ガスの導入口を設けた請求項１から１６のいずれかに記
    載のプラズマ洗浄装置。
18. 【請求項１８】 前記活性電極に対しアース電極と反対
    側に電気的にフローティング状態に支持された反射電極
    をさらに備えている請求項１から１７のいずれかに記載
    のプラズマ洗浄装置。