JPH0982689A - プラズマ処理装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は媒質ガスを励起してプラズマ化す
ることで発生する中性活性粒子と荷電粒子のうち、中性
活性粒子によってワ−クを処理できるようにしたプラズ
マ処理装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 媒質ガスが導入されるとともにワ−ク１
１が設置されるチャンバ１を有し、このチャンバ内に導
入される上記媒質ガスを励起してプラズマ化することで
発生する中性活性粒子と荷電粒子のうち、上記チャンバ
内に設けられた粒子選択壁としてのグリッド６を通過す
る中性活性粒子によって上記ワ−クを処理するプラズマ
処理装置において、上記粒子選択壁が、少なくとも上記
媒質ガスに対向する表面が誘電体６Ａからなる粒子選択
壁であることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は媒質ガスを励起す
ることで発生する中性活性粒子と荷電粒子のうち、中性
活性粒子によってワ−クを処理するプラズマ処理装置お
よびその方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】媒質ガスを励起してプラズマ化し、それ
によって発生する粒子でチャンバ内に設置されたワ−ク
にエッチングやアッシングなどの処理を行うプラズマ処
理装置が知られている。

【０００３】媒質ガスを励起する手段としてはマイクロ
波が知られている。媒質ガスがマイクロ波によって励起
されてプラズマ状態になると、そのプラズマ中には活性
粒子のみならず、イオンや電子などの種々の粒子が混在
する。プラズマ処理に際しては、プラズマ中の粒子のう
ち、荷電粒子と中性活性粒子がワ−クに対して作用する
ことになる。

【０００４】しかしながら、ワ−クにたとえば損傷し易
い薄膜が形成されているような場合、荷電粒子は上記ワ
−クに与える衝撃が大きく、薄膜を損傷させる虞がある
ため、中性活性粒子だけを上記ワ−クに作用させてプラ
ズマ処理するということが行われている。そのような例
としては、たとえばケミカルドライエッチング（ＣＤ
Ｅ）などが知られている。

【０００５】従来、荷電粒子がワ−クに作用するのを阻
止するためには、チャンバ内の、媒質ガスをマイクロ波
で励起してプラズマを発生させるプラズマ発生領域と、
このプラズマ発生領域で発生した粒子によってワ−クを
処理するプロセス領域との境界部分にパンチングプレ−
トや金網等で作られたシャワ−ヘッドを設ける。そし
て、このシャワ−ヘッドを接地電位に保持することで、
荷電粒子とシャワ−ヘッドと野間にイオン−電子再結合
を起こさせて、上記プラズマ領域を電気的に閉じ込め
る。荷電粒子は接地電位にあるシャワ−ヘッドにより閉
じ込められるが、他方、中性活性粒子は再結合を起こす
ことがないから、シャワ−ヘッドに設けられる微小な穴
を通過し、ワ−ク表面に達する。すなわち、この中性活
性粒子により、ワ−クの処理が行われる。

【０００６】上記シャワ−ヘッドの開口率を大きくして
いくと、プロセス領域に荷電粒子が流れ込んだり、マイ
クロ波が透過してしまうため、通常、上記シャワ−ヘッ
ドは開口率が３０％程度に設定されている。

【０００７】しかしながら、シャワ−ヘッドの開口率が
３０％程度であると、プラズマ領域で発生した荷電粒子
の流出を阻止するだけでなく、中性活性粒子の流出も阻
止され、十分にプロセス領域へ到達しなくなるから、プ
ロセス領域において高い反応レ−トを得ることができな
くなるということがある。高い反応レ−トを得るために
はプラズマ領域へのマイクロ波の入力を高くしなければ
ならないから、発熱によるシャワ−ヘッドの変形などが
問題となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このようなエッチヌ装
置では加工効率の向上が要求されており、そのためにプ
ラズマに励起密度を高めることが必要である。しかし、
一般にワ−クは金属である場合が多く、発生させるアッ
シングガスは金属に対する浸食性の高いものにしている
ということがある。一方、シャワ−ヘッドもアルミニウ
ムなどの金属で作られている。そのため、励起密度を高
めることによって、シャワ−ヘッドがガスによる浸食を
大きく受けるということある。

【０００９】また、エッチングレ−トを上げるために励
起密度を高めると、電子温度などが上昇し、粒子の運動
エネルギが増加する。このような大きな運動エネルギを
持つ活性粒子の流出を阻止するためには更にシャワ−ヘ
ッドの開口率を小さくしなければならないが、この方法
では同時に中性粒子のワ−ク表面への到達率も低下する
ため、結果的に加工効率の低下を招いていた。

【００１０】この発明は上記事情にもとづきなされたも
ので、その目的とするところは、加工効率を落とすこと
なく、装置の耐久性を維持したままでプラズマの励起密
度を高めることが可能なプラズマ処理装置およびその方
法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１に記載された発明は、媒質ガスが導入される
とともにワ−クが設置されるチャンバを有し、このチャ
ンバ内に導入される上記媒質ガスを励起してプラズマ化
することで発生する中性活性粒子と荷電粒子のうち、上
記チャンバ内に設けられた粒子選択壁を通過する中性活
性粒子によって上記ワ−クを処理するプラズマ処理装置
において、上記粒子選択壁が、少なくとも上記媒質ガス
に対向する表面が誘電体からなる粒子選択壁であること
を特徴とする。

【００１２】請求項２の発明は、媒質ガスが導入される
とともにワ−クが設置されるチャンバを有し、このチャ
ンバ内に導入される上記媒質ガスを励起してプラズマ化
することで発生する中性活性粒子と荷電粒子のうち、上
記チャンバ内に設けられた粒子選択壁を通過する中性活
性粒子によって上記ワ−クを処理するプラズマ処理装置
において、上記粒子選択壁に電圧を印加し静電力を発生
させる静電力発生手段を具備することを特徴とする。

【００１３】請求項３の発明は、媒質ガスが導入される
とともにワ−クが設置されるチャンバを有し、このチャ
ンバ内に導入される上記媒質ガスを励起してプラズマ化
することで発生する中性活性粒子と荷電粒子のうち、上
記チャンバ内に設けられた粒子選択壁を通過する中性活
性粒子によって上記ワ−クを処理するプラズマ処理方法
において、上記粒子選択壁に、上記家電粒子に対応した
電荷を誘起することを特徴とする。

【００１４】請求項４の発明は、請求項１または請求項
２の発明において、上記チャンバには、表面に異なる極
性の静電力を発生する２つの誘電体が設けられているこ
とを特徴とする。

【００１５】請求項５の発明は、媒質ガスが導入される
とともにワ−クが設置されるチャンバを有し、このチャ
ンバ内に導入された上記媒質ガスを励起してプラズマ化
することで発生する中性活性粒子と荷電粒子のうち、中
性活性粒子によって上記ワ−クを処理するプラズマ処理
装置において、誘電体によって形成されているとともに
上記チャンバ内に設けられその内部に電極を有する支持
具と、この支持具によって支持され上記電極に電圧が印
加されることで支持具に発生する静電気を帯電しその静
電力で上記荷電粒子が上記ワ−クへ到達するのを阻止す
る金属製のグリッドとを具備したことを特徴とする。

【００１６】請求項６の発明は、媒質ガスが導入される
とともにワ−クが設置されるチャンバを有し、このチャ
ンバ内に導入された上記媒質ガスを励起してプラズマ化
することで発生する中性活性粒子と荷電粒子のうち、中
性活性粒子によって上記ワ−クを処理するプラズマ処理
装置において、上記チャンバに設けられた支持具と、こ
の支持具に上記チャンバと電気的に絶縁されて支持され
た金属製のグリッドと、このグリッドの近傍に配置され
無声放電が点弧されることで上記グリッドに静電気を帯
電させその静電力で上記荷電粒子が上記ワ−クへ到達す
るのを阻止させる電極対とを具備したことを特徴とす
る。

【００１７】請求項７の発明は、媒質ガスが導入される
とともにワ−クが設置されるチャンバを有し、このチャ
ンバ内に導入された上記媒質ガスを励起してプラズマ化
することで発生する中性活性粒子と荷電粒子のうち、中
性活性粒子によって上記ワ−クを処理するプラズマ処理
装置において、上記チャンバに設けられた支持具と、こ
の支持具に所定間隔で離間対向して設けられた金属製の
一対のグリッドと、これらグリッド間に放電を発生させ
その放電領域によって荷電粒子が上記ワ−クへ到達する
のを阻止させる放電駆動手段とを具備したことを特徴と
する。

【００１８】請求項１の発明によれば、粒子選択壁が誘
電体で覆われていることで、その表面が活性粒子によっ
て腐食されるのが防止される。請求項２と請求項３の発
明によれば、誘電体に静電力を発生させることで、その
静電力で荷電粒子がワ−クへ到達するのを阻止できるた
め、中性活性粒子がワ−クへ到達しにくくなる構成とせ
ずにすむ。

【００１９】請求項４の発明によれば、２つの誘電体に
異なる極性の静電力を帯電させることで、荷電粒子に含
まれる正と負の両方のイオンがワ−クへ到達するのを阻
止することができる。

【００２０】請求項５の発明によれば、支持具に発生す
る静電力を、この支持具に支持された金属製のグリッド
に帯電させることができるから、このグリッドに帯電し
た静電力で荷電粒子がワ−クに到達するのを阻止するこ
とができる。

【００２１】請求項６の発明によれば、電極対で発生す
る無声放電によってグリッドに静電力を帯電させること
ができるから、その静電力によって荷電粒子がワ−クに
到達するのを阻止することができる。

【００２２】請求項７の発明によれば、一対の金属製の
グリッド間で放電を点弧させることで、この放電領域が
電気的導体と見なすことができるから、荷電粒子は上記
放電領域によってエネルギが減衰されたり、さらにには
一対のグリッドの間から流出するのを阻止できる。

【００２３】

【発明の実施形態】以下、この発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１乃至図３はこの発明の第１の実
施形態で、図１はエッチング装置やアッシング装置など
のプラズマ処理装置を示す。このプラズマ処理装置は気
密構造のチャンバ１を備えている。このチャンバ１の上
部壁はマイクロ波を導入する導入窓２に形成され、この
導入窓２には導波管３の一端が接続されている。この導
波管３の他端にはマイクロ波の発生源４が接続されてい
る。この発生源４で発生したマイクロ波は上記導波管３
を伝わって上記導入窓２からチャンバ１内へ入射するよ
うになっている。

【００２４】上記チャンバ１の内周壁の高さ方向中途部
には支持具５が設けられ、この支持具５には後述する構
成の粒子選択壁としてのグリッド６が周辺部を係合させ
て保持されている。このグリッド６によって上記チャン
バ１内は、上側のプラズマ発生領域１Ａと、下側のプロ
セス領域１Ｂとに区画されている。

【００２５】上記プラズマ発生領域１Ａには供給管７の
一端が接続されている。この供給管７の他端には媒質ガ
スの供給源８が接続されている。この供給源８に貯えら
れた媒質ガスは、供給管７を通じて上記チャンバ１のプ
ラズマ発生領域１Ａに供給されるようになっている。

【００２６】プラズマ発生領域１Ａに供給された媒質ガ
スは、上記導波管３を通じてプラズマ発生領域１Ａに入
射したマイクロ波によって励起される。それによって、
上記媒質ガスはプラズマ化されるから、そのプラズマ中
には中性活性粒子や荷電粒子が混在する。

【００２７】上記プロセス領域１Ｂにはステ−ジ９が設
置されている。このステ−ジ９上にはたとえば半導体ウ
エハなどのワ−ク１１が載置される。このワ−ク１１は
上記プラズマ領域１Ａで発生した中性活性粒子と荷電粒
子のうち、後述するごとく中性活性粒子によって処理さ
れることになる。

【００２８】さらに、上記プロセス領域１Ｂには排気管
１２の一端が接続されている。この排気管１２には排気
ポンプ１３が接続されている。したがって、上記チャン
バ１内に供給された媒質ガスは上記プラズマ発生領域１
Ａでプラズマ化されてワ−ク１１と反応したのち、上記
排気管１２から排出されるようになっている。

【００２９】上記グリッド６は、図２に示すようにアル
ミナや窒化珪素などのセラミックかならる誘電体６Ａに
よって格子状に形成されていて、その内部には図３
（ａ）に示すように帯状金属からなる電極６Ｂが埋設さ
れている。

【００３０】なお、誘電体６Ａは図３（ｂ）や図３
（ｃ）に示すように電極６Ｂの全面を覆わず、上面と側
面あるいは上面だけを覆うように設けてもよく、要は少
なくとも媒質ガスに対向する表面に設けられていればよ
い。

【００３１】上記電極６Ｂにはバイアス電位発生部１５
が接続されている。このバイアス電位発生部１５は上記
電極６Ｂに正または負の電圧を選択的に印加できるよう
になっている。それによって、上記グリッド６の誘電体
６Ａには静電気が発生するから、その静電力（ク−ロン
力）によって上記プラズマ発生領域１Ａで発生する荷電
粒子がグリッド６を通過してプロセス領域１Ｂに侵入す
るのを阻止できるようになっている。

【００３２】上記グリッド６によってプロセス領域１Ｂ
へ侵入するのを阻止したい荷電粒子が正イオンである場
合、上記電極６Ｂには正の電圧を印加する。それによっ
て、上記誘電体６Ａの表面には正の静電力が発生し、そ
の静電力によって荷電粒子の正のイオンとグリッド６と
の間に反発力が生じる。その反発力で、正イオンはグリ
ッド６の開口を通り抜けることができずにプラズマ領域
６Ａに滞留するから、プロセス領域６Ｂに到達するのが
阻止されることになる。

【００３３】逆に、グリッド６によって捕捉したい荷電
粒子が負のイオンである場合、上記電極６Ｂに負の電圧
を印加する。それによって、誘電体６Ａの表面には負の
静電力が発生するから、負のイオンを静電反発力でプラ
ズマ領域６Ａに滞留させ、プロセス領域６Ｂに侵入する
のを阻止できる。

【００３４】上記プラズマ領域１Ａにはイオン温度、電
子温度を計測するためのプロ−ブ１７が設けられてい
る。このプロ−ブ１７からの検出信号は電圧制御部１８
に入力される。この電圧制御部１８は上記バイアス電位
発生部１５を制御し、上記グリッド６の電極６Ｂに印加
する電圧を制御するようになっている。それによって、
上記グリッド６の誘電体６Ａの表面に発生する静電力を
制御できるよになっている。

【００３５】つまり、上記プロ−ブ１７の検出信号によ
ってグリッド６に印加する電圧を制御することで、誘電
体６Ａの表面に発生する静電力を最適な値に設定し、荷
電粒子がグリッド６を通過するのを確実に阻止すること
ができる。

【００３６】このような構成のプラズマ処理装置によれ
ば、プラズマ発生領域１Ａで発生した荷電粒子のうち、
正のイオンがプロセス領域１Ｂに侵入するのを阻止した
い場合には、バイアス電位発生部１５によってグリッド
６の電極６Ｂに正の電圧を印加する。それによって、上
記グリッド６の誘電体６Ａの表面には正の静電力が発生
する。

【００３７】このような状態でチャンバ１内に媒質ガス
を供給するとともにマイクロ波を入射させ、上記媒質ガ
スを励起する。媒質ガスが励起されることでプラズマ状
態になると、そのプラズマ中には中性活性粒子だけでな
く、荷電粒子も混在する。これらの粒子はプラズマ発生
領域１Ａからプロセス領域１Ｂに向かって流れる。

【００３８】上記粒子がグリッド６に接近すると、その
グリッド６の誘電体６Ａには正の静電力が発生している
ため、中性活性粒子はグリッド６を通過するが、荷電粒
子のうちの正のイオンと上記誘電体６Ａとの間には静電
反発力が生じる。それによって、正のイオンはグリッド
６から離れる方向へ戻され、プラズマ領域６Ａに滞留す
るから、プロセス領域６Ｂへ侵入することがない。

【００３９】したがって、プラズマ発生領域１Ａで発生
する荷電粒子のうち、ワ−ク１１に対して大きな損傷を
与える虞のある正のイオンがプロセス領域１Ｂへ侵入す
るのを確実に阻止することができるから、上記ワ−ク１
１を中性活性粒子によって確実に処理することができ
る。

【００４０】このように、グリッド６の誘電体６Ａに静
電力を発生させ、プラズマ中の荷電粒子に静電反発力を
与えることで、上記荷電粒子がグリッド６を通過してプ
ロセス領域６Ｂへ侵入するのを阻止するようにしたた
め、グリッド６の開口率に係わりなく荷電粒子が上記グ
リッド６を通過するのを阻止することが可能となる。

【００４１】すなわち、上記グリッド６の開口率を従来
のシャワ−ヘッドに比べて十分に大きくすることができ
るから、プラズマ発生領域１Ａで発生した中性活性粒子
の利用率、つまりプロセス領域１Ｂへの中性活性粒子の
流入率を高めることができる。それによって、プラズマ
発生領域１Ａへのマイクロ波の入力を増大させることな
く、プロセス領域１Ｂで高い反応レ−トを得ることがで
きる。

【００４２】グリッド６の電極６Ｂに印加する電圧を
Ｖ、グリッド６に形成された矩形状の開口の直径をＬ
（mm）、その開口の直径Ｌを変えたときに、その開口か
らＦ^- イオンを流出させないために上記電極６Ｂに印加
する電圧をＶ（ボルト）とし、これらＬとＶとの関係を
測定したところ、下記表１のようになった。

【００４３】

【表１】

【００４４】以上の測定結果から、グリッド６の開口を
十分に大きくしても、そのグリッド６の電極６Ｂに印加
する電圧をさほど大きくせずに、誘電体６ＡとＦ^- イオ
ンとの間に発生する静電反発力によって、上記Ｆ^- イオ
ンが上記開口からプロセス領域１Ｂへ流出するのを確実
に阻止できることが分かる。

【００４５】つまり、中性活性粒子がグリッド６によっ
て阻止されることがないよう、そのグリッド６の開口率
を十分に大きくしても、上記グリッド６によって荷電粒
子を阻止することができる。

【００４６】つぎに、この発明の第２乃至第５の実施形
態を図４乃至図５を参照して説明する。なお、これらの
実施形態において、上記第１の実施形態と同一部分には
同一記号を付して説明を省略する。

【００４７】図４はこの発明の第２の実施形態を示す。
この第２の実施形態は、チャンバ１の内周面に上下方向
に所定間隔で離間して上部支持具５ａと下部支持具５ｂ
とが設けられている。上部支持具５ａには上部グリッド
２１が周辺部を係合させて保持され、下部支持具５ｂに
は下部グリッド２２が周辺部を係合させて保持されてい
る。各グリッド２１、２２は上記第１の実施形態と同
様、セラミックなどによって格子状に形成された誘電体
２１Ａ、２２Ａと、この誘電体２１Ａ、２２Ａに埋設さ
れた電極２１Ｂ、２２Ｂとからなる。

【００４８】上部グリッド２１の電極２１Ｂには第１の
バイアス電位発生部２３が接続され、下部グリッド２２
の電極２２Ｂには第２のバイアス電位発生部２４が接続
されている。これら電位発生部２３、２４がグリッド２
１、２２に印加する電圧は、第１の実施形態と同様、プ
ロ−ブ１７からの検出信号によって電圧制御部１８を介
して制御される。

【００４９】このような構成において、２つのグリッド
２１、２２の電極２１Ｂ、２２Ｂには異なる極性の電位
が印加される。たとえば、上部グリッド２１の電極２１
Ｂには正の電圧を印加し、下部グリッド２２の電極２２
Ｂには負の電圧を印加することで、それぞれ静電力を発
生させる。

【００５０】それによって、チャンバ１内のプラズマ発
生領域１Ａで発生する荷電粒子のうち、正イオンは正の
静電力を帯電した上部グリッド２１との間に発生する静
電反発力によってプロセス領域１Ｂへ流入するのが阻止
される。また、負イオンは負の静電力を帯電した下部グ
リッド２２との間に発生する静電反発力によってプロセ
ス領域１Ｂへ流入するのが阻止される。

【００５１】つまり、２つのグリッド２１、２２を設
け、各グリッド２１、２２に印加する電圧の極性を違え
ることで、プラズマ発生領域１Ａで発生する荷電粒子の
正イオンと負イオンの両方がプロセス領域１Ｂに侵入す
るのを阻止することができる。

【００５２】この実施形態の場合、上部グリッド２１に
正の電圧を印加して正のイオンが通過するのを阻止し、
下部グリッド２２に負の電圧を印加して負のイオンが通
過するのを阻止する構成とすることで、負のイオンが上
部グリッド２１で加速され、その上部グリッド２１を通
過するのを防止することができる。

【００５３】図５はこの発明の第３の実施形態を示す。
この第３の実施形態は、チャンバ１の内周壁の高さ方向
中途部に支持具３１が設けられている。この支持具３１
はセラミックなどの誘電体３１Ａによって断面形状がＬ
字状に形成されているとともに、その内部には電極３１
Ｂが内蔵されている。

【００５４】上記電極３１Ｂにはバイアス電位発生部３
２が接続されている。このバイアス電位発生部３２は上
記電極３１Ｂに任意の極性の電圧を印加できるようにな
っている。上記支持具３１にはグリッド３３が周辺部を
係合させて保持されている。このグリッド３３は導電性
の金属によって形成されている。

【００５５】このような構成によれば、支持具３１の誘
電体３１Ａに埋設された電極３１Ｂに、バイアス電位発
生部３２によってたとえば正の極性の電圧を印加する
と、上記誘電体３１Ａの表面には正の極性の静電力が発
生する。

【００５６】誘電体３１Ａの表面に静電力が発生する
と、その静電力は支持具３１に保持されたグリッド３３
に伝わるから、このグリッド３３は正の静電力が帯電す
る。それによって、チャンバ１のプラズマ発生領域１Ａ
で発生した荷電粒子のうち、正のイオンは上記グリッド
３３との間で発生する静電反発力によってグリッド３３
を通過するのが阻止されることになる。

【００５７】なお、上記支持具３１の電極３１Ｂに負の
電圧を印加すれば、グリッド３３には負の静電力が帯電
されるから、プラズマ領域１Ａで発生する荷電粒子のう
ち、負のイオンを静電反発力によってプロセス領域１Ｂ
へ流入するのを阻止することができる。

【００５８】図６はこの発明の第４の実施形態を示す。
この第４の実施形態はチャンバ１の内周壁の高さ方向中
途部に支持具４１を設け、この支持具４１には金属製の
グリッド４２がその周辺部に一体的に設けられた絶縁物
４３を介して上記支持具４１と電気的に絶縁されて支持
されている。

【００５９】上記グリッド４２の周辺部には先端を所定
の間隔で離間させた２本のピン電極からなるピン電極対
４４が設けられている。このピン電極対４４は無声放電
駆動回路４５に接続されている。この無声放電駆動回路
４５によって上記ピン電極対４４には放電電圧が印加さ
れる。

【００６０】上記ピン電極対４４に放電電圧が印加され
て無声放電が点弧されると、その放電部付近の電離度が
上がるため、上記グリッド４２の表面が帯電する。それ
によって、上記グリッド４２と、このグリッド４２に帯
電された静電気と同じ極性のイオンとの間に静電反発力
が生じるから、そのイオンがグリッド４２を透過してプ
ロセス領域１Ｂに侵入するのを阻止することができる。

【００６１】なお、グリッド４２に帯電させる静電気の
極性は、上記ピン電極対４４に印加する電圧の極性を制
御することで変えることができる。また、ピン電極対４
４はグリッド４２の周方向に所定間隔で複数対設けるよ
うにしてもよいこと勿論である。

【００６２】図７はこの発明の第５の実施形態を示す。
この実施形態はチャンバ１の内周壁の高さ方向中途部に
電気絶縁材料で作られた断面山形状の支持具５１が設け
られている。この支持具５１には金属製の上部グリッド
５２と下部グリッド５２が所定間隔ｄで離間対向して保
持されている。

【００６３】上記一対のグリッド５２、５３には、これ
らグリッドに放電を点弧させるための放電駆動回路５４
が接続されている。この放電駆動回路５４によって上記
一対のグリッド５２、５３間に放電が点弧されると、こ
れらのグリッド５２、５３間の空間部がプラズマ状態と
なる。すなわち、中間プラズマ領域５５となる。つま
り、チャンバ１のプラズマ領域１Ａとプロセス領域１Ｂ
との間に上記中間プラズマ領域５５が形成されることに
なる。

【００６４】したがって、チャンバ１１のプラズマ領域
１Ａで発生した荷電粒子が上記中間プラズマ領域５５へ
侵入すると、その荷電粒子は中間プラズマ領域５５で発
生した電子などと衝突するなどしてエネルギが減衰さ
れ、プロセス領域１Ｂへほとんど侵入することがなくな
るばかりか、たとえ侵入してもエネルギが減衰されてい
るので、ワ−ク１１に対してダメ−ジを与えることがな
い。

【００６５】上記一対のグリッド５２、５３の間隔ｄ
は、中間プラズマ領域５５に侵入する荷電粒子の平均自
由工程よりも大きくする、たとえば２倍程度とすること
が望ましい。それによって、中間プラズマ領域５５に侵
入する荷電粒子は、この領域５５で発生する粒子に100
％に近い確率で衝突することになるから、上記領域５５
を通過することがほとんどなくなるばかりか、たとえ通
過したとしても、他の粒子との衝突によってエネルギが
十分に減衰されることになる。

【００６６】この実施形態においては、一対のグリッド
５２、５３に与える電圧はたとえば数十Ｖ程度と十分に
低くすれば、中間プラズマ領域５５で発生する荷電粒子
のエネルギによってプロセス領域１Ｂのワ−ク１１に対
してダメ−ジを与えることがない。

【００６７】さらに、プラズマ領域１Ａで発生した荷電
粒子を中間プラズマ領域５５で有効に減速するために
は、たとえば減速しようとするイオンの極性が正の場合
には、一対のグリッド５２、５３に対して正のバイアス
電位を与えるようにすればよい。

【００６８】

【発明の効果】以上述べたように請求項１の発明は、粒
子選択壁を誘電体で覆うようにしたので、その表面が活
性粒子によって腐食されるのを防止することができる。
請求項２と請求項３の発明によれば、誘電体に静電力を
発生させることで、その静電力で荷電粒子がワ−クへ到
達するのを阻止できるため、中性活性粒子がワ−クへ到
達しにくくなる構成とせずにすむ。

【００６９】そのため、上記ワ−クを中性活性粒子によ
って効率よく処理することができるとともに、荷電粒子
によって損傷を受けるのを防止することができる。請求
項４の発明によれば、チャンバに２つの誘電体を設け、
これら誘電体に異なる極性の静電力を発生させるように
した。

【００７０】そのため、２つの誘電体により、荷電粒子
のうちの正のイオンと負のイオンとの両方がワ−クに到
達するのを阻止し、中性活性粒子によってワ−クを処理
することができる。

【００７１】請求項５の発明によれば、支持具に静電力
を発生させると、その静電力が支持具に支持された金属
製のグリッドに帯電する。そのため、上記グリッドに帯
電した静電力で荷電粒子がワ−クに到達するのを阻止す
ることができるから、ワ−クを荷電粒子によって損傷さ
せることなく、中性活性粒子によって処理することがで
きる。

【００７２】請求項６の発明によれば、チャンバに設け
られた金属製のグリッドの近傍に電極対を配置し、この
電極対に無声放電を点弧させることで、上記グリッドに
静電気を帯電させるようにした。

【００７３】そのため、グリッドに帯電された静電気に
よって荷電粒子がグリッドを透過するのを阻止できるか
ら、ワ−クを中性活性粒子によって処理することができ
る。請求項７の発明によれば、チャンバに一対の金属製
のグリッドを所定間隔で設け、これらのグリッド間に放
電を発生させ、この放電領域で荷電粒子を捕捉したり、
エネルギを減衰するようにした。そのため、荷電粒子が
ワ−クに到達するのを阻止し、このワ−クを中性活性粒
子によって処理することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施形態を示す全体構成図。

【図２】同じくグリッドの平面図。

【図３】同じくグリッドの一部分の拡大断面図。

【図４】この発明の第２の実施形態を示す全体構成図。

【図５】この発明の第３の実施形態を示す全体構成図。

【図６】この発明の第４の実施形態を示す全体構成図。

【図７】この発明の第５の実施形態を示す全体構成図。

【符号の説明】

１…チャンバ、１Ａ…プラズマ領域、１Ｂ…プロセス領
域、６…グリッド（粒子選択壁）、６Ａ…誘電体、６Ｂ
…電極、１１…ワ−ク、１５…バイアス電位発生部、２
１、２２…グリッド、２１Ａ、２２Ａ…誘電体、２１
Ｂ、２２Ｂ…電極、３１…支持具、３１…誘電体、３１
Ｂ…電極、３３…グリッド、４１…支持具、４２…グリ
ッド、４４…ピン電極対、４５…無声放電駆動回路、５
２、５３…グリッド、５４…放電駆動回路。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 媒質ガスが導入されるとともにワ−クが
   設置されるチャンバを有し、このチャンバ内に導入され
   る上記媒質ガスを励起してプラズマ化することで発生す
   る中性活性粒子と荷電粒子のうち、上記チャンバ内に設
   けられた粒子選択壁を通過する中性活性粒子によって上
   記ワ−クを処理するプラズマ処理装置において、 上記粒子選択壁が、少なくとも上記媒質ガスに対向する
   表面が誘電体からなる粒子選択壁であることを特徴とす
   るプラズマ処理装置。
2. 【請求項２】 媒質ガスが導入されるとともにワ−クが
   設置されるチャンバを有し、このチャンバ内に導入され
   る上記媒質ガスを励起してプラズマ化することで発生す
   る中性活性粒子と荷電粒子のうち、上記チャンバ内に設
   けられた粒子選択壁を通過する中性活性粒子によって上
   記ワ−クを処理するプラズマ処理装置において、 上記粒子選択壁に電圧を印加し静電力を発生させる静電
   力発生手段を具備することを特徴とするプラズマ処理装
   置。
3. 【請求項３】 媒質ガスが導入されるとともにワ−クが
   設置されるチャンバを有し、このチャンバ内に導入され
   る上記媒質ガスを励起してプラズマ化することで発生す
   る中性活性粒子と荷電粒子のうち、上記チャンバ内に設
   けられた粒子選択壁を通過する中性活性粒子によって上
   記ワ−クを処理するプラズマ処理方法において、 上記粒子選択壁に、上記家電粒子に対応した電荷を誘起
   することを特徴とするプラズマ処理方法。
4. 【請求項４】 上記チャンバには、表面に異なる極性の
   静電力を発生する２つの誘電体が設けられていることを
   特徴とする請求項１または請求項２記載のプラズマ処理
   装置。
5. 【請求項５】 媒質ガスが導入されるとともにワ−クが
   設置されるチャンバを有し、このチャンバ内に導入され
   た上記媒質ガスを励起してプラズマ化することで発生す
   る中性活性粒子と荷電粒子のうち、中性活性粒子によっ
   て上記ワ−クを処理するプラズマ処理装置において、 誘電体によって形成されているとともに上記チャンバ内
   に設けられその内部に電極を有する支持具と、この支持
   具によって支持され上記電極に電圧が印加されることで
   支持具に発生する静電気を帯電しその静電力で上記荷電
   粒子が上記ワ−クへ到達するのを阻止する金属製のグリ
   ッドとを具備したことを特徴とするプラズマ処理装置。
6. 【請求項６】 媒質ガスが導入されるとともにワ−クが
   設置されるチャンバを有し、このチャンバ内に導入され
   た上記媒質ガスを励起してプラズマ化することで発生す
   る中性活性粒子と荷電粒子のうち、中性活性粒子によっ
   て上記ワ−クを処理するプラズマ処理装置において、 上記チャンバに設けられた支持具と、この支持具に上記
   チャンバと電気的に絶縁されて支持された金属製のグリ
   ッドと、このグリッドの近傍に配置され無声放電が点弧
   されることで上記グリッドに静電気を帯電させその静電
   力で上記荷電粒子が上記ワ−クへ到達するのを阻止させ
   る電極対とを具備したことを特徴とするプラズマ処理装
   置。
7. 【請求項７】 媒質ガスが導入されるとともにワ−クが
   設置されるチャンバを有し、このチャンバ内に導入され
   た上記媒質ガスを励起してプラズマ化することで発生す
   る中性活性粒子と荷電粒子のうち、中性活性粒子によっ
   て上記ワ−クを処理するプラズマ処理装置において、 上記チャンバに設けられた支持具と、この支持具に所定
   間隔で離間対向して設けられた金属製の一対のグリッド
   と、これらグリッド間に放電を発生させその放電領域に
   よって荷電粒子が上記ワ−クへ到達するのを阻止させる
   放電駆動手段とを具備したことを特徴とするプラズマ処
   理装置。