JP2008071528A - プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】チャンバーの内壁面等に異物が付着するのを確実かつ低コストで抑制し、これにより、ワークに対する良好なプラズマ処理を効率よく行い得るプラズマ処理装置を提供すること。
【解決手段】プラズマ処理装置１は、チャンバー２と、ワーク１０を支持する第１の電極３と、ワーク１０を介して第１の電極３と対向配置された第２の電極４と、各電極３、４間に高周波電圧を印加する電源回路５と、チャンバー２内にガスを供給するガス供給部６と、チャンバー２内のガスを排気する排気ポンプ７とを備えている。また、プラズマ処理装置１は、チャンバー２内のワーク１０の外側の空間に、ワーク１０の処理面１１の法線とほぼ平行する向きの磁界を発生させる磁界発生手段８を備え、この磁界発生手段８は、磁界の作用により、プラズマ中に含まれる荷電粒子が、ワーク１０の外側の空間に移動するのを抑制するよう構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマ処理装置に関する。

従来、ワークの表面にプラズマ処理を施す装置が知られている。
このようなプラズマ処理装置は、例えば、チャンバー内において、高周波電圧が印加された電極間にガスを導入してプラズマを発生させ、ワークの表面をプラズマに曝すことによりプラズマ処理を施すものである。プラズマに接触したワークには、プラズマ中の活性化原子や分子との作用により、ワーク表面にプラズマ処理が施される。
ところが、プラズマ処理の際に、プラズマ中の荷電粒子が、チャンバーの内壁面や、ガス導入口、排気口等に付着し、膜を形成することがある。この膜が、何らかの原因で剥離すると、剥離した膜が異物としてワークに付着し、ワークの汚染要因および不良要因となる。

また、チャンバーの内壁面等に形成された膜は、チャンバーの内壁面に比べて、水分やガス等を吸着し易い。このため、チャンバー内を排気する際に、膜から水分やガスが継続的に放出されることにより、圧力の上昇を招き、排気に長時間を要したり、処理ガス中に混入することで意図しない処理品質になりかねないという問題が生じる。
さらに、形成された膜を除去するためには、多くの時間と手間を必要とする。
かかる課題に対し、特許文献１には、チャンバーの内壁面を１５０℃以上に加熱し、プラズマ処理の際の反応生成物の付着を抑制する手段を備えたプラズマ処理装置が開示されている。

しかしながら、この装置では、チャンバーの内壁面を、常時１５０℃以上の高温に維持する必要があるため、膨大なエネルギーを消費する。このため、装置のランニングコストの高騰を招き、また、装置周辺の温度上昇を招く。
また、チャンバー内壁面の熱による影響でワークも必要以上に加熱され、ワークが変質・劣化するおそれがある。

国際公開番号ＷＯ９８／３３３６２号公報

本発明の目的は、チャンバーの内壁面等に異物が付着するのを確実かつ低コストで抑制し、これにより、ワークに対する良好なプラズマ処理を効率よく行い得るプラズマ処理装置を提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のプラズマ処理装置は、ワークを収納するチャンバーと、
前記ワークの処理面に向けてプラズマを供給するプラズマ供給手段とを有し、
前記プラズマにより、前記処理面にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、
前記チャンバー内のうち、前記ワークの外側の空間に磁界を発生させる磁界発生手段を備え、前記磁界の作用により、前記プラズマ中に含まれる荷電粒子が前記空間側に移動するのを抑制することを特徴とする。
これにより、前記チャンバーの内壁面等に異物が付着するのを確実かつ低コストで抑制し、前記ワークに対する良好なプラズマ処理を効率よく行い得るプラズマ処理装置が得られる。

本発明のプラズマ処理装置では、前記磁界の向きが前記処理面の法線となす角度は、０〜３０°であることが好ましい。
これにより、前記荷電粒子の進行方向を、前記チャンバーの内壁面からより確実に遠ざける方向（角度）に変更することができる。このため、前記荷電粒子を、前記ワークの内側の空間に閉じ込め易くなる。

本発明のプラズマ処理装置では、前記磁界発生手段は、前記ワークの縁部を囲うように前記磁界を発生させることが好ましい。
これにより、前記ワークの内側に前記荷電粒子をより閉じ込め易くなるので、前記荷電粒子の前記チャンバーの内壁面への付着をより確実に抑制または防止するとともに、前記ワークに対するプラズマ処理を促進することができる。

本発明のプラズマ処理装置では、前記磁界発生手段は、前記空間を介して、互いに反対の極性を向かい合わせて設けられた２つの磁石を有することが好ましい。
これにより、前記磁界発生手段の構成を簡略化することができる。また、特に、前記チャンバーが磁性材料で構成されている場合には、前記磁石自らが発生する磁界によって、前記磁石と前記チャンバーとの間に磁気的引力が生じる。このため、固定手段を用いることなく、前記磁界発生手段を前記チャンバーに容易に固定することができ、また、その取り外しも容易となる。

本発明のプラズマ処理装置では、前記各磁石は、それぞれ永久磁石または電磁石で構成されていることが好ましい。
永久磁石は、安価であるとともに、前記磁界の発生にエネルギーを必要としないので、前記プラズマ処理装置の前記磁界発生にかかるランニングコストを必要としない。また、電磁石は、流される電流量に応じて磁界の強さが変化するため、必要に応じて前記磁界の強さを容易に調整することができる。

本発明のプラズマ処理装置では、前記各磁石は、それぞれ前記チャンバーの壁部内に埋め込まれていることが好ましい。
これにより、前記プラズマの影響を受け難くなり、前記プラズマによる前記各磁石の変質・劣化を防止することができる。
本発明のプラズマ処理装置では、前記磁界発生手段は、前記空間を取り巻くように設けられたコイルと、該コイルに電流を供給する電源を備えた電源回路とを有することが好ましい。
これにより、前記コイルに流す電流量を設定することにより、前記磁界の強さを容易に調整することができる。

本発明のプラズマ処理装置では、前記コイルは、前記チャンバーの壁部内に埋め込まれていることが好ましい。
これにより、前記コイルと前記プラズマとの接触による不具合を避けることができる。
本発明のプラズマ処理装置では、前記磁界の強さを調整する手段を有することが好ましい。
これにより、例えば、サイズの異なる前記ワークに対してプラズマ処理を行う際にも、前記磁界の及ぶ範囲を容易に調整することができ、前記ワークのサイズに応じた適切な範囲に前記荷電粒子を滞留させ易くすることができる。

本発明のプラズマ処理装置では、前記プラズマ供給手段は、前記ワークを介して互いに対向配置された一対の電極と、
該一対の電極の一方の電極と前記ワークとの間隙にガスを供給するガス供給手段と、
前記間隙に供給されたガスをプラズマ化するように、前記一対の電極間に高周波電圧を印加する高周波電源を備えた高周波電源回路とを有することが好ましい。
これにより、前記一対の電極の間隙が前記磁界で囲まれることとなり、この間隙中に前記荷電粒子を効果的に閉じ込めることができる。

本発明のプラズマ処理装置では、前記チャンバー内のガスを排気する排気手段を有することが好ましい。
これにより、前記ガスを容易にプラズマ化することができる。また、大気雰囲気との接触による前記ワークの汚染・酸化等を防止するとともに、プラズマ処理による反応生成物を前記チャンバー内から効果的に除去することができる。

本発明のプラズマ処理装置では、前記磁界発生手段の近傍における前記磁界の強さ（磁束密度）は、０．０１〜１テスラであることが好ましい。
これにより、前記ワークの外側の空間に十分な強さの磁界を生じさせることができるので、前記荷電粒子の進行方向を確実に変更することができる。その結果、前記荷電粒子が前記チャンバーの内壁面に付着するのをより確実に抑制することができる。

以下、本発明のプラズマ処理装置について、図示の好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明のプラズマ処理装置の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明のプラズマ処理装置の第１実施形態を模式的に示す縦断面図、図２は、図１に示すＡ−Ａ線断面図、図３は、図１に示すプラズマ処理装置の一部を拡大して示す部分拡大図である。なお、以下の説明では、図１中の上側を「上」、下側を「下」と言い、図２中の紙面手前側を「上」、紙面奥側を「下」と言う。

図１に示すプラズマ処理装置１は、ワーク１０に対して、成膜処理、エッチング加工、アッシング処理、親水化処理、撥水化処理等の各種プラズマ処理を施す装置である。
このプラズマ処理装置１は、チャンバー２と、ワーク１０を支持する第１の電極３と、第２の電極４と、各電極３、４間に高周波電圧を印加する高周波電源回路５と、チャンバー２内にガスを供給するガス供給部（ガス供給手段）６と、チャンバー２内のガスを排気する排気ポンプ（排気手段）７とを備えている。これらの各部のうち、第１の電極３および第２の電極４がチャンバー２内に設けられている。以下、各部について詳細に説明する。

ここで、プラズマ処理装置１の説明に先立って、ワーク１０について説明する。
ワーク１０は、プラズマ処理装置１により、第２の電極４に臨む面（以下、「処理面」とも言う。）１１に前述のようなプラズマ処理を施されるものである。
このようなワーク１０を構成する材料としては、例えば、Ｓｉ、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４のようなシリコン系材料、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗ、またはこれらの金属を含む合金のような各種金属系材料、ポリオレフィン、ポリイミドのような有機系材料、石英ガラス、ホウケイ酸ガラスのようなガラス材料、Ｃ、ＧａＡｓ等、またはこれらの材料の複合材料等が挙げられる。
ワーク１０の形状は、特に限定されず、平面視で長方形、正方形、円形、長円形等とされるが、本実施形態では、円形の板状をなしている。

チャンバー２は、内部の気密を保持し得る容器であり、内部を減圧（真空）状態にして使用されるため、内部と外部との圧力差に耐え得る耐圧性能を有するものとされる。
図１に示すチャンバー２は、軸線が水平方向に沿って配置されたほぼ円筒形をなすチャンバー本体２４と、チャンバー本体２４の左側開口部を封止する円形の側壁２５と、右側開口部を封止する円形の側壁２６とで構成されている。
このチャンバー２を構成する材料には、例えば、アルミやステンレス鋼のような各種金属材料、アルミナのような各種セラミックス材料等を用いることができる。

チャンバー２の上方にはガス供給口２２が、下方には排気口２３がそれぞれ設けられている。そして、ガス供給口２２にはガス供給部６が接続され、排気口２３には排気ポンプ７が接続されている。
なお、本実施形態では、チャンバー２は、導電性の高い金属材料で構成されており、接地線２１を介して電気的に接地されている。

第１の電極３は、円形の板状をなしており、ワーク１０の処理面１１と反対側の面全体を支持している。これにより、ワーク１０が不本意に変形しないよう支持することができ、また、ワーク１０の全体にわたって電界を付与することができる。
この第１の電極３は、チャンバー２の側壁２５の内壁面に、鉛直方向に沿って設けられており、これにより、第１の電極３は、チャンバー２を介して電気的に接地されている。なお、第１の電極３は、図２に示すように、チャンバー本体２４と同心状に設けられている。

第１の電極３のワーク１０を支持する面には、静電チャック（吸着機構）３１が設けられている。
この静電チャック３１は、誘電体層３１１と、誘電体層３１１内に埋め込まれた２つの吸着用電極３１２、３１２と、各吸着用電極３１２、３１２に互いに反対極性の電位を与える２つの電源３１３、３１３と、各吸着用電極３１２、３１２と各電源３１３、３１３とを接続する回路を開閉する２つのスイッチ３１４、３１４とを備えている。そして、各吸着用電極３１２、３１２に通電することによって誘電体層３１１に生じる静電力に基づいて、ワーク１０を誘電体層３１１に吸着することができる。

この静電チャック３１により、図１に示すように、ワーク１０を鉛直方向に沿って支持することができる。また、ワーク１０に多少の反りがあっても、静電チャック３１に吸着させることにより、その反りを矯正した状態でワーク１０をプラズマ処理に供することができる。
なお、第１の電極３のワーク１０を支持する面が水平方向に沿って設けられている場合には、静電チャック３１を省略することができる。
また、静電チャック３１を、例えば、真空チャック、メカニカルチャック等のワーク１０を保持するその他の手段で代替してもよい。

第２の電極４は、ワーク１０を介して、第１の電極３と対向して設けられている。なお、第２の電極４は、チャンバー２の側壁２６の内壁面から離間した（絶縁された）状態で設けられている。
この第２の電極４には、配線５１を介して高周波電源５２が接続されている。また、配線５１の途中には、マッチングボックス（整合器）５３が設けられている。これらの配線５１、高周波電源５２およびマッチングボックス５３により、高周波電源回路５が構成されている。

このような高周波電源回路５によれば、第１の電極３は接地されているので、第１の電極３と第２の電極４との間に高周波電圧が印加される。これにより、第１の電極３と第２の電極４との間隙には、高い周波数で向きが反転する電界が誘起される。
高周波の周波数は、特に限定されないが、１ｋＨｚ〜１００ＭＨｚ程度であるのが好ましく、１０〜６０ＭＨｚ程度であるのがより好ましい。
また、高周波の出力密度は、特に限定されないが、０．０１〜１０Ｗ／ｃｍ^２程度であるのが好ましく、０．１〜１Ｗ／ｃｍ^２程度であるのがより好ましい。

ガス供給部６は、チャンバー２内に所定のガスを供給するものである。
図１に示すガス供給部６は、ガスを発生または収納するガス供給源６１と、このガス供給源６１とガス供給口２２とを接続する配管６２と、配管６２の途中に設けられ、配管６２を流れるガスの流量を調整する流量制御器６３とを有している。
このガス供給部６によって供給されるガスは、高周波電圧（電界）の作用により、含まれるガス分子が電離してプラズマを生じるガスである。このようなガスとしては、例えば、キャリアガスと処理ガスとの混合ガス等が挙げられる。
このうち、キャリアガスとしては、例えば、Ｈｅガス、Ａｒガスのような希ガスやＨ_２ガスが挙げられる。

一方、処理ガスとしては、ワーク１０に施すプラズマ処理の種類に応じて異なる。
具体的には、ワーク１０に成膜処理を施す場合、処理ガスとしては、例えば、ＣＨＦ_３、Ｃ_２Ｆ_４、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_４Ｆ_８のようなフッ素系ガス、ＳｉＨ_４、ＳｉＨ_２Ｃｌ_２、ＳｉＣｌ_４のようなシラン系ガス、ＡｌＣｌ_４、ＷＦ_６のような金属のハロゲン化ガス等が挙げられる。

また、ワーク１０にエッチング加工を施す場合、ワーク１０を構成する材料に応じて処理ガスの種類が異なる。
具体的には、ワーク１０の構成材料が前述のようなシリコン系材料、ガラス材料および金属系材料である場合、処理ガスとしては、例えば、ＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６、ＳＦ_６、Ｃｌ_２、ＢＣｌ_３、ＣＣｌ_４、ＳｉＣｌ_４、ＨＢｒのようなハロゲン系ガスを含むガス等が挙げられる。

一方、ワーク１０の構成材料が前述のような有機系材料である場合、または、ワーク１０にアッシング処理を施す場合、処理ガスとしては、例えば、Ｏ_２のような酸素系ガスを含むガス等が挙げられる。
また、ワーク１０の処理面１１に親水化処理を施す場合、処理ガスとしては、例えば、Ｏ_３、Ｈ_２Ｏ等を含むガスを用いることができる。
また、ワーク１０の処理面１１に撥水化処理を施す場合、処理ガスとしては、例えば、前述のフッ素系ガスを含むガスを用いることができる。

排気ポンプ７は、チャンバー２内を排気するものであり、例えば、油回転ポンプ、ターボ分子ポンプ等で構成される。このようにチャンバー２内を排気して減圧することにより、ガスを容易にプラズマ化することができる。また、大気雰囲気との接触によるワーク１０の汚染・酸化等を防止するとともに、プラズマ処理による反応生成物をチャンバー２内から効果的に除去することができる。

なお、チャンバー２内の圧力は、ガス供給部６の動作状況に応じて、適宜設定される。
具体的には、ガス供給部６が動作していないとき、すなわち、チャンバー２内にガスが供給されていないときには、チャンバー２内の圧力を１Ｐａ以下に設定するのが好ましく、０．００１〜０．３Ｐａ程度に設定するのが好ましい。これにより、チャンバー２内を、実質的に残留ガスが存在しない状態とすることができ、残留ガスによるワーク１０への影響を抑制することができる。なお、チャンバー２内の圧力が前記下限値を下回ってもよいが、より排気速度が大きく高価な排気ポンプ７を用いる必要がある。

ところで、ガス供給部６によってチャンバー２内に供給されたガスは、チャンバー２内に拡散する。
この状態で、第１の電極３と第２の電極４との間に高周波電圧を印加すると、ガス中の分子が電離してプラズマを生じる。そして、このプラズマの作用により、ワーク１０に対して前述したような各種のプラズマ処理を施すことができる。すなわち、本実施形態では、一対の電極３、４、高周波電源回路５、およびガス供給部６により、ワーク１０の処理面１１に向けてプラズマを供給するプラズマ供給手段が構成されている。
このプラズマ中には、分子の電離によって生じた荷電粒子（イオンや電子）、活性化原子や分子（ラジカル）等が含まれている。

ここで、従来のプラズマ処理装置では、プラズマ処理の際に、上記のような荷電粒子や帯電した反応生成物（以下、省略して「荷電粒子」とも言う。）がチャンバーの内壁面等に多量に付着・堆積し、膜を形成していた。この膜は、何らかの原因で剥離すると、異物としてワークに付着し、ワークの機能を損なう不良要因となっていた。
また、この膜は、水分やガス等を吸収し易い。このため、チャンバー内を排気する際に、膜から水分やガスが継続的に放出されることとなり、排気に長時間を要したり、処理ガス中に混入することで意図しない処理品質になりかねないという問題が生じていた。
さらに、一旦形成されたこの膜を除去するメンテナンスには、多くの時間と手間・コストを必要としていた。このメンテナンスは、チャンバー内にクリーニングガスを導入して、高周波電圧のプラズマ放電によるドライクリーニング手法で膜を除去したり、膜の形成されたチャンバーパーツを取り外し外部で洗浄する方法により行われる。

しかし、クリーニングガスとして用いられるフッ素系ガスには、地球温暖化係数の高いものや、その排気に除害システムを必要とするものがあり、環境への負荷やコストがかかる。また、外部洗浄ではパーツ交換の手間やコストアップ、装置稼働率の低下といった弊害がある。
このような課題に対し、チャンバーの内壁面を加熱して膜の形成自体を抑制することが試みられてきたが、加熱に膨大なエネルギーを消費してしまい、コスト的にもエネルギー的にも非常に非効率であった。また、ワークに対して熱による変質・劣化を及ぼすおそれもあった。

そこで、本発明のプラズマ処理装置は、チャンバー内のワークの外側の空間に磁界を発生させる磁界発生手段を備え、この磁界の作用により、プラズマ中に含まれる荷電粒子が、ワークの外側の空間に移動するのを抑制するよう構成された。本実施形態にかかるプラズマ処理装置１は、図３に示すように、ワーク１０の処理面１１の法線にほぼ平行する向きに磁界を発生させ、荷電粒子Ｃの進行方向をチャンバー２の内壁面から遠ざかる向きに変更するよう構成された磁界発生手段８を備えている。

すなわち、荷電粒子Ｃには、磁界（磁力線Ｍ）中を進行する際にローレンツ力に基づく外力が作用するが、この外力は、荷電粒子Ｃの進行方向に対して常に直角に作用する。このため、荷電粒子Ｃがチャンバー２の内壁面（例えば、チャンバー本体２４の内壁面）に近付くように移動しても、前記外力によって進行方向が曲げられることとなる。
このようにして荷電粒子Ｃの進行方向が変更されることにより、荷電粒子Ｃは、チャンバー２の内壁面への付着が抑制されることとなる。また、上記のように荷電粒子Ｃの移動を制御すると、荷電粒子Ｃがワーク１０の内側の空間に閉じ込められ易くなるので、荷電粒子Ｃによるプラズマ処理の効率が向上するという利点もある。

さらに、プラズマ処理装置１では、磁界の作用でこのような異物付着を抑制するため、装置の磁界発生にかかるランニングコストを低減することができる。さらに、ワークに熱が加わることもないので、ワークが変質・劣化せず、ワークの構成材料が制限されないという利点もある。
また、特に、チャンバー２内を排気する場合、水分やガスの放出が抑制されるため、短時間で、かつ、より低い圧力まで減圧することができ、良好なプラズマ処理を効率よく（高いスループットで）行うこともできる。

本実施形態では、前記磁界発生手段が、磁石で構成されている。
すなわち、チャンバー２内の側壁２５のうち、図２に示す第１の電極３とチャンバー本体２４との間の領域には、円環状の磁石８１が埋め込まれている。さらに、側壁２６のうち、第２の電極４とチャンバー本体２４との間の領域にも、同様に、円環状の磁石８２が埋め込まれている。
これらの磁石８１、８２のうち、図３に示すように、それぞれ、左側にＳ極が位置し、右側にＮ極が位置するように配設されている。このように各磁石８１、８２が、互いに反対の極性を向かい合わせて配置されているため、各磁石８１、８２間には、磁石８２から磁石８１に向かう磁界が生じる。

本実施形態では、磁界発生手段８が各磁石８１、８２のような磁石で構成されているため、その構成を簡素化することができる。
また、特に、チャンバー２が磁性材料で構成されている場合には、磁石自らが発生する磁界によって磁石とチャンバー２との間に、図３に示すような磁気的引力Ｆが生じる。このため、固定手段を用いることなく、磁界発生手段８をチャンバー２に容易に固定することができ、また、その取り外しも容易となる。

ここで、図３に示す磁界発生手段８が発生する磁界の向きは、好ましくは、処理面１１の法線となす角度が、０〜３０°程度であればよく、より好ましくは、０〜２０°程度であればよい。磁界の向きが前記範囲内であれば、荷電粒子Ｃの進行方向を、チャンバー２の内壁面からより確実に遠ざける方向（角度）に変更することができる。このため、荷電粒子Ｃを、ワーク１０の内側の空間に閉じ込め易くなる。

また、ワーク１０の縁部を囲うように磁界が発生するように各磁石８１、８２を配置するのが好ましい。これにより、ワーク１０の内側に荷電粒子Ｃをより閉じ込め易くなるので、荷電粒子Ｃのチャンバー２の内壁面への付着をより確実に抑制または防止するとともに、ワーク１０に対するプラズマ処理を促進することができる。
また、各磁石８１、８２は、前述したように、それぞれ各側壁２５、２６内に埋め込まれているので、プラズマの影響を受け難くなる。このため、プラズマによる各磁石８１、８２の変質・劣化を防止することができる。

また、埋め込まれた各磁石８１、８２のチャンバー露出面がプラズマの影響を全く受けないようにするため、各磁石８１、８２を、表面に保護膜が形成された磁石や磁石のチャンバー面側に薄い保護層を設けた構造としてもよい。この保護膜（層）は、処理されるプラズマに応じて耐久性のある材料を適宜選択すればよい。
なお、各磁石８１、８２は、いかなる磁石であってもよいが、永久磁石または電磁石であるのが好ましい。永久磁石は、安価であるとともに、磁界の発生にエネルギーを必要としないので、装置の磁界発生にかかるランニングコストを必要としない。また、電磁石は、流される電流量に応じて磁界の強さが変化するため、必要に応じて磁界の強さを容易に調整可能な磁石として有用である。

永久磁石としては、いかなる種類の永久磁石をも用いることができ、例えば、フェライト磁石、希土類磁石、アルニコ磁石等が挙げられる。
また、電磁石は、例えば、磁心と、磁心の周囲に巻き回されたコイルとで構成される。このコイルに電流を流すことにより、磁心の両端を磁極とする磁界を発生させることができる。

また、磁界発生手段８が発生させる磁界の強さ（磁束密度）は、磁界発生手段８の近傍において、０．０１〜１テスラ程度であるのが好ましく、０．０５〜０．５テスラ程度であるのがより好ましい。これにより、ワーク１０の外側の空間に十分な強さの磁界を生じさせることができるので、荷電粒子Ｃの進行方向を前述のように確実に変更することができる。その結果、荷電粒子Ｃがチャンバー２の内壁面に付着するのをより確実に抑制することができる。なお、磁界の強さが前記上限値を超えた場合は、必要以上に磁界が強くなり、ワーク１０の被処理面内における処理品質（成膜厚やエッチング量等）をばらつかせるおそれがあるので、適切な強さである必要がある。

ところで、本実施形態では、プラズマ供給手段が、一対の電極３、４、高周波電源回路５、およびガス供給部６を有しているため、一対の電極３、４の間隙にプラズマが発生する。このため、前述の磁界発生手段８の作用により、一対の電極３、４の間隙が磁界で囲まれることとなり、この間隙中に荷電粒子Ｃを効果的に閉じ込めることができる。
なお、図１および図３に示す矢印Ｍは、磁界発生手段８によって発生した磁界による磁力線を示している。

次に、プラズマ処理装置１の作用（動作）を説明する。
第１の電極３の静電チャック３１に吸着されたワーク１０にプラズマ処理を施す際は、まず、チャンバー２を封止状態とした後、排気ポンプ７の作動により、各チャンバー２内を減圧状態とする。
次に、ガス供給部６を作動させ、チャンバー２内に所定のガスを供給する。供給されたガスは、チャンバー２内に充填される。

一方、高周波電源回路５を作動させ、一対の電極３、４間に高周波電圧を印加する。これにより、一対の電極３、４間に存在するガスの分子が電離し、プラズマが発生する。
発生したプラズマ中の荷電粒子やラジカルのうち、一部は、ワーク１０の処理面１１に接触し、処理面１１にプラズマ処理が施される。
例えば、成膜処理および撥水化処理は、処理ガス中の成分が処理面１１に付着・堆積して成膜されることによって行われる。また、エッチング加工およびアッシング処理は、プラズマ中の荷電粒子やラジカルが、ワーク１０を構成する材料と反応し、この反応生成物がワーク１０から脱離することによって行われる。さらに、親水化処理は、プラズマ中の荷電粒子やラジカルが処理面１１を改質することによって行われる。

ここで、プラズマ処理に寄与しない荷電粒子や、プラズマ処理に伴って発生した電荷を帯びた反応生成物は、一対の電極３、４間に滞在することとなる。
そして、これらの荷電粒子や反応生成物は、磁界発生手段８による磁界によって、ワーク１０の外側の空間に移動することが抑制される。したがって、荷電粒子や帯電した反応生成物がチャンバー２の内壁面に付着・堆積するのを確実に抑制することができる。
その結果、付着物（異物）による前述のような不具合の発生を確実に抑制して、良好なプラズマ処理を効率よく行うことができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明のプラズマ処理装置の第２実施形態について説明する。
図４は、第２実施形態にかかるプラズマ処理装置の一部を拡大して示す部分拡大図である。なお、図４に示す矢印Ｍは、磁界発生手段８によって発生した磁界による磁力線を示している。

以下、第２実施形態について説明するが、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態のプラズマ処理装置は、磁界発生手段の構成が異なること以外は、前記第１実施形態と同様である。
図４に示す磁界発生手段８は、コイル８５と、コイル８５に電流を供給する電源８６および電流をＯＮ／ＯＦＦするスイッチ８７を備えた電源回路とで構成されている。

コイル８５は、図４に示すように、円筒状をなすチャンバー本体２４の壁部内のほぼ全周にわたって埋め込まれている。このように設けられたコイル８５に電流を流すと、コイル８５の内外、すなわちチャンバー２内にも磁界が発生する。この磁界の向きは、コイル８５を流れる電流の向きに依存する。本実施形態では、磁界の向きが処理面１１の法線に対してほぼ平行であり、図４の左から右に向いている。
このような磁界発生手段８を備えたプラズマ処理装置１においても、前記第１実施形態と同様の作用・効果が得られる。

また、本実施形態では、磁界発生手段８がコイル８５と電源回路とで構成されているため、コイル８５に流す電流量を設定することにより、磁界の強さを容易に調整することができる。すなわち、電源回路は、磁界の強さを調整する手段として機能する。このような手段を用いて磁界の強さを調整することにより、例えば、サイズの異なるワーク１０に対してプラズマ処理を行う際にも、磁界の及ぶ範囲を容易に調整することができ、ワーク１０のサイズに応じた適切な範囲に荷電粒子を滞留させ易くすることができる。

コイル８５に流す電流量は、必要とする磁界の強さに応じて設定される。なお、磁界の強さは、コイル８５の巻数や巻く密度、チャンバー本体２４の円筒の内径等の条件によっても変化するため、これらの条件も考慮した上でコイル８５に流す電流量を決定すればよい。なお、コイル８５に流す電流は、直流であるのが好ましい。
また、磁界の強さは、コイル８５に近いほど強くなる。したがって、コイル８５の配設位置を適宜設定することにより、荷電粒子Ｃの付着を確実に抑制すべき箇所を容易に選択することができる。これにより、例えば、チャンバー２の内壁面のうち、荷電粒子Ｃが付着してなる膜が剥離した場合にワーク１０に悪影響を及ぼす可能性が高い箇所に対して、荷電粒子Ｃの付着を重点的に抑制することが可能となる。
なお、コイル８５がチャンバー本体２４の壁部内に埋め込まれているため、コイル８５とプラズマとの接触による不具合（例えば、コイル８５がスパッタリングされる等）を避けることができる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明のプラズマ処理装置の第３実施形態について説明する。
図５は、第３実施形態にかかるプラズマ処理装置を模式的に示す縦断面図である。なお、図５に示す矢印Ｍは、磁界発生手段８によって発生した磁界による磁力線を示している。

以下、第３実施形態について説明するが、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態のプラズマ処理装置は、プラズマ供給手段の構成が異なること以外は、前記第１実施形態と同様である。
図５に示すプラズマ処理装置１は、図１に示すチャンバー２の左側の側壁２６の一部が左側に突出し、その部分の内部が拡張されている。

そして、この拡張された部分に、プラズマ供給手段が設けられている。
このプラズマ供給手段は、チャンバー２内の左側の側壁２６付近に設けられ、放電管９１と、放電管９１の外周に巻き回された誘導コイル９２と、誘導コイル９２の両端に高周波電圧を印加する電源回路９３と、放電管９１の左側端部に所定のガスを供給するガス供給部９４とを有している。また、一対の電極３、４は、省略されている。

電源回路９３は、配線９３１を介して誘導コイル９２に接続された高周波電源９３２と、配線９３１の途中に設けられたマッチングボックス（整合器）９３３とを有している。
また、ガス供給部９４は、ガスを発生また収納するガス供給源９４１と、このガス供給源９４１とチャンバー２内とを接続する配管９４２と、配管９４２の途中に設けられ、配管９４２を流れるガスの流量を調整する流量制御器９４３とを有している。

かかるプラズマ供給手段は、誘導コイル９２に高周波電圧を印加し、高周波電圧に伴って生じる電磁場の作用により、放電管９１内に供給されたガス中の分子を解離（電離）してプラズマ化する。そして、このようにして得られたプラズマが、処理面１１に向けて供給される。
このようなプラズマ供給手段を備えたプラズマ処理装置１においても、前記第１実施形態と同様の作用・効果が得られる。

また、本実施形態にかかるプラズマ供給手段によれば、ガス中の分子に加えられるエネルギーが大きいため、プラズマ化し難いガスも容易にプラズマ化することができる。これにより、例えば、プラズマ処理の効率が高いガスや、より安価なガス等、必要に応じてより多くの種類のガスを使うことができる。
なお、放電管９１を構成する材料としては、例えば、石英ガラスのようなガラス材料、アルミナのようなセラミックス材料等が挙げられる。また、誘導コイル９２中には、水（冷却剤）が流通しており、誘導コイル９２が過熱されるのを防止している。
さらに、ワーク１０を支持する静電チャック３１には、図示しない冷却手段が設けられている。これにより、ワーク１０を確実に冷却し、プラズマの熱によってワーク１０が変質・劣化するのを防止することができる。

以上、本発明のプラズマ処理装置について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、プラズマ処理装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成と置換することができ、または、任意の構成のものを付加することもできる。
例えば、プラズマ供給手段は、前記各実施形態にかかる構成に限られず、ガスを供給するガス供給手段と、ガス中の分子を励起する励起手段とを備えたものであればよい。このうち、励起手段としては、例えば、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）方式、マグネトロン方式、ヘリコン方式等による各手段が挙げられる。
また、前記各実施形態では、減圧雰囲気中でのプラズマ処理について説明したが、このプラズマ処理は、大気雰囲気中のプラズマ（大気圧プラズマ）を用いた処理であってもよい。この場合、排気手段は、必要に応じて省略することができる。

本発明のプラズマ処理装置の第１実施形態を模式的に示す縦断面図である。 図１に示すＡ−Ａ線断面図である。 図１に示すプラズマ処理装置の一部を拡大して示す部分拡大図である。 第２実施形態にかかるプラズマ処理装置の一部を拡大して示す部分拡大図である。 第３実施形態にかかるプラズマ処理装置を模式的に示す縦断面図である。

符号の説明

１……プラズマ処理装置 ２……チャンバー ２１……接地線 ２２……ガス供給口 ２３……排気口 ２４……チャンバー本体 ２５、２６……側壁 ３……第１の電極 ３１……静電チャック ３１１……誘電体層 ３１２……吸着用電極 ３１３……電源 ３１４……スイッチ ４……第２の電極 ５……高周波電源回路 ５１……配線 ５２……高周波電源 ５３……マッチングボックス ６……ガス供給部 ６１……ガス供給源 ６２……配管 ６３……流量制御器 ７……排気ポンプ ８……磁界発生手段 ８１、８２……磁石 ８５……コイル ８６……電源 ８７……スイッチ ９１……放電管 ９２……誘導コイル ９３……電源回路 ９３１……配線 ９３２……高周波電源 ９３３……マッチングボックス ９４……ガス供給部 ９４１……ガス供給源 ９４２……配管 ９４３……流量制御器 １０……ワーク １１……処理面 Ｍ……磁力線 Ｃ……荷電粒子 Ｆ……磁気的引力

Claims (12)

1. ワークを収納するチャンバーと、
   前記ワークの処理面に向けてプラズマを供給するプラズマ供給手段とを有し、
   前記プラズマにより、前記処理面にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、
   前記チャンバー内のうち、前記ワークの外側の空間に磁界を発生させる磁界発生手段を備え、前記磁界の作用により、前記プラズマ中に含まれる荷電粒子が前記空間側に移動するのを抑制することを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 前記磁界の向きが前記処理面の法線となす角度は、０〜３０°である請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記磁界発生手段は、前記ワークの縁部を囲うように前記磁界を発生させる請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記磁界発生手段は、前記空間を介して、互いに反対の極性を向かい合わせて設けられた２つの磁石を有する請求項１ないし３のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
5. 前記各磁石は、それぞれ永久磁石または電磁石で構成されている請求項４に記載のプラズマ処理装置。
6. 前記各磁石は、それぞれ前記チャンバーの壁部内に埋め込まれている請求項４または５に記載のプラズマ処理装置。
7. 前記磁界発生手段は、前記空間を取り巻くように設けられたコイルと、該コイルに電流を供給する電源を備えた電源回路とを有する請求項１ないし６のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
8. 前記コイルは、前記チャンバーの壁部内に埋め込まれている請求項７に記載のプラズマ処理装置。
9. 前記磁界の強さを調整する手段を有する請求項７または８に記載のプラズマ処理装置。
10. 前記プラズマ供給手段は、前記ワークを介して互いに対向配置された一対の電極と、
    該一対の電極の一方の電極と前記ワークとの間隙にガスを供給するガス供給手段と、
    前記間隙に供給されたガスをプラズマ化するように、前記一対の電極間に高周波電圧を印加する高周波電源を備えた高周波電源回路とを有する請求項１ないし９のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
11. 前記チャンバー内のガスを排気する排気手段を有する請求項１ないし１０のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
12. 前記磁界発生手段の近傍における前記磁界の強さ（磁束密度）は、０．０１〜１テスラである請求項１ないし１１のいずれかに記載のプラズマ処理装置。

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