(57)【要約】【課題】イオンの中性化効率に優れると共に、エッチングに用いる場合に十分なエッチングを行うことが可能な中性粒子ビーム処理装置を提供する。【解決手段】本発明に係る中性粒子ビーム処理装置１００は、チャンバ１と、コイル２と、バイアス用電極３と、コイルによって生成されたプラズマ中のイオンが通過して該イオンを中性化するための中性化用電極４と、コイルに高周波電力を印加する第１高周波電源５と、バイアス用電極に直流電力を印加する直流電源６と、中性化用電極に高周波電力を印加する第２高周波電源７と、パルス変調手段８と、を備える。パルス変調手段は、第１高周波電源からの電力の印加をオンにするときに、直流電源及び第２高周波電源からの各電力の印加をオフにし、第１高周波電源からの電力の印加をオフにするときに、直流電源及び第２高周波電源からの各電力の印加をオンにする制御を行う。【選択図】図１
2018173227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中性粒子ビームを生成する生成室が上部に設けられ、前記中性粒子ビームによって基板を処理する処理室が下部に設けられたチャンバと、
前記チャンバの外部において前記生成室の周りに配設され、前記生成室に供給された処理ガスをプラズマ化するためのコイルと、
前記チャンバ内の前記生成室において前記コイルの上方に配設されたバイアス用電極と、
前記チャンバ内の前記生成室において前記コイルの下方に配設され、前記コイルによって生成されたプラズマ中のイオンが通過して該イオンを中性化するための中性化用電極と、
前記コイルに高周波電力を印加する第１高周波電源と、
前記バイアス用電極に直流電力を印加する直流電源と、
前記中性化用電極に高周波電力を印加する第２高周波電源と、
前記第１高周波電源、前記直流電源及び前記第２高周波電源からの各電力の印加のオン・オフを制御するパルス変調手段と、
を備え、
前記パルス変調手段は、前記第１高周波電源からの電力の印加をオンにするときに、前記直流電源及び前記第２高周波電源からの各電力の印加をオフにし、前記第１高周波電源からの電力の印加をオフにするときに、前記直流電源及び前記第２高周波電源からの各電力の印加をオンにする、
ことを特徴とする中性粒子ビーム処理装置。
【請求項２】
前記生成室に供給される処理ガスは、Ｃｌ２ガス又はＳＦ６ガスであり、
前記直流電源は、前記バイアス用電極に負電圧の直流電力を印加する、
ことを特徴とする請求項１に記載の中性粒子ビーム処理装置。
【請求項３】
前記生成室に供給される処理ガスは、Ａｒガス又はＨｅガスであり、
前記直流電源は、前記バイアス用電極に正電圧の直流電力を印加する、
ことを特徴とする請求項１に記載の中性粒子ビーム処理装置。
【請求項４】
前記生成室に供給される処理ガスは、Ｃｌ２ガス又はＳＦ６ガスと、Ａｒガス又はＨｅガスとの混合ガスであり、
前記直流電源は、前記バイアス用電極に負電圧の直流電力と正電圧の直流電力とを交互に印加する、
ことを特徴とする請求項１に記載の中性粒子ビーム処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオンの中性化効率に優れると共に、エッチングに用いる場合に十分なエッチングを行うことが可能な中性粒子ビーム処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、チャンバ内に所定の処理ガスを供給してこれをプラズマ化し、プラズマ中のイオン等によって、チャンバ内に配置された基板にエッチング処理等のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
正イオンや負イオンなどの荷電粒子を基板に照射するプラズマ処理装置の場合、基板が絶縁物であると、基板に電荷が蓄積するチャージアップ現象が生じて、基板を処理できなくなるという問題がある。また、空間電荷効果でイオンビームが発散するため、極めて微細な加工を行うことができないという問題もある。【０００４】
このため、近年、プラズマ中のイオンを中性化して中性粒子ビームを生成し、この中性粒子ビームを用いて基板にエッチング処理等を施す中性粒子ビーム処理装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特許文献２で提案されている中性粒子ビーム処理装置は、中性粒子ビームを生成する生成室が上部に設けられ、中性粒子ビームによって基板を処理する処理室が下部に設けられたチャンバと、チャンバの外部において生成室の周りに配設され、生成室に供給された処理ガスをプラズマ化するためのコイルと、チャンバ内の生成室においてコイルの上方に配設されたバイアス用電極（特許文献２ではグリッド電極）と、チャンバ内の生成室においてコイルの下方に配設され、コイルによって生成されたプラズマ中の通過するイオンを中性化するための中性化用電極（特許文献２では、オリフィス電極）と、を備えている（特許文献２の図４等参照）。【０００５】
より具体的には、特許文献２には、コイルに１３．５６ＭＨｚの高周波電力を印加し、バイアス用電極（グリッド電極）に４００ｋＨｚの高周波電力を印加し、中性化用電極（オリフィス電極）を接地することが記載されている（特許文献２の段落００１８、００２１）。そして、特許文献２には、コイルへの高周波電力の印加のタイミングと、バイアス用電極（グリッド電極）への高周波電力の印加のタイミングとを同期させて、コイルへの高周波電力の印加をオンにするときには、バイアス用電極（グリッド電極）への高周波電力の印加をオフにし、コイルへの高周波電力の印加をオフにするときには、バイアス用電極（グリッド電極）への高周波電力の印加をオンにすることが記載されている（特許文献２の段落００２２〜００２７、図３等）。【０００６】
特許文献２に記載の中性粒子ビーム処理装置によれば、前述のプラズマ処理装置において生じるチャージアップ現象等の問題を解決できると考えられる。【０００７】
しかしながら、特許文献２に記載の装置では、生成室にあるプラズマ中のイオンを中性化用電極に向けて加速させる役割を担うのが、中性化用電極から離れたバイアス用電極のみである。中性化用電極はイオンの中性化のみを行っているに過ぎない。このため、特許文献２に記載の装置では、イオンの中性化効率が必ずしも十分ではないおそれがある。
また、中性粒子ビーム処理装置を基板のエッチングに用いる場合、中性粒子ビームにできるだけ大きな運動エネルギーを与えることが重要である。しかしながら、特許文献２に記載の装置では、中性化用電極から離れた位置にあるバイアス用電極によって運動エネルギーを与えられたイオンが、中性化用電極に到達するまでの間に、プラズマ中の他の粒子と衝突する機会があり、運動エネルギーのロスが生じることで、必ずしも十分なエッチングを行うことができないおそれもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】日本国特開２００８−２４４２２４号公報
【特許文献２】日本国特許第４０７３１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するべくなされたものであり、イオンの中性化効率に優れると共に、例えばエッチングに用いる場合に十分なエッチングを行うことが可能な中性粒子ビーム処理装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するため、本発明は、中性粒子ビームを生成する生成室が上部に設けられ、前記中性粒子ビームによって基板を処理する処理室が下部に設けられたチャンバと、前記チャンバの外部において前記生成室の周りに配設され、前記生成室に供給された処理ガスをプラズマ化するためのコイルと、前記チャンバ内の前記生成室において前記コイルの上方に配設されたバイアス用電極と、前記チャンバ内の前記生成室において前記コイルの下方に配設され、前記コイルによって生成されたプラズマ中のイオンが通過して該イオンを中性化するための中性化用電極と、前記コイルに高周波電力を印加する第１高周波電源と、前記バイアス用電極に直流電力を印加する直流電源と、前記中性化用電極に高周波電力を印加する第２高周波電源と、前記第１高周波電源、前記直流電源及び前記第２高周波電源からの各電力の印加のオン・オフを制御するパルス変調手段と、を備え、前記パルス変調手段は、前記第１高周波電源からの電力の印加をオンにするときに、前記直流電源及び前記第２高周波電源からの各電力の印加をオフにし、前記第１高周波電源からの電力の印加をオフにするときに、前記直流電源及び前記第２高周波電源からの各電力の印加をオンにする、
ことを特徴とする中性粒子ビーム処理装置を提供する。【００１１】
本発明に係る中性粒子ビーム処理装置によれば、パルス変調手段によって、第１高周波電源からの電力の印加（コイルへの高周波電力の印加）がオフにされるときに、直流電源及び第２高周波電源からの各電力の印加（バイアス用電極への直流電力の印加及び中性化用電極への高周波電力の印加）がオンにされることになる。仮に、直流電源からバイアス用電極に負電圧の直流電力が印加されるのであれば、生成室にあるプラズマ中の負イオンは、バイアス用電極の斥力によって中性化用電極に向けて加速すると共に、中性化用電極に印加される高周波電力の電圧が正のときに中性化用電極の引力によって中性化用電極に引き込まれることになる。また、直流電源からバイアス用電極に正電圧の直流電力が印加されるのであれば、生成室にあるプラズマ中の正イオンは、バイアス用電極の斥力によって中性化用電極に向けて加速すると共に、中性化用電極に印加される高周波電力の電圧が負のときに中性化用電極の引力によって中性化用電極に引き込まれることになる。何れの場合も、生成室にあるプラズマ中のイオンを中性化用電極に引き込む役割を担うのは、バイアス用電極及び中性化電極の双方である。このため、イオンの中性化効率を高めることが可能である。
また、本発明に係る中性粒子ビーム処理装置によれば、中性化電極によって中性化電極近傍にあるイオンが積極的に引き込まれるため、プラズマ中の他の粒子と衝突することによる運動エネルギーのロスが少ないイオンを中性化することができる。また、イオンの運動エネルギーが中性化電極に印加する高周波電力に追従し易いため、中性粒子ビームの運動エネルギーを制御し易くなる。このため、十分なエッチングを行うことが可能である。
以上のように、本発明に係る中性粒子ビーム処理装置によれば、イオンの中性化効率に優れると共に、例えばエッチングに用いる場合に十分なエッチングを行うことが可能である。ただし、本発明に係る中性粒子ビーム処理装置は、基板のエッチング用途に限らず、基板の成膜用途に用いることも可能である。【００１２】
ここで、前記生成室に供給される処理ガスが、Ｃｌ２ガス又はＳＦ６ガスである場合には、プラズマ中には主として負イオンであるＣｌ−又はＳＦ６−が生成されることになる。このため、前記直流電源は、前記バイアス用電極に負電圧の直流電力を印加することが好ましい。
上記の好ましい構成によれば、生成室にあるプラズマ中の負イオン（Ｃｌ−又はＳＦ６−）が、バイアス用電極の斥力によって中性化用電極に向けて加速するため、負イオンの中性化効率を高めることが可能である。【００１３】
また、前記生成室に供給される処理ガスが、Ａｒガス又はＨｅガスである場合には、プラズマ中には主として正イオンであるＡｒ＋又はＨｅ＋が生成されることになる。このため、前記直流電源は、前記バイアス用電極に正電圧の直流電力を印加することが好ましい。
上記の好ましい構成によれば、生成室にあるプラズマ中の正イオン（Ａｒ＋又はＨｅ＋）が、バイアス用電極の斥力によって中性化用電極に向けて加速するため、正イオンの中性化効率を高めることが可能である。【００１４】
さらに、前記生成室に供給される処理ガスが、Ｃｌ２ガス又はＳＦ６ガスと、Ａｒガス又はＨｅガスとの混合ガスである場合には、プラズマ中には、負イオンであるＣｌ−又はＳＦ６−と、正イオンであるＡｒ＋又はＨｅ＋との双方が生成されることになる。このため、前記直流電源は、前記バイアス用電極に負電圧の直流電力と正電圧の直流電力とを交互に印加することが好ましい。
上記の好ましい構成によれば、バイアス用電極に負電圧の直流電力が印加されるタイミングにおいては、生成室にあるプラズマ中の負イオン（Ｃｌ−又はＳＦ６−）が、バイアス用電極の斥力によって中性化用電極に向けて加速する一方、バイアス用電極に正電圧の直流電力が印加されるタイミングにおいては、生成室にあるプラズマ中の正イオン（Ａｒ＋又はＨｅ＋）が、バイアス用電極の斥力によって中性化用電極に向けて加速することになる。このため、負イオン及び正イオンの双方の中性化効率を高めることが可能である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、イオンの中性化効率に優れると共に、例えばエッチングに用いる場合に十分なエッチングを行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る中性粒子ビーム処理装置の概略構成例を示す模式断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態におけるコイル、バイアス用電極及び中性化用電極への印加電力の電圧を模式的に示す説明図である。
【図３】本発明の第２実施形態におけるコイル、バイアス用電極及び中性化用電極への印加電力の電圧を模式的に示す説明図である。
【図４】本発明の第３実施形態におけるコイル、バイアス用電極及び中性化用電極への印加電力の電圧を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明の実施形態（第１実施形態〜第３実施形態）について説明する。
最初に、第１実施形態〜第３実施形態に共通する中性粒子ビーム処理装置の構成について説明し、その後に、各実施形態について順に説明する。
【００１８】
＜中性粒子ビーム処理装置の構成＞
図１は、本発明の実施形態（第１実施形態〜第３実施形態）に係る中性粒子ビーム処理装置の概略構成例を示す模式断面図である。
図１に示すように、本実施形態に係る中性粒子ビーム処理装置１００は、チャンバ１と、コイル２と、バイアス用電極３と、中性化用電極４と、第１高周波電源５と、直流電源６と、第２高周波電源７と、パルス変調手段８とを備えている。また、本実施形態に係る中性粒子ビーム処理装置１００は、ガス供給源９と、載置台１０と、真空ポンプ２０とを備えている。
【００１９】
チャンバ１には、中性粒子ビームを生成する生成室１１が上部に設けられ、中性粒子ビームによって載置台１０に載置された基板Ｓを処理する処理室１２が下部に設けられている。具体的には、中性化用電極４と中性化用電極４より上側の領域とが生成室１１に相当し、中性化用電極４より下側の領域が処理室１２に相当する。真空ポンプ２０は、処理室１２内に連通する配管（図示せず）に接続されており、中性粒子ビームによって基板Ｓを処理する際、真空ポンプ２０による真空引きによってチャンバ１内が減圧される。
【００２０】
コイル２は、チャンバ１の外部において生成室１１の周りに配設され、ガス供給源９から生成室１１に供給された処理ガスをプラズマ化するためのコイルである。
【００２１】
バイアス用電極３は、チャンバ１内の生成室１１においてコイル２の上方に配設されている。バイアス用電極３には、ガス供給源９から生成室１１に供給された処理ガスが通過し得るように、多数の穴が設けられている。
【００２２】
中性化用電極４は、チャンバ１内の生成室１１においてコイル２の下方に配設され、コイル２によって生成されたプラズマ中のイオンが通過して該イオンを中性化するための電極である。中性化用電極４は、グラファイト等の導電体で形成されており、多数のオリフィスが形成されている。
中性化用電極４に形成されたオリフィスの内部を通過する負イオンは、主として、オリフィスの周壁の固体表面近傍において中性化されるか、或いは、オリフィスの内部に残留している処理ガスとの電荷交換によって中性化され、中性粒子ビームとなる。また、中性化用電極４に形成されたオリフィスの内部を通過する正イオンは、主として、オリフィスの周壁の固体表面近傍において中性化されるか、オリフィスの内部に残留している処理ガスとの電荷交換によって中性化されるか、或いは、中性化用電極の表面から放出された電子と衝突して再結合することによって中性化され、中性粒子ビームとなる。
【００２３】
第１高周波電源５は、コイル２に高周波電力を印加する。コイル２に印加する高周波電力の周波数は、例えば１００ＭＨｚとされる。第１高周波電源５からコイル２に高周波電力が印加されることで磁界が形成され、この磁界によって誘起される電界により、生成室１１に供給された処理ガスがプラズマ化する。すなわち、第１高周波電源５及びコイル２によって、誘導結合プラズマ（Inductively Coupled Plasma）が生成される。
【００２４】
直流電源６は、バイアス用電極３に直流電力を印加する。後述の第１実施形態では、直流電源６は、バイアス用電極３に負電圧の直流電力を印加する。また、後述の第２実施形態では、直流電源６は、バイアス用電極３に正電圧の直流電力を印加する。さらに、後述の第３実施形態では、直流電源６は、バイアス用電極３に負電圧の直流電力と正電圧の直流電力とを交互に印加する。何れの実施形態でも、直流電源６が印加する電圧の絶対値は、例えば１００Ｖとされる。
【００２５】
第２高周波電源７は、中性化用電極４に高周波電力を印加する。中性化用電極４に印加する高周波電力の周波数は、コイル２に印加する高周波電力の周波数よりも低く、例えば６００ｋＨｚとされる。
【００２６】
パルス変調手段８は、出力信号の周波数やデューティ比が可変のパルス発生器８１と、パルス発生器８１の出力信号（パルス信号）に応じてオン・オフが切り替わるスイッチ８２、８３、８４とを具備する。スイッチ８２は、第１高周波電源５の出力端に接続され、スイッチ８３は、直流電源６の出力端に接続され、スイッチ８４は、第２高周波電源７の出力端に接続されている。パルス発生器８１から出力されるパルス信号のオン・オフに応じて、スイッチ８２〜８４のオン・オフが切り替わることで、第１高周波電源５、直流電源６及び第２高周波電源７からの各電力の印加のオン・オフが制御されることになる。
【００２７】
＜第１実施形態＞
以下、上記に説明した概略構成を有する中性粒子ビーム処理装置１００の第１実施形態について説明する。
図２は、第１実施形態におけるコイル２、バイアス用電極３及び中性化用電極４への印加電力の電圧を模式的に示す説明図である。図２（ａ）は、各印加電力の電圧を示す図であり、図２（ａ）に示すＶｓは、第１高周波電源５からコイル２に印加する高周波電力の電圧を意味し、Ｖｂは、直流電源６からバイアス用電極３に印加する直流電力の電圧を意味し、Ｖｎは、第２高周波電源７から中性化用電極４に印加する高周波電力の電圧を意味する。図２（ｂ）は、図２（ａ）の時点Ｔａにおける生成室１１内のプラズマの状態を模式的に示す図である。図２（ｃ）は、図２（ａ）の時点Ｔｂにおける生成室１１内のプラズマの状態を模式的に示す図である。
図２（ａ）に示すように、パルス変調手段８は、第１高周波電源５からの電力の印加をオンにするとき（電圧Ｖｓがオンのとき）に、直流電源６及び第２高周波電源７からの各電力の印加をオフにする（電圧Ｖｂ及び電圧Ｖｎをオフにする）。一方、パルス変調手段８は、第１高周波電源５からの電力の印加をオフにするとき（電圧Ｖｓがオフのとき）に、直流電源６及び第２高周波電源７からの各電力の印加をオンにする（電圧Ｖｂ及び電圧Ｖｎをオンにする）。
【００２８】
パルス変調手段８が具備するパルス発生器８１の出力信号の周波数は、例えば、５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚ程度に設定される。また、パルス変調手段８が具備するパルス発生器８１の出力信号のデューティ比（オンデューティ比）は、例えば、５％〜９５％程度に設定される。パルス発生器８１から出力されるパルス信号がオンのとき、スイッチ８２がオンになり、第１高周波電源５からコイル２に印加する高周波電力の電圧Ｖｓがオンになる。一方、パルス発生器８１から出力されるパルス信号がオフのとき、スイッチ８３、８４がオンになり、直流電源６からバイアス用電極３に印加する直流電力の電圧Ｖｂと、第２高周波電源７から中性化用電極４に印加する高周波電力の電圧Ｖｎとがオンになる。パルス発生器８１の出力信号の周波数に応じて、図２（ａ）に示す各電圧Ｖｓ、Ｖｂ及びＶｎのオン・オフの切り替え周波数が決まり、パルス発生器８１の出力信号のデューティ比に応じて、図２（ａ）に示す各電圧Ｖｓ、Ｖｂ及びＶｎのオン・オフの時間比率が決まることになる。
【００２９】
第１実施形態では、ガス供給源９から生成室１１に供給される処理ガスは、Ｃｌ２ガス又はＳＦ６ガスである。したがい、生成室１１で生成されるプラズマ中には主として負イオンであるＣｌ−又はＳＦ６−が生成されることになる。このため、第１実施形態では、図２（ａ）に示す時点Ｔａのように、直流電源６からの印加がオンの際に、直流電源６がバイアス用電極３に負電圧Ｖｂの直流電力を印加する。これにより、図２（ｂ）に示すように、生成室１１にあるプラズマ中の負イオン（Ｃｌ−又はＳＦ６−）が、バイアス用電極３の斥力Ｆｒによって中性化用電極４に向けて加速する。この斥力Ｆｒは、負イオンがバイアス用電極３に近い位置にあるほど大きく、中性化用電極４に近づくにつれて小さくなる。また、生成室１１にあるプラズマ中の負イオンが、中性化用電極４に印加される高周波電力の電圧Ｖｎが正のときに中性化用電極４の引力Ｆａによって中性化用電極４に引き込まれることになる。この引力Ｆａは、負イオンが中性化用電極４に近い位置にあるほど大きくなる。以上のようにして、負イオンの中性化効率を高めることが可能である。
【００３０】
なお、ガス供給源９から生成室１１に供給される処理ガスがＳＦ６ガスである場合、生成されるプラズマ中に、負イオンであるＳＦ６−以外に、正イオンであるＳＦ５＋が存在する場合も考えられる。この正イオンは、図２（ａ）に示す時点Ｔｂのように、コイル２に印加する高周波電力の電圧Ｖｓがオンのときに電子温度が高くなって多く生成されると考えられる。したがい、コイル２に印加する高周波電力の電圧Ｖｓがオンのときに、仮にバイアス用電極３に印加する直流電力の電圧Ｖｂをオン（負電圧）にした状態（すなわち、直流電力の電圧Ｖｂを常時オンにした状態）では、バイアス用電極３に多くの正イオン（ＳＦ５＋）が蓄積されることで、バイアス用電極３を負電圧に維持することが妨げられると考えられる。したがい、前述のように、第１高周波電源５からの電力の印加をオンにするとき（電圧Ｖｓがオンのとき）に、直流電源６からの電力の印加をオフにする（電圧Ｖｂをオフにする）ことで、バイアス用電極３への正イオン（ＳＦ５＋）の蓄積を防止している。第１高周波電源５からコイル２への電力の印加をオンにするとき（電圧Ｖｓがオンのとき）には、直流電源６からバイアス用電極３への電力の印加をオフにする（電圧Ｖｂをオフにする）と共に、第２高周波電源７から中性化用電極４への電力の印加をオフにする（電圧Ｖｎをオフにする）ため、図２（ｃ）に示すように、生成室１１にあるプラズマ中の正イオン（ＳＦ５＋）には、バイアス用電極３の斥力や中性化用電極４の引力が働くことがない。
【００３１】
＜第２実施形態＞
図３は、第２実施形態におけるコイル２、バイアス用電極３及び中性化用電極４への印加電力の電圧Ｖｓ、Ｖｂ及びＶｎを模式的に示す説明図である。図３（ａ）は、各印加電力の電圧を示す図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）の時点Ｔｃにおける生成室１１内のプラズマの状態を模式的に示す図である。
第２実施形態は、第１実施形態と比べて、ガス供給源９から生成室１１に供給される処理ガスの種類と、直流電源６がバイアス用電極３に印加する電圧Ｖｂの極性とが異なる。他の部分については、第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる点についてのみ、以下に説明する。
【００３２】
第２実施形態では、ガス供給源９から生成室１１に供給される処理ガスは、Ａｒガス又はＨｅガスである。したがい、生成室１１で生成されるプラズマ中には主として正イオンであるＡｒ＋又はＨｅ＋が生成されることになる。このため、第２実施形態では、図３（ａ）に示す時点Ｔｃのように、直流電源６からの印加がオンの際に、直流電源６がバイアス用電極３に正電圧Ｖｂの直流電力を印加する。これにより、図３（ｂ）に示すように、生成室１１にあるプラズマ中の正イオン（Ａｒ＋又はＨｅ＋）が、バイアス用電極３の斥力Ｆｒによって中性化用電極４に向けて加速する。この斥力Ｆｒは、正イオンがバイアス用電極３に近い位置にあるほど大きく、中性化用電極４に近づくにつれて小さくなる。また、生成室１１にあるプラズマ中の正イオンが、中性化用電極４に印加される高周波電力の電圧Ｖｎが負のときに中性化用電極４の引力Ｆａによって中性化用電極４に引き込まれることになる。この引力Ｆａは、正イオンが中性化用電極４に近い位置にあるほど大きくなる。以上のようにして、正イオンの中性化効率を高めることが可能である。
【００３３】
＜第３実施形態＞
図４は、第３実施形態におけるコイル２、バイアス用電極３及び中性化用電極４への印加電力の電圧Ｖｓ、Ｖｂ及びＶｎを模式的に示す説明図である。図４（ａ）は、各印加電力の電圧を示す図であり、図４（ｂ）は、第３実施形態における直流電源６及びパルス変調手段８の具体的構成例を示す図である。
第３実施形態は、第１実施形態と比べて、ガス供給源９から生成室１１に供給される処理ガスの種類と、直流電源６がバイアス用電極３に印加する電圧Ｖｂの極性とが異なる。他の部分については、第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる点についてのみ、以下に説明する。
【００３４】
第３実施形態では、ガス供給源９から生成室１１に供給される処理ガスは、Ｃｌ２ガス又はＳＦ６ガスと、Ａｒガス又はＨｅガスとの混合ガスである。したがい、生成室１１で生成されるプラズマ中には、負イオンであるＣｌ−又はＳＦ６−と、正イオンであるＡｒ＋又はＨｅ＋との双方が生成されることになる。このため、第３実施形態では、図４（ａ）に示すように、直流電源６からの印加がオンの際に、パルス変調手段８によって、直流電源６からバイアス用電極３に負電圧Ｖｂの直流電力と正電圧Ｖｂの直流電力とが交互に印加される。図４（ａ）に示す例では、直流電源６からの印加がオンになった際（第１高周波電源５からの印加がオフになった際）に、先に負電圧Ｖｂの直流電力が印加され、次に直流電源６からの印加がオンになった際（第１高周波電源５からの印加がオフになった際）に、正電圧Ｖｂの直流電力が印加されている。
具体的には、第３実施形態では、例えば、図４（ｂ）に示すように、直流電源６を、負電圧Ｖｂの直流電力を出力する直流電源６ａと、正電圧Ｖｂの直流電力を出力する直流電源６ｂとを具備する構成とする。また、パルス変調手段８のスイッチ８３を、直流電源６ａの出力端に接続されるスイッチ８３ａと、直流電源６ｂの出力端に接続されるスイッチ８３ｂとを具備する構成とする。そして、パルス発生器８１から出力されるパルス信号のオン・オフに応じて、スイッチ８３ａ、８３ｂのオン・オフが交互に切り替わることで、直流電源６ａと直流電源６ｂとが交互にバイアス用電極３に接続され、これにより、直流電源６ａから出力される負電圧Ｖｂの直流電力と直流電源６ｂから出力される正電圧Ｖｂの直流電力とがバイアス用電極３に交互に印加される構成を例示できる。
第３実施形態では、バイアス用電極３に負電圧Ｖｂの直流電力が印加されるタイミングにおいては、生成室１１にあるプラズマ中の負イオン（Ｃｌ−又はＳＦ６−）が、バイアス用電極３の斥力Ｆｒによって中性化用電極４に向けて加速する一方、バイアス用電極３に正電圧Ｖｂの直流電力が印加されるタイミングにおいては、生成室１１にあるプラズマ中の正イオン（Ａｒ＋又はＨｅ＋）が、バイアス用電極３の斥力Ｆｒによって中性化用電極４に向けて加速することになる。このため、負イオン及び正イオンの双方の中性化効率を高めることが可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１・・・チャンバ
２・・・コイル
３・・・バイアス用電極
４・・・中性化用電極
５・・・第１高周波電源
６・・・直流電源
７・・・第２高周波電源
８・・・パルス変調手段
１１・・・生成室
１２・・・処理室
１００・・・中性粒子ビーム処理装置
Ｓ・・・基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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