(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理装置に放電用ガス及び処理用反応性ガスを供給して、大気圧下にてプラズマを生成して、前記処理用反応性ガスの活性種により被処理体の表面の処理を行う方法において、
前記処理用反応性ガスとして機能しない不活性な添加ガスを添加し、単位密度あたりの電界強度（Ｖ・ｃｍ２）が同一の条件において、前記添加ガスにて生成されるプラズマ中の電子の移動速度は、前記放電用ガスにて生成されるプラズマ中の電子の移動速度よりも小さく、
前記添加ガスにて生成される前記プラズマ中の電子の存在によって、前記被処理体に入射する電子の総量を少なくして、前記被処理体のチャージ電圧を低減してプラズマダメージを低減しながら前記被処理体の処理を行うことを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項２】
プラズマ処理装置に放電用ガス及び処理用反応性ガスを供給して、大気圧下にてプラズマを生成して、前記処理用反応性ガスの活性種により被処理体の表面の処理を行う方法において、
前記処理用反応性ガスとして機能しない不活性な添加ガスを添加し、単位密度あたりの電界強度（Ｖ・ｃｍ２）が同一の条件において、前記プラズマ中にて前記添加ガスより電離されるイオンの移動速度は、前記プラズマ中にて前記放電用ガスより電離されるイオンの移動速度よりも大きく、
前記プラズマ中にて前記添加ガスより電離されるイオンの存在によって、前記被処理体に入射する電子の総量を少なくして、前記被処理体のチャージ電圧を低減してプラズマダメージを低減しながら前記被処理体の処理を行うことを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項３】
プラズマ処理装置に放電用ガス及び処理用反応性ガスを供給して、大気圧下にてプラズマを生成して、前記処理用反応性ガスの活性種により被処理体の表面の処理を行う方法において、
前記処理用反応性ガスとして機能しない不活性な添加ガスを添加し、単位密度あたりの電界強度（Ｖ・ｃｍ２）が同一の条件において、前記添加ガスにて生成されるプラズマ中の電子の移動速度は、前記放電用ガスにて生成されるプラズマ中の電子の移動速度よりも小さく、前記プラズマ中にて前記放電用ガスより電離されるイオンの移動速度は、前記プラズマ中にて前記放電用ガスより電離されるイオンの移動速度よりも大きく、
前記添加ガスにて生成される前記プラズマ中の電子及びイオンの存在によって、前記被処理体に入射する電子の総量を少なくして、前記被処理体のチャージ電圧を低減してプラズマダメージを低減しながら前記被処理体の処理を行うことを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記処理用反応ガスは、前記被処理体をアッシング処理するためのアッシングガスであることを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記処理用反応ガスは、前記被処理体をエッチング処理するためエッチングガスであることを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
前記放電用ガスはヘリウム（Ｈｅ）であり、
前記添加ガスは、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）又はキセノン（Ｘｅ）の中から選ばれる不活性ガスであることを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
Ｈｅガスの流量をＡ（ｃｃ／ｍｉｎ）とし、前記添加ガスの流量をＢ（ｃｃ／ｍｉｎ）とした時、Ｈｅ及び添加ガスの単位時間あたりの総流量に対する添加ガスの混合比率を、［Ｂ／（Ａ＋Ｂ）］×１００≧０．５体積％に設定したことを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項８】
請求項４において、
前記放電用ガスはＨｅガスであり、前記アッシングガスはＯ２であり、前記添加ガスはアルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）又はキセノン（Ｘｅ）の中から選ばれる不活性ガスであり、Ｈｅの流量をＡ（ｃｃ／ｍｉｎ）とし、前記添加ガスの流量をＢ（ｃｃ／ｍｉｎ）とし、前記アッシングガスの流量をＣ（ｃｃ／ｍｉｎ）とした時、
Ｈｅ及び添加ガスの単位時間あたりの総流量に対する添加ガスの混合比率を、［Ｂ／（Ａ＋Ｂ）］×１００≧０．５体積％に設定し、
Ｈｅ及びアッシングガスの単位時間あたりの総流量に対するアッシングガスの混合比率を、［Ｃ／（Ａ＋Ｃ）］×１００≧０．５体積％に設定したことを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかにおいて、
プラズマ生成用の一対の電極間に印加される高周波電圧の周波数を、１３．５６ＭＨｚよりも高い周波数としたことを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかのプラズマ処理方法を実施するプラズマ処理装置であって、
前記被処理体が支持される載置電極と、それと対向する対向電極から成る一対の電極と、
前記一対の電極間に交流電圧を印加する高周波電源と、
前記一対の電極間に前記放電用ガスを供給する第１のガス供給手段と、
前記一対の電極間に前記処理用反応性ガスを供給する第２のガス供給手段と、
前記一対の電極間に前記添加ガスを供給する第３のガス供給手段と、
を有することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記高周波電源は、１３．５６ＭＨｚより高い周波数に設定されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１２】
請求項１０または１１において、
前記載置電極及び対向電極の一方又は双方の対向面に、誘電体が配置されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理体特に半導体装置が形成された被処理体を処理するプラズマ処理方法及びその装置に関する。特に、被処理体の表面の濡れ性を改善する処理、アッシング処理、エッチング処理等のプラズマ処理時に、被処理体のプラズマダメージすなわちチャージアップダメージを低減できるプラズマ処理方法及びその装置に関する。
【０００２】
【背景技術及び発明が解決しようとする課題】
プラズマ放電により、被処理体例えばＩＣの表面を処理して、例えばモールド樹脂封入前に、モールド樹脂との密着性を改善して濡れ性を高める処理が知られている。この処理は、真空プラズマの他、大気圧プラズマを利用することも、本願出願人により既に提案されている（特開平７−２９５０）。
【０００３】
真空プラズマ処理の場合には、プラズマ中のガス密度が低いために、電離された電子の平均自由行程が大気圧プラズマの場合よりも長く、電子が被処理体に到達する頻度が高くなっている。これに起因して、被処理体側のマイナスの自己バイアス電圧又はチャージ電圧の絶対値が大きく、被処理体に正電荷又は負電荷がチャージアップするプラズマダメージの問題が生ずることは周知である。
【０００４】
このため、真空プラズマ処理装置では、被処理体が配置されるチャンバー以外の場所で真空プラズマを生成し、被処理体が直接プラズマに晒されない装置構成としたり、あるいは被処理体にバイアス電圧を印加して、チャージアップを防止する対策が施されている。
【０００５】
ところで、大気圧プラズマでは真空プラズマの場合ほど顕著でないが、やはり被処理体のプラズマダメージを無視できないことが、本発明者等らの実験により確認された。
【０００６】
プラズマダメージを測定する方法として、ＭＮＯＳ（メタル−シリコンナイトライド−シリコンオキサイド−シリコン）デバイスで電荷が蓄積されると、ＶＦＢ（フラットバンド電圧）がシフトし、そのシフト量でプラズマダメージの大きさを評価する方法が知られている。ＭＮＯＳデバイスのシリコンとメタルとの間にかける電圧をスキャンすると、ＭＮＯＳキャバシタの容量が変化し、その変化が生ずる時の電圧をフラットバンド電圧と称している。そして、プラズマ処理の前後でシフトするフラットバンド電圧間のシフト量が大きいものほど、プラズマダメージが大きいことを意味する。
【０００７】
大気圧プラズマを生成する場合、プラズマが立ち易いガス、換言すれば放電開始電圧の低い放電用ガスとして、Ｈｅガスが知られている。このＨｅガスをベースとする大気圧プラズマの生成条件によっては、大気圧プラズマでもプラズマダメージが無視できないことが判明した。
【０００８】
大気圧プラズマにてプラズマダメージを低減するために、真空プラズマの対策と同等の対策を施すことも可能である。しかし、被処理体をプラズマに直接晒さないためには、被処理体の処理室以外で大気圧プラズマを生成するための設備が大がかりとなり、しかも処理によってはスループットが低下してしまう。また、バイアス電圧を加えるにも別電源が必要となる。いずれの対策も、真空プラズマ処理装置より真空排気設備などの大がかりな設備を要しない大気圧プラズマ装置には、その利点に制約を加えるものとなり、新たな対策が求められた。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、大気圧プラズマに被処理体を晒して処理しながら、しかもバイアス用電源を要せずに、被処理体のプラズマダメージを低減できるプラズマ処理方法及びその装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、従来の処理ガスに添加ガスを追加して供給するのみで、装置の大幅な改良を要せずに、被処理体のプラズマダメージを低減できるプラズマ処理方法及びその装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、プラズマ処理装置に放電用ガス及び処理用反応性ガスを供給して、大気圧下にてプラズマを生成して、前記処理用反応性ガスの活性種により被処理体の表面の処理を行う方法において、
前記処理用反応性ガスとして機能しない不活性な添加ガスを添加し、単位密度あたりの電界強度（Ｖ・ｃｍ２）が同一条件において、前記添加ガスにて生成されるプラズマ中の電子の移動速度は、前記放電用ガスにて生成されるプラズマ中の電子の移動速度よりも小さく、
前記添加ガスにて生成される前記プラズマ中の電子の存在によって、前記被処理体に入射する電子の総量を少なくして、前記被処理体のチャージ電圧を低減してプラズマダメージを低減しながら前記被処理体の処理を行うことを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１中の「添加ガス」を下記の通り定義している。すなわち、添加ガスは、前記添加ガスにて生成されるプラズマ中の電子の移動度は、前記放電用ガスにて生成されるプラズマ中の電子の移動度よりも小さい、処理用反応性ガスとして機能しない別の添加ガスである。
【００１３】
請求項３の発明では、「添加ガス」を、請求項１中の定義と請求項２中の定義とを組み合わせて定義している。
【００１４】
請求項１０の発明では、請求項１乃至３のいずれかの方法を実施する装置を定義している。
【００１５】
本発明者等は、放電用ガスとしてＨｅを用い、これに添加ガスとして、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）をそれぞれ添加して被処理体を処理し、添加ガスの異なる条件下での被処理体のチャージ電圧を測定する実験を試みた。この結果、図１７に示すように、添加ガスとしてネオン（Ｎｅ）を用いた場合にはチャージ電圧が低下しないのに対して、添加ガスとしてアルゴン（Ａｒ）を用いた場合にはチャージ電圧が低下する現象が確認された。また、チャージ電圧が低下することで、被処理体のプラズマダメージは小さくなることが判明した。
【００１６】
この実験結果を考察すると、添加ガスのみにて形成されるプラズマ中の電子の固有の移動度が、放電用ガスのみにて生成されるプラズマ中における電子の固有の移動度よりも小さい場合に、その添加ガスを添加することでプラズマダメージを低減できることが分かった。ここで、電子の移動度とは、単位電界強度あたりの電子の速度である。ちなみに、単位密度あたりの電界強度が１０-17（Ｖ・ｃｍ2）の場合のＨｅガスの電子の移動速度は、４．８×１０5（ｃｍ／ｓ）である。同一電界強度の下でのＮｅガスの電子の移動速度は、６．０×１０5（ｃｍ／ｓ）とＨｅガスの電子の移動速度よりも大きいのに対して、Ａｒガスの電子の移動速度は、２．９×１０5（ｃｍ／ｓ）とＨｅガスの電子の移動速度よりも小さい。
【００１７】
Ｈｅガスよりも電子の移動度が小さい添加ガスを用いると、被処理体に入射する電子の総量は、添加ガスの電子の速度の減衰分だけ少なくなり、それにより被処理体のチャージ電位が減少して、プラズマダメージが少なくなると推測される。
【００１８】
次に、放電用ガスと添加ガスとを用いたプラズマ中のイオンの移動度についても考察して見た。プラズマ中の添加ガスより電離されたイオンの移動度が大きいと、元々電子よりも質量が格段に大きいイオンの移動により、電子が衝突される頻度が高まり、それにより被処理体に到達する電子の総量が減少するものと推測される。それにより被処理体のチャージ電位が減少するものと推測される。さらに、プラズマ中の添加ガスより電離されたイオンが正イオンであれば、その移動度が大きいことから被処理体に入射する正イオンの総量が増加し、その増加分だけ被処理体の電位を中和して、そのチャージ電位を減少することができる。この添加ガスより電離されるイオンの移動度は、プラズマを生成するためのベースガスである放電用ガスの種類に依存するため、請求項２中の「添加ガス」の通り定義した。
【００１９】
請求項３の通り、放電用ガスと比較して、電子の移動度が小さく、かつイオンの移動度が大きければ、上述の各作用の相乗により、被処理体のプラズマダメージがより低減されることは明らかである。
【００２２】
請求項４，５の各発明は、前記処理用反応性ガスが、アッシングガス又はエッチングガスであることをそれぞれ定義している。
【００２３】
これらの各処理において、添加ガスの追加による被処理体のプラズマダメージが低減することが本発明者等に確認された。
【００２４】
請求項６の発明の通り、前記放電用ガスをＨｅガスとしたとき、添加ガスとして用いられる不活性ガスは、Ｈｅ、Ｎｅ以外のＡｒ、Ｋｒ及びＸｅの中から選ばれたガスであること定義している。
【００２５】
これらの不活性ガスのうち、単位密度あたりの電界強度が１０-17（Ｖ・ｃｍ2）の場合のＫｒガスの電子の移動速度は、２．０×１０5（ｃｍ／ｓ）である。同一電界強度の下でのＸｅガスの電子の移動速度は、１．３×１０5（ｃｍ／ｓ）である。従って、いずれのガスもＡｒガスと同様に、Ｈｅガスの電子の移動速度よりも小さく、請求項１の「添加ガス」の定義を満足している。また、これらの不活性ガスは、請求項２の「添加ガス」の定義をも満足し、結果として請求項３の「添加ガス」の定義も満足している。図１７から明らかなように、電子の移動度が最も低いＸｅガスを添加すると、被処理体のチャージ電圧は格段に低下することが分かる。なお、これらの不活性ガスを添加しても被処理体と反応しないことから、目的とする処理に悪影響を及ぼさない点で好ましい。
【００２８】
請求項７の発明は、Ｈｅガスの流量をＡ（ｃｃ／ｍｉｎ）とし、前記添加ガスの流量をＢ（ｃｃ／ｍｉｎ）とした時、Ｈｅ及び添加ガスの単位時間あたりの総流量に対する添加ガスの混合比率を、［Ｂ／（Ａ＋Ｂ）］×１００≧０．５体積％に設定したことを特徴とする。
【００２９】
添加ガス濃度が高いほどプラズマダメージの低減効果は大きいことが確認され、添加ガスを使用しない場合と比較して、０．５体積％以上の添加ガスの混合比率により実用上の効果が発揮される。
【００３０】
請求項８の発明は、放電用ガスはＨｅガスであり、前記アッシングガスは０２であり、前記添加ガスはアルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）又はキセノン（Ｘｅ）の中から選ばれる不活性ガスであり、Ｈｅの流量をＡ（ｃｃ／ｍｉｎ）とし、前記添加ガスの流量をＢ（ｃｃ／ｍｉｎ）とし、前記アッシングガスの流量をＣ（ｃｃ／ｍｉｎ）とした時、Ｈｅ及び添加ガスの単位時間あたりの総流量に対する添加ガスの混合比率を、［Ｂ／（Ａ＋Ｂ）］×１００≧０．５体積％に設定し、Ｈｅ及びアッシングガスの単位時間あたりの総流量に対するアッシングガスの混合比率を、［Ｃ／（Ａ＋Ｃ）］×１００≧０．５体積％に設定したことを特徴とする。
【００３１】
この場合、Ｈｅガスに対する添加ガスの混合比率を０．５体積％以上とすることで、添加ガスを使用しない従来よりも、プラズマダメージ低減の効果が発揮される。
【００３４】
請求項９の発明は、上述の方法を実施するにあたって、プラズマ生成用の一対の電極間に印加される高周波電圧の周波数を、１３．５６ＭＨｚよりも高い周波数としたことを特徴とする。また、請求項１１の発明は、その方法を実施する装置を定義している。
【００３５】
周波数が高周波数化するほど、低電圧にてプラズマ中の粒子がエネルギーを獲得でき、低電圧にてプラズマが生成できる。しかも、同一パワーのもとでは、高周波数化するほど、電圧のｐｅａｋ  ｔｏ  ｐｅａｋ電圧及び電圧の実効値が共に低下し、この低電圧下にてプラズマが生成されることから、結果としてプラズマダメージが低減するものと推測される。また、高周波数化するほど異常放電やマイクロディスチャージ現象による電極損傷も少なくなることから、電極表面からのパーティクルの発生が低減し、処理の歩留まりも向上する。さらに、放電の安定性も向上し、必ずしも電極表面を誘電体で覆わなくても、異常放電のない安定した大気圧プラズマを生成できる。これにより、処理の高速化も期待できる。
【００３６】
請求項１２の発明は、請求項１０または１１に記載のプラズマ処理装置において、前記載置電極及び対向電極の一方又は双方の対向面に、誘電体が配置されていることを特徴とする。
【００３７】
誘電体での高周波出力損失が発生する分、プラズマ密度が低下する。これにより、被処理体及び電極へのプラズマダメージが低減する。また、異常放電も低減する。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる処理方法及び処理装置の実施例について、図面を参照して具体的に説明する。
【００３９】
実施例装置の説明
図１は、本発明装置の実施例である大気圧プラズマ処理装置１０を示している。この大気圧プラズマ処理装置１０は、被処理体１の濡れ性を高めるためのプラズマ処理、プラズマアッシング、プラズマエッチング、プラズマＣＶＤあるいはプラズマ重合などの各種処理が可能である。
【００４０】
同図において、このプラズマ処理装置１０は、上部電極１２及び下部電極１４を対向して配置して、平行平板電極を構成している。これら各電極１２，１４の表面には、プラズマによるダメージを低減するための誘電体１６，１８がそれぞれ形成されている。なお、上部電極１２及びその表面に形成された誘電体１６は、ガス通路を確保する観点から、それぞれ多孔質金属、多孔質セラミックにて形成されている。本実施例では、上部電極１２をＳＵＳの多孔質材とし、誘電体１６をＡｌ2Ｏ3（酸化アルミニウム）にて形成している。また、下部電極１４上に形成された誘電体１８には、半導体ウェハなどの被処理体１を搭載するためのウェハ載置用凹部１８ａを有している。この凹部１８ａに半導体ウェハ１が載置されることで、ウェハ１の表面と、その周囲の誘電体１８の表面とがほぼ面一になるように設定されている。
【００４１】
上部電極１２は、金属にて形成された上部チャンバー壁２０に支持されている。この上部チャンバー壁２０は、その内部に水冷ジャケット２２を有する。この水冷ジャケット２２に冷却水を循環させることで、プラズマの発生によって昇温される上部電極１２を冷却している。
【００４２】
上部チャンバー壁２０と上部電極１２との間には空間が形成され、この空間をガス溜め室２４としている。また、このガス溜め室２４に開口するガス導入管４０には、それぞれ流量計４２ａ，４２ｂ，４２ｃを介して、各種ガスを充填したガスボンベ４４ａ，４４ｂ，４４ｃが連結されている。
【００４３】
ガスボンベ４４ａには、大気圧プラズマを形成するためのプラズマ放電ガスであるＨｅが収容され、流量計４２ａを介することで、例えば２０リットル／ｍｉｎの流量にて供給される。このＨｅガスは、上述した各種のプラズマ処理に共通して使用される。
【００４４】
ガスボンベ４４ｂには、被処理体１のチャージ電圧を低下させるための添加ガスが収容される。この添加ガスとしては、添加ガスのみにて形成されるプラズマ中の電子の固有の移動度が、放電用ガスＨｅのみにて生成されるプラズマ中における電子の固有の移動度よりも小さくなる添加ガスが用いられる。さらには、放電用ガスＨｅに添加ガスを添加してプラズマを生成するした時、このプラズマ中にて添加ガスより電離されるイオンの移動度が、放電用ガスＨｅより電離されるイオンの移動度よりも大きくなる添加ガスが用いられる。この種の添加ガスである不活性ガスは、Ａｒ、Ｋｒ及びＸｅの中から選ばれたガスである。一方、添加ガスである反応性ガスは、例えばＯ2、ＣＦ4、Ｎ2、ＣＯ2、ＳＦ6及びＣＨＦ3、少なくともＯ、Ｎ、Ｆ又はＣｌを含むガス、あるいはそれらを含む液の気相状態であるものの中から選ばれた１以上の反応性ガスである。
【００４５】
ガスボンベ４４ｃには、上述した各種のプラズマ処理に適合する処理用反応性ガスが収容される。被処理体１の濡れ性を高めるための処理には、必ずしも処理用反応性ガスは不要であるが、後述するように０2を使用することもできる。アッシング処理のための処理用反応性ガスとしては、例えば０2が用いられる。エッチング処理のための処理用反応性ガスとしては、例えばＣＦ4が用いられる。
【００４６】
処理用反応性ガスを使用する処理の場合であって、前記添加ガスとして不活性ガスでなく反応性ガスを用いる場合には、この反応性ガスとして処理用反応性ガス以外のガスが選択される。例えば、アッシング処理用反応性ガスとして０2を使用する場合には、添加ガスである反応性ガスとして０2以外のガス例えばＣＦ4などが用いられる。同様に、例えば、エッチング処理用反応性ガスとしてＣＦ4を使用する場合には、添加ガスである反応性ガスとしてＣＦ4以外のガス例えばＮ2などが用いられる。これらの反応性ガスの添加には、被処理体にプロセス上の影響を及ぼさない範囲において可能である。
【００４７】
下部電極１４は、誘電体３４ａを介して、下部チャンバー壁３０に支持されている。この下部チャンバー壁３０に支持された下部電極１４の内部には冷却ジャケット１４ａが形成されている。この冷却ジャケット１４ａに冷却水を循環させることで、プラズマにより昇温する下部電極１４を冷却している。さらに、下部電極１４の裏面側には、ヒータ３２が設けられている。そして、ヒータ３２の温度制御と、上述した水冷ジャケット１４ａに循環される冷却水の温度制御とを併せて行うことで、下部電極１４上に搭載される半導体ウェハなどの被処理体１の温度を、目的とする処理に適合した温度に制御することができる。
【００４８】
また、上部電極１２及び下部電極１４の間にて大気圧プラズマを生成するために、上部電極１２には、上部チャンバー壁２０を経由して、インピーダンス整合用のマッチングボックス６２及びＲＦ電源６０が接続されている。一方、下部電極１４は、下部チャンバー壁３０を介して接地されている。ＲＦ電源６０の周波数は、１３．５６ＭＨｚを用いるのが一般的であるが、後述する実験例８の通り、１３．５６ＭＨｚよりも高い周波数、好ましくは１３．５６ＭＨｚの整数倍の周波数を採用することもできる。
【００４９】
下部チャンバー壁３０には、排気管５０が接続され、対向電極１２，１４間のガスを排気できるようになっている。さらに、下部チャンバー壁３０にはゲート５２が設けられ、このゲート５２を介して被処理体１の搬入出が可能となっている。この下部チャンバー３０は、交流に対して絶縁性のある絶縁体３４ｂ，３４ｃを介して、上部チャンバー２０を支持している。
【００５０】
被処理体１の濡れ性を高める処理方法の説明
処理方法１
被処理体１としてモールド樹脂にて封入される前の半導体装置例えばＩＣを使用し、下部電極１４上に載置された被処理体１表面を、Ｈｅベースの大気圧プラズマに晒して、モールド樹脂との密着性を高める処理方法に本発明を適用した実施例について説明する。
【００５１】
このとき、ガスボンベ４４ａに収容されたＨｅを、流量計４２ａを介して例えば２０リットル／ｍｉｎにて上部、下部電極１２，１４間に供給した。同時に、ガスボンベ４４ｂに添加ガスとして不活性ガスであるＡｒを収容し、このＡｒガスを流量計４２ｂを介して、例えば５００ｃｃ／ｍｉｎにて上部、下部電極１２，１４間に供給した。
【００５２】
Ｈｅ及びＡｒの総流量に対する添加ガスＡｒの混合比率は、［５００／（２００００＋５００）］×１００＝２．４４体積％である。
【００５３】
被処理体１をＨｅベースの大気圧プラズマに晒すことで、被処理体１の濡れ性が向上することは、本願出願人による  特開平７−２９５０に開示されている。
【００５４】
ここで、大気圧プラズマは、高周波電界によって電子がエネルギーを確保し、中性粒子を電離又は励起することで生成される。プラズマ中の粒子は、イオン、電子、中性粒子の３種であり、電子の質量はイオン、中性粒子に比較して十分に小さく、電子の移動度は大きい。高周波電界は、電荷を持つ粒子にエネルギーを与え、エネルギーを得た粒子（この場合は電子）が次のプラズマを生成し、維持させる。
【００５５】
ところで、１３．５６ＭＨｚのような高周波電界の場合、イオンのような重い粒子はその電界の周期的変化に追従できず、ほとんどがその場に止まるか、熱拡散により動くにすぎない。従って、電子のみが電界により絶えず行き来を繰り返すことになる。その結果、電極及び被処理体表面に入射してくるのはほとんどが電子であり、被処理体の表面が負電位にチャージする。
【００５６】
ところが、電位的に負電位となった被処理体の表面は、負電荷である電子にとって電位的な障壁となり、電子が入射しずらくなる。逆に、正イオンは電位的に入射し易くなる。そして、正、負の電荷の入射数が等しくなった電位で飽和状態に達し、電位的変化がなくなる。この電位的変化がなくなった時の被処理体の電位がチャージ電圧である。
【００５７】
このＨｅベースの大気圧プラズマに添加ガスとしてＡｒを供給することで、後述の実験例７（図１３）にて数値的に立証される通り、被処理体１のチャージ電圧が相対的に低下され、プラズマによるダメージを低減することができた。
【００５８】
この理由は下記の通りであると推測される。Ｈｅガス中の放電では、電子の移動度が比較的大きく、被処理体１への電子の入射頻度が高く、それゆえ被処理体１側のチャージ電圧が大きくなる。このＨｅベースの大気圧プラズマ中にて、Ｈｅよりも電子の移動度が小さいＡｒガスが添加されると、電子の移動を妨げ、電子が被処理体１に到達する頻度を少なくする。これにより、被処理体１側のチャージ電圧が低下し、それに起因して被処理体１のプラズマダメージが低下すると推測される。また、Ａｒガスの正イオンの移動度がＨｅガスの正イオンよりも大きいため、正イオンが被処理体１に到達する頻度が多くなり、このことからも被処理体１側のチャージ電圧が低下するものと推測される。
【００５９】
なお、後述の実験の通り、Ｈｅに添加される添加ガスの混合比率は高いほどダメージ低減効果は大きいが、添加ガスがない従来と比較すれば、０．５体積％以上の混合比率とすることで、十分にダメージを低減できる効果がある。
【００６０】
処理方法２
Ｈｅベースの大気圧プラズマに、被処理体１の濡れ性を高めるための処理用反応性ガスとして例えば０2を供給する処理方法に、プラズマダメージを低下させるための添加ガスとして例えば不活性ガスであるＡｒをさらに供給した。
【００６１】
Ｈｅ及びＡｒの流量は処理方法１の場合と同じとし、ガスボンベ４４ｃに収容された処理用反応性ガスである０2を、流量計４２ｃを介して例えば２００ｃｃ／ｍｉｎにて上部、下部電極１２，１４間に供給した。
【００６２】
従って、Ｈｅ及びＡｒの総流量に対する添加ガスＡｒの混合比率は、処理方法１の場合と同一である。また、Ｈｅ及び０2の総流量に対する処理用反応性ガス０2の混合比率は、［２００／（２００００＋２００）］×１００＝０．９９体積％である。
【００６３】
Ｈｅベースに処理用反応性ガスである０2ガスを添加して大気圧プラズマを生成し、このプラズマに被処理体１を晒すことで、被処理体１の濡れ性が向上することは、本願出願人による特開平７−２９５０に開示されている。さらにこの大気圧プラズマに添加ガスとしてＡｒを供給することで、後述の実験例６（図１０〜図１２）にて数値的に立証される通り、被処理体１のプラズマによるダメージを大幅に低減することができた。この場合も、Ｈｅに添加される添加ガスの混合比率を０．５体積％以上とすることで、従来よりも十分にダメージ低減効果を発揮できる。
【００６４】
なお、被処理体１の濡れ性の改善としては、モールド樹脂封入時の密着性を高めるものに限らず、半田付けされる部分例えばリードフレームを有する被処理体のリードフレームの半田の濡れ性を高めるものであっても良い。この場合の処理用反応性ガスとしては、ＣＦ4、ＨＦなどのハロゲン元素を含むガスが用いられるが、これに上述の添加ガスを添加すれば、同様にプラズマダメージを低下させることができる。
【００６５】
アッシング処理について
次に、アッシング処理に本発明を適用した実施例について説明する。
【００６６】
処理方法３
アッシングガスとして代表的なガスは０2である。この処理方法３では、Ｈｅベースの大気圧プラズマに、アッシング処理用反応性ガス０2を供給する処理方法において、プラズマダメージを低下させるための添加ガスとして例えば不活性ガスであるＡｒをさらに供給した。
【００６７】
Ｈｅ及びＡｒの流量は処理方法１，２の場合と同じとし、ガスボンベ４４ｃに収容されたアッシング処理用反応性ガスである０2を、流量計４２ｃを介して例えば５００ｃｃ／ｍｉｎにて上部、下部電極１２，１４間に供給した。
【００６８】
従って、Ｈｅ及びＡｒの総流量に対する添加ガスＡｒの混合比率は、処理方法１，２の場合と同一である。また、Ｈｅ及び０2の総流量に対する処理用反応性ガス０2の混合比率は、［５００／（２００００＋５００）］×１００＝２．４４体積％である。
【００６９】
Ｈｅベースにアッシング処理用反応性ガスである０2ガスを添加して大気圧プラズマを生成し、このプラズマに被処理体１を晒すことで、被処理体１がアッシング処理される。さらにこの大気圧プラズマに添加ガスとしてＡｒを供給することで、後述の実験例６にて数値的に立証される通り、被処理体１のプラズマによるダメージを大幅に低減することができた。この場合も、Ｈｅに添加される添加ガスの混合比率を０．５体積％以上とすることで、従来よりも十分にダメージ低減効果を発揮できる。
【００７０】
処理方法４
この処理方法４では、処理方法３で使用した添加ガスであるＡｒに代えて、ＣＦ4を使用した。
【００７１】
Ｈｅの流量を２０リットル／ｍｉｎとし、添加ガスであるＣＦ4の流量を５０ｃｃ／ｍｉｎとした。従って、Ｈｅ及びＣＦ4の総流量に対する添加ガスＣＦ4の混合比率は、［５０／（２００００＋５０）］×１００＝０．２５体積％である。
【００７２】
また、アッシング処理用反応ガスであるＯ2の流量は、処理方法３と同じ５００ｃｃ／ｍｉｎとした。
【００７３】
この処理方法４によれば、処理方法３の場合の添加ガスＡｒよりも少ない流量として０．１体積％以上の添加ガスＣＦ4を追加することで、被処理体１のプラズマによるダメージを大幅に低減することができる。ＣＦ4ガス中の電子の移動度がＡｒガス中の電子に比べて小さいためと推測される。
【００７４】
エッチング処理について
処理方法５
エッチングガスとして代表的なガスはＣＦ4である。この処理方法５では、Ｈｅベースの大気圧プラズマに、エッチング処理用反応性ガスＣＦ4を供給する処理方法に、プラズマダメージを低下させるための添加ガスとして例えば不活性ガスであるＡｒをさらに供給した。
【００７５】
Ｈｅの流量を２０リットル／ｍｉｎとし、エッチング処理用反応性ガスであるＣＦ4の流量を３００ｃｃ／ｍｉｎとし、添加ガスであるＡｒの流量を１００ｃｃ／ｍｉｎとした。従って、Ｈｅ及びＣＦ4の総流量に対するエッチング処理用反応性ガスＣＦ4の混合比率は、［３００／（２００００＋３００）］×１００＝１．５体積％である。従って、Ｈｅ及びＡｒの総流量に対する添加ガスＡｒの混合比率は、［１００／（２００００＋１００）］×１００＝０．５体積％である。
【００７６】
この処理方法５によれば、Ｈｅベースにエッチング処理用反応性ガスであるＣＦ4ガスを添加して大気圧プラズマを生成し、このプラズマに被処理体１を晒すことで、被処理体１がエッチング処理される。さらにこの大気圧プラズマに添加ガスとしてＡｒを供給することで、被処理体１のプラズマによるダメージを大幅に低減することができた。なお、添加ガスＡｒのＨｅに対する混合比率を、処理方法１〜３に比べて低くてもプラズマダメージ低減効果がある理由は、ＣＦ4ガス中の電子の移動がＡｒ中の電子よりも小さいためと推測される。ただし、ＣＦ4を使用していた従来方法よりダメージ低減効果を明確に確保するには、処理方法１〜３と同様に、Ｈｅに添加される添加ガスの混合比率を０．５体積％以上とする。これにより、従来のエッチング処理よりも十分にダメージ低減効果を発揮できる。
【００７７】
なお、プラズマＣＶＤ、プラズマ重合については実験によりプラズマダメージの低減効果について確認してないが、Ｈｅ及び処理用反応性ガスに追加して上述の添加ガス特に不活性ガスを添加することで、被処理体１のチャージ電圧の絶対値が低下し、プラズマダメージが低下することは十分に期待できる。
【００７８】
また、現状では大気圧放電用ガスはＨｅが最適であるが、他の大気圧放電用ガス例えばＮｅ、Ａｒを用いるものにも、本発明を適用することができる。
【００７９】
【実施例】
以下に説明する各種の実験を行うために、プラズマ処理装置１０内部にてプラズマを生成した際の、チャージ電圧（Ｖｄｃ）を検出するために、図２に示すように電圧検出部７０を設けた。
【００８０】
被処理体１側のチャージ電圧（Ｖｄｃ）を測定するために、本実施例ではＡｌテーププローブ７６を設けている。このＡｌテーププローブ７６は、図３に示すように、例えば６インチの半導体ウェハ１の上面に接触される幅広部７６ａと、これに接続された幅狭部７６ｂとを有する。
【００８１】
このＡｌテーププローブ７６は、例えば０．１ｍｍの厚さにて形成されている。このＡｌテーププローブ７６の幅狭部７６ｂは、ローパスフィルター７２を介して電圧計７４に接続されている。
【００８２】
上記の構成の実施例装置を用いて、下記の各種実験を行ってみた。
【００８３】
実験例１
ＭＮＯＳキャパシタを有する半導体ウェハ１を、上記実施例装置にて大気圧プラズマにさらし、ＶＦＢ（フラットバンド電圧）のシフト量を測定した。
【００８４】
半導体ウェハ１上に形成されるＭＮＯＳ構造として、Ｓｉ基板上に、３０ｎｍにてＳｉ０2膜を形成し、その上に５００ｎｍのＳｉＮ膜を形成し、さらにその上に常温にて０．５μｍのＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜を形成した。実施例のプラズマ処理装置１０でのプラズマ生成条件として、ＲＦパワー＝１５００Ｗ、ＲＦ周波数＝１３．５６ＭＨｚ、電極ギャップ間距離＝１．８５ｍｍ、ヒータ３２の処理設定温度＝３６〜５０℃、Ｈｅ流量＝２０リットル／ｍｉｎ、処理時間＝６０秒、電極の直径＝８インチとした。
【００８５】
上記の共通条件の下で、Ｈｅに添加される添加ガスとして０2流量を、０、３５０ｃｃ／ｍｉｎ、６００ｃｃ／ｍｉｎの３段階に変化させた。
【００８６】
酸素０2流量とＶＦＢのシフト量との依存性は、図４に示すとおりであった。
図４から明らかなように、酸素流量を、０→３５０ｃｃ／ｍｉｎ→６００ｃｃ／ｍｉｎと変化させることで、ＶＦＢのシフト量は、平均値として、９．５１Ｖ→２．０９Ｖ→１．８７Ｖと低下することがわかった。さらに、酸素流量を上述の通り増加させることで、ＶＦＢの面内分布も、最大値と最小値のレンジ幅が、２．２Ｖ→１．６Ｖ→１．４Ｖとなり、面内分布のバラツキが小さくなることが判明した。
【００８７】
従って、この実験例１によれば、酸素０2の濃度を、［３５０ｃｃ／（３５０ｃｃ＋２００００ｃｃ）］×１００＝１．７体積％以上の濃度とすることで、ＶＦＢのシフト量を格段に低下できることがわかった。
【００８８】
実験例２
プラズマ生成条件を実験例１とは異なる条件に設定して、酸素０2流量とＶＦＢのシフト量との関係を測定してみた。ＲＦパワー（Ｗ）及びＨｅ流量（リットル／ｍｉｎ）は図中に示すとおりであり、プラズマ生成のための共通の条件として、ＲＦ周波数＝１３．５６ＭＨｚ、電極ギャップ間距離＝１．６ｍｍ、ヒータの処理設定温度＝室温、処理時間＝６０秒、電極の直径＝６インチとした。
【００８９】
上記の条件の下で収集した０2流量とＶＦＢのシフト量との関係は、図５に示す通りであった。この実験例２においても、酸素０2流量を増大するほど、ＶＦＢシフト量が低下することがわかった。この実験例２によれば、酸素０2流量を２００ｃｃ／ｍｉｎ以上とした時に、ＶＦＢのシフト量が大幅に低下することがわかった。従って、酸素０2流量としては、［２００ｃｃ／（２００ｃｃ＋１５０００ｃｃ）］×１００＝１．３体積％以上とすることで、ＶＦＢのシフト量が低下することがわかった。
【００９０】
実験例３
次に、Ｈｅ流量に対する０2流量を変化させたときの、Ａｌテーププローブ７６を介して測定される被処理体１側のチャージ電圧（Ｖｄｃ）を測定してみた。このときのＲＦパワー＝１０００Ｗとした。
【００９１】
この実験例３の実験結果は図６に示すとおりであった。同図から明らかなように、Ｈｅ流量に対する０2流量の割合を増加させるほど、被処理体１のチャージ電圧（Ｖｄｃ）が相対的に低下することが判明した。
【００９２】
図５及び図６を併せて考慮すると、Ｈｅ流量に対する０2流量の割合を高めることで、被処理体１のチャージ電圧（Ｖｄｃ）が相対的に低下し、これに起因してＶＦＢのシフト量も小さくなることがわかる。
【００９３】
実験例１及び実験例２の実験結果である図４及び図５では、酸素流量０2が１．３体積％以下の場合の状況が不明であったが、実験例３の実験の結果である図６により、酸素０2流量が、０．５体積％以上添加されれば、チャージ電圧（Ｖｄｃ）が図６では３０Ｖ以下となり、これを反映してＶＦＢのシフト量も低下することが推測される。
【００９４】
なお、この実験例３において、２０リットル／ｍｉｎのＨｅに対して酸素０2流量を２００ｃｃ／ｍｉｎに維持したまま、ＲＦパワーを１５００Ｗと５００Ｗとに変化させた時のＶＦＢのシフト量は、図７に示すとおりであった。このことから、ＲＦパワーを低下させるほど、ＶＦＢのシフト量が低下することがわかった。
【００９５】
ＲＦパワーを小さくすることで、被処理体１へのチャージ量が少なくなるからである。
【００９６】
実験例４
次に、Ｈｅに添加される酸素０2流量を変化させると共に、ＲＦパワーも変化させたときの、被処理体１側のチャージ電圧（Ｖｄｃ）を測定した結果は、図８に示すとおりであった。
【００９７】
図８から明らかなように、酸素０2流量を増加するほどチャージ電圧（Ｖｄｃ）は低下すると共に、ＲＦパワーを小さくするほど、チャージ電圧（Ｖｄｃ）が低下することが判明した。
【００９８】
この実験例４によれば、Ｈｅ流量＝２０リットル／ｍｉｎに対して、酸素０2流量を、５０ｃｃ／ｍｉｎとすることで、チャージ電圧（Ｖｄｃ）が格段に低下することがわかった。従って、この実験例４によれば、Ｈｅ流量に添加すべき酸素０2流量が、［５０ｃｃ／（５０ｃｃ＋２００００ｃｃ）］×１００＝０．２５体積％以上添加されればよいことがわかる。
【００９９】
実験例５
次に、Ｈｅガス中に、酸素０2、ＣＦ4、Ｎ2またはＣＯ2のいずれかの添加ガスを加えてそれぞれプラズマを生成し、その時の被処理体１側のチャージ電圧（Ｖｄｃ）を測定してみた。測定結果は図９に示す通りであった。
【０１００】
添加ガスが存在しない場合には、チャージ電圧（Ｖｄｃ）は−４５Ｖとその絶対値が大きかったにも拘わらず、いずれかの添加ガスを加えることで、図９に示すとおり、被処理体１側のチャージ電圧（Ｖｄｃ）が格段に低下することがわかった。特に、酸素０2よりも、他の３つのいずれかのガスを添加した方が、被処理体１のチャージ電圧（Ｖｄｃ）が低下することがわかった。この実験では、添加ガスとしてＣＯ2を添加した場合に、チャージ電圧が最も低下することがわかった。酸素０2以外の３つのいずれかのガスを、３００ｃｃ／ｍｉｎ以上添加することで、被処理体１側のチャージ電圧（Ｖｄｃ）はほとんど０に近づくことがわかった。
【０１０１】
このように、添加ガスとして酸素０2よりも、他の３つのガスを添加した方が被処理体１側のチャージ電圧が低下する理由は、下記の通りであると推測される。Ｈｅガス中に、Ｈｅガス中の電子の移動度よりも小さいガス粒子が存在すると、電子の移動が妨げられ、これに起因して被処理体１のチャージ電圧が低下するものと考えられる。この点から考察すると、酸素０2よりも、ＣＦ4、Ｎ2又はＣＯ2の電子の方が、プラズマ中の電子の移動を妨げる効果が強いと思われる。
【０１０２】
実験例６
次に、Ｈｅガス中に添加されるガスとして、上述の反応性ガス（０2、ＣＦ4、Ｎ2又はＣＯ2など）に代えて、Ｈｅ以外の不活性ガス（Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ又はＸｅ）を添加して、プラズマを生成した時の被処理体１のチャージ電圧（Ｖｄｃ）を測定してみた。図１０〜図１２は、放電用ガスであるＨｅに不活性ガスであるＡｒを所定量添加してプラズマを生成し、そのときのチャージ電圧を測定した特性図である。図１０〜図１２の実験の共通条件として、ＲＦパワー＝１０００Ｗ、電圧ギャップ間距離＝２．１ｍｍとした。図１０，図１１及び図１２は、それぞれ、例えばアッシング処理用反応性ガスである酸素０2の流量を、１００ｃｃ／ｍｉｎ、５００ｃｃ／ｍｉｎ、２０００ｃｃ／ｍｉｎと異なる条件に設定している点のみが相違する。
【０１０３】
図１０〜図１２に示すとおり、Ａｒガスを全く添加しない場合に比べて、Ａｒガスを添加した方が、被処理体１のチャージ電圧が相対的に低下することがわかった。またこの実験によれば、Ａｒの混合比率を所定値に設定することで、被処理体１のチャージ電圧が極小値となることが判明した。この極小値は、図１０〜図１２いずれの場合も、Ｈｅに対するＡｒの混合比率が、ほぼ５０体積％付近にて得られることがわかった。なお、Ｈｅ及びＡｒガス中に混合される酸素０2は、アッシングなどの処理用反応性ガスとして用いられるものであり、Ｈｅベースの大気圧プラズマにて、処理用反応性ガスに、Ａｒなどの不活性ガスを添加することで、被処理体１のチャージ電圧が低下することが立証された。
【０１０４】
このように、不活性ガスを添加することで被処理体１のチャージ電圧が低下することから、上記の各実験例と同様に、ＶＦＢのシフト量も低下するものと推測される。
【０１０５】
実験例７
次に、酸素０2などの反応性ガスを含まないＨｅベースの大気圧プラズマ中に、不活性ガスである例えばＡｒを所定量添加したときの、上部電極１２側及び被処理体１側のチャージ電圧をそれぞれ測定してみた。この実験例７におけるプラズマ生成条件及び測定されたチャージ電圧の測定値は、下記の表１に示すとおりであった。
【０１０６】
【表１】
0003753194.tif 000002
この表１での測定結果に基づき、横軸をＡｒ混合比率すなわちＡｒ／（Ａｒ＋Ｈｅ）とし、縦軸を被処理体１側のチャージ電圧（Ｖｄｃ）としたＡｒ混合比率によるＶｄｃ特性は、図１３に示すとおりであった。
【０１０７】
この実験例７から明らかなとおり、反応性ガスを含まないＨｅベースの大気圧プラズマ中に、不活性ガスを所定量添加することで、被処理体１のチャージ電圧が大幅に低下することがわかった。従って、上述の各実験例に基づくチャージ電圧とＶＦＢのシフト量との相関から、Ｈｅベースの大気圧プラズマ中にＡｒなどの不活性ガスを所定量添加することで、ＶＦＢのシフト量が低下するものと推測される。
【０１０８】
実験例８
次に、Ｈｅベースの大気圧プラズマ中に反応性ガス又は不活性ガスを添加することで達成されるチャージ電圧の低下に関して、ＲＦ周波数の依存性について測定してみた。
【０１０９】
図１４は、Ｈｅ流量＝２０リットル／ｍｉｎとし、酸素流量を変化させたときのチャージ電圧の低下に関する特性を、２種類のＲＦ周波数についてそれぞれ測定してみた。このときの共通条件として、ＲＦパワーを１０００Ｗとし、電極間ギャップ距離を１．０〜１．２ｍｍに設定した。ＲＦ周波数として、１３．５６ＭＨｚとそのほぼ３倍の４０．６８ＭＨｚの２つの周波数を有する電源を用意した。
【０１１０】
図１４から明らかなとおり、ＲＦ周波数を大きくするほど、被処理体１側のチャージ電圧（Ｖｄｃ）が低下することがわかった。この理由について、本発明者等が考察した結果、下記の通りであることが推測される。
【０１１１】
すなわち、高周波電界中の電子の運動方程式より、単位時間当たりに電子が獲得する平均エネルギーＷは、以下の式にて表される。
【０１１２】
Ｗ＝（ｎe・ｅ2／ｍe・ν）×｛ν2／（ν2＋ω2）｝×Ｅ
ｎe ：電子密度
ｅ  ：電荷
ｍe ：電子質量
ν  ：衝突周波数
ω  ：角周波数
Ｅ  ：実効電界強度
ここで、放電開始は、電子群がある一定の大きさのエネルギーを獲得した時に生ずると考えられることから、平均エネルギーＷが与えられた実効電界強度Ｅにより最大エネルギーを獲得するには、
Ｋ（ν）＝ν／（ν2＋ω2）
が最大をとるべきである。すなわち、図１５に示すように、νとωとがほぼ等しいときに、放電開始電圧は最低となる。
【０１１３】
仮に、大気圧下のＨｅガス中の１ｅＶのエネルギーを持つ電子の衝突周波数を算出すると、およそ６０ＭＨｚ程度になる。
【０１１４】
従って、電子が同じエネルギーを得るために与えられる電界強度は、４０ＭＨｚよりも１３．５６ＭＨｚの方が大きく必要とされる。つまり、１３．５６ＭＨｚより４０ＭＨｚの方が、電子は低電圧下で効率よくエネルギーを得ることができる。このため、結果的に被処理体１に生ずるチャージ電圧も低下するものと推測される。
【０１１５】
この実験例８の測定結果に基づく考察から、商用周波数である１３．５６ＭＨｚよりも高周波数のＲＦ電源を用いることで、被処理体１のチャージ電圧を相対的に低下させ、それによってＶＦＢのシフト量を少なくすることができる。従って、一対の電極に接続されるＲＦ電源の周波数として、１３．５６ＭＨｚよりも高い周波数の電源を選択し、好ましくは、比較的容易に得られる商用周波数（１３．５６ＭＨｚ）の整数倍を選択するとよい。
【０１１６】
実験例９
ＶＦＢのシフト量を少なくさせるためのプラズマ処理装置１０の構造的な改良について考察してみた。図１、図２に示すプラズマ処理装置１０では、上部電極１２及び下部電極１４の双方の表面に、誘電体１６，１８をそれぞれ形成している。
【０１１７】
図１６は、上部電極１２について、その表面に誘電体１６を形成しない場合（電極１２の素材であるＳＵＳが露出する）と、上部電極１２の表面に誘電体例えば酸化アルミニウムを形成した場合とについて、ＶＦＢのシフト量について測定してみた。図１６から明らかな通り、上部電極１２の表面に酸化アルミニウムである誘電体１６を形成した方が、ＶＦＢのシフト量が格段に低下することがわかった。あるいは、上部電極１２に誘電体１６を配置する代わりに、上部電極１２とマッチングボックスとの通電経路途中に、容量調整用のコンデンサを配置することでも、誘電体１６を配置した場合と同等の効果を得ることができる。
【０１１８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るプラズマ処理装置の概略断面図である。
【図２】図１に示すプラズマ処理装置に、チャージ電圧を測定するための測定部を接続した状態を示す概略断面図である。
【図３】図１に示す測定部に使用されるＡｌテーププローブの平面図である。
【図４】Ｈｅに添加される０2流量を変化されたときの、ＶＦＢのシフト量を示す特性図である。
【図５】図３とは異なるプラズマ生成条件の元において、Ｈｅに添加される０2流量を変化させたときのＶＦＢのシフト量の変化特性を示す特性図である。
【図６】Ｈｅに対する０2流量とチャージ電圧との相関を示す特性図である。
【図７】ＲＦパワーとＶＦＢのシフト量との相関を示す特性図である。
【図８】Ｈｅに添加される０2流量及びＲＦパワーを変化させたときの、チャージ電圧の変化特性を示す特性図である。
【図９】Ｈｅにそれぞれ添加される０2、ＣＦ4、Ｎ2、ＣＯ2の流量と、チャージ電圧との相関を示す特性図である。
【図１０】Ｈｅ及び処理用反応性ガス０2に添加されるＡｒの流量と、チャージ電圧との相関を示す特性図である。
【図１１】図１０とは酸素流量を異ならせた場合における、Ａｒの流量とチャージ電圧との相関を示す特性図である。
【図１２】図１１とは酸素流量を異ならせた場合における、Ａｒ流量とチャージ電圧との相関を示す特性図である。
【図１３】Ｈｅに添加されるＡｒの混合比率と、チャージ電圧との相関を示す特性図である。
【図１４】異なる２つのＲＦ周波数を用いた場合における、Ｈｅに添加される酸素流量とチャージ電圧との相関を示す特性図である。
【図１５】高周波放電開始電圧と圧力との関係を示す特性図である。
【図１６】上部電極に誘電体を形成した場合としない場合とにおけるＶＦＢのシフト量の変化特性を示す特性図である。
【図１７】放電用ガスに、Ａｒ、Ｎｅ、Ｘｅを添加ガスとしてそれぞれ添加した時の、チャージ電圧と添加ガスの流量との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１０  プラズマ処理装置
１２  上部電極
１４  下部電極
１４ａ  水冷ジャケット
１６，１８  誘電体
２０  上部チャンバー壁
２２  水冷ジャケット
３０  下部チャンバー壁
３２  ヒータ
４０  ガス導入間
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ  流量計
４４ａ，４４ｂ，４４ｃ  ガスボンベ
５０  排気管
６０  ＲＦ電源
６２  マッチグボックス
７０  電極検出部
７２  ローパスフィルター
７４  電圧計
７６  Ａｌテーププローブ
【図１】
0003753194.tif 000003
【図２】
0003753194.tif 000004
【図３】
0003753194.tif 000005
【図４】
0003753194.tif 000006
【図５】
0003753194.tif 000007
【図６】
0003753194.tif 000008
【図７】
0003753194.tif 000009
【図８】
0003753194.tif 000010
【図９】
0003753194.tif 000011
【図１０】
0003753194.tif 000012
【図１１】
0003753194.tif 000013
【図１２】
0003753194.tif 000014
【図１３】
0003753194.tif 000015
【図１４】
0003753194.tif 000016
【図１５】
0003753194.tif 000017
【図１６】
0003753194.tif 000018
【図１７】
0003753194.tif 000019