プラズマ処理装置
【課題】本発明は，別途のプラズマ着火手段を設けることなく、プラズマ着火が可能であり、高周波アンテナとプラズマが容量結合することを抑制し，かつ誘電体壁が導電性のエッチング生成物に覆われた場合に生じる放電空間へのＲＦ電力の伝達効率の悪化を抑えるための防着シールドを備えたプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】プラズマ発生室の誘電体壁内側に２重以上の防着シールドを配置し，この防着シールドは、真空容器の誘電体壁のすぐ真空側に設けられ，誘電体壁を覆うように形成された誘電体製の防着シールドと前記防着シールドの内側に設けられる，遮蔽電極として作用し，かつエッチング生成物の形成膜のつながりをきることでＲＦ電力伝達の低下を防ぐためのスリット状の形状を持つ金属性の防着シールドとを備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【解決手段】プラズマ発生室の誘電体壁内側に２重以上の防着シールドを配置し，この防着シールドは、真空容器の誘電体壁のすぐ真空側に設けられ，誘電体壁を覆うように形成された誘電体製の防着シールドと前記防着シールドの内側に設けられる，遮蔽電極として作用し，かつエッチング生成物の形成膜のつながりをきることでＲＦ電力伝達の低下を防ぐためのスリット状の形状を持つ金属性の防着シールドとを備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置に関し、より具体的には、プラズマを利用して被処理基板の表面に薄膜を形成する、または被処理物の表面をエッチングするといった、プラズマにより基板を処理するプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の、例えばエッチング装置では、主に磁石を用いたマグネトロン型、電子サイクロトロン共鳴を用いたＥＣＲ放電型、ヘリコン波を用いたヘリコン型のプラズマ発生装置が用いられてきた。
【０００３】
従来，気密な処理室内に電極を備えた非処理体を保持するステージを配置すると共に，そのステージに対向する,すなわち処理室の天井部をなす誘電体壁上に高周波アンテナを配置した誘導結合型エッチング装置が提案されている。係る装置では，まず高周波アンテナにプラズマ生成用高周波電力を印加することにより誘電体壁を介して処理室内に高周波エネルギーを導入し，処理室内に導入された処理ガスを乖離して高密度の誘導結合プラズマを励起する。ついで電極に印加されているバイアス用高周波電力により，ステージ上の非処理体にプラズマを引き込み，所定のエッチング処理を施すように構成されている。
【０００４】
ところで上記のように構成された誘導結合型エッチング装置では，高周波アンテナとプラズマが誘導結合するだけではなく，容量結合もする。その結果，高周波アンテナ近傍の誘電体壁表面にプラズマに対する負のバイアスが付加されるため，そのプラズマとの電位差により，プラズマ中の陽イオンが加速されて誘電体壁をたたき，放電空間内に不純物が発生したり，誘電体壁が消耗する問題が生じていた。
【０００５】
また，容量結合により生じたバイアス電圧は，高周波アンテナのＲＦ電力導入側が高く、ＲＦ電力導出側が低くなるため，プラズマ密度もRF導入側が高く，ＲＦ導出側が低くなる。このことによりプラズマ密度の面内均一性が取れなくなるという問題があった。
【０００６】
上記問題を解決するため、特許文献１には、誘導アンテナとベルジャの間に誘導アンテナとプラズマ間の静電容量結合を制御するための遮蔽電極を挿入したプラズマ反応容器において，前記遮蔽電極を薄膜にて形成しベルジャに物理的に密着させたプラズマ発生装置が開示されている。係る装置では，ベルジャに直接遮蔽電極を形成することで，部品点数を減らしかつ複雑な構造を持つベルジャ表面に高寸法精度に遮蔽電極を構成させることができる。
【０００７】
また，前記問題を解決するため、特許文献２には、誘電体壁を２重以上の構造として，そのうちのひとつに高周波アンテナから形成される磁界方向に対して垂直方向に配置される導電体層を蒸着にて形成し,この導電体層を誘電体で挟み込む構造を持つプラズマ発生装置が開示されている。係る装置では，誘導アンテナとプラズマ間の静電容量結合を制御するだけでなく，導電体膜の厚さおよび材質を制御することで，熱応力による誘電体層の損傷発生を抑えることができる。
【０００８】
しかしながら、特許文献１および特許文献２に示されるベルジャ外壁とアンテナ間にスリット構造の遮蔽電極を何らかの方法で設置する装置構成では，高周波アンテナとプラズマ間の容量結合成分を除くことはできるが，ベルジャなどの誘電体壁が導電性のエッチング生成物に覆われた場合にＲＦ電力を放電空間へ伝達できず，放電維持および着火ができなくなる問題が残る。また、ベルジャなどの誘電体壁が導電性のエッチング生成物に覆われた場合のメンテナンス時には誘電体壁自体を交換する必要があり，特にベルジャなど複雑な構造をしたものの場合ではメンテナンス性が劣るという問題がある。
【０００９】
上記問題を解決するためのプラズマ発生装置が特許文献３、特許文献４に開示されている。図８及び図９は特許文献３のプラズマ発生装置を示す。図８には、プラズマチャンバの誘電チャンバ壁１２４外部に配置されたＲＦ付勢コイル１２６を有する誘導結合プラズマリアクタと，誘電チャンバ内に形成され該コイル１２６によって付勢されるプラズマ１２０と，チャンバ内の該プラズマ１２０とＲＦコイル１２６との間に配置されるスロットを有するファラデースパッタシール１２４、１３０とを有するプラズマ発生装置が開示されている。図９に示すように、内側シールド1２８と外側シールド１３０は、スロット幅Ｗを有し、見通し経路が無い状態になるように間隔ｄで、共通のアース端子に接続されている。なお図９において、１２１はプラズマ形成領域、１３２は上側アダプタエンドフランジ、１３４は下側アダプタエンドフランジ、１３６はリアクタチャンバフランジ、１３８はマグネトロンターゲット組立体、１４０はマグネトロンターゲット、１４２はセラミックインシュレータ、１４４は接地シールドである。図８及び図９記載のプラズマ発生装置によれば、プラズマを付勢するべくＲＦ信号の誘導成分がシールド１２４、１３０を通過することを可能とし、同時にリアクタチャンバ内で粒子汚染の形成及び飛散を防止することが可能となる。
【００１０】
図１０及び図１１は特許文献４のプラズマ発生装置を示す。図１０及び図１１には、誘導アンテナ２０５と減圧処理室２０１を隔てる隔板２０７を、非磁性金属板２７１と誘電体２７２とから構成したプラズマ発生装置２２０が開示されている。なお、図１０において、２０２はサセプタ、２０３は被処理物、２０６は高周波電源、２０８は絶縁部材、２０９はプラズマトーチ、２１１は高周波バイアス電源である。図１０及び図１１記載のプラズマ発生装置によれば、誘導アンテナ２０５と減圧処理室２０１の間の隔板２０７を誘電体で塞いだ非磁性金属２７１としたので、製造が容易で強度が高く、かつイオンアタックを避けることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−８５１９５号公報
【特許文献２】特登録４１１９５４７号公報
【特許文献３】特開平１０−５５９８３号公報
【特許文献４】特開２００４−４４７３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、特許文献３記載のプラズマ発生装置のように、内側シールド1２８と外側シールド１３０が共通のアース端子に接続される構成されると、プラズマ着火時に内側シールド1２８と外側シールド１３０に高周波電圧を印加しても、高周波電圧はアース端子を通し、アース側に流れるため、プラズマ着火が起きないという問題がある。そのため、特許文献３では、マグネトロンターゲット組立体に高周波電源から高周波電圧を印加し、誘電チャンバ内にプラズマを形成しなければならないという問題があった
また、特許文献４記載のプラズマ発生装置のように、サセプタ２０３に対向する面がほぼ金属板２７１で構成されると、プラズマ着火が起こりにくくなるという問題がある。特許文献４では、このような場合に備えて、減圧処理室２０１にプラズマ着火手段としてプラズマトーチ２０９を設けなければならないという問題があった
【００１３】
本発明は、上記の問題点を解決することを目的とし、より具体的には、本発明の目的は、別途のプラズマ着火手段を設けることなく、プラズマ着火が可能であり、かつ、高周波アンテナとプラズマが容量結合することを抑制し，かつ誘電体壁が導電性のエッチング生成物に覆われた場合に生じる放電空間へのＲＦ電力の伝達効率の悪化を抑えるための防着シールドを備えたプラズマ処理装置を提供することを目的とするものである。
【００１４】
本発明の他の目的は、高周波アンテナとプラズマの容量結合を抑制し，かつ放電空間へのＲＦ電力の伝達効率の維持を容易に実施することを可能とするプラズマ処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
このような目的を達成するために，請求項１記載の発明は，内部に被処理基板を配置可能な真空容器と、前記真空容器の一部を構成する誘電体壁と、前記誘電体壁を介して前記真空容器の外側に配置され、該真空容器内にプラズマを発生させるための高周波誘導アンテナと、前記被処理基板を支持するための基板ホルダと、を備えたプラズマ処理装置であって、前記誘電体壁と対向する真空容器内に、前記誘電体壁を覆うように形成された誘電体製の第１のシールドを設け、前記第１のシールドの内側に、スリット状の形状を持つ金属性の第２のシールドを、絶縁部材を介して前記真空容器に取り付けたことを特徴とするプラズマ処理装置としたものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第２のシールドのスリットの隙間Ｗは、１ｍｍ以上４ｍｍ以下であることを特徴とするプラズマ処理装置としたものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば，誘電体壁と対向する真空容器内に、誘電体壁を覆うように形成された誘電体製の第１のシールドを設け、第１のシールドの内側に、スリット状の形状を持つ金属性の第２のシールドを、絶縁部材を介して前記真空容器に取り付けた。このため、放電着火時には、第２のシールドはプラズマ形成のための第１の電極として機能し、容易に放電着火することができる。一方、放電着火後は、第２のシールドはプラズマと同電位となるため、高周波アンテナとプラズマ容量結合が容量結合することを抑制するファラデーシールドとして機能させることができる。また、第１のシールドは、スリット状の形状を持つ金属性の第２のシールドの外側に配置されているため、第１のシールド内壁にプラズマやデポ物の進入を防ぐことができる。また、仮に、第１のシールド内壁にプラズマやデポ物が付着した場合でも，第１のシールドに付着したエッチング生成物が高周波誘導アンテナ周辺でつながらずに隙間ができるため，ある程度のＲＦ電力を常に第２のシールドを通して、放電空間へ伝達することができる。遮蔽電極の機能を持つ第２のシールドを真空容器内に設けることにより，大気側に設けられた高周波アンテナを誘電体壁に接するまで近づけることができ，ＲＦ電力を効率よく放電空間内へ伝えることができるため，遮蔽電極の機能を持つ第２のシールドと高周波アンテナ間の異常放電の危険なく，プラズマ密度を増加させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のプラズマ処理装置の第１の実施形態の構成を示す模式的断面図である。
【図２】図１中のシールドの構造を示す図である。
【図３】本発明を用いた場合における，放電空間へのＲＦ電力の伝達効率の減少を抑える原理についての説明図である。
【図４】本発明を用いた場合における，放電着火時の内側の防着シールドの電位について示す図である。
【図５】本発明を用いた場合における，放電維持後の内側の防着シールドの電位について示す図である。
【図６】本発明と従来（特許文献３）のプラズマ発生装置の放電着火の原理についての説明図である。
【図７】本発明のプラズマ処理装置の第２の実施形態の構成を示す模式的断面図である。
【図８】従来（特許文献３）のプラズマ発生装置の垂直断面図である。
【図９】従来（特許文献３）のプラズマ発生装置のシールドを示す図である。
【図１０】従来（特許文献４）のプラズマ発生装置を示す図である。
【図１１】従来（特許文献４）のプラズマ発生装置の隔板を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明について好ましい実施形態を挙げ、図面を参照して説明する。なお、以下で説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００１９】
本発明の第１の特徴点は、内部に被処理基板を配置可能な真空容器と、真空容器の一部を構成する誘電体壁と、誘電体壁を介して前記真空容器の外側に配置され、該真空容器内にプラズマを発生させるための高周波誘導アンテナと、記被処理基板を支持するための基板ホルダと、を備えたプラズマ処理装置であって、誘電体壁と対向する真空容器内に、前記誘電体壁を覆うように形成された誘電体製の第１のシールドを設け、第１のシールドを防着シールドとして機能するようにした点である。
本発明の第２の特徴点は、第１のシールドの内側に、スリット状の形状を持つ金属性の第２のシールドを、絶縁部材を介して真空容器に取り付け、放電着火時には、真空容器内にプラズマを生成するための第１に電極として機能し、放電着火後には、ファラデーシールドとして機能するようにした点である。
【００２０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明のプラズマ発生装置の好ましい実施形態である誘導結合型のプラズマ処理装置の構成を模式的に示す断面図であり、図２は図１中のシールドの構造を示す図である。
【００２１】
図１のプラズマ処理装置は、内部に被処理基板６を配置可能な空間２を有する真空容器１と、真空容器１の一部を構成する誘電体壁３と、誘電体壁３を介して真空容器１の外側に配置され、真空容器１内にプラズマを発生させるための高周波誘導アンテナ（ＳＬＡ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｌｏｏｐ Ａｎｔｅｎｎａ）４と、被処理基板を支持するための基板ホルダ７と、誘電体製の第１のシールド１１と、金属性の第２のシールド１２と、高周波誘導アンテナ４に接続された高周波電源１０と、を備える。真空容器１には、さらにプラズマの生成に用いられるガスを導入するガス供給口に接続されたガス供給機構（不図示）と、真空容器１内を所要の減圧状態にする排気機構（不図示）とを備える。ガス供給機構と排気機構は一般的に良く知られているため、その詳細図示を省略する。
【００２２】
プラズマ発生機構は必ずしも高周波誘導アンテナ４（ＳＬＡ）である必要は無く、プラズマが発生できるならば別の形状のアンテナを使用しても良い。
【００２３】
本実施形態において，シールドは誘電体壁３の内側、即ち真空側に配置されている。シールドは、外周部の防着シールドとして機能する第１のシールド１１と内周部の防着シールドとして機能する第２のシールド１２の２重構造となっている。外周部の防着シールド１１は誘電体製にて誘電体壁３を覆うように形成されており，内周部の防着シールド１２は遮蔽電極として機能するように金属で作成され，高周波アンテナ４からのRF電力を伝達するためのスリット２０を備えた構造となっている。内周部の防着シールド１２は真空容器１の上壁と下壁に、フローティング電位（浮遊電位）になるように絶縁部材を介して取り付けられている。なお、図１では、内周部の防着シールド１２は、外周部の防着シールド１１の内側に１つ設けられているが、２つ以上設けてもよい。
【００２４】
また，図３に示すように，エッチング生成物２２により外周部の防着シールド１１が覆われた場合でもＲＦ電力２３を放電空間へ伝達できるように，外周部の防着シールド１１と内周部の防着シールド１２とは互いに任意の隙間Ｓを設けて設置される。このことと外周部の防着シールド１１のスリット２０により，外周部の防着シールド１１に付着したエッチング生成物２２が高周波アンテナ４周辺でつながらずに隙間ができるため，ある程度のＲＦ電力２３を常に内周部の防着シールド１２のスリット２０を通して、放電空間へ伝達することができる。
【００２５】
また内周部の防着シールド１２は一般にファラデーシールドと呼ばれる遮蔽電極として機能するが，本構造では次のように機能する。まず図４に示すように，放電着火時は前記内周部の防着シールド１２は浮遊電位であり、真空容器内にプラズマを形成するための第１の電極として機能する。つまり誘導結合成分と，ある程度は抑制されるものの容量結合成分の寄与もあり，放電着火が比較的容易に行われる。この点を図６により説明する。図６（Ａ）（Ｂ）は、本発明と特許文献３のプラズマ着火時のＲＦ電力の導入経路を示した図である。本発明においては、図６（Ａ）に示すように、相対向する内周部の防着シールド１２は、高周波電力を印加可能な第１の電極として機能し、真空容器１はアースに接地されているので、前記第１の電極との間でプラズマを発生させるための第２の電極として機能する。これにより、高周波誘導アンテナ４に印加されたＲＦ（高周波）電力が、スリット２０及び内周部の防着シールド１２を介して、プラズマ生成空間に導入され、第２の電極として機能する真空容器１との間で放電着火が起こり、プラズマが生成される。これに対し、特許文献３では、図６（Ｂ）に示すように、ＲＦコイル２６の導入されたＲＦ（高周波）電力は、アース端子を介してアースに流れる。このため、特許文献３では、内側シールド２８間で放電着火が起こらず、プラズマが生成されない。次に、内周部の防着シールド１２と真空容器との間にプラズマが一度形成されると、図５に示すように，放電着火後には前記内周部の防着シールド１２はプラズマと同電位となり，内周部の防着シールド１２とプラズマ間の容量結合成分は著しく小さくなり，殆ど高周波誘導アンテナ４による誘導結合成分のみのプラズマが生成される。このことにより，容量結合性に起因するプラズマ密度分布の悪化を低減させることができる。また、図３に示すように，エッチング生成物２２により外周部の防着シールド１１が覆われた場合でも，外周部の防着シールド１１に付着したエッチング生成物２２が高周波アンテナ４周辺でつながらずに隙間ができるため，ある程度のＲＦ電力２３を常に内周部の防着シールド１２のスリット２０を通して、放電空間へ伝達することができる。この点を考慮すると、図２において、内周部の防着シールド１２のスリット２０隙間Ｗは、１ｍｍ以上４ｍｍ以下にすることが好ましい。スリット２０隙間Ｗを１ｍｍ以下とすると、放電着火時、内周部の防着シールド１２はＲＦ電力の導入経路として機能しないためである。スリット２０隙間Ｗを４ｍｍ以上とすると、放電着火後、内周部の防着シールド１２はファラデーシールドとして機能しないためである。
【００２６】
高周波アンテナ４の設置場所は任意に設定できる。例示とは異なり天井に配置する場合には，誘電体壁を天井に設置し，同様な防着シールドを設置することで，同様な効果を得ることができる。
【００２７】
内側の防着シールド１２のスリット２０は，高周波アンテナ近傍のエッチング生成物２２による膜形成を分断し，ＲＦ電力を放電空間へ伝達するための隙間を確保できる構造であれば任意に設定することができる。
【００２８】
内側の金属製の防着シールド１２のスリット２０の隙間は任意に設定することができる。一般的にスリット２０の隙間が狭いと，高周波アンテナ４とプラズマ間の容量結合性が弱くなり，プラズマ密度の均一性が増すが，RF電力の伝達量が減るためにプラズマ密度が低下する傾向にある。逆にスリット２０の隙間が広いと，ＲＦ電力の伝達量が増えるためにプラズマ密度が増加するが，高周波アンテナ４とプラズマ間の容量結合性が強くなり，プラズマ密度の均一性が悪化する傾向にある。
【００２９】
内側の防着シールド１２の枚数は任意に設定してもよい。枚数が増加するほど防着シールドが厚くなり，高周波アンテナ４とプラズマ間の容量結合性が弱くなるが，プラズマ密度は低下する傾向にある。また，枚数が減るほど防着シールドは薄くなり，高周波アンテナ４とプラズマ間の容量結合性が強くなるが，プラズマ密度は増加する傾向にある。
【００３０】
図２において、内側の防着シールド１２の上下方向の幅２１は高周波アンテナ４の位置を中心にして設置しているなら任意に設定してもよい。幅が狭いと，内側の防着シールド１２で覆われた箇所の上下の領域は，基板など導体の試料を処理した際に生じるエッチング生成物２２により一面に覆われて，ＲＦ電力を伝達しなくなるため，プラズマ密度が低下する。逆に幅が広いと，防着シールド１２に使用している金属による汚染の可能性が高くなる事になり，効果的な防着シールドの上下方向の幅２１は各プロセスにより任意に決定される。
【００３１】
また，外側，内側それぞれの防着シールド１１，１２には基板６など導体の試料を処理した際に生じるエッチング生成物２２が付着し，これが剥離してパーティクルになる事を抑制するために，ブラストなどの表面処理を施してもよい。しかし外周の防着シールド１１に金属溶射を施すなど各防着シールド表面の電気的状態を変更するような処理では所定の効果が得られない。
【００３２】
図１のプラズマ処理装置で基板処理を行うためには、先ず真空容器１を不図示の排気機構（真空ポンプ等）を用いて所定の圧力まで排気した後、不図示のガス供給機構を用いて、所定の圧力までガスを導入する。
【００３３】
基板保持機構５は被処理基板６を載置するための基板ホルダ７を含み、例えば基板ホルダ７は固定軸８により真空容器１の内部に設置される。基板ホルダ７及び固定軸８は接地されているが、基板６に高周波などのバイアス電圧を印加したい場合には、真空容器１と固定軸８の間に絶縁体などを挟んで基板保持機構５を浮遊電位としても良い。基板ホルダ７と固定軸８の内部には、基板６を冷却または加熱するための機構を設けることもできる。
【００３４】
処理される被処理基板６は基板ホルダ７の上に配置される。基板６の処理面は高周波アンテナ４側を向いている。本例のように、高周波アンテナ（ＳＬＡ）４を誘電体壁３の側壁の外に配置した場合には、基板６の処理面は誘電体壁３に向けて配置され，さらに本発明による２重以上の構造をもつ防着シールドが誘電体壁３の内側に配置される。そして、高周波アンテナ４にＲＦ電源１０からＲＦ電力を印加することで真空容器１内にプラズマが形成される。そして、基板６にバイアス電圧を印加するなどにてプラズマ電位を接地より高めることで、基板６の表面にイオンエッチングなど所定の処理を行うことができる。尚、基板６を搬入または搬出する機構の図示は省略している。
【００３５】
尚、図１に示された構成は概念的なものであり、具体的なプラズマ発生機構や磁気回路の構造によって、作用が等価な任意の構造を採用することができる。
【００３６】
（第２の実施形態）
次に、図７を用いて、本発明のプラズマ発生装置をイオンビームエッチング装置に適用した第２の実施形態を図示する。本実施形態により広範囲に均一性良く発生したプラズマから，複数枚のグリッド３０、３１、３２からなるイオンビームレンズ系によりイオンビームとして引き出すことで，広範囲に均一なイオン密度を持つイオンビームを得ることができる。引き出したイオンビームを基板ホルダ（不図示）上に配置された被処理基板（不図示）へ入射させることにより，イオン衝撃による物理的エッチングが可能となる。具体的には、図７においては、縦方向に２ｍｍから３ｍｍの間隔を設けて３枚のグリッド（第１のグリッド３０、第２のグリッド３１、第３のグリッド３１）を配置している。第１のグリッド３０の穴径は４ｍｍ、第２のグリッド３１の穴径は５ｍｍ、第３のグリッド３２の穴径は６ｍｍにするのが望ましい。また、第２の実施形態では、第１のグリッド３０は直流電源３０ａに接続されており、真空容器１は浮遊電位（フローティング電位）となっている。その他の構成は第１の実施形態と同様である。
【００３７】
次に、図７（ａ）を用いて、真空容器１内にプラズマを発生させる場合について説明する。図７（ａ）に示すように、相対向する内周部の防着シールド１２は、高周波電力を印加可能な第１の電極として機能する。また、真空容器１はフローティング電位（浮遊電位）となっているので、内周部の防着シールド１２と同様に、高周波電力を印加可能な第１の電極として機能する。また、第１のグリッド３０は、直流電源３０ａによりＧ１電位になっているため、第２の電極として機能する。これにより、高周波誘導アンテナ４に印加されたＲＦ（高周波）電力が、スリット２０及び内周部の防着シールド１２を介して、プラズマ生成空間に導入され、第２の電極として第１のグリッド３０との間で放電着火が起こり、プラズマが生成される。次に、内周部の防着シールド１２・真空容器１と第１のグリッド３０との間にプラズマが一度形成されると、図７（ｂ）に示すように，放電着火後には前記内周部の防着シールド１２はプラズマと同電位となり，内周部の防着シールド１２とプラズマ間の容量結合成分は著しく小さくなり，殆ど高周波誘導アンテナ４による誘導結合成分のみのプラズマが生成される。このことにより，容量結合性に起因するプラズマ密度分布の悪化を低減させることができる。図７（ｂ）に示すように、真空容器１内にプラズマが生成されると、イオンビームとは、複数枚のグリッド３０、３１、３２からなるイオンビームレンズ系により引き出され、非処理基板に対してイオンビームを均一に入射することが可能となる。また、図３に示すように，エッチング生成物２２により外周部の防着シールド１１が覆われた場合でも，外周部の防着シールド１１に付着したエッチング生成物２２が高周波アンテナ４周辺でつながらずに隙間ができるため，ある程度のＲＦ電力２３を常に内周部の防着シールド１２のスリット２０を通して、放電空間へ伝達することができる。
【００３８】
また、図７のプラズマ処置装置は，基板保持機構に基板の傾き角度を調節する機構を搭載することで，非処理基板に対してイオンビームを斜めに入射することも可能であり，素子の形状補正に有効である。特にＭＲＡＭ素子を初めとする半導体素子においては，従来使用されているＲＩＥなどの化学的なエッチングではエッチング処理時に素子側面などに予期せぬ反応層を形成させ，素子の特性を低下させることがあるが，上記の基板傾き角度調節機構を利用することで，この反応層を除去することができる。
【００３９】
次に、第２の実施形態の装置を、イオンビームを照射する工程に用いる場合について説明する。
ここで、磁気抵抗効果素子を構成する多層磁性膜としては、例えば、多層磁性膜（ＭＲ層）の一種で、基板の上に下部電極を形成し、その上に磁気抵抗効果素子を構成する７層の多層膜が形成されているものなどがある。この場合、７層の多層膜は、例えば、一番下側に下地層となるＴａ層、その上に、反強磁性層となるＰｔＭｎ層、磁化固着層（Ｐｉｎｎｅｄ Ｌａｙｅｒ、Ｒｕ、Ｐｉｎｎｅｄ Ｌａｙｅｒ）、絶縁層（Ｂａｒｒｉｅｒ Ｌａｙｅｒ）、フリー層が順に積層され、その上にハードマスク層が積層されているものなどがある。
【００４０】
反応性イオンエッチングが行われた多層磁性膜に対してイオンビーム照射する工程は、反応性イオンエッチングが行われた際に多層磁性膜上に形成されていたダメージ層をイオンビーム照射によって除去する工程である。これによって反応性イオンエッチングの際に酸化によるダメージが生じていた層を除去して高品質な多層磁性膜（ＭＲ層）を形成することができる。
【００４１】
また、イオンビームを照射する工程においては、イオンビームを多層磁性膜の積層面に対して５〜９０度の入射角度で入射させるようにすることが好ましい。この範囲の入射角度にすることが、イオンビームエッチングで除去したダメージ層の原子、分子が、除去された後に、再度、多層磁性膜の主に側壁面に対して付着することを防止ないしは低減する上で好ましいからである。
【００４２】
更に、イオンビームを照射する工程は、イオンビームの加速電圧を５０〜６００Ｖとした条件の下で行うことが好ましい。この範囲にすることが、多層磁性膜に対するイオンビームの衝撃を小さくする上で好ましいからである。かかる観点から、より好ましいイオンビームの加速電圧は、５０〜２００Ｖである。
【００４３】
また、イオンビームを照射する工程は、上記多層磁性膜を回転させながら行うことが好ましい。多層磁性膜を回転させながらイオンビームを照射することにより、イオンビームエッチングで除去したダメージ層の原子、分子が、除去された後に、再度、多層磁性膜の主に側壁面に対して付着することを防止ないしは低減する上で有効となるためである。
【符号の説明】
【００４４】
１ 真空容器図
３ 誘電体壁
４ 高周波誘導アンテナ
６ 被処理基板
７ 基板ホルダ
１０ 高周波電源
１１ 第１のシールド
１２ 第２のシールド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置に関し、より具体的には、プラズマを利用して被処理基板の表面に薄膜を形成する、または被処理物の表面をエッチングするといった、プラズマにより基板を処理するプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の、例えばエッチング装置では、主に磁石を用いたマグネトロン型、電子サイクロトロン共鳴を用いたＥＣＲ放電型、ヘリコン波を用いたヘリコン型のプラズマ発生装置が用いられてきた。
【０００３】
従来，気密な処理室内に電極を備えた非処理体を保持するステージを配置すると共に，そのステージに対向する,すなわち処理室の天井部をなす誘電体壁上に高周波アンテナを配置した誘導結合型エッチング装置が提案されている。係る装置では，まず高周波アンテナにプラズマ生成用高周波電力を印加することにより誘電体壁を介して処理室内に高周波エネルギーを導入し，処理室内に導入された処理ガスを乖離して高密度の誘導結合プラズマを励起する。ついで電極に印加されているバイアス用高周波電力により，ステージ上の非処理体にプラズマを引き込み，所定のエッチング処理を施すように構成されている。
【０００４】
ところで上記のように構成された誘導結合型エッチング装置では，高周波アンテナとプラズマが誘導結合するだけではなく，容量結合もする。その結果，高周波アンテナ近傍の誘電体壁表面にプラズマに対する負のバイアスが付加されるため，そのプラズマとの電位差により，プラズマ中の陽イオンが加速されて誘電体壁をたたき，放電空間内に不純物が発生したり，誘電体壁が消耗する問題が生じていた。
【０００５】
また，容量結合により生じたバイアス電圧は，高周波アンテナのＲＦ電力導入側が高く、ＲＦ電力導出側が低くなるため，プラズマ密度もRF導入側が高く，ＲＦ導出側が低くなる。このことによりプラズマ密度の面内均一性が取れなくなるという問題があった。
【０００６】
上記問題を解決するため、特許文献１には、誘導アンテナとベルジャの間に誘導アンテナとプラズマ間の静電容量結合を制御するための遮蔽電極を挿入したプラズマ反応容器において，前記遮蔽電極を薄膜にて形成しベルジャに物理的に密着させたプラズマ発生装置が開示されている。係る装置では，ベルジャに直接遮蔽電極を形成することで，部品点数を減らしかつ複雑な構造を持つベルジャ表面に高寸法精度に遮蔽電極を構成させることができる。
【０００７】
また，前記問題を解決するため、特許文献２には、誘電体壁を２重以上の構造として，そのうちのひとつに高周波アンテナから形成される磁界方向に対して垂直方向に配置される導電体層を蒸着にて形成し,この導電体層を誘電体で挟み込む構造を持つプラズマ発生装置が開示されている。係る装置では，誘導アンテナとプラズマ間の静電容量結合を制御するだけでなく，導電体膜の厚さおよび材質を制御することで，熱応力による誘電体層の損傷発生を抑えることができる。
【０００８】
しかしながら、特許文献１および特許文献２に示されるベルジャ外壁とアンテナ間にスリット構造の遮蔽電極を何らかの方法で設置する装置構成では，高周波アンテナとプラズマ間の容量結合成分を除くことはできるが，ベルジャなどの誘電体壁が導電性のエッチング生成物に覆われた場合にＲＦ電力を放電空間へ伝達できず，放電維持および着火ができなくなる問題が残る。また、ベルジャなどの誘電体壁が導電性のエッチング生成物に覆われた場合のメンテナンス時には誘電体壁自体を交換する必要があり，特にベルジャなど複雑な構造をしたものの場合ではメンテナンス性が劣るという問題がある。
【０００９】
上記問題を解決するためのプラズマ発生装置が特許文献３、特許文献４に開示されている。図８及び図９は特許文献３のプラズマ発生装置を示す。図８には、プラズマチャンバの誘電チャンバ壁１２４外部に配置されたＲＦ付勢コイル１２６を有する誘導結合プラズマリアクタと，誘電チャンバ内に形成され該コイル１２６によって付勢されるプラズマ１２０と，チャンバ内の該プラズマ１２０とＲＦコイル１２６との間に配置されるスロットを有するファラデースパッタシール１２４、１３０とを有するプラズマ発生装置が開示されている。図９に示すように、内側シールド1２８と外側シールド１３０は、スロット幅Ｗを有し、見通し経路が無い状態になるように間隔ｄで、共通のアース端子に接続されている。なお図９において、１２１はプラズマ形成領域、１３２は上側アダプタエンドフランジ、１３４は下側アダプタエンドフランジ、１３６はリアクタチャンバフランジ、１３８はマグネトロンターゲット組立体、１４０はマグネトロンターゲット、１４２はセラミックインシュレータ、１４４は接地シールドである。図８及び図９記載のプラズマ発生装置によれば、プラズマを付勢するべくＲＦ信号の誘導成分がシールド１２４、１３０を通過することを可能とし、同時にリアクタチャンバ内で粒子汚染の形成及び飛散を防止することが可能となる。
【００１０】
図１０及び図１１は特許文献４のプラズマ発生装置を示す。図１０及び図１１には、誘導アンテナ２０５と減圧処理室２０１を隔てる隔板２０７を、非磁性金属板２７１と誘電体２７２とから構成したプラズマ発生装置２２０が開示されている。なお、図１０において、２０２はサセプタ、２０３は被処理物、２０６は高周波電源、２０８は絶縁部材、２０９はプラズマトーチ、２１１は高周波バイアス電源である。図１０及び図１１記載のプラズマ発生装置によれば、誘導アンテナ２０５と減圧処理室２０１の間の隔板２０７を誘電体で塞いだ非磁性金属２７１としたので、製造が容易で強度が高く、かつイオンアタックを避けることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−８５１９５号公報
【特許文献２】特登録４１１９５４７号公報
【特許文献３】特開平１０−５５９８３号公報
【特許文献４】特開２００４−４４７３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、特許文献３記載のプラズマ発生装置のように、内側シールド1２８と外側シールド１３０が共通のアース端子に接続される構成されると、プラズマ着火時に内側シールド1２８と外側シールド１３０に高周波電圧を印加しても、高周波電圧はアース端子を通し、アース側に流れるため、プラズマ着火が起きないという問題がある。そのため、特許文献３では、マグネトロンターゲット組立体に高周波電源から高周波電圧を印加し、誘電チャンバ内にプラズマを形成しなければならないという問題があった
また、特許文献４記載のプラズマ発生装置のように、サセプタ２０３に対向する面がほぼ金属板２７１で構成されると、プラズマ着火が起こりにくくなるという問題がある。特許文献４では、このような場合に備えて、減圧処理室２０１にプラズマ着火手段としてプラズマトーチ２０９を設けなければならないという問題があった
【００１３】
本発明は、上記の問題点を解決することを目的とし、より具体的には、本発明の目的は、別途のプラズマ着火手段を設けることなく、プラズマ着火が可能であり、かつ、高周波アンテナとプラズマが容量結合することを抑制し，かつ誘電体壁が導電性のエッチング生成物に覆われた場合に生じる放電空間へのＲＦ電力の伝達効率の悪化を抑えるための防着シールドを備えたプラズマ処理装置を提供することを目的とするものである。
【００１４】
本発明の他の目的は、高周波アンテナとプラズマの容量結合を抑制し，かつ放電空間へのＲＦ電力の伝達効率の維持を容易に実施することを可能とするプラズマ処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
このような目的を達成するために，請求項１記載の発明は，内部に被処理基板を配置可能な真空容器と、前記真空容器の一部を構成する誘電体壁と、前記誘電体壁を介して前記真空容器の外側に配置され、該真空容器内にプラズマを発生させるための高周波誘導アンテナと、前記被処理基板を支持するための基板ホルダと、を備えたプラズマ処理装置であって、前記誘電体壁と対向する真空容器内に、前記誘電体壁を覆うように形成された誘電体製の第１のシールドを設け、前記第１のシールドの内側に、スリット状の形状を持つ金属性の第２のシールドを、絶縁部材を介して前記真空容器に取り付けたことを特徴とするプラズマ処理装置としたものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第２のシールドのスリットの隙間Ｗは、１ｍｍ以上４ｍｍ以下であることを特徴とするプラズマ処理装置としたものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば，誘電体壁と対向する真空容器内に、誘電体壁を覆うように形成された誘電体製の第１のシールドを設け、第１のシールドの内側に、スリット状の形状を持つ金属性の第２のシールドを、絶縁部材を介して前記真空容器に取り付けた。このため、放電着火時には、第２のシールドはプラズマ形成のための第１の電極として機能し、容易に放電着火することができる。一方、放電着火後は、第２のシールドはプラズマと同電位となるため、高周波アンテナとプラズマ容量結合が容量結合することを抑制するファラデーシールドとして機能させることができる。また、第１のシールドは、スリット状の形状を持つ金属性の第２のシールドの外側に配置されているため、第１のシールド内壁にプラズマやデポ物の進入を防ぐことができる。また、仮に、第１のシールド内壁にプラズマやデポ物が付着した場合でも，第１のシールドに付着したエッチング生成物が高周波誘導アンテナ周辺でつながらずに隙間ができるため，ある程度のＲＦ電力を常に第２のシールドを通して、放電空間へ伝達することができる。遮蔽電極の機能を持つ第２のシールドを真空容器内に設けることにより，大気側に設けられた高周波アンテナを誘電体壁に接するまで近づけることができ，ＲＦ電力を効率よく放電空間内へ伝えることができるため，遮蔽電極の機能を持つ第２のシールドと高周波アンテナ間の異常放電の危険なく，プラズマ密度を増加させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のプラズマ処理装置の第１の実施形態の構成を示す模式的断面図である。
【図２】図１中のシールドの構造を示す図である。
【図３】本発明を用いた場合における，放電空間へのＲＦ電力の伝達効率の減少を抑える原理についての説明図である。
【図４】本発明を用いた場合における，放電着火時の内側の防着シールドの電位について示す図である。
【図５】本発明を用いた場合における，放電維持後の内側の防着シールドの電位について示す図である。
【図６】本発明と従来（特許文献３）のプラズマ発生装置の放電着火の原理についての説明図である。
【図７】本発明のプラズマ処理装置の第２の実施形態の構成を示す模式的断面図である。
【図８】従来（特許文献３）のプラズマ発生装置の垂直断面図である。
【図９】従来（特許文献３）のプラズマ発生装置のシールドを示す図である。
【図１０】従来（特許文献４）のプラズマ発生装置を示す図である。
【図１１】従来（特許文献４）のプラズマ発生装置の隔板を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明について好ましい実施形態を挙げ、図面を参照して説明する。なお、以下で説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００１９】
本発明の第１の特徴点は、内部に被処理基板を配置可能な真空容器と、真空容器の一部を構成する誘電体壁と、誘電体壁を介して前記真空容器の外側に配置され、該真空容器内にプラズマを発生させるための高周波誘導アンテナと、記被処理基板を支持するための基板ホルダと、を備えたプラズマ処理装置であって、誘電体壁と対向する真空容器内に、前記誘電体壁を覆うように形成された誘電体製の第１のシールドを設け、第１のシールドを防着シールドとして機能するようにした点である。
本発明の第２の特徴点は、第１のシールドの内側に、スリット状の形状を持つ金属性の第２のシールドを、絶縁部材を介して真空容器に取り付け、放電着火時には、真空容器内にプラズマを生成するための第１に電極として機能し、放電着火後には、ファラデーシールドとして機能するようにした点である。
【００２０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明のプラズマ発生装置の好ましい実施形態である誘導結合型のプラズマ処理装置の構成を模式的に示す断面図であり、図２は図１中のシールドの構造を示す図である。
【００２１】
図１のプラズマ処理装置は、内部に被処理基板６を配置可能な空間２を有する真空容器１と、真空容器１の一部を構成する誘電体壁３と、誘電体壁３を介して真空容器１の外側に配置され、真空容器１内にプラズマを発生させるための高周波誘導アンテナ（ＳＬＡ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｌｏｏｐ Ａｎｔｅｎｎａ）４と、被処理基板を支持するための基板ホルダ７と、誘電体製の第１のシールド１１と、金属性の第２のシールド１２と、高周波誘導アンテナ４に接続された高周波電源１０と、を備える。真空容器１には、さらにプラズマの生成に用いられるガスを導入するガス供給口に接続されたガス供給機構（不図示）と、真空容器１内を所要の減圧状態にする排気機構（不図示）とを備える。ガス供給機構と排気機構は一般的に良く知られているため、その詳細図示を省略する。
【００２２】
プラズマ発生機構は必ずしも高周波誘導アンテナ４（ＳＬＡ）である必要は無く、プラズマが発生できるならば別の形状のアンテナを使用しても良い。
【００２３】
本実施形態において，シールドは誘電体壁３の内側、即ち真空側に配置されている。シールドは、外周部の防着シールドとして機能する第１のシールド１１と内周部の防着シールドとして機能する第２のシールド１２の２重構造となっている。外周部の防着シールド１１は誘電体製にて誘電体壁３を覆うように形成されており，内周部の防着シールド１２は遮蔽電極として機能するように金属で作成され，高周波アンテナ４からのRF電力を伝達するためのスリット２０を備えた構造となっている。内周部の防着シールド１２は真空容器１の上壁と下壁に、フローティング電位（浮遊電位）になるように絶縁部材を介して取り付けられている。なお、図１では、内周部の防着シールド１２は、外周部の防着シールド１１の内側に１つ設けられているが、２つ以上設けてもよい。
【００２４】
また，図３に示すように，エッチング生成物２２により外周部の防着シールド１１が覆われた場合でもＲＦ電力２３を放電空間へ伝達できるように，外周部の防着シールド１１と内周部の防着シールド１２とは互いに任意の隙間Ｓを設けて設置される。このことと外周部の防着シールド１１のスリット２０により，外周部の防着シールド１１に付着したエッチング生成物２２が高周波アンテナ４周辺でつながらずに隙間ができるため，ある程度のＲＦ電力２３を常に内周部の防着シールド１２のスリット２０を通して、放電空間へ伝達することができる。
【００２５】
また内周部の防着シールド１２は一般にファラデーシールドと呼ばれる遮蔽電極として機能するが，本構造では次のように機能する。まず図４に示すように，放電着火時は前記内周部の防着シールド１２は浮遊電位であり、真空容器内にプラズマを形成するための第１の電極として機能する。つまり誘導結合成分と，ある程度は抑制されるものの容量結合成分の寄与もあり，放電着火が比較的容易に行われる。この点を図６により説明する。図６（Ａ）（Ｂ）は、本発明と特許文献３のプラズマ着火時のＲＦ電力の導入経路を示した図である。本発明においては、図６（Ａ）に示すように、相対向する内周部の防着シールド１２は、高周波電力を印加可能な第１の電極として機能し、真空容器１はアースに接地されているので、前記第１の電極との間でプラズマを発生させるための第２の電極として機能する。これにより、高周波誘導アンテナ４に印加されたＲＦ（高周波）電力が、スリット２０及び内周部の防着シールド１２を介して、プラズマ生成空間に導入され、第２の電極として機能する真空容器１との間で放電着火が起こり、プラズマが生成される。これに対し、特許文献３では、図６（Ｂ）に示すように、ＲＦコイル２６の導入されたＲＦ（高周波）電力は、アース端子を介してアースに流れる。このため、特許文献３では、内側シールド２８間で放電着火が起こらず、プラズマが生成されない。次に、内周部の防着シールド１２と真空容器との間にプラズマが一度形成されると、図５に示すように，放電着火後には前記内周部の防着シールド１２はプラズマと同電位となり，内周部の防着シールド１２とプラズマ間の容量結合成分は著しく小さくなり，殆ど高周波誘導アンテナ４による誘導結合成分のみのプラズマが生成される。このことにより，容量結合性に起因するプラズマ密度分布の悪化を低減させることができる。また、図３に示すように，エッチング生成物２２により外周部の防着シールド１１が覆われた場合でも，外周部の防着シールド１１に付着したエッチング生成物２２が高周波アンテナ４周辺でつながらずに隙間ができるため，ある程度のＲＦ電力２３を常に内周部の防着シールド１２のスリット２０を通して、放電空間へ伝達することができる。この点を考慮すると、図２において、内周部の防着シールド１２のスリット２０隙間Ｗは、１ｍｍ以上４ｍｍ以下にすることが好ましい。スリット２０隙間Ｗを１ｍｍ以下とすると、放電着火時、内周部の防着シールド１２はＲＦ電力の導入経路として機能しないためである。スリット２０隙間Ｗを４ｍｍ以上とすると、放電着火後、内周部の防着シールド１２はファラデーシールドとして機能しないためである。
【００２６】
高周波アンテナ４の設置場所は任意に設定できる。例示とは異なり天井に配置する場合には，誘電体壁を天井に設置し，同様な防着シールドを設置することで，同様な効果を得ることができる。
【００２７】
内側の防着シールド１２のスリット２０は，高周波アンテナ近傍のエッチング生成物２２による膜形成を分断し，ＲＦ電力を放電空間へ伝達するための隙間を確保できる構造であれば任意に設定することができる。
【００２８】
内側の金属製の防着シールド１２のスリット２０の隙間は任意に設定することができる。一般的にスリット２０の隙間が狭いと，高周波アンテナ４とプラズマ間の容量結合性が弱くなり，プラズマ密度の均一性が増すが，RF電力の伝達量が減るためにプラズマ密度が低下する傾向にある。逆にスリット２０の隙間が広いと，ＲＦ電力の伝達量が増えるためにプラズマ密度が増加するが，高周波アンテナ４とプラズマ間の容量結合性が強くなり，プラズマ密度の均一性が悪化する傾向にある。
【００２９】
内側の防着シールド１２の枚数は任意に設定してもよい。枚数が増加するほど防着シールドが厚くなり，高周波アンテナ４とプラズマ間の容量結合性が弱くなるが，プラズマ密度は低下する傾向にある。また，枚数が減るほど防着シールドは薄くなり，高周波アンテナ４とプラズマ間の容量結合性が強くなるが，プラズマ密度は増加する傾向にある。
【００３０】
図２において、内側の防着シールド１２の上下方向の幅２１は高周波アンテナ４の位置を中心にして設置しているなら任意に設定してもよい。幅が狭いと，内側の防着シールド１２で覆われた箇所の上下の領域は，基板など導体の試料を処理した際に生じるエッチング生成物２２により一面に覆われて，ＲＦ電力を伝達しなくなるため，プラズマ密度が低下する。逆に幅が広いと，防着シールド１２に使用している金属による汚染の可能性が高くなる事になり，効果的な防着シールドの上下方向の幅２１は各プロセスにより任意に決定される。
【００３１】
また，外側，内側それぞれの防着シールド１１，１２には基板６など導体の試料を処理した際に生じるエッチング生成物２２が付着し，これが剥離してパーティクルになる事を抑制するために，ブラストなどの表面処理を施してもよい。しかし外周の防着シールド１１に金属溶射を施すなど各防着シールド表面の電気的状態を変更するような処理では所定の効果が得られない。
【００３２】
図１のプラズマ処理装置で基板処理を行うためには、先ず真空容器１を不図示の排気機構（真空ポンプ等）を用いて所定の圧力まで排気した後、不図示のガス供給機構を用いて、所定の圧力までガスを導入する。
【００３３】
基板保持機構５は被処理基板６を載置するための基板ホルダ７を含み、例えば基板ホルダ７は固定軸８により真空容器１の内部に設置される。基板ホルダ７及び固定軸８は接地されているが、基板６に高周波などのバイアス電圧を印加したい場合には、真空容器１と固定軸８の間に絶縁体などを挟んで基板保持機構５を浮遊電位としても良い。基板ホルダ７と固定軸８の内部には、基板６を冷却または加熱するための機構を設けることもできる。
【００３４】
処理される被処理基板６は基板ホルダ７の上に配置される。基板６の処理面は高周波アンテナ４側を向いている。本例のように、高周波アンテナ（ＳＬＡ）４を誘電体壁３の側壁の外に配置した場合には、基板６の処理面は誘電体壁３に向けて配置され，さらに本発明による２重以上の構造をもつ防着シールドが誘電体壁３の内側に配置される。そして、高周波アンテナ４にＲＦ電源１０からＲＦ電力を印加することで真空容器１内にプラズマが形成される。そして、基板６にバイアス電圧を印加するなどにてプラズマ電位を接地より高めることで、基板６の表面にイオンエッチングなど所定の処理を行うことができる。尚、基板６を搬入または搬出する機構の図示は省略している。
【００３５】
尚、図１に示された構成は概念的なものであり、具体的なプラズマ発生機構や磁気回路の構造によって、作用が等価な任意の構造を採用することができる。
【００３６】
（第２の実施形態）
次に、図７を用いて、本発明のプラズマ発生装置をイオンビームエッチング装置に適用した第２の実施形態を図示する。本実施形態により広範囲に均一性良く発生したプラズマから，複数枚のグリッド３０、３１、３２からなるイオンビームレンズ系によりイオンビームとして引き出すことで，広範囲に均一なイオン密度を持つイオンビームを得ることができる。引き出したイオンビームを基板ホルダ（不図示）上に配置された被処理基板（不図示）へ入射させることにより，イオン衝撃による物理的エッチングが可能となる。具体的には、図７においては、縦方向に２ｍｍから３ｍｍの間隔を設けて３枚のグリッド（第１のグリッド３０、第２のグリッド３１、第３のグリッド３１）を配置している。第１のグリッド３０の穴径は４ｍｍ、第２のグリッド３１の穴径は５ｍｍ、第３のグリッド３２の穴径は６ｍｍにするのが望ましい。また、第２の実施形態では、第１のグリッド３０は直流電源３０ａに接続されており、真空容器１は浮遊電位（フローティング電位）となっている。その他の構成は第１の実施形態と同様である。
【００３７】
次に、図７（ａ）を用いて、真空容器１内にプラズマを発生させる場合について説明する。図７（ａ）に示すように、相対向する内周部の防着シールド１２は、高周波電力を印加可能な第１の電極として機能する。また、真空容器１はフローティング電位（浮遊電位）となっているので、内周部の防着シールド１２と同様に、高周波電力を印加可能な第１の電極として機能する。また、第１のグリッド３０は、直流電源３０ａによりＧ１電位になっているため、第２の電極として機能する。これにより、高周波誘導アンテナ４に印加されたＲＦ（高周波）電力が、スリット２０及び内周部の防着シールド１２を介して、プラズマ生成空間に導入され、第２の電極として第１のグリッド３０との間で放電着火が起こり、プラズマが生成される。次に、内周部の防着シールド１２・真空容器１と第１のグリッド３０との間にプラズマが一度形成されると、図７（ｂ）に示すように，放電着火後には前記内周部の防着シールド１２はプラズマと同電位となり，内周部の防着シールド１２とプラズマ間の容量結合成分は著しく小さくなり，殆ど高周波誘導アンテナ４による誘導結合成分のみのプラズマが生成される。このことにより，容量結合性に起因するプラズマ密度分布の悪化を低減させることができる。図７（ｂ）に示すように、真空容器１内にプラズマが生成されると、イオンビームとは、複数枚のグリッド３０、３１、３２からなるイオンビームレンズ系により引き出され、非処理基板に対してイオンビームを均一に入射することが可能となる。また、図３に示すように，エッチング生成物２２により外周部の防着シールド１１が覆われた場合でも，外周部の防着シールド１１に付着したエッチング生成物２２が高周波アンテナ４周辺でつながらずに隙間ができるため，ある程度のＲＦ電力２３を常に内周部の防着シールド１２のスリット２０を通して、放電空間へ伝達することができる。
【００３８】
また、図７のプラズマ処置装置は，基板保持機構に基板の傾き角度を調節する機構を搭載することで，非処理基板に対してイオンビームを斜めに入射することも可能であり，素子の形状補正に有効である。特にＭＲＡＭ素子を初めとする半導体素子においては，従来使用されているＲＩＥなどの化学的なエッチングではエッチング処理時に素子側面などに予期せぬ反応層を形成させ，素子の特性を低下させることがあるが，上記の基板傾き角度調節機構を利用することで，この反応層を除去することができる。
【００３９】
次に、第２の実施形態の装置を、イオンビームを照射する工程に用いる場合について説明する。
ここで、磁気抵抗効果素子を構成する多層磁性膜としては、例えば、多層磁性膜（ＭＲ層）の一種で、基板の上に下部電極を形成し、その上に磁気抵抗効果素子を構成する７層の多層膜が形成されているものなどがある。この場合、７層の多層膜は、例えば、一番下側に下地層となるＴａ層、その上に、反強磁性層となるＰｔＭｎ層、磁化固着層（Ｐｉｎｎｅｄ Ｌａｙｅｒ、Ｒｕ、Ｐｉｎｎｅｄ Ｌａｙｅｒ）、絶縁層（Ｂａｒｒｉｅｒ Ｌａｙｅｒ）、フリー層が順に積層され、その上にハードマスク層が積層されているものなどがある。
【００４０】
反応性イオンエッチングが行われた多層磁性膜に対してイオンビーム照射する工程は、反応性イオンエッチングが行われた際に多層磁性膜上に形成されていたダメージ層をイオンビーム照射によって除去する工程である。これによって反応性イオンエッチングの際に酸化によるダメージが生じていた層を除去して高品質な多層磁性膜（ＭＲ層）を形成することができる。
【００４１】
また、イオンビームを照射する工程においては、イオンビームを多層磁性膜の積層面に対して５〜９０度の入射角度で入射させるようにすることが好ましい。この範囲の入射角度にすることが、イオンビームエッチングで除去したダメージ層の原子、分子が、除去された後に、再度、多層磁性膜の主に側壁面に対して付着することを防止ないしは低減する上で好ましいからである。
【００４２】
更に、イオンビームを照射する工程は、イオンビームの加速電圧を５０〜６００Ｖとした条件の下で行うことが好ましい。この範囲にすることが、多層磁性膜に対するイオンビームの衝撃を小さくする上で好ましいからである。かかる観点から、より好ましいイオンビームの加速電圧は、５０〜２００Ｖである。
【００４３】
また、イオンビームを照射する工程は、上記多層磁性膜を回転させながら行うことが好ましい。多層磁性膜を回転させながらイオンビームを照射することにより、イオンビームエッチングで除去したダメージ層の原子、分子が、除去された後に、再度、多層磁性膜の主に側壁面に対して付着することを防止ないしは低減する上で有効となるためである。
【符号の説明】
【００４４】
１ 真空容器図
３ 誘電体壁
４ 高周波誘導アンテナ
６ 被処理基板
７ 基板ホルダ
１０ 高周波電源
１１ 第１のシールド
１２ 第２のシールド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に被処理基板を配置可能な真空容器と、
前記真空容器の一部を構成する誘電体壁と、
前記誘電体壁を介して前記真空容器の外側に配置され、該真空容器内にプラズマを発生させるための高周波誘導アンテナと、
前記被処理基板を支持するための基板ホルダと、
を備えたプラズマ処理装置であって、
前記誘電体壁と対向する真空容器内に、前記誘電体壁を覆うように形成された誘電体製の第１のシールドを設け、
前記第１のシールドの内側に、スリット状の形状を持つ金属性の第２のシールドを、絶縁部材を介して前記真空容器に取り付けたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記第２のシールドのスリットの隙間Ｗは、１ｍｍ以上４ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項１】
内部に被処理基板を配置可能な真空容器と、
前記真空容器の一部を構成する誘電体壁と、
前記誘電体壁を介して前記真空容器の外側に配置され、該真空容器内にプラズマを発生させるための高周波誘導アンテナと、
前記被処理基板を支持するための基板ホルダと、
を備えたプラズマ処理装置であって、
前記誘電体壁と対向する真空容器内に、前記誘電体壁を覆うように形成された誘電体製の第１のシールドを設け、
前記第１のシールドの内側に、スリット状の形状を持つ金属性の第２のシールドを、絶縁部材を介して前記真空容器に取り付けたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記第２のシールドのスリットの隙間Ｗは、１ｍｍ以上４ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１３８４１１（Ｐ２０１２−１３８４１１Ａ）
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８８３４１（Ｐ２０１０−２８８３４１）
【出願日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【出願人】（０００２２７２９４）キヤノンアネルバ株式会社 (564)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【出願人】（０００２２７２９４）キヤノンアネルバ株式会社 (564)
【Ｆターム（参考）】
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