JP6703425B2 - プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、被処理物に対し、例えば、表面改質等をプラズマにより行うプラズマ処理を所定の処理条件に応じて実行制御するプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置に関する。

例えば、特許文献１には、従来のプラズマ処理装置の一例が開示されている。特許文献１の場合、真空容器（チャンバー）と、真空容器に隣設したプラズマ発生空間に第一のガスを導入し、該第一のガスに電気エネルギーを供給してプラズマを発生させるプラズマ発生機構を有している。

特開２０００−１６４５８０号公報 特開２００１−２６８８７号公報

しかしながら、従来のプラズマ処理加工装置の場合、上記プラズマ発生機構により、外部で発生させたプラズマをチャンバーに導入しているため、プラズマ照射量や照射時間を可変してプラズマ加工を行えるものの、処理可能内容が一定の範囲に限定されていた。このため、従来、例えば、スパッタクリーニング、イオン注入、成膜処理等の基本的処理内容が異なる処理仕様に応じたプラズマ処理加工装置を必要とし、また、同一の被処理物を処理仕様別に移動させる必要があり、設備コストや処理コストが高くなるという問題があった。

本発明の目的は、種々の処理仕様に応じたプラズマ処理を一つのチャンバー内で行うことができるプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置を提供することである。

本発明の第１の形態は、
被処理物を設置可能な処理室と、
処理室内を排気して高真空化する高真空化手段と、
高真空化された処理室内に所定の気体を導入する気体導入手段と、
高周波電源と、
高電圧パルス発生源と、
前記処理室内に設置された被処理物と導通接続された導体を介して前記高周波電源の高周波出力と前記高電圧パルス発生源により発生された高電圧パルスとを重畳して被処理物に印加する印加手段と、
少なくとも前記高周波出力および／または前記高電圧パルスの印加態様を含むプラズマ処理条件を入力する入力手段と、
入力されたプラズマ処理条件を記憶する記憶手段と、
前記気体導入手段による前記処理室内への気体導入をした後、所定の処理時間の間、前記印加態様に応じて前記印加手段による印加制御を行う印加制御手段と、を設け、
前記記憶手段に記憶された印加態様に基づいて前記印加制御手段による前記高周波出力および前記高電圧パルスの印加制御を行って、前記処理室内に設置された被処理物に対するプラズマ処理の実行制御を行うことを特徴とするプラズマ処理方法である。

本発明の第２の形態は、
前記記憶手段は下記の印加要素（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および前記処理時間のうち１または２以上を記憶可能であるプラズマ処理方法である。
（ａ）前記高周波出力を印加する出力幅、
（ｂ）前記高周波出力の印加開始を経て前記高電圧パルスを印加する高電圧パルスの印加時期、
（ｃ）（ａ）と（ｂ）による前記高周波出力および前記高電圧パルスの印加を１単位として繰り返し実行するための繰返し周波数または該１単位の周期

本発明の第３の形態は、前記プラズマ処理条件には、前記気体導入手段により前記処理室内に導入される１種または２種以上の気体の種別および／または該気体の導入圧力による気体導入態様が含まれ、前記記憶手段に記憶された気体導入態様に基づいて前記気体導入を実行制御してから前記印加態様に基づく印加制御を行って前記被処理物に対するプラズマ処理の実行制御を行うプラズマ処理方法である。

本発明の第４の形態は、
前記印加要素（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、下記の入力可能範囲
（ａ）：５〜３００μｓ、
（ｂ）：０〜２０００μｓ、
（ｃ）：１〜５０００ｐｐｓ、
において入力可能にしたプラズマ処理方法である。

本発明の第５の形態は、前記印加態様の印加要素として、前記高周波電源の電力を１００〜３０００Ｗの入力可能範囲で入力可能にしたプラズマ処理方法である。

本発明の第６の形態は、前記印加態様の印加要素として、前記高電圧パルス発生源の高圧パルス電圧を１〜３０ｋＶの入力可能範囲で入力可能にしたプラズマ処理方法である。

本発明の第７の形態は、前記記憶手段は２以上の同種または異種の印加態様を印加制御の実行順序別に記憶可能であり、前記印加制御手段は前記実行順序別に、前記記憶手段に記憶した印加態様に応じた印加制御を行うプラズマ処理方法である。

本発明の第８の形態は、少なくとも前記記憶手段に異なる第１印加態様と第２印加態様を実行順序別に記憶させてプラズマ処理を実行した場合に、前記第１印加態様による印加制御により被処理物の表面改質を行った後、前記第２印加態様による印加制御により該被処理物に対して前記気体に含有された成分の堆積処理またはイオン注入処理を行うプラズマ処理方法である。

本発明の第９の形態は、
被処理物を設置可能な処理室と、
処理室内を排気して高真空化する高真空化手段と、
高真空化された処理室内に所定の気体を導入する気体導入手段と、
高周波電源と、
高電圧パルス発生源と、
前記処理室内に設置された被処理物と導通接続された導体を介して前記高周波電源の高周波出力と前記高電圧パルス発生源により発生された高電圧パルスとを重畳して被処理物に印加する印加手段と、
少なくとも前記高周波出力および／または前記高電圧パルスの印加態様を含むプラズマ処理条件を入力する入力手段と、
入力されたプラズマ処理条件を記憶する記憶手段と、
前記気体導入手段による前記処理室内への気体導入をした後、所定の処理時間の間、前記印加態様に応じて前記印加手段による印加制御を行う印加制御手段と、を有し、
前記記憶手段に記憶された印加態様に基づいて前記印加制御手段による前記高周波出力および前記高電圧パルスの印加制御を行って、前記処理室内に設置された被処理物に対するプラズマ処理の実行制御を行うことを特徴とするプラズマ処理装置である。

本発明の第１０の形態は、
前記記憶手段は下記の印加要素（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および前記処理時間のうち１または２以上を記憶可能であるプラズマ処理装置である。
（ａ）前記高周波出力を印加する出力幅、
（ｂ）前記高周波出力の印加開始を経て前記高電圧パルスを印加する高電圧パルスの印加時期、
（ｃ）（ａ）と（ｂ）による前記高周波出力および前記高電圧パルスの印加を１単位として繰り返し実行するための繰返し周波数または該１単位の周期

本発明の第１１の形態は、前記プラズマ処理条件には、前記気体導入手段により前記処理室内に導入される１種または２種以上の気体の種別および／または該気体の導入圧力による気体導入態様が含まれ、
前記記憶手段に記憶された気体導入態様に基づいて前記気体導入を実行制御してから前記印加態様に基づく印加制御を行って前記被処理物に対するプラズマ処理の実行制御を行うプラズマ処理装置である。

本発明の第１２の形態は、
前記印加要素（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、下記の入力可能範囲
（ａ）：５〜３００μｓ、
（ｂ）：０〜２０００μｓ、
（ｃ）：１〜５０００ｐｐｓ、
において入力可能にしたプラズマ処理装置である。

本発明の第１３の形態は、前記印加態様の印加要素として、前記高周波電源の電力を１００〜３０００Ｗの入力可能範囲で入力可能にしたプラズマ処理装置である。

本発明の第１４の形態は、前記印加態様の印加要素として、前記高電圧パルス発生源の高圧パルス電圧を１〜３０ｋＶの入力可能範囲で入力可能にしたプラズマ処理装置である。

本発明の第１５の形態は、前記記憶手段は２以上の同種または異種の印加態様を印加制御の実行順序別に記憶可能であり、前記印加制御手段は前記実行順序別に、前記記憶手段に記憶した印加態様に応じた印加制御を行うプラズマ処理装置である。

特許文献２にはチャンバー内に設置された被処理物と導通接続された導体を介して高周波出力と高電圧パルスとを重畳して被処理物に印加することによってプラズマを発生させるプラズマ発生技術が開示されている。本発明は、係るプラズマ発生技術に基づいて、例えば、スパッタクリーニング、イオン注入、成膜処理等の基本的処理内容に応じて高周波出力および／または高電圧パルスの印加態様を設定することにより種々の処理仕様によるプラズマ処理を行える点に着目してなされた発明である。

本発明の第１の形態によれば、
前記印加手段により、前記処理室内に設置された被処理物と導通接続された導体を介し
て前記高周波電源の高周波出力と前記高電圧パルス発生源により発生された高電圧パルスとを重畳して被処理物に印加し、前記入力手段により、少なくとも前記高周波出力および／または前記高電圧パルスの印加態様を含むプラズマ処理条件を入力して前記記憶手段に記憶させて、
前記印加制御手段により、前記気体導入手段による前記処理室内への気体導入をした後、所定の処理時間の間、前記印加態様に応じて前記印加手段による印加制御を行い、
前記記憶手段に記憶された印加態様に基づいて前記印加制御手段による前記高周波出力および前記高電圧パルスの印加制御を行って、前記処理室内に設置された被処理物に対するプラズマ処理の実行制御を行うので、所望の印加態様を前記記憶手段に記憶、設定することにより、上記の種々の処理仕様に応じたプラズマ処理を実行制御することができる。したがって、各種処理仕様に対応したプラズマ処理加工装置を用いることなく、一台のプラズマ処理装置により広範囲のプラズマ処理を行え、設備コストや処理コストを大幅に削減することができる。

本発明の第２の形態によれば、印加要素（ａ）の出力幅、同（ｂ）の印加時期、同（ｃ）の周期および前記処理時間のうち１または２以上を記憶、設定することができるので、所望の処理仕様を広範囲に設定して一台のプラズマ処理装置を稼働することにより種々のプラズマ処理を低コストで実行することができる。

本発明の第３の形態によれば、印加態様に加え、気体導入態様を記憶、設定することによって、多様なプラズマ処理を低コストで実行制御することができる。

本発明の第４の形態によれば、印加要素（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、下記の入力可能範囲
（ａ）：５〜３００μｓ、
（ｂ）：０〜２０００μｓ、
（ｃ）：１〜５０００ｐｐｓ、
において入力可能にしたので、広い制御範囲で印加態様を設定可能にして、プラズマ処理の実行可能領域の多様化を図ることができる。

本発明の第５の形態によれば、印加態様の印加要素として、高周波電源の電力を１００〜３０００Ｗの入力可能範囲で入力可能にすることにより、高周波出力の設定バリエーションを多様化でき、種々のプラズマ処理を低コストで実行することができる。

本発明の第６の形態によれば、印加態様の印加要素として、高圧パルス電圧を１〜３０ｋＶの入力可能範囲で入力可能にすることにより、高電圧パルスの設定バリエーションを多様化でき、種々のプラズマ処理を低コストで実行することができる。

本発明の第７の形態によれば、記憶手段に２以上の同種または異種の印加態様を印加制御の実行順序別に記憶、設定し、印加制御手段により該実行順序別に、該記憶手段に記憶した印加態様に応じた印加制御を行えるので、単一種のプラズマ処理のみならず、処理室内に設置した被処理物に対する異なるプラズマ処理を、記憶、設定した実行順序で実行制御して低コストで実行することができる。

本発明の第８の形態によれば、少なくとも異なる第１印加態様と第２印加態様を実行順序別に記憶手段に記憶させてプラズマ処理を実行した場合に、第１印加態様による印加制御により被処理物の表面改質を行った後、第２印加態様による印加制御により該被処理物に対して導入気体に含有された成分の堆積処理またはイオン注入処理を行えるので、表面改質と、堆積処理（またはイオン注入処理）とを別々のプラズマ処理装置で行うことなく、被処理物を処理室内に設置したまま行うことができ、設備コストはもとより、各処理工
程に必要な作業時間や処理時間等の処理コストを大幅に削減することができる。

本発明の第９の形態によれば、
前記印加手段により、前記処理室内に設置された被処理物と導通接続された導体を介して前記高周波電源の高周波出力と前記高電圧パルス発生源により発生された高電圧パルスとを重畳して被処理物に印加し、前記入力手段により、少なくとも前記高周波出力および／または前記高電圧パルスの印加態様を含むプラズマ処理条件を入力して前記記憶手段に記憶させて、
前記印加制御手段により、前記気体導入手段による前記処理室内への気体導入をした後、所定の処理時間の間、前記印加態様に応じて前記印加手段による印加制御を行い、
前記記憶手段に記憶された印加態様に基づいて前記印加制御手段による前記高周波出力および前記高電圧パルスの印加制御を行って、前記処理室内に設置された被処理物に対するプラズマ処理の実行制御を行うので、所望の印加態様を前記記憶手段に記憶、設定することにより、上記の種々の処理仕様に応じたプラズマ処理を実行制御することができる。したがって、各種処理仕様に対応したプラズマ処理加工装置を用いることなく、一台により広範囲のプラズマ処理を行え、設備コストや処理コストを大幅削減を可能にするプラズマ処理装置を実現することができる。

本発明の第１０の形態によれば、印加要素（ａ）の出力幅、同（ｂ）の印加時期、同（ｃ）の周期および前記処理時間のうち１または２以上を記憶、設定することができるので、所望の処理仕様を広範囲に設定して一台のプラズマ処理装置を稼働することにより種々のプラズマ処理を低コストで実行可能にしたプラズマ処理装置を実現することができる。

本発明の第１１の形態によれば、印加態様に加え、気体導入態様を記憶、設定することによって、多様なプラズマ処理を低コストで実行制御可能なプラズマ処理装置を実現することができる。

本発明の第１２の形態によれば、印加要素（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、下記の入力可能範囲
（ａ）：５〜３００μｓ、
（ｂ）：０〜２０００μｓ、
（ｃ）：１〜５０００ｐｐｓ、
において入力可能にしたので、広い制御範囲で印加態様を設定可能にして、プラズマ処理の実行可能領域の多様化を図ることのできるプラズマ処理装置を実現することができる。

本発明の第１３の形態によれば、印加態様の印加要素として、高周波電源の電力を１００〜３０００Ｗの入力可能範囲で入力可能にすることにより、高周波出力の設定バリエーションを多様化でき、種々のプラズマ処理を低コストで実行可能にしたプラズマ処理装置を実現することができる。

本発明の第１４の形態によれば、印加態様の印加要素として、高圧パルス電圧を１〜３０ｋＶの入力可能範囲で入力可能にすることにより、高電圧パルスの設定バリエーションを多様化でき、種々のプラズマ処理を低コストで実行可能にしたプラズマ処理装置を実現することができる。

本発明の第１５の形態によれば、記憶手段に２以上の同種または異種の印加態様を印加制御の実行順序別に記憶、設定し、印加制御手段により該実行順序別に、該記憶手段に記憶した印加態様に応じた印加制御を行えるので、単一種のプラズマ処理のみならず、処理室内に設置した被処理物に対する異なるプラズマ処理を、記憶、設定した実行順序で実行制御して低コストで実行可能なプラズマ処理装置を実現することができる。

本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置の真空排気系の概略構成図である。 前記プラズマ処理装置のガス導入系の概略構成図である。 前記プラズマ処理装置の制御部２０のブロック図である。 前記プラズマ処理装置に用いる重畳装置４の回路図である。 制御部２０によるプラズマ処理条件の入力設定処理を示すフローチャートである。 制御部２０による高真空化処理を示すフローチャートである。 制御部２０によるプラズマ処理を示すフローチャートである。 制御部２０によるガス導入処理を示すフローチャートである。 印加制御のための初期設定処理を示すフローチャートである。 高周波・高圧パルス印加処理を実行制御する、制御部２０の印加処理部の概略構成を示す図である。 該印加処理部による印加制御処理を示すタイミングチャートである。 高周波・高圧パルス印加処理を示すフローチャートである。 高周波・高圧パルス印加処理のオンオフ処理の詳細を示すフローチャートである。 図１３に続くフローチャートである。 プラズマ処理の実行処理例を模式的に示す図である。 タッチパネル２７のパネル表示例を示す図である。 高周波・高圧パルス印加波形の実測波形例を示す波形図である。 一実施例のＤＬＣ成膜パラメータ設定レシピを示す表である。 他の実施例のパラメータ設定レシピを示す表である。

以下、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置を添付図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本実施形態に係るプラズマ処理装置の真空排気系の概略構成を示す。図２は同プラズマ処理装置のガス導入系の概略構成図を示す。

本実施形態に係るプラズマ処理装置は、プラズマ処理を行う被処理物（以下、ワークＷという。）を設置可能な処理室（以下、チャンバーという。）１と、処理室内を排気して高真空化する高真空化手段と、高真空化された処理室１内に所定の気体を導入する気体導入手段と、を有する。

図１に示すように、高真空排気経路として排気管路Ｄ１〜Ｄ７がチャンバー１外側に配設されている。排気管路Ｄ１はチャンバー１と連通し、排気管路Ｄ２、Ｄ３に分岐接続している。最終の排気管路Ｄ５には、油回転真空ポンプ（以下、ロータリーポンプという。）ＲＰが設置されている。排気管路Ｄ４とＤ５の間には、メカニカルブースターポンプＭＢＰが設置されている。ロータリーポンプＲＰおよびメカニカルブースターポンプＭＢＰは予備排気用ポンプであり、超高真空に至る前段階での高真空引きに供される。ロータリーポンプＲＰおよびメカニカルブースターポンプＭＢＰは、到達圧力がそれぞれ、約０．７Ｐａ、４×１０^-1Ｐａである排気能力を有している。

排気管路Ｄ３の一端側はターボ分子ポンプＴＭＰの吸気側に接続されている。排気管路Ｄ４の排気側は排気管路５と排気管路７に分岐している。ターボ分子ポンプＴＭＰの排気側は、排気管路Ｄ７に接続されている。排気管路Ｄ４の排気側はメカニカルブースターポ
ンプＭＢＰ吸気側経路になっている。排気管路Ｄ２と排気管路Ｄ４の間には、ラフバルブＲＶが設けられている。ターボ分子ポンプＴＭＰは超高真空形成用ポンプであり、到達圧力が約１×１０^-7Ｐａである排気能力を有している。

排気経路の開閉を行うためのメインバルブＭＶ、ラフバルブＲＶ、フォアバルブＦＶが各排気経路に設けられている。ラフバルブＲＶは排気管路Ｄ４においてメカニカルブースターポンプＭＢＰの吸気側に設置されている。フォアバルブＦＶは排気管路Ｄ７に設置されている。メインバルブＭＶは排気管路Ｄ３に設置されている。排気管路Ｄ２、Ｄ３の分岐点とチャンバー１の間の排気管路Ｄ１にコンダクタンスバルブＣＶが設置されている。コンダクタンスバルブＣＶは、ターボ分子ポンプＴＭＰの吸気側に設けられ、管路開度を０〜１００％調整可能なコンダクタンス可変バルブである。

高真空度を計測するための真空計ＩＧ、ＰＧがそれぞれ、排気管路Ｄ１に設けられている。真空計ＩＧは電離真空計であり、その計測範囲は１．３×１０^-5Ｐａ〜６．７×１０^-1Ｐａである。真空計ＰＧはピラニ真空計であり、その計測範囲は４．０×１０^-1Ｐａ〜２．７×１０³Ｐａである。排気管路Ｄ１には、ダイヤフラム圧力計ＤＧが設置されている。ダイヤフラム圧力計ＤＧの計測範囲は０．１Ｐａ〜１０ＭＰａである。排気管路Ｄ７には、ターボ分子ポンプＴＭＰの排気側とフォアバルブＦＶとの間にサーモカップル真空計ＴＣが設置されている。サーモカップル真空計ＴＣは、粗引き時の圧力計測に使用される。

図１の真空排気系において、高真空化手段を３種の排気ポンプ（ロータリーポンプＲＰ、メカニカルブースターポンプＭＢＰおよびターボ分子ポンプＴＭＰ）により構成して、ロータリーポンプＲＰ、メカニカルブースターポンプＭＢＰおよびターボ分子ポンプＴＭＰを順次駆動することによりチャンバー１内を超高真空状態にすることができる。

チャンバー１には、真空状態を常圧状態に戻すためのドレイン管路Ｄ６が設けられている。ドレイン管路Ｄ６の開閉を行うためのリークバルブＳＶ１が設けられている。ベント処理等を行う場合、リークバルブＳＶ１の開成によりチャンバー１内はドレイン管路Ｄ６を介して常圧状態になる。

図２に示すように、チャンバー１にはプラズマ処理に使用する各種気体を導入する導入経路７が接続されている。本実施形態においては、ダイヤモンドライクカーボン（以下、ＤＬＣという。）の成膜処理を一実施例とし、６種の気体（処理ガス：アルゴンＡｒ、水素Ｈ₂、メタンＣＨ₄、アセチレンＣ₂Ｈ₂、ヘキサメチルジシロキサンＨＭＤＳＯ、トルエンＣ₆Ｈ₅ＣＨ₃）を導入可能にしている。６種の処理ガスはそれぞれ、ガス供給源１４〜１９から供給可能になっている。ガス供給源としてはボンベ収容のガス貯留態様に限らず、例えば、水素発生装置などのガス発生態様を使用することができる。ガス供給源１４〜１９からの供給ガスはそれぞれ、個別のガス供給路８〜１３を通じて導入経路７に供給され、導入経路７を介してチャンバー１内に導入される。

ガス供給路８〜１３には、各ガス供給路の開閉を行うための電磁開閉バルブＶ１〜Ｖ６が設けられている。導入経路７にはチャンバー１とガス供給路との間に電磁開閉バルブＶ７が設置されている。

図２の気体導入系において、気体導入手段をガス供給源１４〜１９と、導入経路７およびガス供給路８〜１３により構成して、電磁開閉バルブＶ１〜Ｖ７の開閉により、チャンバー１内に単一種気体または混合気体を導入することができる。チャンバー１と各電磁開閉バルブへの経路途中には、導入ガス量を検出して計測信号を出力可能なガス流量計ＦＭが設置されている。

本実施形態に係るプラズマ処理装置は、図２に示すように、プラズマ発生用電源部として、高周波電源としての高周波発生装置（以下、ＲＦ電源という。）２と、高電圧発生源としての高電圧パルス発生装置３を有し、さらに、該電源部の電気エネルギーをチャンバー１内のワークＷに印加するために、ＲＦ電源２の高周波出力と高電圧パルス発生装置３の発生高電圧パルスとを重畳する重畳装置４と、重畳装置４の重畳出力を、フィードスルー（高電圧導入部）５を介してチャンバー１内に配設した導体６に供給して、導体６に導通接続されたワークＷに印加する印加手段を備えている。

図３は本実施形態に係るプラズマ処理装置に設けた制御部２０の概略構成を示す。

本実施形態に係るプラズマ処理装置は、制御系として、プラズマ処理条件を入力するための入力手段と、入力されたプラズマ処理条件に基づきプラズマ処理を実行制御する制御部２０と、重畳装置４を含むプラズマ発生制御用通電制御回路部３１とを有する。制御部２０は、ＣＰＵ２１、プラズマ処理制御プログラムを記憶するＲＯＭ２２及びワーキングメモリのＲＡＭ２３からなるマイクロプロセッサにより構成されている。制御部２０はプログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）を用いて構成することができる。ＲＦ電源２と高電圧パルス発生装置３は、中継基板２４を介して制御部２０に接続されている。プラズマ発生制御用通電制御回路部３１には、重畳装置４を介して導体６に供給する出力電流を検出し、出力電流が所定レベル以下であることを示す検出信号を制御部２０に出力する出力電流検出回路（図示せず）が含まれている。該検出信号を受信した場合、制御部２０はプラズマ発生異常であると判断して、運転停止のエラー処理を実行する。制御部２０は、プラズマ処理制御プログラムの実行によりＲＦ電源２のＲＦ出力制御および高電圧パルス発生装置３の高電圧パルス発生制御を行う。

図４は重畳装置４の回路構成の一例を示す。ワークＷと導通接続された導体６は、ＲＦ電源２の高周波出力（ＲＦ出力）と高電圧パルス発生装置３の高電圧パルスの各印加に共用され、ＲＦ出力と高電圧パルスと重畳装置４を介してワークＷに印加可能になっている。

重畳装置４は、ワークＷと高電圧パルス発生装置３との間を結合すると共に、高電圧パルス発生装置３とＲＦ電源２との間の相互干渉を阻止する結合・相互干渉阻止回路部４ａと、ＲＦ電源２とワークＷとのインピーダンスを整合する整合回路部４ｂとを有している。

結合・相互干渉阻止回路部４ａは、高電圧パルスによりアーク放電を生じさせ、回路を導通するためのギャップＧ、ＲＦ電源２からのＲＦ出力が高電圧パルス発生装置３に影響するのを阻止するためのダイオードＤ及びコイルＬ１、高電圧パルスがＲＦ電源２に影響しないようにするための抵抗Ｒ、保護ギャップｇを有する。ギャップＧはパルス印加電圧が低い場合は、短絡して使用することがある。また、ギャップＧに抵抗を並列接続することによりパルス印加電圧を低減することができる。結合・相互干渉回路部４ａは、ダイオードＤのカソードが高電圧パルス発生装置３の出力側に接続されている。また、抵抗Ｒの非接地側端は同軸ケーブル４ｄによってＲＦ電源２に接続されている。

整合回路部４ｂは共振用の可変コンデンサＣ１およびコイルＬ２と、インピーダンス変換用のコンデンサＣ２とにより構成されている。コンデンサＣ２は抵抗Ｒに並列接続されているので、非接地側端が同軸ケーブル４ｄにより、ＲＦ電源２に接続されている。可変コンデンサＣ１のギャップＧ側の端子は、フィールドスルー５および導体６側のギャップＧ形成導体４ｃに接続されている。

入力手段は、液晶タッチパネル２７と、タッチパネル２７による入力情報を取得して制御部２０に与えるタッチパネル制御部２８と、タッチパネル操作表示等の各種表示を行う表示パネル３０と、制御部２０およびタッチパネル制御部２８からの指示情報に基づき表示パネル３０の表示駆動制御を行う表示パネル制御部２９とを有する。入力手段によって入力され得るプラズマ処理条件には、少なくとも高周波出力および／または高電圧パルスの印加態様が含まれている。本発明においては、入力デバイスに液晶タッチパネルに限定されず、キーボードやボタンスイッチによるキー入力手段等を使用することができる。

制御部２０の駆動電源はプラズマ処理装置の適所に設置された電源スイッチ２５をオンすることにより駆動電源装置２６から供給される。駆動電源装置２６はタッチパネル２７および表示パネル３０の駆動電源も供給しているが、図３においてはその供給ルートを省いている。ＲＦ電源２と高電圧パルス発生装置３は、それぞれ固有の駆動電源回路を内蔵している。

制御部２０は、ロータリーポンプＲＰ、メカニカルブースターポンプＭＢＰおよびターボ分子ポンプＴＭＰの各駆動制御を行うための制御信号Ｓ１〜Ｓ３と、メインバルブＭＶ、ラフバルブＲＶ、フォアバルブＦＶ、コンダクタンスバルブＣＶおよびリークバルブＳＶ１のそれぞれを開閉駆動するための開閉指示信号Ｓ７、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ８、電磁開閉バルブＶ１〜Ｖ７のそれぞれを開閉駆動するための開閉指示信号Ｓ１４〜Ｓ２０とをプラズマ処理制御プログラムの実行に伴って出力する。制御部２０には、ガス流量計ＦＭの計測信号Ｓ２１、真空計ＩＧおよび真空計ＰＧによる真空度の計測信号Ｓ９、Ｓ１０、およびコンダクタンスバルブＣＶの管路開度信号Ｓ１２が入力可能になっている。また、ダイヤフラム圧力計ＤＧの計測信号Ｓ１１およびサーモカップル真空計ＴＣの計測信号Ｓ１３も入力可能になっている。

制御部２０は、チャンバー１内に処理ガスを導入した状態で、所定の処理時間の間、入力情報の印加態様に応じて上記印加手段による印加制御を行う印加制御手段を構成している。ＲＡＭ２３は入力されたプラズマ処理条件を記憶する記憶手段を構成している。

入力設定可能なプラズマ処理条件には、高周波出力および／または高電圧パルスの印加態様の他に、ＲＦ電源２の電力値、高電圧パルス発生装置３による発生高圧パルスのパルス波高値が含まれている。また、プラズマ処理条件として、処理ガスの種別および／または該処理ガスのの導入圧力による気体導入態様を設定することができる。プラズマ処理条件の設定は単一の処理ステップずつ行え、最大２０段階の処理ステップまで設定可能になっている。勿論、本発明においては１つの処理ステップだけでのプラズマ処理も実行可能になっている。処理ステップ毎に設定されたプラズマ処理条件データはＲＡＭ２３に設けた設定パラメータファイルに保存可能になっている。

図１６はタッチパネル２７のパネル表示例を示す。同図（１６Ａ）は自動成膜時に表示される画面表示例である。設定パラメータファイルに保存されているプラズマ処理条件の設定データを読み出したときに、（１６Ａ）に示す画面表示により該データが表示される。この画面表示上で自動運転を開始、一時停止、終了を指示入力することができる。なお、図１６中の数値はモデル値で示されている。

（１６Ａ）に示す画面表示において、１６ａは成膜運転状態を報知する表示領域である。表示領域１６ａは自動運転の開始から終了までの運転状況を表示する。１６ｂはプラズマ処理条件の各種設定パラメータを報知する表示領域である。表示領域１６ｂの上段には、処理ステップ番号別の設定パラメータが表示される。「前後ボタン」をタッチ入力（以下、単に押下という。）することにより処理ステップ番号（１〜２０）を切り替えることができる。表示領域１６ｂには、高周波出力と高電圧パルスの印加態様を表示する印加態
様データ表示領域１６ｃ、１６ｄと、処理ガス別の気体導入態様を表示する気体導入態様データ表示領域１６ｅが含まれている。

（１６Ａ）の画面表示においては、上記表示領域の他に、設定パラメータファイルの保存先を表示する表示領域１６ｆ、自動運転の開始、強制終了を指示入力できる押下ボタンを表示する表示領域１６ｇ、自動運転ないし設定エラーを表示する表示領域１６ｈ、真空排気開始からプラズマ処理の終了までの経過時間を表示する表示領域１６ｉなどが設けられている。

図１６の（１６Ｂ）は自動運転による成膜パラメータ（プラズマ処理条件）の設定登録を行うときに表示される画面表示例である。（１６Ｂ）の画面表示において、表示領域１６ｊは、保存されている既存の設定データの読込または設定パラメータファイルへの設定データの登録を指示入力できる押下ボタンを表示する表示領域である。表示領域１６ｋは、成膜パラメータを処理ステップ別に設定するためのページ切替ボタンを表示する表示領域である。切替ボタンによる切替可能ページ数は、処理ステップ１〜５、６〜１０、１１〜１５、１６〜２０の４種類であり、（１６Ｂ）の表示画面で５個の処理ステップずつ切替可能になっている。

表示領域１６ｋは、電源モードあるいは終了時モードを指示入力できるモード設定ボタンを表示する表示領域である。「電源モード」を選択指示することにより、高電圧パルスの印加してからＲＦ出力を印加する印加順序での印加制御が実行可能になり、「電源モード」を選択しない場合には、「電源モード」と逆に、ＲＦ出力を印加してから高電圧パルスを印加する印加順序での印加制御が実行可能になる。設定可能な終了時モードには、プラズマ処理後動作として終了処理が実行される終業モード、プラズマ処理後動作としてベント処理が実行されるベントモードがあり、終業モードまたはベントモードのオン操作によりいずれかのモードが設定可能になっている。プラズマ処理の終了時に終業モードまたはベントモードのいずれも実行したくない場合、表示領域１６ｋにおける「冷却時間」の設定を行うことができる。「冷却時間」を設定した場合には、プラズマ処理の終了後、設定時間の間、真空排気処理が実行されワーク冷却処理が実行可能になっている。

表示領域１６ｍは、プラズマ処理条件を設定するための表示領域である。表示領域１６ｍには、印加態様の設定が可能な印加態様データ設定領域１６ｎと、処理ガス別の気体導入態様の設定が可能な気体導入態様データ設定領域１６ｏと、運転条件の設定が可能な運転条件設定領域１６ｐとが含まれている。各設定領域の数値領域を押下操作することにより、初期値から順番に最小桁から順番に大きい数値に歩進させることができ、数値領域近傍の左横のボタンを押下することにより数値を減少させることができる。

処理時間データは初期値が「０」として表示され、処理時間データの入力操作のない場合、あるいは「０」を設定した処理ステップは実行制御されないパスステップとなる。成膜パラメータを入力した後、表示領域１６ｊの「登録ボタン」を押下すると、プラズマ処理条件を登録することができる。

印加態様として処理ステップ毎に設定可能な主要な印加要素には下記の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および処理時間（分、秒）が含まれている。印加態様の詳細については後述の図１１により説明する。
（ａ）ＲＦ出力を印加する出力幅Ｔｒ（μｓ）、
（ｂ）ＲＦ出力の印加開始を経て高電圧パルスを印加する高電圧パルスの印加時期Ｔ２、（ｃ）（ａ）と（ｂ）によるＲＦ出力および高電圧パルスの印加を１単位として繰り返し実行するための繰返し周波数Ｆ（ｐｐｓ）。周波数Ｆデータはこれに基づいて演算して求められる該１単位の周期を得るために使用される。これらの印加要素の他に、高電圧パル
スの出力電圧値（ｋＶ）、ＲＦ電源の入射電力値（Ｗ）、高電圧パルスのパルス幅Ｔｐ（μｓ）が設定可能になっている。なお、本発明においては、これらの印加要素の一部を固定して、残りの印加要素を設定可能パラーメータにしてもよい。

本発明においては、上記複数の印加要素をすべて可変設定する場合に限らず、プラズマ処理の多様化を図るうえで、印加要素（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および処理時間のうち１または２以上を可変設定可能にすることができる。

印加要素（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、下記の広範囲の入力可能範囲
（ａ）：５〜３００μｓ、
（ｂ）：０〜２０００μｓ、
（ｃ）：１〜５０００ｐｐｓ、
において入力、設定可能になっている。

ＲＦ電源の入射電力値は１００〜３０００Ｗの入力可能範囲で入力、設定可能であり、高電圧パルスの出力電圧値は１〜３０ｋＶの入力可能範囲で入力、設定可能である。処理ステップ毎に設定可能な気体導入態様データは、処理ガス別のガス流量（ｓｃｃｍ）である。

処理ステップ毎に設定可能な運転条件データは、チャンバー１内の制御圧力、チャンバー１内に設けたアーク放電異常検出器（図示せず）によるアーキング検出回数の上限値、プラズマ発生制御用通電制御回路部３１の出力電流検出機能によるプラズマ発生異常判断基準となる出力電流の下限値などである。プラズマ処理を実行するときのチャンバー１内の圧力（Ｐａ）も１処理条件として設定可能になっている。ガス導入前のチャンバー内の真空度は１．３３×１０^-3Ｐａにあらかじめ設定されている。ガス導入前のチャンバー内の真空度も１処理条件として設定可能にしてもよい。

図１８の（１８Ａ）は一実施例のＤＬＣ成膜に使用する成膜パラメータの設定レシピを示す。この実施例では、５段階の処理ステップ１〜５が設定されている。（１８Ａ）は、設定パルスタイミング（繰返し周波数Ｆ、ＲＦ幅Ｔｒ、パルス遅れＴ２、パルス幅Ｔｐ）により実行されるプラズマ処理の処理時間、ガス種、ガス流量、繰返し周波数Ｆ、ＲＦ幅Ｔｒ、パルス遅れＴ２、パルス幅Ｔｐ、ＲＦ入射電力、ガス導入時のチャンバー内圧力、高圧パルス電圧のパラメータに関する設定レシピである。

処理ステップ１〜５に関して、それぞれ、処理ガスとして、Ａｒ＋Ｈ₂、Ｈ₂＋ＨＭＤＳＯ、ＨＭＤＳＯ＋Ｃ₂Ｈ₂、ＨＭＤＳＯ＋ＣＨ₄＋Ｃ₆Ｈ₅ＣＨ₃、Ｃ₂Ｈ₂＋Ｃ₆Ｈ₅ＣＨ₃の混合ガスが導入される。この設定レシピによれば、処理ステップ１、２においてスパッタクリーニングの前処理が行われ、ついで処理ステップ３、４においてイオン注入処理が行われ、最後に処理ステップ５において堆積処理が行われるという、異なるプラズマ処理加工の連続処理を行うことができる。

同図（１８Ｂ）は、（１８Ａ）の設定レシピに基づいて実施されたＤＬＣ成膜検証実験における実測値である。（１８Ｂ）に示すように、真空計ＰＧの測定圧力は設定したチャンバー内圧力にほぼ一致するオーダーの値であり、アーキング回数も「０」で、円滑に設定成膜パラメータによるプラズマ処理が実行されたことがわかる。（１８Ｂ）には、コンダクタンスバルブＣＶの開閉率、ＲＦ反射電力、高圧パルス電流、アーキング回数の実測データも示している。

図５は制御部２０によるプラズマ処理条件の入力設定処理を示す。

ステップＳ４０において、図１６の（１６Ｂ）のプラズマ処理条件の設定登録画面による登録有無が判断される。「登録ボタン」の押下により、登録ありと判断して、ステップＳ４１〜ステップＳ４４において、各処理ステップｍ（ｍ：１〜２０）についての処理ガスの導入条件、高周波印加条件、高電圧パルス印加条件の各入力データが設定パラメータデータファイルに記憶、設定される。

（１６Ａ）の自動成膜画面において、表示領域１６ｇの「開始ボタン」を押下することにより、設定条件に応じてチャンバー１の高真空化処理およびプラズマ処理が実行可能になる。

図６はプラズマ処理の実行に先立って実行される高真空化処理を示す。

最初に、３種の真空排気用排気ポンプ（ロータリーポンプＲＰ、メカニカルブースターポンプＭＢＰおよびターボ分子ポンプＴＭＰ）の始動処理が行われる（ステップＳ５１）。該始動処理においては、ポンプ起動やポンプ予熱処理等が行われる。ついで、ラフバルブＲＶを駆動して、粗引きポンプ（ロータリーポンプＲＰ、メカニカルブースターポンプＭＢＰ）の排気経路が開成され、チャンバー１の粗引き真空排気が行われる（ステップＳ５２）。真空計ＰＧによる真空度計測により粗引き真空度が１０Ｐａ以下になったか否かを判断し（ステップＳ５３）、粗引き真空度に到達した場合には高真空排気処理に移る（ステップＳ５４）。

高真空排気処理の実行に際しては、ラフバルブＲＶを閉成駆動し、かつメインバルブＭＶ、フォアバルブＦＶ等の真空排気系を開成駆動して、ターボ分子ポンプＴＭＰによる排気が行われる（ステップＳ５４）。ターボ分子ポンプＴＭＰによる排気で得られる超高真空度は真空計ＩＧにより計測される。真空計ＩＧの計測データからチャンバー１内部が設定真空度に到達したことを検出して、高真空化処理が終了する（ステップＳ５５）。

図７はプラズマ処理を実行する実行処理手順を示す。

上記の高真空化処理の終了によってプラズマ処理が起動される。まず、設定パラメータデータファイルから処理ステップ毎のデータがＲＡＭ２３のワークエリアに取り込まれる（ステップＳ１〜Ｓ３）。ワークエリアにおいては実行要求のある処理ステップ別の処理フラグがオンになっている。処理ステップ番号順にガス導入処理（ステップＳ４）、高周波・高圧パルス印加処理（ステップＳ５）が順次実行される。１つの処理ステップに関する高周波・高圧パルス印加処理が完了した場合、当該処理ステップの処理フラグはオフになる（ステップＳ６、Ｓ７）。ついで、次の処理ステップがあるか否かを判断し、全処理ステップを終えた場合、終了処理に移行する（ステップＳ８）。

処理フラグがオンになっている次の処理ステップがある場合、ＣＰＵ２１のタイマ機能を起動し、所定時間（５秒）が経過してから（ステップＳ９、Ｓ１０）、次の処理ステップに対する処理（ステップＳ２〜Ｓ７）が繰返し実行される。全処理ステップを終えた場合、設定された終了モードに応じた終了処理が実行される（ステップＳ１１）。ステップ移行時間は、上記の５秒に限らず、短いほど全ステップの処理完了に要する時間を短縮化することができる。

図８はガス導入処理（ステップＳ４）の詳細を示す。

設定パラメータデータから取得した処理ガス種別およびガス流量を処理ステップ別に判別し、１処理ステップに対して設定された設定ガスの導入経路を開通してチャンバー１に設定ガスが導入可能になる。設定ガスのガス供給源１４〜１９のいずれかに設けた電磁開
閉バルブＶ１〜Ｖ６および電磁開閉バルブＶ７を開成駆動して、導入経路７と設定ガス供給路とを連通させてガス種別毎のガス導入を行うことができる（ステップＳ２１）。ガス流量計ＦＭからの計測信号に基づいて設定ガス量の導入が可能になっている（ステップＳ２２）。設定ガス量の導入を終えると、開成した電磁開閉バルブを閉成駆動して当該設定ガスの導入経路は閉鎖される（ステップＳ２３）。

複数種のガス導入も実行可能であり、１種のガス導入後には次の別種のガス導入が設定されているか否かが判断される（ステップＳ２４）。図１８に示したＤＬＣ設定レシピのように、別のガス導入がある場合、当該別の設定ガスの導入処理が繰り返される（ステップＳ２１〜Ｓ２３）。別のガス導入がない場合、電磁開閉バルブＶ７を閉成駆動してガス導入処理は終了する（ステップＳ２５）。

図９は高周波・高圧パルス印加処理（ステップＳ５）の実行に必要な初期設定処理を示す。この初期設定処理はプラズマ処理の開始に伴い実行される制御部２による初期化処理の実行時に実行可能になっている。

図１０は、高周波・高圧パルス印加処理を実行制御する、制御部２０の印加処理部の概略構成を示し、図１１は該印加処理部による印加制御タイミングチャートを示す。

図９に示すように、プラズマ処理の開始に伴い、印加要素として設定された繰返し周波数Ｆから、ＲＦ出力および高電圧パルスの組合せた印加を１単位として繰り返す周期Ｔ１（Ｔ１＝１／Ｆ）が求められ、周期Ｔ１はＲＡＭ２３の所定エリアに記憶、セットされる（ステップＳ６１、Ｓ６２）。ついで、印加要素の出力幅Ｔｒから１周期の時間Ｔ０（Ｔ０＝Ｔ１−Ｔｒ）が求められ、時間Ｔ０はＲＡＭ２３の所定エリアに記憶、セットされる（ステップＳ６３）。さらに、高電圧パルスの印加時期Ｔ２とパルス幅Ｔｐとを合算した時間Ｔ３（Ｔ３＝Ｔ２＋Ｔｐ）が求められ、時間Ｔ３はＲＡＭ２３の所定エリアに記憶、セットされる（ステップＳ６４）。周期Ｔ０、Ｔ１、Ｔ３を演算しない場合にはこれらの時間も印加要素として入力、設定可能にしてもよい。

制御部２０には、高周波・高圧パルス印加処理をシーケンス制御するための、図１０に示す印加処理部を有する。印加処理部は、シーケンス制御用のカウンタ構成部を有し、該カウンタ構成部はカウンタ入力部４０、高速カウンタ４１（高速カウンタＣ０という。）および高速カウンタ設定部４２からなる第１のカウンタ手段と、カウンタ入力部４３、高速カウンタ４４（高速カウンタＣ１という。）および高速カウンタ設定部４５からなる第２のカウンタ手段と、を有する。第１のカウンタ手段の出力スイッチ信号Ｒ０は中継基板２４を介してＲＦ電源２に与えられるとともに、中継基板２４の分岐ライン４６を通じてカウンタ入力部４３に入力可能になっている。第２のカウンタ手段の出力スイッチ信号Ｒ１は中継基板２４を介して高電圧パルス発生装置３に与えられる。

カウンタ入力部４０は制御部２０からの内部クロック４７を高速カウンタＣ０に出力可能になっている。カウンタ入力部４３は制御部２０からの内部クロック４９に同期して出力スイッチ信号Ｒ０を取り込んで高速カウンタＣ１に出力可能になっている。高速カウンタＣ０、Ｃ１はカウンタ命令ではカウント実行できない高速な入力信号を計測するためのカウンタにより構成されている。高速カウンタ設定部４２は、高速カウンタＣ０の出力タイミング（１周期の時間Ｔ０および周期Ｔ１）を記憶する設定記憶部４８を有する。高速カウンタ設定部４５は、高速カウンタＣ１の出力タイミング（高電圧パルスの印加時期Ｔ２および時間Ｔ３）を記憶する設定記憶部５０を有する。高速カウンタ設定部４２、４５はそれぞれ、制御部２０のタイマ監視機能を用いて設定記憶部４８、５０の設定時間の到達を監視して高速カウンタＣ０、Ｃ１の各出力スイッチのＯＮ／ＯＦＦ制御を行うことができる。第１、第２のカウンタ手段はＲＡＭ２３のメモリエリアを利用して構成されてい
る。第１、第２のカウンタ手段のカウント機能を制御部２０に外付けされるカウンタにより構成してもよい。本実施形態においては、ＲＦ電源２と高電圧パルス発生装置３に出力タイミングを生成するために、上記の高速カウンタおよび高速カウンタ設定部を有する第１、第２のカウンタ手段によって、スキャンタイムに依存しないパルス出力制御を円滑に行っている。本発明においては、第１、第２のカウンタ手段に限らず、ＲＦ電源２と高電圧パルス発生装置３に出力タイミングを生成可能な機能を有するタイミング生成手段を使用することができる。

図１２は高周波・高圧パルス印加処理（ステップＳ５）の概要を示す。

実行すべき処理ステップにおいて設定された、ＲＦ出力および高電圧パルスの印加に必要なパルスタイミングデータがＲＡＭ２３のワークエリアに取得、セットされる（ステップＳ３０）。ついで、上記の印加制御部による印加制御処理が設定処理時間の間、実行されて、当該処理ステップによるプラズマ処理が行われる（ステップＳ３１）。設定処理時間の経過により印加制御処理を終了し、パルスタイミングデータのリセットを行って、処理ステップ分の印加処理が終了する（ステップＳ３２、Ｓ３３）。

図１３および図１４は印加制御処理（ステップＳ３１）の詳細を示す。

印加制御処理はパルスタイミングデータのセット処理（ステップＳ３０）の後、実行開始になる（ステップＳ１１１）。処理時間の計時はＣＰＵ２１のタイマ機能により行われ、該タイマ機能は印加制御処理の実行開始によって起動される。以下、印加制御処理の詳細を図１１、図１３および図１４を参照して説明する。

図１１の（１１Ａ）は実際に印加されるＲＦ出力波形Ｗｒと、高電圧パルス波形Ｗｐとを模式的に示す。図１７はＲＦ出力波形Ｗｒおよび高電圧パルス波形Ｗｐの実測波形を示す。図１７の実測に使用したＲＦ電源の周波数は１３．５６ＭＨｚである。

図１１の（１１Ｂ）、（１１Ｃ）、（１１Ｄ）、（１１Ｅ）および（１１Ｆ）はそれぞれ、高速カウンタＣ０、出力スイッチ信号Ｒ０、カウンタ入力部４３における外部信号取込み、高速カウンタＣ１、出力スイッチ信号Ｒ１の動作タイミングを示す。

高速カウンタＣ０はオンになってカウントを開始し（ステップＳ１１２）、高速カウンタＣ０のカウント値が高速カウンタ設定部４２にセットされた１周期の時間Ｔ０に一致したとき（Ｐ２）に出力スイッチ信号Ｒ０が出力可能になる（ステップＳ１１３、Ｓ１１４）。さらに、高速カウンタＣ０のカウント値が高速カウンタ設定部４２にセットされた周期Ｔ１（＞Ｔ０）に達したとき（Ｐ３）に出力スイッチ信号Ｒ０がオフになり（ステップＳ１１５、Ｓ１１６）、高速カウンタＣ０はリセットされる（ステップＳ１１７）。以上の処理によって、ＲＦ電源２の出力をＯＮ／ＯＦＦする出力スイッチ信号Ｒ０が中継基板２４を介して出力可能になっている。ＲＦ電源２からのＲＦ出力が出力スイッチ信号Ｒ０のオン−オフ時間、重畳装置４を通じて導体６に供給可能になる。

出力スイッチ信号Ｒ０は中継基板２４を介してカウンタ入力部４３にも外部出力されて、カウンタ入力部４３に入力される。カウンタ入力部４３は入力された出力スイッチ信号Ｒ０の立ち下がりタイミングＰ４で高速カウンタＣ１はリセットされてカウントを開始する（ステップＳ１１８〜Ｓ１２０）。高速カウンタＣ１のカウント値が高速カウンタ設定部４５にセットされた、高電圧パルスの印加時期Ｔ２に一致したとき（Ｐ５）に出力スイッチ信号Ｒ１がオンになる（ステップＳ１２１、Ｓ１２２）。さらに、高速カウンタＣ１のカウント値が高速カウンタ設定部４５にセットされた時間Ｔ３（＞Ｔ２）に達したとき（Ｐ６）に出力スイッチ信号Ｒ１がオフになり（ステップＳ１２３、Ｓ１２４）、高速カ
ウンタＣ１はリセットされる（ステップＳ１２５）。以上の処理によって、高電圧パルス発生装置３の出力をＯＮ／ＯＦＦする出力スイッチ信号Ｒ１が一つのＲＦ出力に対応して同期的に発生されて、中継基板２４を介して出力され、出力スイッチ信号Ｒ１のオン−オフ時間に応じて、高電圧パルス発生装置３の高電圧パルス出力は重畳装置４を経て導体６に供給可能になる。

出力スイッチ信号Ｒ０、Ｒ１による、１回分のＲＦ出力および高電圧パルスの印加処理（ステップＳ１１１〜Ｓ１２５）は設定処理時間が経過するまで繰り返し実行される。処理時間が経過した場合、印加処理は終了する（ステップＳ１２６）。

図１５は上記印加制御処理によりワークＷにＲＦ出力および高電圧パルスを印加して行われるプラズマ処理の実行処理例を模式的に示す。図１５において、図１０に示した印加制御部と重畳装置４を簡略したスイッチ態様６０で表している。

図１５の（１５Ａ）はＲＦ出力および高電圧パルスを印加しないチャンバー１内状態を示す。同図（１５Ｂ）はＲＦ出力の印加状態を示す。同図（１５Ｃ）はＲＦ出力をオフし、高電圧パルスを印加する前のチャンバー１内状態を示す。同図（１５Ｄ）は高電圧パルスを印加したときの印加状態を示す。上記印加制御処理によって、（１５Ａ）から（１５Ｂ）に移行する処理ＰＳ１、（１５Ｂ）から（１５Ｃ）に移行する処理ＰＳ２、（１５Ｃ）から（１５Ｄ）に移行する処理ＰＳ３、（１５Ｄ）から（１５Ｃ）に移行する処理ＰＳ４、（１５Ｃ）から（１５Ｂ）に移行する処理ＰＳ５、および処理ＰＳ２〜ＰＳ５の繰り返し実行が処理時間経過まで行われる。

（１５Ｂ）のＲＦ出力印加状態においては、ＲＦ出力の印加により、ワークＷの周りにプラズマＰが発生する。このとき、プラズマＰとワークＷとの境界には自己バイアスによるシース(静電鞘)６１が形成される。ついで、ＲＦ出力の印加がオフになると、ワークＷ周囲のシース６１がなくなり、ワークＷの周囲にプラズマＰが漂っている（１５Ｃ）の状態になる。さらに、（１５Ｄ）において高電圧パルスが印加されると、シース６２が形成されるとともに、ワークＷの周辺のプラズマが高電圧パルスによってワークＷ表面側に引き込まれて、処理ガス中に含まれている元素によるイオン注入や成膜を行うことができる。高電圧パルスの印加をオフにすると、（１５Ｃ）の状態になり、シースがなくなってアフターグローによるプラズマにより成膜等が進行していく。アフターグローは電離した電子とイオンが元の状態に戻ろうとする領域におけるプラズマ状態である。アフターグロープラズマ状態においては、電子温度も下がり、プラズマ密度も低い状態になるので、例えば、ＤＬＣ成膜等において有効なラジカルが発生する。以上のプラズマ処理によって、本発明においてはイオン注入、表面堆積等のプラズマ処理仕様に応じて、ＲＦ出力および高電圧パルスの印加態様を可変設定することによって広範囲かつ高精度のプラズマ処理を実行することができる。

本発明に係るプラズマ処理装置は、ＲＦ電源２および高電圧発生装置３を含む印加手段により、チャンバー１内に設置されたワークＷと導通接続された導体６を介してＲＦ出力と高電圧パルスとを重畳してワークＷに印加し、タッチパネル２７を含む入力手段により、少なくともＲＦ出力および／または高電圧パルスの印加態様を含むプラズマ処理条件を入力してＲＡＭ２３に記憶させて、制御部２０によって、チャンバー１内への処理ガスを導入した後、設定処理時間の間、設定印加態様に応じて該印加手段による印加制御を行い、設定、記憶された印加態様に基づいてＲＦ出力および高電圧パルスの印加制御を行うというプラズマ処理方法に基づいて、ワークＷに対するプラズマ処理の実行制御を行うことができる。したがって、本実施形態によれば、所望の印加態様を記憶、設定することにより、種々の処理仕様に応じたプラズマ処理を実行制御することができるので、各種処理仕様に対応したプラズマ処理加工装置を用いることなく、一台のプラズマ処理装置により広
範囲のプラズマ処理を行え、設備コストや処理コストを大幅に削減可能になる。

本発明に係るプラズマ処理装置を用いて、例えば、図１８の（１８Ａ）に示したＤＬＣ成膜パラメータ設定レシピに基づいてＤＬＣ成膜を実施した結果、良質のＤＬＣ膜を造形することができる。この設定レシピによれば、イオン注入処理（処理ステップ３）の実行によって残留応力が極めて小さいＤＬＣ膜を生成することができる。

図１９は、本発明に係るプラズマ処理装置に好適な処理仕様別の設定パラメータの設定内容を示す。

図１９の設定内容は各種処理仕様に対してプラズマ処理実験を行った結果から得られたデータである。図１９の（１９Ａ）〜（１９Ｄ）はそれぞれ、ボンバード（またはスパッタリング）、シリコン膜形成、傾斜層の形成、デポ層の形成の処理仕様を示す。これらの処理仕様に示すように、本発明に係るプラズマ処理装置においては、繰返し周波数等のパルスタイミング、処理ガスの導入時のガス圧力、ＲＦ電力および高電圧パルス電圧を種々、設定することによって、プラズマ処理内容の異なる処理仕様を高精度に実行処理することができる。

本発明においては、図１８の（１８Ａ）に示したＤＬＣ成膜パラメータ設定レシピの実施例のように、少なくとも異なる第１印加態様と第２印加態様を実行順序別にＲＡＭ２３に設定、記憶させてプラズマ処理を実行した場合に、第１印加態様による印加制御により被処理物の表面改質（スパッタクリーニング）を行った後、第２印加態様による印加制御によりワークＷに対して導入気体に含有された成分の堆積処理またはイオン注入処理を行うことができる。したがって、本発明によれば、単一種のプラズマ処理のみならず、表面改質、堆積処理（またはイオン注入処理）等の複数処理ステップのプラズマ処理を別々のプラズマ処理装置で行うことなく、ワークＷをチャンバー１内に設置したまま行うことができ、設備コストはもとより、各処理工程に必要な作業時間や処理時間等の処理コストを大幅に削減することができる。

本発明に係るプラズマ処理方法においては、実施例の６種の処理ガスに限定されず、５種以下あるいは７種以上の処理ガス供給源を設置してチャンバー１内に自動導入可能にすることができる。６種の処理ガス以外にもプラズマ処理仕様に応じて種々の処理ガスを使用することができる。

例えば、ボンバード処理仕様には、基本的にはＡｒ（アルゴン）ガスを用いるのが好ましいが、Ａｒ＋Ｈ₂（水素）の組み合わせを用いることもできる。Ｈ₂単体での仕様で効果が得られる場合もある。Ａｒ以外の不活性ガスとしては、Ｈｅ（ヘリウム）、Ｎｅ（ネオン）、Ｋｒ（クリプトン）、Ｘｅ（キセノン）、これらの不活性ガスと水素の組み合わせで用いることも可能である。特別な場合として、カーボン基材のエッチングの場合は、Ｏ₂（酸素）を用いることも可能である。

シリコン（Ｓｉ）膜形成処理仕様には、ＨＭＤＳＯの他に、例えば、テトラエトキシシランＴＥＯＳ（（Ｃ₂Ｈ₅Ｏ）₄Ｓｉ）、テトラメトキシシランＴＭＯＳ（（ＣＨ₃Ｏ）₄Ｓｉ）、テトラメチルシランＴＭＳ（（ＣＨ₃）₄Ｓｉ）等を使用してよく、好ましくはＨＭＤＳＯまたはＴＭＳを使用することができる。

傾斜層あるいはデポ層の形成用処理仕様には、例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタン、エチレン、アセチレン等の炭化水素ガス、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン等の飽和鎖状炭化水素、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロオクタン等の環状飽和炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素などを炭素源と
して使用でき、好ましくは、メタン、アセチレン、トルエンを使用することができる。なお、調整ガスとしてＡｒ、Ｈ₂等を使用してもよい。

イオン注入等のドーピング処理仕様には、例えば、導電性、その他の特性を付加するために用いる有機金属として、例えば、トリメトキシボラン（（ＣＨ₃Ｏ）₃Ｂ）、トリエトキシボラン（（Ｃ₂Ｈ₅Ｏ）₃Ｂ）、トリ−ｉ−プロポキシアルミニウム（Ａｌ（Ｏ−ｉ−Ｃ₃Ｈ₇）₃）、テトラ−ｉ−プロポキシチタン（Ｔｉ（Ｏ−ｉ−Ｃ₃Ｈ₇）₃）、テトラキス（ジメチルアミノ）チタニウム（Ｔｉ（（ＣＨ₃）₂Ｎ）₄）、テトラ−ｎ−ブトキシジルコニウム（Ｚｒ（ＯＣＨ₂ＣＨ₂ＣＨ₂ＣＨ₃）₄）、ペンタエトキシニオブ（Ｎｂ（ＯＣ₂Ｈ₅）₅）、ペンタエトキシタンタル（Ｔａ（ＯＣ₂Ｈ₅）₅）等を使用することができる。

本発明は、上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲における種々変形例、設計変更などをその技術的範囲内に包含するものであることは云うまでもない。

本発明によれば、実施例のダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）の成膜の他に、例えば、ボバードないしスパッタリングの表面改質と、各種堆積処理、イオン注入処理等の種々のプラズマ処理仕様に応じたプラズマ処理に適用することができる。

１ 処理室
２ 高周波発生装置（ＲＦ電源）
３ 高電圧パルス発生装置
４ 重畳装置
４ａ 結合・相互干渉阻止回路部
４ｂ 整合回路部
４ｃ ギャップＧ形成導体
４ｄ 同軸ケーブル
５ フィードスルー
６ 導体
７ 導入経路
８ ガス供給路
９ ガス供給路
１０ ガス供給路
１１ ガス供給路
１２ ガス供給路
１３ ガス供給路
１４ ガス供給源
１５ ガス供給源
１６ ガス供給源
１７ ガス供給源
１８ ガス供給源
１９ ガス供給源
２０ 制御部
２１ ＣＰＵ
２２ ＲＯＭ
２３ ＲＡＭ
２４ 中継基板
２５ 電源スイッチ
２６ 駆動電源装置
２７ 液晶タッチパネル
２８ タッチパネル制御部
２９ 表示パネル制御部
３０ 表示パネル
３１ プラズマ発生制御用通電制御回路部
３２ オリフィス部
３３ オリフィス
３４ 上部
３５ 鍔部
３６ 貫通穴
３７ 貫通穴
ＲＰ 油回転真空ポンプ
ＭＢＰ メカニカルブースターポンプ
ＴＭＰ ターボ分子ポンプ
ＣＶ コンダクタンスバルブ
ＲＶ ラフバルブ
ＦＶ フォアバルブ
ＳＶ１ リークバルブ
Ｄ１〜Ｄ５ 排気管路
Ｄ６ ドレイン管路
Ｄ７ 排気管路
Ｖ１〜Ｖ７ 電磁開閉バルブ
ＩＧ 真空計
ＰＧ 真空計
ＤＧ ダイヤフラム圧力計
ＴＣ サーモカップル真空計
ＦＭ ガス流量計
Ｗ ワーク
Ｐ プラズマ
Ｇ ギャップ
Ｄ ダイオード
Ｌ１ コイル
Ｌ２ コイル
Ｒ 抵抗
Ｇ 保護ギャップ
Ｃ１ 可変コンデンサ

Claims (15)

1. 被処理物を設置可能な処理室と、
   処理室内を排気して高真空化する高真空化手段と、
   高真空化された処理室内に所定の気体を導入する気体導入手段と、
   高周波電源と、
   高電圧パルス発生源と、
   前記処理室内に設置された被処理物と導通接続された導体を介して前記高周波電源の高周波出力と前記高電圧パルス発生源により発生された高電圧パルスとを重畳して被処理物に印加する印加手段と、
   少なくとも前記高周波出力および／または前記高電圧パルスの印加態様を含むプラズマ処理条件を入力する入力手段と、
   入力されたプラズマ処理条件を記憶する記憶手段と、
   前記気体導入手段による前記処理室内への気体導入をした後、所定の処理時間の間、前記印加態様に応じて前記印加手段による印加制御を行う印加制御手段と、を設け、
   前記印加制御手段は、高周波出力および／または高圧パルス印加処理をシーケンス制御するための印加処理部を有し、印加処理部は、シーケンス制御用のカウンタ構成部を有し、該カウンタ構成部は内部クロックを有したカウンタ入力部、高速カウンタおよび高速カウンタ設定部からなる第１のカウンタ手段と、内部クロックを有したカウンタ入力部、高速カウンタおよび高速カウンタ設定部からなる第２のカウンタ手段を有し、第１のカウンタ手段の出力スイッチ信号は前記高周波電源に与えられるとともに、第２のカウンタ手段のカウンタ入力部に入力可能になっており、第２のカウンタ手段の出力スイッチ信号は前記高電圧パルス発生源に与えられ、前記第１のカウンタ手段と前記第２のカウンタ手段によってスキャンタイムに依存しない出力制御を円滑に行い、
   前記記憶手段に記憶された印加態様に基づいて前記印加制御手段による前記高周波出力および前記高電圧パルスの印加制御を行って、前記処理室内に設置された被処理物に対するプラズマ処理の実行制御を行うことを特徴とするプラズマ処理方法。
2. 前記記憶手段は下記の印加要素（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および前記処理時間のうち１または２以上を記憶可能である、
   （ａ）前記高周波出力を印加する出力幅、
   （ｂ）前記高周波出力の印加開始を経て前記高電圧パルスを印加する高電圧パルスの印加時期、
   （ｃ）（ａ）と（ｂ）による前記高周波出力および前記高電圧パルスの印加を１単位として繰り返し実行するための繰返し周波数または該１単位の周期、
   請求項１に記載のプラズマ処理方法。
3. 前記プラズマ処理条件には、前記気体導入手段により前記処理室内に導入される１種または２種以上の気体の種別および／または該気体の導入圧力による気体導入態様が含まれ、
   前記記憶手段に記憶された気体導入態様に基づいて前記気体導入を実行制御してから前記印加態様に基づく印加制御を行って前記被処理物に対するプラズマ処理の実行制御を行う請求項１または２に記載のプラズマ処理方法。
4. 前記印加要素（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、下記の入力可能範囲
   （ａ）：５〜３００μｓ、
   （ｂ）：０〜２０００μｓ、
   （ｃ）：１〜５０００ｐｐｓ、
   において入力可能にした請求項２に記載のプラズマ処理方法。
5. 前記印加態様の印加要素として、前記高周波電源の電力を１００〜３０００Ｗの入力可能範囲で入力可能にした請求項１〜４のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
6. 前記印加態様の印加要素として、前記高電圧パルス発生源の高圧パルス電圧を１〜３０ｋＶの入力可能範囲で入力可能にした請求項１〜５のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
7. 前記記憶手段は２以上の同種または異種の印加態様を印加制御の実行順序別に記憶可能であり、
   前記印加制御手段は前記実行順序別に、前記記憶手段に記憶した印加態様に応じた印加制御を行う請求項１〜６のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
8. 少なくとも前記記憶手段に異なる第１印加態様と第２印加態様を実行順序別に記憶させてプラズマ処理を実行した場合に、前記第１印加態様による印加制御により被処理物の表面改質を行った後、前記第２印加態様による印加制御により該被処理物に対して前記気体に含有された成分の堆積処理またはイオン注入処理を行う請求項７に記載のプラズマ処理方法。
9. 被処理物を設置可能な処理室と、
   処理室内を排気して高真空化する高真空化手段と、
   高真空化された処理室内に所定の気体を導入する気体導入手段と、
   高周波電源と、
   高電圧パルス発生源と、
   前記処理室内に設置された被処理物と導通接続された導体を介して前記高周波電源の高周波出力と前記高電圧パルス発生源により発生された高電圧パルスとを重畳して被処理物に印加する印加手段と、
   少なくとも前記高周波出力および／または前記高電圧パルスの印加態様を含むプラズマ処理条件を入力する入力手段と、
   入力されたプラズマ処理条件を記憶する記憶手段と、
   前記気体導入手段による前記処理室内への気体導入をした後、所定の処理時間の間、前記印加態様に応じて前記印加手段による印加制御を行う印加制御手段と、を有し、
   前記印加制御手段は、高周波出力および／または高圧パルス印加処理をシーケンス制御するための印加処理部を有し、印加処理部は、シーケンス制御用のカウンタ構成部を有し、該カウンタ構成部は内部クロックを有したカウンタ入力部、高速カウンタおよび高速カウンタ設定部からなる第１のカウンタ手段と、内部クロックを有したカウンタ入力部、高速カウンタおよび高速カウンタ設定部からなる第２のカウンタ手段を有し、第１のカウンタ手段の出力スイッチ信号は前記高周波電源に与えられるとともに、第２のカウンタ手段のカウンタ入力部に入力可能になっており、第２のカウンタ手段の出力スイッチ信号は前記高電圧パルス発生源に与えられ、前記第１のカウンタ手段と前記第２のカウンタ手段によってスキャンタイムに依存しない出力制御を円滑に行い、
   前記記憶手段に記憶された印加態様に基づいて前記印加制御手段による前記高周波出力および前記高電圧パルスの印加制御を行って、前記処理室内に設置された被処理物に対するプラズマ処理の実行制御を行うことを特徴とするプラズマ処理装置。
10. 前記記憶手段は下記の印加要素（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および前記処理時間のうち１または２以上を記憶可能である、
    （ａ）前記高周波出力を印加する出力幅、
    （ｂ）前記高周波出力の印加開始を経て前記高電圧パルスを印加する高電圧パルスの印加時期、
    （ｃ）（ａ）と（ｂ）による前記高周波出力および前記高電圧パルスの印加を１単位として繰り返し実行するための繰返し周波数または該１単位の周期、
    請求項９に記載のプラズマ処理装置。
11. 前記プラズマ処理条件には、前記気体導入手段により前記処理室内に導入される１種または２種以上の気体の種別および／または該気体の導入圧力による気体導入態様が含まれ、
    前記記憶手段に記憶された気体導入態様に基づいて前記気体導入を実行制御してから前記印加態様に基づく印加制御を行って前記被処理物に対するプラズマ処理の実行制御を行う請求項９または１０に記載のプラズマ処理装置。
12. 前記印加要素（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、下記の入力可能範囲
    （ａ）：５〜３００μｓ、
    （ｂ）：０〜２０００μｓ、
    （ｃ）：１〜５０００ｐｐｓ、
    において入力可能にした請求項１０に記載のプラズマ処理装置。
13. 前記印加態様の印加要素として、前記高周波電源の電力を１００〜３０００Ｗの入力可能範囲で入力可能にした請求項９〜１２のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
14. 前記印加態様の印加要素として、前記高電圧パルス発生源の高圧パルス電圧を１〜３０ｋＶの入力可能範囲で入力可能にした請求項９〜１３のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
15. 前記記憶手段は２以上の同種または異種の印加態様を印加制御の実行順序別に記憶可能であり、
    前記印加制御手段は前記実行順序別に、前記記憶手段に記憶した印加態様に応じた印加制御を行う請求項９〜１４のいずれかに記載のプラズマ処理装置。