JPH08203869A - プラズマ処理方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被処理物のチャージアップを抑えるプラズマ
処理により，プラズマ処理における加工異常を防止する
プラズマ処理方法及びその装置を提供する。 【構成】 被処理物１１が正又は負のいずれかにチャー
ジアップすることを抑制するために被処理物１１に正イ
オンと負イオンとを交互に照射する。被処理物１１から
離れた第１の所定位置に第１のプラズマＰ１を発生させ
て負イオンを取り出す。又，第１のプラズマＰ１と被処
理物１１との間の第２の所定位置に第２のプラズマＰ２
を発生させて正イオンを取り出す。第２のプラズマＰ２
を断続的に発生させると，第２のプラズマＰ２がオフ状
態のときには，第１のプラズマＰ１による負イオンが被
処理物１１に照射され，オン状態のときには第２のプラ
ズマＰ２による正イオンが被処理物に照射される。これ
ら負イオンと正イオンとの被処理物上における照射比率
を調整することによって，被処理物１１が負又は正にチ
ャージアップすることが防止でき，この調整は上記第２
のプラズマＰ２の断続間隔を調整することによってなさ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，ＬＳＩ等の半導体集積
回路の製造プロセスに不可欠なプラズマ処理方法及びそ
の装置に係り，特に近来の集積回路製造に要求される集
積度向上のための微細且つ高精度な加工を実現するプラ
ズマ処理方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路製造における高密度化は
とどまることを知らず，回路の構成要素を高密度に集積
するために必要な微細加工はより高精度になされること
が要求されている。特に，半導体集積回路の製造プロセ
スではエッチングによる微細加工技術の向上が重要視さ
れており，このエッチング処理技術の向上が今後のキー
ポイントになるといっても過言ではない。微細加工のた
めのエッチング処理技術としてプラズマエッチングが用
いられており，エッチングに要求される最小加工幅はま
すます小さくなり，更には加工する高さ方向にも高精度
な処理が要求される。上記プラズマエッチングは，従来
技術においては処理ガスをプラズマ化（電離）させるこ
とによって生じた正イオンを被処理物（シリコンウェハ
ー等）に照射することによってなされている。一般的に
プラズマによる異方性エッチングでは，被処理物とプラ
ズマとの間に発生する電位（フローティング電位又は自
己バイアス電位）により加速されたイオンのエネルギー
によりエッチングが行われる。プラズマは負の電荷をも
つ電子と正の電荷をもつイオンとにより構成され，電子
の１０００倍以上の質量を持つイオンの移動速度は電子
に比べて遅いためプラズマから脱出しにくく，プラズマ
の中心部では正の電荷をもつイオンが存在しやすくな
り，プラズマは周辺に対して正に帯電する。このような
プラズマ中に被処理物を配置すると，被処理物はプラズ
マに対して負に帯電する。エッチング等の処理は，この
被処理物とプラズマとの間に発生する電位により引き込
まれる正イオン自体又は正イオンのエネルギーによりな
される。工業的には，上記イオンの引き込み度を調節す
るために，被処理物に高周波バイアス電圧を印加し，プ
ラズマに対する被処理物の電位を調節して処理の最適化
が図られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，エッチ
ング等による加工形状が微細になるにつれ，加工パター
ンの構造効果によるノッチやボーイング等の加工異常が
発生する問題が生じている。例えば，電界効果トランジ
スタのゲート形成の工程であるポリシリコンエッチング
においては，エッチング中に下地のシリコン酸化膜との
間の界面に沿って異常にエッチングが進行するノッチが
生じることが知られている。又，コンデンサ形成や素子
分離のためのトレンチエッチングにおいては，垂直な側
壁であるべきトレンチ壁が窪むボーイング等が生じる。
これらの加工異常は，微細な加工パターンによる構造効
果により，電子とイオンとの被処理物への流入量の比が
パターンに依存して異なることに起因する被処理物のチ
ャージアップが原因である。上記チャージアップに起因
するノッチ発生のプロセスは次のように説明することが
できる。イオンの質量は電子より１０００倍以上も大き
いので，同一の力を受けても移動する速度は電子より遅
くなること，プラズマに対して被処理物が負に帯電する
ことは先に述べた。このような状態では，電子は被処理
物から電気的に反発力を受け，質量が小さいので入射方
向を曲げられやすい。それに反してイオンは電気的に吸
引されるので，入射軌道は被処理物に対して垂直にな
り，相対的に質量が大きいイオンは軌道が曲げられにく
く被処理物に垂直に衝突しやすい。このような荷電粒子
の挙動の違いは，加工パターンの加工幅が小さくアスペ
クト比が高い方が著しく，これが上記ノッチを発生させ
る原因となる。

【０００４】図１２はライン＆スペースと呼ばれるパタ
ーンでエッチングの実験を行った例から上記ノッチの発
生を確認したグラフで，パターン間のスペース幅が小さ
く，且つ同一エッチング条件でもアスペクト比が高いほ
どノッチが生じやすいことが示されている。上記ライン
＆スペースは，図１３に示すように基板上に微細な幅で
ラインとスペースとをエッチングにより形成するもので
ある。図１２に示すグラフでは，横軸にスペース幅，縦
軸には１００％のオーバーエッチングを行った場合の垂
直方向のエッチング速度で規格化したノッチング速度を
示しており，数値が高いほどノッチングの著しいことが
示されている。上記ノッチの発生をモデル化した図１３
を参照して，そのプロセスを説明する。図１３（ａ）に
示すように，ノッチはライン＆スペースが形成された外
周の内側で最も発生しやすく，このノッチが著しくなる
と，図１３（ｂ）に示すように全てのラインでノッチの
発生が生じるようになる。図１３はシリコン酸化膜（Ｓ
ｉＯ₂ ）が形成されたシリコン単結晶基板（Ｓｉ）上に
ポリシリコン（Ｐ−Ｓｉ）でラインを形成するために，
ラインのパターンにマスキング材であるレジスト（Ｒ）
が付着しており，レジストのないスペース部分が図示上
方からエッチングされた状態を示している。同図におい
て，電子は質量が小さく，被処理物の電位がプラズマに
対して負に帯電するため，スペースの奥に到達すること
が難しく，絶縁体であるレジストに付着してレジストを
負にチャージアップさせる。ポリシリコンは導電性であ
るためにポリシリコン中の電子は反発されてレジスト直
下では局所的に正に帯電する。又，ポリシリコン全体は
側面から方向を曲げられた電子が多く入射するので，ポ
リシリコン全体は負に帯電する。更に，シリコン酸化膜
は絶縁体で，その下層のシリコン単結晶基板は導電性が
あるので，ポリシリコン全体に帯電した電荷が構成する
電場は，シリコン酸化膜付近で最も高くなる。エッチン
グの途中であればポリシリコンがライン間で繋がってい
るので電位の不平衡は生じ難いが，ラインが独立し始め
ると，シリコン酸化膜が絶縁体であるので電荷の不平衡
を生じ始める。

【０００５】一方，イオンは質量が大きく電場による力
を受けても運動方向が曲がりにくく，プラズマに対して
負に帯電する被処理物に吸引されるためにスペースの底
部にまで到達しやすい。イオンの場合もエッチング途中
ではポリシリコンがライン間で繋がっているために電位
の不平衡は生じにくいが，ラインが独立し始めると，電
荷の不平衡が激しくなりスペース底部を正にチャージア
ップし始める。従って，特にポリシリコン底部では電荷
の不平衡が激しくなり，イオンは負に帯電したポリシリ
コン底部に吸引され始める。エッチング途中のポリシリ
コンは，側壁にエッチングの副生成物や物理的にスパッ
タされたレジストなどに薄く被覆されており，ある程度
のイオンエネルギーがないと横方向にはエッチングが進
行しないが，局所的に発生した電荷の不平衡によりポリ
シリコンとシリコン酸化膜との間にイオンが横方向に加
速されると，側壁の被覆がスパッタされて局所的なエッ
チング，即ちノッチが始まることになる。上記現象は，
トレンチ構造の側壁が窪むボーイングについても同様の
状態から，トレンチの上部と下部との局所的なチャージ
アップがイオンの軌道を曲げることにより発生する。上
記ノッチやボーイング等の加工異常は，加工パターンの
状態だけでなく，プラズマの電子密度が大きいほど荷電
粒子の流入に不平衡を生じて発生しやすくなり，被処理
物のプラズマに対する負の電位が大きいほどイオンの加
速が大きくなるため発生し難くなる。これらは実際のエ
ッチング中では相互に関連する。たとえば，高密度プラ
ズマの場合にはプラズマのインピーダンスが低下するの
で，被処理物の電位を調整する目的で印加される高周波
により発生する電圧（自己バイアス）が低下する傾向が
あり，被処理物に入射するイオンの加速電位が小さくな
り相乗的にノッチ等が発生する傾向になる。最新のエッ
チング技術では，低いイオン加速電位により加工する膜
（上記モデルではポリシリコンが該当する）の下地（同
じくシリコン酸化膜）の損傷を少なくすることが要求さ
れると同時に，高速の処理が望まれており，ノッチ等の
発生とトレードオフの関係になっている。従って，被処
理物のチャージアップに起因するノッチ等の加工異常を
抑える技術の開発により，プラズマ処理の品質と経済性
との双方に有利な条件が得られることになる。本発明
は，被処理物のチャージアップを抑えるプラズマ処理技
術を開発することにより，主としてプラズマによるエッ
チング処理における加工異常を防止するプラズマ処理方
法及びその装置を提供することを目的とするものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明が採用する第１の方法は，真空容器内に負性ガ
スを導入して所要のプラズマ発生手段により上記真空容
器内の所定位置にプラズマを発生させ，該プラズマによ
り上記真空容器内に配設した被処理物をプラズマ処理す
るプラズマ処理方法において，上記被処理物に上記プラ
ズマによって生成された正イオンと負イオンとを交互に
照射するようにしたことを特徴とするプラズマ処理方法
である。上記第１の方法は，上記被処理物から離れた第
１の所定位置に第１のプラズマを発生させると共に，上
記被処理物と上記第１の所定位置との間の第２の所定位
置に第２のプラズマを断続的に発生させることにより上
記被処理物をプラズマ処理することができる。又，上記
第２のプラズマの発生を断続させる時間間隔を調整でき
るように構成することができる。又，上記第１のプラズ
マの発生位置と第２のプラズマの発生位置とを調整でき
るように構成することができる。

【０００７】又，本発明が採用する第２の方法は，上記
プラズマの発生領域から離れた所定位置に上記被処理物
を配設し，該被処理物を上記負性ガスの中性粒子と被処
理物とが熱化学的に反応しない温度に冷却すると共に，
上記被処理物に所定周波数の交流バイアス電圧を印加し
て，上記被処理物をプラズマ処理するプラズマ処理方法
である。上記第２の方法を実施する構成は，上記被処理
物がポリシリコン，上記負性ガスがフッ素を含むガス，
上記冷却温度が−１３０℃以下として，上記被処理物を
エッチング処理するプラズマ処理方法。上記被処理物が
ポリシリコン，上記負性ガスが塩素を含むガス，上記冷
却温度が−３０℃以下として，上記被処理物をエッチン
グ処理するプラズマ処理方法。上記被処理物がポリシリ
コン，上記負性ガスが臭素を含むガス，上記冷却温度が
０℃以下として，上記被処理物をエッチング処理するプ
ラズマ処理方法。上記被処理物がポリシリコン，上記負
性ガスが沃素を含むガス，上記冷却温度が４０℃以下と
して，上記被処理物をエッチング処理するプラズマ処理
方法。上記被処理物がシリコン単結晶，上記負性ガスが
フッ素を含むガス，上記冷却温度が−７０℃以下とし
て，上記被処理物をエッチング処理するプラズマ処理方
法。上記被処理物がシリコン単結晶，上記負性ガスが塩
素を含むガス，上記冷却温度が２０℃以下として，上記
被処理物をエッチング処理するプラズマ処理方法。上記
被処理物がシリコン単結晶，上記負性ガスが臭素を含む
ガス，上記冷却温度が４０℃以下として，上記被処理物
をエッチング処理するプラズマ処理方法。上記被処理物
がシリコン単結晶，上記負性ガスが沃素を含むガス，上
記冷却温度が７０℃以下として，上記被処理物をエッチ
ング処理するプラズマ処理方法として構成することがで
きる。又，上記交流バイアスの周波数及び電力を被処理
物の処理条件に対応させて変化させるプラズマ処理方法
として構成することができる。

【０００８】更に，本発明が採用する第３の方法は，反
応容器内に負性ガスを導入して所要のプラズマ発生手段
により上記反応容器内にプラズマを発生させ，該プラズ
マにより上記反応容器に隣接する真空容器内に配設した
被処理物をプラズマ処理するプラズマ処理方法におい
て，上記プラズマから発生した負イオンを上記反応容器
内から引出し，該負イオンを中性化させて上記被処理物
に照射することを特徴とするプラズマ処理方法である。
上記第３の方法において，上記負イオンの中性化が光エ
ネルギーの照射により行われるプラズマ処理方法として
構成することができる。更に，上記目的を達成するため
に本発明が採用する第１の手段は，真空容器内に負性ガ
スを導入して所要のプラズマ発生手段により上記真空容
器内の所定位置にプラズマを発生させ，該プラズマによ
り上記真空容器内に配設した被処理物をプラズマ処理す
るプラズマ処理装置において，上記被処理物から離れた
第１の所定位置にプラズマを発生させる第１のプラズマ
発生手段と，上記被処理物と上記第１の所定位置との間
の第２の所定位置にプラズマを発生させる第２のプラズ
マ発生手段と，上記第２のプラズマ発生手段によるプラ
ズマ発生を断続させるプラズマ発生断続手段とを具備し
てなることを特徴とするプラズマ処理装置として構成さ
れている。

【０００９】上記第１の手段において，上記プラズマ発
生断続手段による断続間隔を制御するプラズマ断続間隔
制御手段を設けて構成することができる。更に，本発明
が採用する第２の手段は，真空容器内に負性ガスを導入
して所要のプラズマ発生手段によりプラズマを発生さ
せ，該プラズマにより上記真空容器内に配設した被処理
物をプラズマ処理するプラズマ処理装置において，上記
プラズマの発生領域から所定距離離れた位置に上記被処
理物を保持する被処理物保持手段と，上記被処理物を上
記負性ガスの中性粒子と被処理物とが熱化学的に反応し
ない温度に冷却する被処理物冷却手段と，上記被処理物
に所定周波数の交流バイアス電圧を印加する交流バイア
ス印加手段とを具備してなることを特徴とするプラズマ
処理装置として構成されている。上記第２の手段におい
て，上記被処理物冷却手段による冷却温度を調整する手
段を設けた構成することができる。又，上記交流バイア
ス印加手段による交流バイアスの周波数及び電力を調整
する手段を設けて構成することができる。更に，本発明
が採用する第３の手段は，反応容器内に負性ガスを導入
して所要のプラズマ発生手段により上記反応容器内にプ
ラズマを発生させ，該プラズマにより上記反応容器に隣
接する真空容器内に配設した被処理物をプラズマ処理す
るプラズマ処理装置において，上記プラズマから発生し
た負イオンを上記反応容器内から上記真空容器内に引出
す負イオン引出し手段と，上記真空容器内に引き出され
た負イオンを光エネルギーにより中性化させる光エネル
ギー照射手段とを具備してなることを特徴とするプラズ
マ処理装置として構成されている。

【００１０】

【作用】従来のプラズマ処理では，処理ガスを電離する
ことにより生成される正イオンをエッチング等の処理に
利用していたが，本願発明者らは発生させたプラズマか
らプラズマ処理に利用できる負イオンの存在を発見し，
これを有効に利用することによって被処理物が正又は負
のいずれかの一方に帯電することを抑制することによっ
て，被処理物がチャージアップすることに起因する加工
形状の異常を防止するプラズマ処理方法及びその装置を
発明するに至ったものである。上記プラズマ処理に利用
できる負イオンが存在することの実証実験等の詳細は後
述するが，負イオンが生成される概略過程は次の通りで
ある。プラズマ発生部では電子と正イオンとが生成され
るが，プラズマ発生部から離れた場所では，拡散の過程
で正イオンと電子との再結合や，電気陰性度の高い負性
ガス内では電子と中性原子との結合により負イオンが生
成される。特に拡散中のプラズマの電子は電場からのエ
ネルギーが与えられないので，電子のエネルギーが比較
的小さく，中性原子との結合の確率が高くなり顕著に負
イオンが生成される。本発明は，上記のごとく存在が確
認された負イオンと，本来存在する正イオンとを被処理
物に交互に照射してプラズマ処理を行うプラズマ処理方
法及びその装置と，上記負イオンを中性化させた後，被
処理物に照射することによりプラズマ処理を行うプラズ
マ処理方法及びその装置とに区分することができる。本
発明の第１及び第２の方法及び手段は，上記被処理物に
正イオンと負イオンとを交互に照射してプラズマ処理を
行うことにより，被処理物がチャージアップすることを
防止するプラズマ処理方法及びその装置に関する。

【００１１】上記第１の方法及び手段では，被処理物に
正イオンと負イオンとを交互に照射するために，被処理
物から離れた第１の所定位置に第１のプラズマを発生さ
せ，ここから負イオンを取り出す。又，上記第１のプラ
ズマと被処理物との間の第２の所定位置に第２のプラズ
マを発生させ，ここから正イオンを取り出す。これらの
負イオンと正イオンとを交互に被処理物に照射させるた
めに，上記第２のプラズマを断続的に発生させる。第２
のプラズマがオフ状態のときには，第１のプラズマによ
る負イオンが被処理物に照射され，第２のプラズマがオ
ン状態のときには，第２のプラズマによる正イオンが被
処理物に照射される。これら負イオンと正イオンとの被
処理物上における照射比率を調整することによって，被
処理物が負又は正にチャージアップすることが防止で
き，この調整は上記第２のプラズマの断続間隔を調整す
ることによってなされる。又，第２プラズマの断続間隔
を調整すると共に，上記第１のプラズマの発生装置と第
２のプラズマの発生位置とを調整することによっても，
正及び負イオンの被処理物への入射比率を調整すること
ができる。請求項１，２，３，４，１７がこれに該当す
る。

【００１２】又，上記第２の方法及び手段は，プラズマ
の発生領域から被処理物を所定距離離して配置すること
により，負イオンと正イオンとが被処理物に入射できる
ようにして，被処理物に高周波電圧を印加して時間的に
正負のイオン入射を切り替えるものである。プラズマ処
理する真空容器内には中性粒子（ラジカル）も存在し，
被処理物に入射されるが，この中性粒子による熱化学的
なエッチングはエッチング等の形状制御には適さないの
で，これを避けるため，化学反応を無視できる程度に被
処理物を冷却する。又，被処理物に印加する高周波電圧
の周波数は，形成するエッチングパターンの粗密度等の
条件により決定される。請求項５，１４，１９，２０，
２１がこれに該当する。又，被処理物の種類と処理ガス
の種類とによる最適条件となる被処理物の冷却温度が，
請求項６〜１３に示されている。本発明の第３の方法及
び手段は，上記負イオンを中性化させた後，被処理物に
照射することによりプラズマ処理を行うことにより，被
処理物のチャージアップを防止するプラズマ処理方法及
びその装置に関する。本発明の第３の方法及び手段は，
反応室内で発生させたプラズマから負イオンのみを真空
容器内に引出し，この負イオンを中性化して被処理物に
照射する。中性化されたイオンであるので，被処理物は
チャージアップすることなくプラズマ処理がなされるた
め，プラズマエッチングにおける加工形状の異常等の発
生は生じない。上記負イオンの中性化は，特定波長（例
えばＦ^- イオンの場合では３３０ｎｍ）より短い光を負
イオンに照射することにより負イオンから電子離脱させ
ることができるので，反応室から引き出した負イオンに
特定波長の光エネルギーを照射することによって実施で
きる。請求項１５，１６，２２がこれに該当する。

【００１３】

【実施例】以下，添付図面を参照して，本発明を具体化
した実施例につき説明し，本発明の理解に供する。尚，
以下の実施例は本発明を具体化した一例であって，本発
明の技術的範囲を限定するものではない。まず，プラズ
マ処理に利用できる負イオンの存在を確認するための実
験について説明する。図８はプラズマ発生手段としてＥ
ＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）プラズマを用い
たエッチング処理装置である。真空容器３０内に磁気コ
イル３３からの磁場と，ホーンアンテナ３２からのマイ
クロ波とを導入すると共に，処理ガスを導入してＥＣＲ
条件を成立させ，真空容器３０内の所定領域にプラズマ
を発生させる。真空容器３０内には被処理物３１を保持
して，その配設位置を移動できるように構成された試料
台３４が設けられている。又，真空容器３０にはプラズ
マの電気的特性を検出するためのプローブをセットする
ためのゲージポート３５，３６が形成されている。上記
試料台３４は真空容器３０と電気的に絶縁され，処理ガ
スのラジカルによる化学反応が生じない温度にまで被処
理物３１を冷却する冷却手段が設けられており，イオン
のエネルギーによるエッチングのみができるように実験
条件が設定されている。又，被処理物３１はプラズマ発
生領域から離して，プラズマ中の電子が拡散しながら処
理ガスの中性原子と結合するに充分な距離を確保できる
よう試料台３４の位置が調整されている。

【００１４】上記構成により被処理物３１としてＮ⁺ ポ
リシリコンをエッチングした結果を図９に示す。被処理
物３１の配設位置はマイクロ波導入窓３７から５０mm，
被処理物３１の冷却温度は−１３０°，処理ガスとして
ＳＦ₆ ガスを用いており，これは電気陰性度が高い負性
ガスであるので，プラズマから発生した電子との結合が
生じやすい条件となっている。又，実験圧力は２ｍＴｏ
ｒｒと９０ｍＴｏｒｒとに調整してエッチングを行って
いる。図９において，横軸は被処理物３１に印加したバ
イアス電圧で，接地された真空容器３０の電位を基準と
した電圧を試料台３４を通して被処理物３１に印加して
いる。縦軸は被処理物３１のエッチング速度を示してい
る。図９に示されるように，圧力２ｍＴｏｒｒでは上記
バイアス電圧が正の電位になったときエッチングされて
おらず，この条件下では電子と中性原子との衝突の確率
が小さく，負イオンが生成される度合いが少なくなるた
め，正イオンによるエッチングがなされているものと考
えられる。一方，圧力９０ｍＴｏｒｒでは正負いずれの
電位のときにもエッチングされている。この条件下では
負イオンが積極的に生成されるため，正イオンと負イオ
ンとの両方でエッチングがなされていると考えられる。

【００１５】この状態をプラズマの電気的特性から評価
するために，ゲージポート３５からラングミュアプロー
ブ３９を真空容器３０内に挿入し，マイクロ波導入窓３
７から５５mmの位置にセットしてイオン電流を測定し
た。その結果を図１０に示す。横軸はプローブに加えら
れる電位，縦軸はプローブに流れる電流を示している。
同図において，２ｍＴｏｒｒでは正電流と負電流との比
が大きく，正イオンが主体のプラズマであるが，９０ｍ
Ｔｏｒｒでは正電流と負電流との間の差が小さく，プラ
ズマ中に負イオンが存在していることが分かる。正電流
と負電流との飽和電流値の差は，数式（１）の関係式の
ように示すことができる。

【数１】 但し，α＝Ｎ_- ／Ｎ₊ Ｊｅ：電子電流， Ｊｉ：イオン電流，ε：真空誘電
率，Ｍ ：イオン質量，ｍ ：電子質量， Ｔ：イオン
温度，Ｎ ：イオン数 図１０に示されたデータでは，正イオンのみでプラズマ
が構成されている場合の理論値である約２００以下の電
流比が観測されているので，負イオンが正電流に関与し
て飽和電流の比を小さくしていることが観測されたと考
えられる。従って，９０ｍＴｏｒｒで観測されたエッチ
ングは負イオンによるものであり，負イオンによるエッ
チングが可能であることを示している。

【００１６】上記負イオンが生成される過程は，次のよ
うに説明することができる。プラズマ発生部では電子が
電場のエネルギーを受けて加速され，中性原子に衝突し
て正イオンと電子とを生成させる。生成された電子は電
場により加速され，次々と正イオンと電子とを生成する
ことによりプラズマが維持される。これに対して，プラ
ズマ発生部から離れた場所では，プラズマが拡散する過
程で正イオンと電子との再結合がなされ，特に電気陰性
度が高いハロゲンを含むガスでは，原子が電子を捕らえ
るための障壁となるエネルギーが小さく，電子と中性原
子との結合により負イオンが形成されやすくなってい
る。又，拡散中の電子は電場によりエネルギーが与えら
れないので，電子のエネルギーが比較的小さく，中性原
子との結合の確率が高く，顕著に負イオンを生成する。
従って，負性ガスが用いられた環境下では，プラズマか
ら離れた場所で負イオンの生成が顕著になされており，
この負イオンを被処理物に入射させることにより，負イ
オンによるエッチングが可能となる。これを検証するた
めに，図８に示したエッチング装置において，被処理物
３１の配設位置をマイクロ波導入窓３７から１００mmの
位置にして，圧力９０ｍＴｏｒｒでエッチングを行った
ところ，被処理物３１に負のバイアス電位が印加されて
いる状態では，図１１に示すように全くエッチングがな
されず，正のバイアス電位が印加されたときにのみエッ
チングがなされている。この条件下では，この領域には
負イオンが圧倒的に多く存在しており，負イオンにより
エッチングされたと考えられる。

【００１７】以上説明したように，負イオンの存在と，
これによるエッチング等の処理が可能であることは確認
されたが，例えば負イオンのみによりエッチングを行う
と，従来の正イオンによるエッチングと同様に，被処理
物に局所的なチャージアップが生じて微細形状の構造効
果による加工異常が発生することになる。そこで，被処
理物を正又は負のいずれにもチャージアップさせないよ
うにするために，上記負イオンと正イオンとを併用した
プラズマ処理方法，更には，上記負イオンを中性化する
プラズマ処理方法について，以下にそれぞれの実施例を
示す。まずは，上記負イオンと正イオンとを併用したプ
ラズマ処理方法について，プラズマエッチング装置の実
施例に基づいて説明する。ここに，図１は本発明の第１
実施例に係るプラズマ処理装置の構成を示す模式図，図
２は第２実施例に係るプラズマ処理装置の構成を示す模
式図，図３は従来のプラズマ処理装置におけるプラズマ
により形成される等価整流回路の説明図，図４は第２実
施例に係るプラズマにより形成される等価整流回路の説
明図，図５は従来構成に適用した場合の等価整流回路の
説明図，図６は第３実施例に係るプラズマ処理装置の構
成を示す模式図である。図１において，第１実施例に係
るプラズマ処理装置１は，プラズマ発生手段としてＩＣ
Ｐ（Inductively Coupled Plasma）を採用し，発生させ
たプラズマにより被処理物をエッチング処理する装置と
して構成されている。プラズマ処理を行う真空容器２に
は，石英ガラスにより形成されたベルジャ（反応室）３
が設けられ，排気ポート８から真空排気され，ガス導入
ポート９から処理ガスである負性ガスが容器中に導入で
きるように構成され，被処理物１１は真空容器２内の所
定位置に設けられた試料台１０上に保持される。

【００１８】上記ベルジャ３の外周部には，リング状に
形成された第１アンテナ（第１のプラズマ発生手段）４
と，第２アンテナ（第２のプラズマ発生手段）５とが配
設され，各アンテナ４，５には第１高周波電源６と第２
高周波電源７とからそれぞれ高周波電力が供給され，ベ
ルジャ２内にプラズマ発生のための電場が与えられる。
真空容器２内に負性ガスを導入し，上記第１アンテナ４
及び第２アンテナ５に高周波電力を供給すると，ベルジ
ャ３内の各アンテナ４，５位置に第１プラズマＰ１と第
２プラズマＰ２とが発生する。上記第１アンテナ４は被
処理物１１から離れた位置に配設されているので，負イ
オンを生成させる条件を備えている。又，第２アンテナ
５は上記第１アンテナ４と被処理物１１との間に配設さ
れ，被処理物１１に近く，従来のプラズマ処理装置と近
似の位置関係にあって，正イオンを発生させる。この第
２アンテナ４に第２高周波電源７から供給される高周波
電力は，供給電力断続器１２により所定間隔で断続され
るように構成されている。即ち，第１プラズマＰ１はプ
ラズマ処理中においては常時発生させ，第２プラズマＰ
２は断続発生させる。従って，第２プラズマＰ２がオン
状態のときには被処理物１１に正イオンが，第２プラズ
マＰ２がオフ状態のときには被処理物に負イオンが入射
する。この正イオンと負イオンとの入射比率は，第２プ
ラズマＰ２のオン時間とオフ時間との調整により変更で
き，被処理物１１が正又は負にチャージアップしない最
適条件が選択できる。

【００１９】上記構成において，被処理物１１を保持す
る試料台１０は，真空容器２から絶縁して支持され，被
処理物１１の第１プラズマＰ１，第２プラズマＰ２から
の距離を調整できるように構成されている。同図に示す
ように被処理物１１に試料台１０から高周波バイアス電
圧が印加され，正イオン及び負イオンの入射が促進され
る。上記の第１プラズマＰ１，第２プラズマＰ２からの
距離と，第２プラズマＰ２のＯＮ／ＯＦＦの時間割合の
関係について詳細に説明する。一般的に第１プラズマＰ
１は，負イオンを試料に入射させているので，一定以上
の距離を保つ必要がある。第１プラズマＰ１を被処理物
１１に近づけると負イオンの入射割合が減るので，第２
プラズマをＯＦＦする割合を増やして，負イオンを多く
入射させる必要がある。又，同様に第２プラズマＰ２
は，被処理物１１に十分近くなければならない。第２プ
ラズマＰ２を離す必要がある場合は，正イオンの入射割
合が減るので，第２プラズマＰ２のＯＮの時間割合を増
やして正イオンの入射割合を増加しなければならない。
このように最適な正，負両イオンの入射には，第１プラ
ズマＰ１と被処理物１１との距離Ｚ₁ と第２プラズマＰ
２と被処理物１１の距離Ｚ₂ により調整できる。又，同
様に第２プラズマＰ２のＯＮ時間とＯＦＦ時間との割合
でも調整できる。最適な条件を出すために，両方を同時
に調整してもよい。

【００２０】上記構成は負イオンを生成するためのプラ
ズマ（Ｐ１）と正イオンを生成するためのプラズマ（Ｐ
２）とを設けた実施例構成であるが，プラズマの発生は
１つとして，該プラズマから被処理物までの距離を正イ
オンと負イオンとが入射される位置に保ち，被処理物に
印加する高周波バイアス電圧により正負のイオンの入射
の切り替えを行うように構成することもできる。この構
成を第２実施例として以下に説明する。図２において，
第２実施例に係るプラズマ処理装置１３は，プラズマ発
生手段としてＥＣＲを用いたエッチング処理装置として
構成されている。真空容器１４内に磁気コイル１７から
の磁場と，ホーンアンテナ１６からのマイクロ波とを導
入すると共に，ガス導入ポート２０から負性ガスを導入
してＥＣＲ条件を成立させ，真空容器１４内の所定領域
にプラズマを発生させる。真空容器１４内には被処理物
１５を保持して，その配設位置を移動できるように構成
された試料台１８が設けられている。該試料台１８は真
空容器１４と電気的に絶縁され，高周波バイアス電圧が
印加されると共に，負性ガスのラジカルによる化学反応
が生じない温度にまで被処理物１５を冷却する冷却手段
が設けられており，イオンのエネルギーによるエッチン
グのみができるように設定されている。従来のプラズマ
エッチングでは正イオンが主体である条件でエッチング
を行うため正電流が大きく，図３に示すように，プラズ
マと被処理物との間に整流特性が顕著に現れ，コンデン
サを介して高周波が印加されると等価的に整流回路が形
成され，プラズマと被処理物との間に直流的な電位が形
成される。このようにプラズマの整流作用があるため，
被処理物に印加する高周波の電力を調整することによ
り，被処理物の負の電位（バイアス電圧）を調整するこ
とができる。正のイオンのみを用いる場合では，負のバ
イアスのみに着目すれば良いが，本発明の目的である
正，負のイオンを入射してエッチングを行うためには，
被処理物１５の電位を正と負に変化させる必要がある。
これを実現するためには，従来のエッチング装置のブロ
ッキングコンデンサ（図３参照）をなくして，被処理物
に直接高周波を印加することにより実現できる。図４に
示すように，被処理物１５に直接高周波バイアスが印加
されるので，被処理物１５の電位は，正と負双方に変化
して，正，負のイオンを交互に入射することができる。

【００２１】上記の効果は，従来のブロッキングコンデ
ンサを有する系に応用しても現れるので，従来装置にそ
のまま適用することもできる。この効果について説明し
た図を図５に示す。図５では負イオンの存在によりプラ
ズマの整流特性が小さいので，等価回路ダイオードに並
列に抵抗を加えた回路で表される。この等価回路の場合
では，ブロッキングコンデンサ５７があっても整流特性
が低いので，Ｖｄｃは小さくなり，図４で示したブロッ
キングコンデンサなしの場合とほぼ等しい結果になる。
図５に示すＶｄｃ＋（１／２）Ｖｐｐは被処理物１５の
最も正側に大きな電位を示している。従って，Ｖｄｃ＋
（１／２）Ｖｐｐは負イオンの引込み電位と関係が深
い。それに対して，Ｖｄｃ−（１／２）Ｖｐｐは被処理
物１５の最も負側に大きな電位を示している。従って，
Ｖｄｃ−（１／２）Ｖｐｐは正イオンの引込み電位と関
係が深い。発明者が行った実験では，１００ＫＨｚの高
周波を印加してＳＦ₆ を用いＥＣＲプラズマでエッチン
グを行った結果，７０ｍＴｏｒｒ以下ではエッチング速
度はＶｄｃ−（１／２）Ｖｐｐに強く依存しており，正
イオンが主流のエッチングが行われていることが観測さ
れた。それに対して９０ｍＴｏｒｒ以上の圧力ではエッ
チング速度はＶｄｃ＋（１／２）Ｖｐｐに強く依存して
おり，負のイオンによるエッチングの効果が大きいこと
が観測され，この条件で１０μｍ／ｍｉｎの高速なポリ
シリコンエッチングを行うことができた。このように本
構成では，被処理物１５をプラズマから所定距離離した
位置に配設することにより，プラズマにより生成された
電子が負性ガスの中性原子と結合して負イオンを生成す
る条件を満たし，被処理物１５に印加する高周波バイア
ス電圧により正イオンと負イオンとが被処理物１５に入
射できるようにすることにより，正負のイオンによるエ
ッチングを可能にすると同時に，正負の両イオンの被処
理物の入射により被処理物１５が正又は負にチャージア
ップすることを抑制し，エッチングの加工異常を防止し
ている。このチャージアップは，正イオンと負イオンと
が被処理物１５に入射する比率により変化するので，両
イオンの存在比を被処理物１５の位置やプラズマの発生
位置により調整する。上記高周波バイアスの周波数及び
電圧は，被処理物１５がチャージアップする時間と，チ
ャージアップによる耐性とにより選択される。一般的に
は周波数が高いほどチャージアップは抑制される。

【００２２】又，負性ガスの中性粒子による熱化学的な
エッチングを避けて，エッチングの形状を制御するた
め，上記化学反応を無視できる程度に被処理物１５を冷
却する必要がある。この冷却温度は，被処理物１５の材
質，負性ガスの種類によって最適の温度があり，一般的
には電気陰性度が高いほど低温に冷却することを要す
る。具体的には，被処理物１５がポリシリコン，負性ガ
スがフッ素を含むガスであるときには，被処理物１５の
冷却温度は−１３０℃以下。被処理物１５がポリシリコ
ン，負性ガスが塩素を含むガスであるときには，被処理
物１５の冷却温度は−３０℃以下。被処理物１５がポリ
シリコン，負性ガスが臭素を含むガスであるときには，
被処理物１５の冷却温度は０℃以下。被処理物１５がポ
リシリコン，負性ガスが沃素を含むガスであるときに
は，被処理物１５の冷却温度は４０℃以下。被処理物１
５がシリコン単結晶，負性ガスがフッ素を含むガスであ
るときには，被処理物１５の冷却温度は−７０℃以下。
被処理物１５がシリコン単結晶，負性ガスが塩素を含む
ガスであるときには，被処理物１５の冷却温度は２０℃
以下。被処理物１５がシリコン単結晶，負性ガスが臭素
を含むガスであるときには，被処理物１５の冷却温度は
４０℃以下。被処理物１５がシリコン単結晶，負性ガス
が沃素を含むガスであるときには，被処理物１５の冷却
温度は７０℃以下とすることによって，最適条件が得ら
れる。上記第１及び第２実施例はともに最適な正，負両
イオンの入射割合を電気的に調整している例を示した。
これらの両実施例の目的は，先に述べたように最適な
正，負両イオンの割合を調整することにあるので，図６
に示す第３実施例構成によっても実現することができ
る。第３実施例では，プラズマ発生源は１つだけを用い
ている。プラズマ発生源はＩＣＰを用いているが，ＥＣ
Ｒでもよい。又，被処理物５１に印加される高周波は無
くても良い。図６において，第３の実施例では，プラズ
マ発生源となるアンテナ５２の近くでは正イオンが多
く，プラズマ発生源から離れるに従って負イオンの入射
が多いので，アンテナ５２の位置を正イオン主流と負イ
オン主流の位置の中間点に配置するものである。上記実
施例１，２に示したような正イオンと負イオンとの入射
をそれぞれ制御する構成は，この様な簡略化された実施
例でも実現することができる。第３実施例の場合では，
異なる処理に対して，そのアンテナ５２の位置を変化さ
せることにより，最適な条件を得ることができる。

【００２３】上記第１及び第２，第３実施例は，正イオ
ンと負イオンとを交互に被処理物に入射させることによ
って，被処理物のチャージアップを抑制する構成である
が，負イオンを中性化した中性粒子によりプラズマ処理
することにより，被処理物のチャージアップを防止する
こともできる。この負イオンの中性化によるプラズマ処
理方法を第４実施例として次に説明する。ここに，図７
は本発明の第４実施例に係るプラズマ処理装置の構成を
示す模式図である。図７において，第４実施例に係るプ
ラズマ処理装置２１は，プラズマ発生手段としてＩＰＣ
を用いて被処理物をエッチング処理するプラズマエッチ
ング装置として構成されている。真空容器２２に隣接し
てベルジャー（反応容器）２３が設けられており，該ベ
ルジャー２３の外周部に配設されたリング状のアンテナ
２４に高周波電源２５から供給される高周波電力により
ベルジャー２３内にプラズマを発生させる。エッチング
処理を行う被処理物４３は，真空容器２２内に配設され
た試料台４４上に保持され，真空容器２２内は排気ポー
ト４６から真空排気されると共に，ガス導入ポート４２
から負性ガスが真空容器２２内に導入される。又，真空
容器２２の上記ベルジャー２３との隣接位置にはネット
状に形成された加速電極２６が設けられ，更には，負イ
オンを中性化させるレーザー光２９を真空容器２２外か
ら投射するレーザー光源（光エネルギー照射手段）２
８，被処理物４３への入射粒子を選別する磁気コイル４
０，４１が真空容器２２内に図示するように配置されて
いる。

【００２４】上記構成において，ガス導入ポート４２か
ら真空容器２２内に負性ガスが導入され，アンテナ２４
に高周波電力が印加されると，高周波の誘導結合により
ベルジャー２３内にプラズマが発生する。このプラズマ
によってベルジャー２３内に生成された負イオンを直流
電源２７からの正電圧が印加される加速電極２６により
加速させて真空容器２２内に引き出す。引き出された負
イオンは，レーザー光２９が照射されることによって電
子離脱がなされて中性化する。負イオンからの電子離脱
は，例えば，Ｆ^- イオンの場合では３３０ｎｍより波長
が短い光の照射によって行うことができるので，エキシ
マレーザーを発生するレーザー光源２８からのレーザー
光２９を真空導入窓４７から真空容器２２内に導入して
いる。レーザー光２９は偏光プリズム４８及び反射板４
５により，負イオン流全体に照射されるように構成さ
れ，電子離脱による中性化が充分になされる。又，被処
理物４３の直上には，磁気コイル４０，４１による磁場
が印加され，電子や加速電極２６から漏れ出た正イオ
ン，あるいは中性化されなかった負イオンの軌道を曲げ
て，被処理物４３に入射しないように構成されている。
上記構成によれば，被処理物４３は加速された中性粒子
によってのみエッチングされるので，被処理物４３がチ
ャージアップすることがなく，処理パターンの構造効果
による局部的な帯電による加工異常の発生は防止され
る。以上説明した各実施例装置により，それぞれＮ⁺ ポ
リシリコンに対するエッチング処理を実行した結果，エ
ッチング速度にそれぞれの差が生じたものの，いずれの
構成の場合においても，従来技術の問題点となっていた
ノッチやボーイング等の加工異常は発生せず，矩形形状
のエッチング処理がなされた。又，ポリシリコンの下地
となっている酸化膜の静電破壊もなく，チャージアップ
は充分に抑制されていることが確認された。尚，上記そ
れぞれの構成におけるプラズマ発生手段は，他のプラズ
マ発生手段に目的に応じて変更することができる。又，
いずれもエッチング処理として説明しているが，被処理
物のチャージアップがエッチングに最も影響される処理
であることから，これを重点的に説明した。本発明の基
本となった負イオンの存在は，他のプラズマ処理に利用
することもできる。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明の通り本発明によれば，発生
させたプラズマからプラズマ処理に利用できる負イオン
の存在が確認され，これを有効に利用することによって
被処理物が正又は負のいずれかの一方に帯電することが
抑制され，被処理物がチャージアップすることに起因す
る加工形状の異常を防止することができる。この負イオ
ンと，本来存在する正イオンとを被処理物に交互に照射
してプラズマ処理を行う第１の発明では，被処理物に正
イオンと負イオンとを交互に照射するために，被処理物
から離れた第１の所定位置に第１のプラズマを発生さ
せ，ここから負イオンを取り出す。又，上記第１のプラ
ズマと被処理物との間の第２の所定位置に第２のプラズ
マを発生させ，ここから正イオンを取り出す。これらの
負イオンと正イオンとを交互に被処理物に照射させるた
めに，上記第２のプラズマを断続的に発生させる。第２
のプラズマがオフ状態のときには，第１のプラズマによ
る負イオンが被処理物に照射され，第２のプラズマがオ
ン状態のときには，第２のプラズマによる正イオンが被
処理物に照射される。これら負イオンと正イオンとの被
処理物上における照射比率を調整することによって，被
処理物が負又は正にチャージアップすることが防止でき
る。（請求項１，２，３，４，１７）

【００２６】又，上記第２の発明では，プラズマの発生
領域から被処理物を所定距離離して配置することによ
り，負イオンと正イオンとが被処理物に入射できるよう
にして，被処理物に高周波電圧を印加して時間的に正負
のイオン入射を切り替えるものである。プラズマ処理す
る真空容器内には中性粒子も存在し，被処理物に入射さ
れるが，この中性粒子による熱化学的なエッチングはエ
ッチング等の形状制御には適さないので，これを避ける
ため，化学反応を無視できる程度に被処理物を冷却す
る。又，被処理物に印加する高周波電圧の周波数は，形
成するエッチングパターンの粗密度等の条件により決定
される。（請求項５，１４，１９，２０，２１） 更に，第３の発明では，反応室内で発生させたプラズマ
から負イオンのみを真空容器内に引出し，この負イオン
を中性化して被処理物に照射する。中性化されたイオン
である中性粒子によりエッチングされるので，被処理物
はチャージアップすることなくプラズマ処理がなされる
ため，プラズマエッチングにおける加工形状の異常等の
発生は生じない。上記負イオンの中性化は，特定波長よ
り短い光を負イオンに照射することにより負イオンから
電子離脱させることができるので，反応室から引き出し
た負イオンに特定波長の光エネルギーを照射することに
よって実施できる。（請求項１５，１６，２２）

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施例に係るプラズマ処理装置の構成を
示す模式図。

【図２】 第２実施例に係るプラズマ処理装置の構成を
示す模式図。

【図３】 従来のプラズマ処理装置におけるプラズマに
より形成される等価整流回路の説明図。

【図４】 第２実施例構成におけるプラズマにより形成
される等価整流回路の説明図。

【図５】 従来装置に実施例構成を適用した場合にプラ
ズマにより形成される等価整流回路の説明図。

【図６】 第３実施例に係るプラズマ処理装置の構成を
示す模式図。

【図７】 第４実施例構造に係るプラズマ処理装置の構
成を示す模式図。

【図８】 負イオンの存在を確認するための実験装置の
構成を示す模式図。

【図９】 被処理物電位を変化させたときのエッチング
速度のグラフ。

【図１０】 正負イオン電流の測定グラフ。

【図１１】 被処理物電位を変化させたときのエッチン
グ速度のグラフ。

【図１２】 エッチング形状によるノッチの発生度合い
を示すグラフ。

【図１３】 ノッチの発生プロセスを説明する説明図。

【符号の説明】

１，１３，２１，５０…プラズマ処理装置 ２，１４，２２，５３…真空容器 ４…第１アンテナ（第１のプラズマ発生手段） ５…第２アンテナ（第２のプラズマ発生手段） １０，１８，４４…試料台 １１，１５，４３…被処理物 １２…供給電力断続器（プラズマ発生断続手段） ２３…ベルジャー（反応容器） ２４，５２…アンテナ（プラズマ発生手段） ２６…加速電極（負イオン引出し手段） ２８…レーザー光源（光エネルギー照射手段） ２９…レーザー光（光エネルギー）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 進藤 春雄 福山市明王台２丁目275番 (72)発明者 奈良井 哲 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 西塚 哲也 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空容器内に負性ガスを導入して所要の
   プラズマ発生手段により上記真空容器内の所定位置にプ
   ラズマを発生させ，該プラズマにより上記真空容器内に
   配設した被処理物をプラズマ処理するプラズマ処理方法
   において，上記被処理物に上記プラズマによって生成さ
   れた正イオンと負イオンとを交互に照射するようにした
   ことを特徴とするプラズマ処理方法。
2. 【請求項２】 上記被処理物から離れた第１の所定位置
   に第１のプラズマを発生させると共に，上記被処理物と
   上記第１の所定位置との間の第２の所定位置に第２のプ
   ラズマを断続的に発生させることにより上記被処理物を
   プラズマ処理する請求項１記載のプラズマ処理方法。
3. 【請求項３】 上記第１のプラズマ発生位置と第２のプ
   ラズマ発生位置とを調整できるようにした請求項２記載
   のプラズマ処理方法。
4. 【請求項４】 上記第２のプラズマの発生を断続させる
   時間間隔を調整できるようにした請求項２記載のプラズ
   マ処理方法。
5. 【請求項５】 上記プラズマの発生領域から離れた所定
   位置に上記被処理物を配設し，該被処理物を上記負性ガ
   スの中性粒子と被処理物とが熱化学的に反応しない温度
   に冷却すると共に，上記被処理物に所定周波数，所定電
   圧の交流バイアス電圧を印加して，上記被処理物をプラ
   ズマ処理する請求項１記載のプラズマ処理方法。
6. 【請求項６】 上記被処理物がポリシリコン，上記負性
   ガスがフッ素を含むガス，上記冷却温度が−１３０℃以
   下として，上記被処理物をエッチング処理する請求項５
   記載のプラズマ処理方法。
7. 【請求項７】 上記被処理物がポリシリコン，上記負性
   ガスが塩素を含むガス，上記冷却温度が−３０℃以下と
   して，上記被処理物をエッチング処理する請求項５記載
   のプラズマ処理方法。
8. 【請求項８】 上記被処理物がポリシリコン，上記負性
   ガスが臭素を含むガス，上記冷却温度が０℃以下とし
   て，上記被処理物をエッチング処理する請求項５記載の
   プラズマ処理方法。
9. 【請求項９】 上記被処理物がポリシリコン，上記負性
   ガスが沃素を含むガス，上記冷却温度が４０℃以下とし
   て，上記被処理物をエッチング処理する請求項５記載の
   プラズマ処理方法。
10. 【請求項１０】 上記被処理物がシリコン単結晶，上記
    負性ガスがフッ素を含むガス，上記冷却温度が−７０℃
    以下として，上記被処理物をエッチング処理する請求項
    ５記載のプラズマ処理方法。
11. 【請求項１１】 上記被処理物がシリコン単結晶，上記
    負性ガスが塩素を含むガス，上記冷却温度が２０℃以下
    として，上記被処理物をエッチング処理する請求項５記
    載のプラズマ処理方法。
12. 【請求項１２】 上記被処理物がシリコン単結晶，上記
    負性ガスが臭素を含むガス，上記冷却温度が４０℃以下
    として，上記被処理物をエッチング処理する請求項５記
    載のプラズマ処理方法。
13. 【請求項１３】 上記被処理物がシリコン単結晶，上記
    負性ガスが沃素を含むガス，上記冷却温度が７０℃以下
    として，上記被処理物をエッチング処理する請求項５記
    載のプラズマ処理方法。
14. 【請求項１４】 上記交流バイアスの周波数及び電圧を
    被処理物の処理条件に対応させて変化させる請求項５記
    載のプラズマ処理方法。
15. 【請求項１５】 反応容器内に負性ガスを導入して所要
    のプラズマ発生手段により上記反応容器内にプラズマを
    発生させ，該プラズマにより上記反応容器に隣接する真
    空容器内に配設した被処理物をプラズマ処理するプラズ
    マ処理方法において，上記プラズマから発生した負イオ
    ンを上記反応容器内から引出し，該負イオンを中性化さ
    せて上記被処理物に照射することを特徴とするプラズマ
    処理方法。
16. 【請求項１６】 上記負イオンの中性化が光エネルギー
    の照射により行われる請求項１５記載のプラズマ処理方
    法。
17. 【請求項１７】 真空容器内に負性ガスを導入して所要
    のプラズマ発生手段により上記真空容器内の所定位置に
    プラズマを発生させ，該プラズマにより上記真空容器内
    に配設した被処理物をプラズマ処理するプラズマ処理装
    置において，上記被処理物から離れた第１の所定位置に
    プラズマを発生させる第１のプラズマ発生手段と，上記
    被処理物と上記第１の所定位置との間の第２の所定位置
    にプラズマを発生させる第２のプラズマ発生手段と，上
    記第２のプラズマ発生手段によるプラズマ発生を断続さ
    せるプラズマ発生断続手段とを具備してなることを特徴
    とするプラズマ処理装置。
18. 【請求項１８】 上記プラズマ発生断続手段による断続
    間隔を制御するプラズマ断続間隔制御手段を設けた請求
    項１７記載のプラズマ処理装置。
19. 【請求項１９】 真空容器内に負性ガスを導入して所要
    のプラズマ発生手段によりプラズマを発生させ，該プラ
    ズマにより上記真空容器内に配設した被処理物をプラズ
    マ処理するプラズマ処理装置において，上記プラズマの
    発生領域から所定距離離れた位置に上記被処理物を保持
    する被処理物保持手段と，上記被処理物を上記負性ガス
    の中性粒子と被処理物とが熱化学的に反応しない温度に
    冷却する被処理物冷却手段と，上記被処理物に所定周波
    数，所定電圧の交流バイアス電圧を印加する交流バイア
    ス印加手段とを具備してなることを特徴とするプラズマ
    処理装置。
20. 【請求項２０】 上記被処理物冷却手段による冷却温度
    を調整する手段を設けた請求項１９記載のプラズマ処理
    装置。
21. 【請求項２１】 上記交流バイアス印加手段による交流
    バイアスの周波数及び電力を調整する手段を設けた請求
    項１９記載のプラズマ処理装置。
22. 【請求項２２】 反応容器内に負性ガスを導入して所要
    のプラズマ発生手段により上記反応容器内にプラズマを
    発生させ，該プラズマにより上記反応容器に隣接する真
    空容器内に配設した被処理物をプラズマ処理するプラズ
    マ処理装置において，上記プラズマから発生した負イオ
    ンを上記反応容器内から上記真空容器内に引出す負イオ
    ン引出し手段と，上記真空容器内に引き出された負イオ
    ンを光エネルギーにより中性化させる光エネルギー照射
    手段とを具備してなることを特徴とするプラズマ処理装
    置。