特許 7139550 表面処理装置及び表面処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-09-12

(45)【発行日】2022-09-21

(54)【発明の名称】表面処理装置及び表面処理方法

(51)【国際特許分類】

   B08B 7/00 20060101AFI20220913BHJP

   H01L 21/02 20060101ALI20220913BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20220913BHJP

   C23G 5/00 20060101ALI20220913BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20220913BHJP

【ＦＩ】

B08B7/00

H01L21/02 D

H01L21/302 101G

C23G5/00

H01L21/304 645C

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2018132682

(22)【出願日】2018-07-12

(65)【公開番号】P2020006352

(43)【公開日】2020-01-16

【審査請求日】2021-05-11

(73)【特許権者】

【識別番号】390029012

【氏名又は名称】株式会社エスイー

(74)【代理人】

【識別番号】100144048

【弁理士】

【氏名又は名称】坂本 智弘

(74)【代理人】

【識別番号】100186679

【弁理士】

【氏名又は名称】矢田 歩

(74)【代理人】

【識別番号】100214226

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 博文

(72)【発明者】

【氏名】滝沢 力

(72)【発明者】

【氏名】坂本 雄一

【審査官】遠藤 邦喜

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－０７１５２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０９３６９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０８４５５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０６９６０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－００６３５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－３１１８６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０２５７９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－０６８２５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１０１４４４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０８Ｂ ７／００

Ｈ０１Ｌ ２１／０２

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｃ２３Ｇ ５／００

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理対象物の表面をプラズマで処理する表面処理装置であって、
前記表面処理装置は、
前記処理対象物を収容し、前記処理対象物の表面を前記プラズマで処理する処理室と
前記処理室に設けられ、前記処理室内の気体を排出する排気口と、
前記処理対象物の表面を処理するために用いられる前記プラズマ中の第１イオンの前記排気口からの排気をローレンツ力で抑制する排気抑制手段と、を備え、
前記排気抑制手段は、
前記排気口に設けられた導電性の円筒部材と、
前記円筒部材に一方側から他方側に向けて電流を流す第１電源と、
前記円筒部材の中央に前記円筒部材と離間して配置された導電性の電極部と、
前記円筒部材と前記電極部の間に電圧を印加する第２電源と、を備えることを特徴とする表面処理装置。

【請求項2】

前記第１イオンが陽イオンであり、
前記排気抑制手段は、前記陽イオンが前記排気口から排気されるのを抑制するローレンツ力を発生させる手段であることを特徴とする請求項１に記載の表面処理装置。

【請求項3】

前記第１イオンが陰イオンであり、
前記排気抑制手段は、前記陰イオンが前記排気口から排気されるのを抑制するローレンツ力を発生させる手段であることを特徴とする請求項１に記載の表面処理装置。

【請求項4】

前記請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の表面処理装置を用いた処理対象物の表面をプラズマで処理する表面処理方法であって、
前記処理対象物の表面の処理が、前記表面をクリーニングするクリーニング処理、前記表面を還元する還元処理、前記表面をエッチングするエッチング処理、前記表面に新たな層を形成するデポジション処理、又は、前記表面に材料を注入するイオン注入処理であることを特徴とする表面処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は表面処理装置及び表面処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、被処理物（以下、処理対象物ともいう。）を処理室に配置して、マイクロ波表面波水素プラズマを処理対象物の表面に照射することで、処理対象物の表面の有機物をクリーニングすることができる処理装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００６－３０７２５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上記のようなプラズマを発生させる装置は、一般に、処理室内の気体が排気口から排気されるようになっている。
このため、処理対象物の表面を処理するためのプラズマ中の第１イオンのうちのいくらかは、表面の処理に寄与することなく、排気口から排気されることになるという問題がある。

【0005】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、処理対象物の表面を処理するためのプラズマ中の第１イオンの排気を抑制した処理対象物の表面をプラズマで処理する表面処理装置及び表面処理方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、上記目的を達成するために、以下の構成によって把握される。
（１）本発明の表面処理装置は、処理対象物の表面をプラズマで処理する表面処理装置であって、前記表面処理装置は、前記処理対象物を収容し、前記処理対象物の表面を前記プラズマで処理する処理室と、前記処理室に設けられ、前記処理室内の気体を排出する排気口と、前記処理対象物の表面を処理するために用いられる前記プラズマ中の第１イオンの前記排気口からの排気をローレンツ力で抑制する排気抑制手段と、を備える。

【0007】

（２）上記（１）の構成において、前記第１イオンが陽イオンであり、前記排気抑制手段は、前記陽イオンが前記排気口から排気されるのを抑制するローレンツ力を発生させる手段である。

【0008】

（３）上記（１）の構成において、前記第１イオンが陰イオンであり、前記排気抑制手段は、前記陰イオンが前記排気口から排気されるのを抑制するローレンツ力を発生させる手段である。

【0009】

（４）上記（１）から（３）のいずれか１つの構成において、前記排気抑制手段は、前記排気口に設けられた導電性の円筒部材と、前記円筒部材に一方側から他方側に向けて電流を流す第１電源と、前記円筒部材の中央に前記円筒部材と離間して配置された導電性の電極部と、前記円筒部材と前記電極部の間に電圧を印加する第２電源と、を備える。

【0010】

（５）本発明の表面処理方法は、上記（１）から（４）のいずれか１つの構成を備えた表面処理装置を用いた処理対象物の表面をプラズマで処理する表面処理方法であって、前記処理対象物の表面の処理が、前記表面をクリーニングするクリーニング処理、前記表面を還元する還元処理、前記表面をエッチングするエッチング処理、前記表面に新たな層を形成するデポジション処理、又は、前記表面に材料を注入するイオン注入処理である。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、処理対象物の表面を処理するためのプラズマ中の第１イオンの排気を抑制した処理対象物の表面をプラズマで処理する表面処理装置及び表面処理方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明に係る実施形態の表面処理装置の斜視図である。

【図2】本発明に係る実施形態の表面処理装置の断面図である。

【図3】ローレンツ力を発生させるための基礎的な内容を説明するための図である。

【図4】本発明に係る実施形態の排気抑制手段を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施形態）について詳細に説明する。
なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。

【0014】

図１は本発明に係る実施形態の表面処理装置１０の斜視図であり、図２は本発明に係る実施形態の表面処理装置１０の断面図である。
なお、以下では、処理対象物１３が金属材料（例えば、銅や鉄等）の板材で、その板材に塗装をする前に表面の処理として、表面に付着している有機物をクリーニングするクリーニング処理又は表面の錆を還元する還元処理を前提に説明を行う。

【0015】

ただし、表面の処理として、処理対象物１３が半導体ウェハ等であって、その半導体ウェハの表面のフォトレジストのような有機物をアッシング（除去するクリーニング）するクリーニング処理、半導体ウェハの表面をエッチングするエッチング処理、半導体ウェハの表面に新たな別の材料の層を形成するデポジション処理、又は、半導体ウェハの表面にドーパント等の材料を注入するイオン注入処理等であってもよい。

【0016】

図１に示すように、表面処理装置１０は、処理室本体１１と、処理室本体１１の前側に設けられ、開閉操作時に掴む把手１２ａを有する扉１２と、処理室本体１１の開放口縁に設けられたパッキン材１５と、を備え、扉１２を閉じることで機密空間となる、処理対象物１３を収容し、処理対象物１３の表面をプラズマで処理する処理室１４が形成されるものになっている。

【0017】

また、表面処理装置１０は、前側の処理室本体１１の左右一方側（図では右側）に設けられた処理開始ボタン２１と、前側の処理室本体１１の左右一方側（図では右側）に設けられた処理時間を設定するタイマー設定ダイヤル２２と、前側の処理室本体１１の左右一方側（図では右側）に設けられた処理時間を表示する処理時間表示部２３と、を備えている。

【0018】

さらに、図２に示すように、表面処理装置１０は、処理室１４の上側に設けられたマイクロ波発生手段１７と、マイクロ波発生手段１７に対応する処理室１４の壁面（本例では上壁面）に設けられ、マイクロ波発生手段１７の発生させるマイクロ波を処理室１４に入射させる誘電体材料（例えば、石英ガラスやセラミック等）の窓２０と、を備えている。

【0019】

本実施形態では、マイクロ波発生手段１７に周波数が２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生させるマグネトロンを用いているが、発生させるマイクロ波の周波数は、これに限定される必要はなく、例えば、通信目的以外で使用できるＩＳＭバンドの５ＧＨｚ、２４．１ＧＨｚ、９１５ＭＨｚ、４０．６ＭＨｚ、２７．１ＭＨｚ及び１３．５６ＭＨｚ等であってもよい。

【0020】

また、本実施形態では、マイクロ波発生手段１７が、パルス的なマイクロ波を発生させるものとして、マイクロ波電力（マイクロ波強度）のピーク値を高めつつ、平均的なマイクロ波電力（マイクロ波強度）を下げるようにしている。

【0021】

ただし、パルス的なマイクロ波とは、周期的なマイクロ波電力（マイクロ波強度）の強弱を伴うものを意味し、必ずしも、周期的にマイクロ波電力（マイクロ波強度）がゼロになるものに限定されるものではない。

【0022】

具体的には、マイクロ波発生手段１７は、パルス的なマイクロ波のマイクロ波電力（マイクロ波強度）のピーク値が現れる周期が１５０マイクロ秒以下（望ましくは、１００マイクロ秒以下、更に望ましくは５０マイクロ秒以下）であるマイクロ波を発生させ、プラズマ（本例では、マイクロ波表面波水素プラズマ）が大幅に減衰する前に、処理室１４内にピーク値のマイクロ波電力を有するマイクロ波を供給することで、ほぼそのマイクロ波電力（マイクロ波強度）のピーク値に対応する密度のマイクロ波表面波プラズマを維持しつつ、マイクロ波発生手段１７で使用される平均電力を抑制するようにしている。

【0023】

また、表面処理装置１０は、処理室１４の壁面（本例では右壁面）に開口するように設けられ、プラズマ化する気体を受け入れる受入口１８ａと、受入口１８ａから処理室１４内に供給される気体を供給するための気体供給手段１８（本例では、水素ガス供給手段）と、処理室１４の壁面（本例では右壁面）に開口するように設けられ、処理室１４内の気体を排出する排気口１９ａと、排気口１９ａから気体を排出するための気体排出手段１９（本例では、真空ポンプ）と、を備えている。

【0024】

なお、真空ポンプには、吸引力が高く、処理室１４内を速やかに真空（例えば、１０Ｐａ程度）にできるようにメカニカルブースターポンプを用いることが好ましい。
また、気体の貯蔵部であるボンベ又はタンクが表面処理装置１０とは別体に設けられ、気体の貯蔵部から表面処理装置１０まで気体供給配管で繋げる場合もあることから、気体供給手段１８は、供給する気体の流量等を制御する流量制御装置までを意味し、気体の貯蔵部を含まない場合がある。

【0025】

さらに、表面処理装置１０は、処理室１４の壁面（本例では下壁面）に開口する通気孔１６ａと、通気孔１６ａを通じて外気を処理室１４内に取り込むか否かを制御するバルブ１６と、を備えている。
なお、表面処理装置１０は、処理対象物１３を配置するために処理室１４内に設置され、複数の貫通孔の形成された載置台２４も備えている。

【0026】

そして、扉１２（図１参照）を閉めると、扉１２が処理室本体１１にロックされ、そのロックに連動してバルブ１６が閉じて、処理室１４が密閉空間になるとともに、マイクロ波発生手段１７、気体供給手段１８、及び、気体排出手段１９の稼働が許可された動作可能モードになる。

【0027】

なお、扉１２を開く場合には、把手１２ａを引くことになり、その引き操作に連動して扉１２のロックが解除されるとともに、マイクロ波発生手段１７、気体供給手段１８、及び、気体排出手段１９の稼働が許可されない動作不能モードになるとともに、バルブ１６が開き処理室１４が常圧になって扉１２を開けることができる。

【0028】

そして、扉１２を開けて、載置台２４に処理対象物１３を配置して扉１２を閉じて、処理時間表示部２３を見ながらタイマー設定ダイヤル２２を操作して処理時間を設定した後、処理開始ボタン２１を押すと、処理対象物１３の表面をプラズマで処理する表面処理が開示される。

【0029】

具体的には、気体排出手段１９が駆動して処理室１４内の圧力が所定の圧力まで減圧されると、マイクロ波発生手段１７、及び、気体供給手段１８が駆動し、気体（本例では、水素ガス）及び、マイクロ波の処理室１４への供給が開始される。

【0030】

なお、高密度なプラズマ（本例では、マイクロ波表面波水素プラズマ）を安定して生成させるためには、処理室１４内の圧力が低い方が有利であり、少なくとも処理室１４内は１０分の１気圧以下が好ましく、１００分の１気圧以下がより好ましく、１０００分の１気圧以下が更に好ましく、本実施形態では、所定の圧力を１００００分の１気圧程度である約１０Ｐａにしている。

【0031】

このように、マイクロ波が窓２０を通じて処理室１４内に供給されると、窓２０の処理室１４内に露出した表面に表面波が形成され、この表面波のカットオフ角周波数で決まる密度以上の高密度プラズマ２５（本例では、高密度なマイクロ波表面波水素プラズマ）が生成される。
なお、高密度プラズマ２５として点線で示す範囲は、プラズマの発光状態が目視できるほどプラズマの密度が高い範囲を模式的に示したものであり、密度は低いもののそれよりも外側にもプラズマが存在する。

【0032】

なお、マイクロ波表面波プラズマ（本例では、マイクロ波表面波水素プラズマ）は、電子密度が高いので照射されたマイクロ波はマイクロ波表面波プラズマの表面で反射されて内部には入らないがマイクロ波表面波プラズマの表面に沿う形で伝搬される。

【0033】

そして、設定された処理時間の間、高密度プラズマ２５（本例では、高密度なマイクロ波表面波水素プラズマ）によって、処理対象物１３の表面のクリーニング処理又は還元処理が行われ、設定された処理時間が経過すると、マイクロ波発生手段１７、及び、気体供給手段１８の駆動が停止し、クリーニング処理又は還元処理が完了する。

【0034】

なお、本実施形態では、プラズマがマイクロ波表面波プラズマである例を示しているが、これに限定される必要はなく、他のプラズマであってもよいが、マイクロ波表面波プラズマは、他のプラズマ（例えば、高周波プラズマや直流放電プラズマ等）と比較すれば、電子温度が低く（例えば、電子温度が１ｅＶ程度）、他のプラズマのように、高い電子温度（例えば、電子温度が１０ｅＶ以上）とするためにエネルギーが消費されるプラズマと異なり、エネルギーロスが少ないという利点がある。

【0035】

また、マイクロ波表面波プラズマは、プラズマ中のイオンや分子の温度が熱プラズマと呼ばれるものに比べ大幅に低い（ほぼ常温）ため、高温処理したくない処理対象物１３の表面の処理が可能であるとともに、高密度なプラズマを均一に、例えば、０．５ｍ^２以上の大面積の範囲に生成することができることから大きな処理対象物１３に対しても表面処理が可能である。

【0036】

そして、本実施形態の場合、プラズマ化する気体に水素ガスを用いているため、処理対象物１３の表面を処理するために用いられるプラズマ中の第１イオンは水素イオン（陽イオン）になっており、この水素イオンが排気口１９ａから排出されると、プラズマ密度が低下し、表面の処理効率が悪くなる。

【0037】

なお、本実施形態では、先に述べたように銅や鉄等といった金属材料の板材の表面を処理する場合を事例にしているため、水素ガスを用いて表面を処理する雰囲気を還元雰囲気として、金属材料の板材の表面をクリーニングするクリーニング処理、又は、表面の錆を還元する還元処理を行うものとしている。
しかし、このような処理に用いる気体は、水素ガスに限定される必要はなく、メタンやプロパン等といった還元雰囲気を形成できる反応性ガスであってもよい。

【0038】

また、処理対象物１３の表面の処理に寄与せずに、排気口１９ａから排出される水素イオンがあると、処理対象物１３の表面の処理に必要な水素ガスよりも多い水素ガスを処理室１４に供給することになる。

【0039】

そこで、本実施形態では、表面処理装置１０が、処理対象物１３の表面を処理するために用いられるプラズマ中の第１イオン（本例では、水素イオンである陽イオン）の排気口１９ａからの排気をローレンツ力で抑制する排気抑制手段３０を備えるものとしており、以下、図３及び図４を参照しながら排気抑制手段３０について説明する。

【0040】

図３はローレンツ力を発生させるための基礎的な内容を説明するための図であり、図４は排気抑制手段３０を説明するための図であり、図３を参照してローレンツ力を発生させるための基礎的な内容を説明した後に、図４を参照して排気抑制手段３０についての説明を行う。
なお、図３では左側にローレンツ力を発生させるための構成の概略図を示し、右側にその構成で発生するローレンツ力の状態を示している。

【0041】

図３に示すように、左右一対の磁石をＳ極とＮ極が向かい合うように配置する。
図３の配置の場合、左右一対の磁石間の向かい合う極を見ると、左側にＳ極が位置（左側に左側の磁石のＳ極が位置）し、右側にＮ極が位置（右側に右側の磁石のＮ極が位置）しているため、磁界の方向（磁束密度）は右から左に向かう方向となる。

【0042】

一方、この磁界の方向（磁束密度）と直交する方向に一対の電極を配置し、電圧を印加することで、一方を陽極（＋極）とし、他方を陰極（－極）とする。

【0043】

図３では、手前側（下側）が陽極（＋極）とされ、奥側（上側）が陰極（－極）とされており、プラズマ中（本例では、マイクロ波表面波水素プラズマ中）では電流Ｉが流れる状態にあるため、図３に示すように、手前側（下側）から奥側（上側）に向かって電流Ｉが流れることになる。

【0044】

そして、上記の状態を図示すれば、図３の右側に示すようになり、図３の右側に示す磁界の向きに左手の人差し指を合わせ、電流Ｉの流れに左手の中指を合わせるようにすれば、左手の親指が上側を向き、フレミングの左手の法則から力（ローレンツ力）が上向きに発生する構成になっていることが理解できる。

【0045】

ただし、フレミングの左手の法則は、電荷が正である場合に働く力（ローレンツ力）を示すものになっており、電荷が負である場合に働く力（ローレンツ力）は逆方向になる。

【0046】

したがって、図３の構成の場合、正の電荷を有するもの（例えば、本例の第１イオン（水素イオンのような陽イオン））には上側に向かう力（ローレンツ力）が働き、負の電荷を有するもの（例えば、陰イオンや電子）には下側に向かう力（ローレンツ力）が働くことになる。

【0047】

なお、図３の構成において、向かい合うＳ極とＮ極を逆転、つまり、左側にＮ極が位置し、右側にＳ極が位置するようにすれば、磁界の方向（磁束密度）が逆転することになるので、ローレンツ力の関係も逆転、つまり、正の電荷を有するもの（例えば、陽イオン）には下側に向かう力（ローレンツ力）が働き、負の電荷を有するもの（例えば、陰イオンや電子）には上側に向かう力（ローレンツ力）が働くことになる。

【0048】

同様に、図３の構成において、一対の電極の配置を逆転、つまり、手前側（下側）を陰極（－極）とし、奥側（上側）を陽極（＋極）とすれば、電流Ｉの向きが逆転するので、ローレンツ力の関係も逆転、つまり、正の電荷を有するもの（例えば、陽イオン）には下側に向かう力（ローレンツ力）が働き、負の電荷を有するもの（例えば、陰イオンや電子）には上側に向かう力（ローレンツ力）が働くことになる。

【0049】

このような原理を利用して、排気抑制手段３０は実現され、以下、具体的に、図４を参照しながら排気抑制手段３０の構成について説明する。

【0050】

図４の左側に示すように、排気抑制手段３０は、導電性の材料で形成された円筒部材ＣＭと、導電性の材料で形成され、円筒部材ＣＭの中央に配置される電極部としての棒状部材ＳＭと、を備えている。
なお、電極部としての棒状部材ＳＭは、円筒部材ＣＭと短絡しないように、円筒部材ＣＭの中央に円筒部材ＣＭと離間して配置されている。

【0051】

本実施形態では、円筒部材ＣＭはステンレス（ＳＵＳ）で形成され、棒状部材ＳＭはタングステン等の高温に耐えられるものを用いるようにしている。
ただし、棒状部材ＳＭの断面積が大きく、あまり発熱しない場合には、円筒部材ＣＭと同様にステンレス（ＳＵＳ）等を用いるようにしてもよく、形状についても本実施形態では、棒状部材ＳＭの断面形状が直径５ｍｍから１０ｍｍ程度の円形の円柱形状にしているが、棒状部材ＳＭは断面形状が六角形等の多角形であってもよく、星型等であってもよい。
また、円筒部材ＣＭの内径は、大きい方が、圧損が出ないため、例えば、５．０ｃｍ以上であることが好ましい。

【0052】

また、排気抑制手段３０は、円筒部材ＣＭに電流Ｉを流すための第１電源と、円筒部材ＣＭと棒状部材ＳＭを一対の電極として機能させるための電圧を印加する第２電源と、を備えている。
例えば、第１電源は、０．５Ｖから１.０Ｖ程度で円筒部材ＣＭに３０Ａから３００Ａの電流Ｉが流れるようにしている。
また、第２電源は、２０Ｖから８０Ｖ程度の電圧を印加するものとしている。

【0053】

図４で示す構成では、第１電源が、円筒部材ＣＭの一方側（例えば、図４の上側）から他方側（例えば、図４の下側）に向けて電流Ｉを流すように設けられ、第２電源が円筒部材ＣＭを陰極（－極）とし、棒状部材ＳＭを陽極（＋極）とするように、円筒部材ＣＭと棒状部材ＳＭの間に電圧を印加するように設けられている。

【0054】

図４の右側の図は、左側の図を上側から見た模式図になっており、上述のようにすると、まず、円筒部材ＣＭの一方側（例えば、図４の上側）から他方側（例えば、図４の下側）に向けて流れる電流Ｉによって、図４の右側に点線で示すように、円筒部材ＣＭの内部空間に反時計回りの磁界が形成される。

【0055】

なお、物理のテキスト等においては、円筒部材ＣＭの一方側から他方側に電流Ｉを流しても、円筒部材ＣＭの内部空間には磁界が形成されないという説明になっているが、例えば、排気を取る程度に内径の大きな円筒部材ＣＭ（例えば、内径が３.０ｃｍ以上）の場合、棒状部材ＳＭが位置するような中心には磁界が形成されないものの、それ以外のところでは磁界が形成されていることをガウスメーターで確認している。
ただし、中心ほど磁界が弱くなる傾向はある。

【0056】

また、プラズマ中（本例では、マイクロ波表面波プラズマ中）は電流Ｉが流れる状態にあるため、図４の右側の図に示すように、棒状部材ＳＭから円筒部材ＣＭに向かって放射状に電流Ｉが流れる状態となる。
例えば、本実施形態では、１.０Ａ程度の電流Ｉが流れるようになっている。

【0057】

そして、棒状部材ＳＭから円筒部材ＣＭに向かって放射状に流れる電流Ｉと反時計回りの磁界との接点においては、その接点で磁界に対して接線を引いて反時計回り方向に向きを取った磁界が発生していることになる。

【0058】

このため、図４に示す構成の場合、正の電荷を有するもの（本例の第１イオンである水素イオン（陽イオン））には上側に向かう力（ローレンツ力）が働き、負の電荷を有するもの（例えば、陰イオンや電子）には下側に向かう力（ローレンツ力）が働くことになる。

【0059】

なお、円筒部材ＣＭ中を流れる電流Ｉの向きが逆になるように第１電源を設ければ、時計回りの磁界が形成されるため、ローレンツ力の関係は逆転、つまり、正の電荷を有するもの（例えば、陽イオン）には下側に向かう力（ローレンツ力）が働き、負の電荷を有するもの（例えば、陰イオンや電子）には上側に向かう力（ローレンツ力）が働くことになる。

【0060】

同様に、円筒部材ＣＭを陽極（＋極）とし、棒状部材ＳＭを陰極（－極）とするように第２電源を設ければ、棒状部材ＳＭと円筒部材ＣＭの間を流れる電流Ｉの向きが逆転するため、ローレンツ力の関係は逆転、つまり、正の電荷を有するもの（例えば、陽イオン）には下側に向かう力（ローレンツ力）が働き、負の電荷を有するもの（例えば、陰イオンや電子）には上側に向かう力（ローレンツ力）が働くことになる。

【0061】

したがって、円筒部材ＣＭに対してどちら側に正の電荷を有するもの（例えば、陽イオン）に働く力（ローレンツ力）を発生させ、負の電荷を有するもの（例えば、陰イオンや電子）に働く力（ローレンツ力）を発生させるかは、第１電源又は第２電源の設け方によって選択される。

【0062】

このことから、例えば、半導体ウェハの表面のフォトレジストのような有機物をクリーニングするクリーニング処理では、プラズマ化する気体に酸素ガスが用いられることがあり、この場合、処理対象物１３の表面を処理するために用いられるプラズマ中の第１イオンは酸素イオン（陰イオン）になるが、そのような別の例の場合であっても、基本的な構成は同じままで第１電源又は第２電源の設け方によって対応させることができる。

【0063】

そして、図２に示す排気抑制手段３０は、処理室１４側に向かって正の電荷を有するもの（本例の第１イオンである水素イオン（陽イオン））に働く力（ローレンツ力）を発生させるようにしている。

【0064】

なお、上述の説明でわかるように、処理対象物１３の表面を処理するために用いられるプラズマ中の第１イオンが陰イオンとなる場合には、図２に示す排気抑制手段３０は、第１電源又は第２電源の設け方によって、処理室１４側に向かって負の電荷を有するもの（陰イオン）に働く力（ローレンツ力）を発生させることになる。

【0065】

このように、本実施形態では、排気抑制手段３０が、排気口１９ａ（図２参照）に設けられた導電性の円筒部材ＣＭ（図４参照）と、円筒部材ＣＭに一方側（一端側）から他方側（他端側）に向けて電流Ｉを流す第１電源と、円筒部材ＣＭの中央に円筒部材ＣＭと離間して配置された導電性の電極部（図４の棒状部材ＳＭ）と、円筒部材ＣＭと電極部（図４の棒状部材ＳＭ）の間に電圧を印加する第２電源と、を備え、その第１電源又は第２電源の設け方によって、排気抑制手段３０は、処理室１４側に向かって正の電荷を有するもの（本例の第１イオンである水素イオン（陽イオン））に働く力（ローレンツ力）を発生させるようになっているため、第１イオンが排気口１９ａから排気されるのが抑制される。

【0066】

なお、本実施形態では、排気抑制手段３０が、排気口１９ａ（図２参照）内に収まる構成としているが、排気口１９ａの近くの処理室１４内に、図３を参照して説明した構成をそのまま設けるようにした排気抑制手段３０としてもよい。
つまり、排気抑制手段３０は、左右一対の磁石と、一対の磁石によって形成される磁界の方向（磁束密度）と直交する方向に設けられた一対の電極と、一対の電極に電圧を印加する電源と、を備えるものであってもよい。

【0067】

以上、具体的な実施形態に基づいて、本発明について説明してきたが、本発明は、上記の具体的な実施形態に限定されるものではない。

【0068】

例えば、プラズマを発生させる構成自体は、上記実施形態に限定される必要はなく、例えば、半導体ウェハ等（単に基材ともいう。）の表面を処理する場合、基材に直接ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）と高電圧を与え、プロセスガス及び層形成材料の存在する雰囲気下で、基材自身で層を形成する材料のイオンを含むプラズマを生成しプラズマを引き付けるＰＢＩＩ＆Ｄ（Ｐｌａｓｍａ Ｂａｓｅｄ Ｉｏｎ Ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ ＆ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等も知られており、このような新たな層を形成する材料のイオン（第１イオン）を含むプラズマで基材の表面を処理し、新たな層を形成するデポジション処理の場合であっても、その表面処理を行う表面処理装置に排気抑制手段３０を設けるようにすることで無駄な材料の排気を抑制することが可能となる。

【0069】

また、ＰＢＩＩ＆Ｄ法の装置では、基材の表面に材料（ドーパントともいう。）を注入するイオン注入処理も行えるが、この場合であっても、排気抑制手段３０を設けるようにすることで、プラズマ中のドーパントのイオン（第１イオン）が無駄に排気されるのを抑制することができる。

【0070】

さらに、半導体ウェハ等（単に基材ともいう。）の表面をプラズマでエッチングするための装置においても、排気抑制手段３０を設けるようにすることで、そのエッチングに寄与するプラズマ中のイオン（第１イオン）が無駄に排気されるのを抑制することができる。

【0071】

プラズマで表面を処理する表面処理装置によっては、プラズマ中の中性のラジカルだけを表面の処理に利用する構成になっているものもあるが、そのような極性を有しないもので表面の処理を行う装置でなければ、つまり、希ガスや反応性ガス（金属の蒸気含む）等の気体をプラズマ化して、そのプラズマ中のイオン（第１イオン）で表面を処理する表面処理装置であれば、排気抑制手段３０を設けるようにすることで、第１イオンが無駄に排気されるのを抑制することができる。

【0072】

なお、上述の第１電源又は第２電源のいずれか１つを繋ぎ込みの方向を、例えば、スイッチング操作で簡単に逆転できる構成を持たせるようにしておけば、第１イオンが陽イオンの場合でも、陰イオンの場合でも、スイッチング操作で対応させることができるので好ましい。

【0073】

また、同様に、排気抑制手段３０に図３の構成をそのまま用いた場合でも、一対の電極に電圧を印加する電源がスイッチング操作で繋ぎ込みの方向を逆転できる構成を有することが好ましい。

【0074】

このように、本発明は具体的な実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形や改良を施したものも本発明の技術的範囲に含まれるものであり、そのことは、当業者にとって特許請求の範囲の記載から明らかである。

【符号の説明】

【0075】

１０ 表面処理装置
１１ 処理室本体
１２ 扉
１２ａ 把手
１３ 処理対象物
１４ 処理室
１５ パッキン材
１６ バルブ
１６ａ 通気孔
１７ マイクロ波発生手段
１８ 気体供給手段
１８ａ 受入口
１９ 気体排出手段
１９ａ 排気口
２０ 窓
２１ 処理開始ボタン
２２ タイマー設定ダイヤル
２３ 処理時間表示部
２４ 載置台
２５ 高密度プラズマ
３０ 排気抑制手段
ＣＭ 円筒部材
Ｉ 電流
ＳＭ 棒状部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】