JP2004111381A - プラズマ処理装置及び方法 - Google Patents

Abstract

　
　　【課題】　ラジカルの拡散を制御することで、基板の被処理領域のにじみを抑制し、加工精度に優れたプラズマ処理を行うことが可能なプラズマ処理装置及び方法を提供する。
【解決手段】　被処理物の近傍に対向配置可能なマイクロプラズマ源と、上記マイクロプラズマ源に電力を供給する電源と、上記被処理物に作用させる活性粒子を供給する噴出口とを備えたプラズマ処理装置であって、上記マイクロプラズマ源の被処理物側の端部にテーパー部を有し、上記テーパー部の端面に上記噴出口を形成する。
【選択図】　図１Ａ

Description

　本発明は、マイクロマシンなどの製造において微細パターンを形成するプラズマ処理装置及び方法に関するものである。

　従来のプラズマ処理装置を図１１を参照しながら説明する。

　同図おいて、第１電極１０１と第２電極１０２をそれぞれ対向して配置し、これらの電極１０１，１０２の間に、深さ０．０５ｍｍの溝を有する厚み１ｍｍのアルミナ板などの誘電体１０３，１０４を対向配置することで、プラズマを生成するための幅０．１ｍｍの放電空間１０５を形成する。更に、第１電極１０１に高周波電源１０６を整合回路１０７を介して接続し、第１電極１０１に高周波電力を印加する一方、第２電極１０２を接地することで、第１電極１０１と第２電極１０２との間にプラズマ放電を発生することができる。

　また、同図において、第１電極１０１と第２電極１０２の間の放電空間１０５の一端にガス排気口１０８を設け、ガス配管１０９を用いてガス供給装置１１０と接続し、ガスを第１電極１０１と第２電極１０２の間に導入する。このように、プラズマ放電を行うと共に、ガス供給口１０８と反対側の端面にプラズマ処理を行うための噴出口１１１を設けることで、噴出口１１１に近接させた被処理物１１２に対してエッチング，成膜，表面改質などの各種プラズマ処理を行うことが可能となるというものである。

　しかしながら、図１１のような従来の技術では、被処理物１１２の被処理領域ににじみが発生するという問題点があった。以下、にじみの発生現象を詳細する。

　図１１において、プラズマ処理が施される被処理物１１２表面の領域は、噴出口１１１に近接した領域であり、噴出口１１１の開口形状の転写が期待される。しかし、プラズマ処理中に発生するラジカルは、プラズマから拡散し、噴出口１１１から離れた領域にまで達する傾向にあることから、噴出口１１１の開口形状を転写せずにじみを発生しやすくなるというものである。

　本発明は、上記の従来の問題点に鑑み、ラジカルの拡散を制御することで、基板の被処理領域のにじみを抑制し、加工精度に優れたプラズマ処理を行うことが可能なプラズマ処理装置及び方法を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。

　本発明の第１態様によれば、被処理物の近傍に対向配置可能なマイクロプラズマ源と、上記マイクロプラズマ源に電力を供給する電源と、上記被処理物に作用させる活性粒子を供給する噴出口とを備えたプラズマ処理装置であって、
　上記マイクロプラズマ源の被処理物側の端部にテーパー部を有し、上記テーパー部の端面に上記噴出口を形成することを特徴とするプラズマ処理装置を提供する。

　本発明の第２態様によれば、上記マイクロプラズマ源は、上記電源に接続された第１電極と、プラズマ処理用ガスを供給するプラズマ処理用ガス供給装置とを備え、上記噴出口が上記第１電極によって形成されている第１の態様に記載のプラズマ処理装置を提供する。

　本発明の第３態様によれば、上記マイクロプラズマ源は、誘電体と、上記誘電体と密着して配置されかつ上記電源に接続された第１電極と、プラズマ処理用ガスを供給するプラズマ処理用ガス供給装置とを備え、上記噴出口が上記誘電体によって形成された上記テーパー部の端面に形成されている第１の態様に記載のプラズマ処理装置を提供する。

　本発明の第４態様によれば、第２電極は上記第１電極と対向して配置されているとともに、上記第１電極及び上記第２電極に対して上記噴出口を上記被処理物に近接させる第２又は３の態様に記載のプラズマ処理装置を提供する。

　本発明の第５態様によれば、噴出口の外側面と被処理物表面のなす角度が１０度乃至８０度の角度である第１〜４のいずれか１つの態様に記載のプラズマ処理装置を提供する。

　本発明の第６態様によれば、上記被処理物と上記噴出口の距離を相対的に調整することのできる被処理物距離調整装置をさらに備える第１〜５のいずれか１つの態様に記載のプラズマ処理装置を提供する。

　本発明の第７態様によれば、上記噴出口と上記第１電極又は上記噴出口と上記第２電極の距離を相対的に調整することのできる電極距離調整装置をさらに備える第４の態様に記載のプラズマ処理装置を提供する。

　本発明の第８態様によれば、被処理物の近傍に対向配置されたマイクロプラズマ源に電力を供給し、上記マイクロプラズマ源の被処理物側の端部のテーパー部の端面の噴出口から、上記被処理物に作用させる活性粒子を供給してプラズマ処理を行うことを特徴とするプラズマ処理方法を提供する。

　本発明の第９態様によれば、上記被処理物と上記噴出口の距離を相対的に調整しながらプラズマ処理を行う第８の態様に記載のプラズマ処理方法を提供する。

　本発明の第１０態様によれば、上記噴出口と上記電極の距離を相対的に調整しながらプラズマ処理を行う第８の態様に記載のプラズマ処理方法を提供する。

　以上の説明から明らかなように、本発明によれば、被処理物の近傍に配置させたマイクロプラズマ源と、電源と、被処理物に作用させる活性粒子を供給する噴出口とを備え、噴出口の外側面がテーパー形状であることを特徴とするプラズマ処理装置であって、上記マイクロプラズマ源の被処理物側の端部にテーパー部を有し、上記テーパー部の端面に噴出口を備えることでラジカルの拡散を制御できるため、被処理領域のにじみを抑制できる加工精度に優れたプラズマ処理装置を提供することができる。

　また、本発明によれば、被処理物の近傍に配置させたマイクロプラズマ源に、プラズマ処理用ガスを供給し、電力を電極に印加することによりマイクロプラズマを発生させ、上記マイクロプラズマ源の被処理物側の端部のテーパー部の端面の噴出口から、マイクロプラズマ源から供給される活性粒子を被処理物に作用させて、被処理物を処理することでラジカルの拡散を制御できるため、被処理領域のにじみを抑制できる加工精度に優れたプラズマ処理方法を提供することができる。

　以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

　（第１実施形態）
　以下、本発明に係る第１実施形態を図１Ａ〜図４Ｄを参照しながら説明する。

　図１Ａ〜図１Ｃは、第１実施形態に係るプラズマ処理装置であり、図１Ａはプラズマ処理装置の一部断面正面図、図１Ｂは当該装置の一部断面側面図、図１Ｃは図１Ａの一部の拡大図を示している。

　図１Ａにおいて、絶縁体、金属、又は半導体より構成される密閉可能な真空室３０１内に板状の第１電極３０２及び板状の第２電極３０３が対向して配置されており、例えば厚さ１ｍｍのセラミック又はアルミナ板などの誘電体板３０４，３０５が第１電極３０２及び第２電極３０３にそれぞれ密着して配置されている。誘電体板３０４，３０５には、それぞれ、例えば幅２０ｍｍ，段差０．０５ｍｍの溝３０６，３０７が形成してある。また、真空室３０１には、真空ポンプなどの排気装置３０８が調圧装置３０９を介して接続されており、真空室３０１内の圧力を調節可能にしている。

　更に、第１電極３０２には、高周波電源３１０が整合回路３１１を介して接続されており、第１電極３０２に高周波電力を印加する一方、第２電極３０３を接地することで、溝３０６，３０７によって形成される厚み０．１ｍｍの放電空間３１２にプラズマを発生させる。

　このとき、溝３０６，３０７より構成される直方体形状の放電空間３１２の一端（図１Ａでは下端）に、ガス供給口３１３を設けてあり、ガス配管３１４を用いてガス供給装置３１５と接続し、放電空間３１２に放電用ガスを導入することでプラズマを発生させると共に、ガス供給口３１３とは反対側の誘電体板３０４，３０５の端部（図１Ａでは上端部）にプラズマ処理を行うためのテーパー形状のテーパー部（テーパー部）３００を設け、かつ、テーパー部３００の端面に、放電空間３１２の他端を構成する噴出口（ガス排気口）３１６を設けることで、噴出口３１６に近接させた被処理物３１７に対してエッチング，成膜，又は表面改質などの各種プラズマ処理を行うことが可能となる。

　テーパー部３００は、図１Ｃに示されるように、誘電体板３０４，３０５の端部に配置されて、被処理物３１７の対向する平面（又は被処理物３１７を載置若しくは支持する基準となる平面）に大略平行な端面３００ａ，３００ａと、端面３００ａ，３００ａと側面とをつなぐテーパー面３００ｂ，３００ｂとより構成されている。テーパー部３００のテーパー面３００ｂのなすテーパー角度は、１０°以上８０°以下が望ましい。テーパー角度が１０°未満だと、電界の集中が強くなり過ぎ、アーク放電に移行しやすくなるため、好ましくない。また、テーパー角度が８０°より大きいと、電界の集中が弱く、加工線幅が大きくなるため、好ましくない。より好ましくは、テーパー角度は３０°以上７０°以下が望ましい。この範囲においては、電界の集中が適度に生じ、細い加工線幅と安定した放電状態を得ることができる。

　表１は、具体例として、図１Ａに示したものと同様の装置構成にて、高周波電力５０Ｗ、真空室３０１内に導入するガスとして、ヘリウムガス及び酸素ガスの混合ガスを溝３０６，３０７に供給し、溝厚み（狙い寸法）０．１ｍｍにてプラズマを発生させ、噴出口３１６より１ｍｍ上方に配置した有機膜をエッチングした場合の加工寸法の狙い寸法からの偏差を示す。

　　　　　表１
　　　　　　　　　偏差（ｍｍ）　　　
　（Ａ）　　　　　−０．０２
　（Ｂ）　　　　　＋０．２２
　表１における加工寸法は、図２に示すように、エッチングされた有機膜の凹み型の断面形状において、加工前表面の高さの割合を１００、加工後の凹み部の底の高さの割合を０とした場合での高さの割合８０での凹み部の幅を示す。また、表１の（Ａ）は、図３Ａに示すプラズマ処理装置の構成のように、噴出口のテーパー部３００の外側に４５度のテーパー加工を施した場合を示すものである。表１の（Ｂ）は、図３Ｂに示すプラズマ処理装置の構成のように、噴出口外側にテーパー部を設けずテーパー加工を施さなかった場合を示すものである。なお、図３Ｂにおいて、３０４’，３０５’はそれぞれテーパー部３００の無い誘電体板３０４，３０５に相当する誘電体板である。

　表１から明らかなように、加工精度は、表１の（Ａ）ではほぼ狙いどおりの寸法が得られているのに対し、表１の（Ｂ）では狙い寸法よりもかなり広がっている。表１の（Ａ）及び（Ｂ）についてのそれぞれの処理中のプラズマ分布及びラジカル分布イメージを図４Ｂ（図４Ｂ中の位置は図４ＡのＸ−Ｘ’ 沿いの位置を示す。）及び図４Ｄ（図４Ｄ中の位置は図４ＣのＸ−Ｘ’沿いの位置を示す。）に示す。

　図４Ｂ，図４Ｄにおいて、図４Ｂのグラフではプラズマ及びラジカルが溝幅とほぼ同じ幅に分布するのに対し、図４Ｄのグラフではプラズマが溝幅とほぼ同じ幅で分布しているものの、ラジカルは溝幅から広がった分布になって処理となっていることを示す。これは、図４Ｄのグラフに対応する図４Ｃの装置構成は、誘電体板３０４’，３０５’の端面が被処理物３１７の表面と平行であり、被処理物３１７との間に狭い空間が形成されたためラジカルが高濃度に局在化するが、図４Ｂのグラフに対応する図４Ａの装置構成では、誘電体板３０４，３０５の端部にテーパー部３００，３００が設けられているためにラジカルが拡散する空間が存在し、ラジカルの局在化が抑制された結果と考えられる。

　以上のことから、第１電極３０２及び第２電極３０３に対して、噴出口３１６を被処理物３１７に近接させることで、被処理領域のにじみが抑制することが可能となる。このとき、噴出口３１６の外側面と被処理物３１７の表面とのなす角度、言い換えればテーパー部３００のテーパー面３００ｂのテーパー角度は、上記したように、ラジカルが高濃度に局在化するように抑制すればよく、被処理物表面に対して１０度で効果があるが、８０度まで角度をつけることにより、より一層効果を得ることができる。しかしながら、８０度越える誘電体板のテーパー加工は困難であるため適当でない。

　また、噴出口３１６は、加工上の制約のため、被処理物３１７と平行になっている部分（端面３００ａ）を有していても良いが、この場合は、極力平行の部分を少なくする必要があり、狙い寸法（溝厚み）の１０％〜５０％とすることで高精度のエッチングを行うことが可能となる。

　プラズマ放電を開始させるためには、圧力及び第１及び第２電極間に存在するギャップに対応した所定の電圧が必要となり、これはパッシェンの法則として知られている。パッシェンの法則によれば、放電空間の圧力Ｐと、放電空間の厚みＤに対してその積ＰＤが規定され、積ＰＤに対応した最小着火電圧Ｖｓ以上の電圧を対向する第１及び第２電極間に印加することでプラズマを発生することができる。

　互いに対向する第１及び第２電極間に過度に高い電圧を印加すると、アーク放電に移行し、電極を損傷する等の危険な状態となる。第１実施形態では、一例として、安全のため、対向する第１及び第２電極間に印加する電圧を１ｋＶと規定し、空気に対して積ＰＤとしてはおよそ０．１（Ｐａ・ｍ）から１２０（Ｐａ・ｍ）の範囲において着火電圧Ｖｓが１ｋＶ以下を満たしていた。このため、積ＰＤとしては０．１（Ｐａ・ｍ）から１２０（Ｐａ・ｍ）であるような条件下で処理を行った。しかしながら、第１実施形態においては、他の目的のために様々な検討が行えるよう、装置構成として真空室や排気装置などを備えたものを用いているが、これらは必ずしも必要でなく、真空室外にて処理を行っても本発明の効果が得られることはいうまでもない。

　以上の第１実施形態において、アルミナ板は誘電体として使用したが、プラズマ発生のためのマッチングの容易性から、誘電体の誘電率が４以上のものが望ましい。また、誘電体はプラズマにさらされるため、プラズマ耐性の高い、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化シリコン、酸化ジルコン、窒化アルミニウム、窒化シリコンのうちいずれかを用いることが望ましい。

　更に、第１実施形態においては、真空室３０１内に導入する放電用ガスとして、ヘリウムガスと酸素ガスについてのみ述べたが、ヘリウムガスの代わりに他の希ガスを用いてもプラズマを発生させることができる。特に、希ガスとしてヘリウムを用いると大気圧近傍の圧力領域でプラズマを発生させるのに適しており、また、アルゴンガスを用いると加工精度が向上するという傾向があり、加工精度によっていずれかを選択、もしくは混合してもよい。

　更に、膜のエッチング処理を行うためには、これらの希ガスに活性なラジカルを生成する他のガスを添加するのがよく、第１実施形態においては酸素の場合についてのみ述べたが、ハロゲンラジカルを生成するハロゲン元素含有ガスを用いると比較的高い処理速度が得られる。また、ハロゲン元素含有ガスの中では、フッ素、フッ化水素、四フッ化炭素、３フッ化メタン、８フッ化ブテン、６フッ化硫黄、塩素、塩化水素、３塩化硼素、４塩化珪素などが比較的入手しやすく、さらにハロゲンのほかにも硫化物を形成する硫化水素などを用いることもできる。

　また、第１実施形態においては、マイクロプラズマ源への電力の供給を高周波（ＲＦ）電源とした場合について述べたが、直流（ＤＣ）電源を用いても良く、更に、ＲＦ電源の場合、印加する周波数としては４００ｋＨｚ以上を選択すると容易に放電を開始することができ、また、５００ＭＨｚ以下を選択することで、放電領域の抑制を効率的に行うことができる。更に、ＲＦ及びＤＣ電源をパルス印加することで、プラズマ中の化学種やその比率を変化させることができ、より高い加工精度でのプラズマ処理が可能である。パルス印加の周期としては、１μｓ以下にて反応生成物の排気効率が上昇するためプラズマ中の化学種を変化させることができるが、１ｍｓ以下ではパルスの制御が困難であるため望ましくない。

　すなわち、パルス印加の周期としては、１ｍｓ〜１μｓが望ましい。さらに、パルス周期内でのＯＮ時間の割合であるデューティー比が８０％以下にて反応生成物の排気効率が上昇するためプラズマ中の化学種を変化させることができるが、１％以下ではプラズマの維持が困難であるため望ましくなく、１％〜８０％にて処理を行うことが望ましい。

　また、第１実施形態においては、幅２０ｍｍ、段差０．０５ｍｍの溝３０６，３０７を持つアルミナ板３０４，３０５を対向させ、長さ２０ｍｍ、幅０．１ｍｍの線状の開口部を持つ噴出口３１６を形成したため、被処理領域は線状となっていた。このように線状の開口部をもつ噴出口３１６を形成することで、被処理物３１７と噴出口３１６の相対位置を変えることなく線状の領域をプラズマ処理することができる。ここで、噴出口３１６の開口部線幅が１ｍｍ以上又は１μｍ以下であった場合、大気圧近傍では着火電圧が高くなるため、安定なプラズマ処理を行うことができない。従って、噴出口３１６の線幅ならびに線状の被処理領域の線幅は１μｍ〜１ｍｍであることが望ましい。

　（第２実施形態）
　本発明の第２実施形態を図５Ａ〜図５Ｂを参照して説明する。

　図５Ａ〜図５Ｂは、図１Ａと同様のプラズマ処理装置であるが、被処理物３１７を載置し被処理物３１７を上下方向に微調整できるステージを備えた被処理物距離調整装置３１８を用い、被処理物３１７と噴出口３１６との相対距離を可変としている点が相違する。

　図５Ａは、第２実施形態に係るプラズマ処理装置の一部断面正面図、図５Ｂは一部断面側面図を示す。加工精度悪化の原因となるラジカルの広がりは、被処理物３１７と噴出口３１６との相対距離が大きい場合に発生する傾向にあるが、被処理物３１７と噴出口３１６間の距離が小さい場合には、噴出口３１６周辺にラジカルが高濃度に留まるため、第２実施形態では、被処理物３１７を支持する一対のアーム３１８ａをスライド機構により図５Ａ，図５Ｂ中で上下方向に自在に移動調整可能なＸＹテーブルのような被処理物距離制御装置３１８を用い、被処理物３１７−噴出口３１６間を最適な距離に調整できる仕組みとしている。

　表２は、図５Ａ〜図５Ｂに示すプラズマ処理装置を同様な構成にて、被処理物３１７と噴出口３１６の距離を被処理物距離調整装置３１８を用いて変更し、高周波電力５０Ｗ、プラズマ処理用ガスとしてヘリウムガス及び酸素ガスの混合ガスを溝３０６及び溝３０７に流通させ、溝幅（狙い寸法）０．１ｍｍにてプラズマを発生させ、噴出口３１６より上方に配置した有機膜をエッチングした場合の、加工寸法の狙い寸法からの偏差を示す。

　　　　　表２
　　　　　　　　　偏差（ｍｍ）　　
　（Ａ）　　　　　−０．０２
　（Ｂ）　　　　　＋０．１８
　表２の（Ａ）は、被処理物距離調整装置３１８を用いて被処理物３１７と噴出口３１６の相対距離を１ｍｍとした場合、表２の（Ｂ）は０．５ｍｍとした場合である。

　表２から明らかなように加工精度は、表２の（Ａ）では、ほぼ狙い通りの寸法が得られているのに対し、表２の（Ｂ）では、狙い寸法よりもかなり広がっていることがわかる。この結果は、実際に流れるガスの量とテーパー面３００ｂのテーパー角度によって、最適な相対距離が決まることを示しており、実際に流れるガスの量とテーパー面３００ｂのテーパー角度との情報に基づき、制御装置４００で第２実施形態に係る被処理物距離調整装置３１８を動作制御することで、被処理物３１７と噴出口３１６との距離を最適に制御することが可能となる。なお、制御装置４００は、高周波電源３１０と排気装置３０８とガス供給装置３１５の動作をも制御するようにしている。

　なお、第２実施形態は、被処理物距離調整装置３１８を用いて被処理物３１７の位置のみを移動させた場合について詳述したが、被処理物３１７と噴出口３１６のいずれを可動しても効果としては同様であることは言うまでもない。

　（第３実施形態）
　本発明の第３実施形態を図６Ａ〜図６Ｂ及び図７Ａ〜図７Ｃを参照しながら詳述する。

　図６Ａ〜図６Ｂは、図１Ａと同様のプラズマ処理装置であるが、第１電極３０２及び第２電極３０３と一対の連結部材３０９ａ，３０９ａで連結され、かつ、第１電極３０２及び第２電極３０３のみを上下方向に微調整することが可能なＸＹテーブルようなステージを備えた電極距離調整装置３１９を設けている。そして、被処理物３１７の加工寸法の狙い寸法からの偏差と、処理速度との関係を予め求めておき、この関係情報に基づき、制御装置４０１で、電極距離調整装置３１９を動作制御して、第１電極３０２及び第２電極３０３と噴出口３１６との相対距離を最適に制御することができるようにしている。なお、制御装置４０１は、高周波電源３１０と排気装置３０８とガス供給装置３１５の動作をも制御するようにしている。

　図６Ａは、第３実施形態に係るプラズマ処理装置の一部断面正面図、図６Ｂは、一部断面側面図である。放電空間周辺において、ラジカル濃度は、第１電極３０２及び第２電極３０３に近いほど高くなると考えられるため、第１電極３０２と被処理物３１７との間の相対距離、又は第２電極３０３と被処理物３１７との間の相対距離によってラジカル濃度が支配される。

　被処理物３１７−第１電極３０２間の距離及び被処理物３１７−第２電極３０３間の距離が小さくなるにつれてラジカル濃度は増大するが、被処理物３１７−第１電極３０２間の距離及び被処理物３１７−第２電極３０３間の距離が近づくことによってラジカルの高濃度局在化も発生する場合がある。この問題に対し、第３実施形態では、被処理物３１７の加工寸法の狙い寸法からの偏差と、処理速度との関係を予め求めておき、この関係情報に基づき制御装置４０１で、電極距離制御装置３１９を用いて調整することにより、第１電極３０２−被処理物３１７間の距離又は第２電極３０３−被処理物３１７間の距離をそれぞれ最適なものとすることができる。

　表３の（Ａ）〜（Ｃ）は、図７Ａ〜図７Ｃに示すような装置構成にて、被処理物３１７−噴出口３１６間の距離（図７Ａ〜図７Ｃ中のａの長さ）を１ｍｍの一定に保ち、噴出口３１６−第１電極３０２の端面間の距離及び噴出口３１６−第２電極３０３の端面間の距離を変えて有機膜エッチングを行った場合の、加工寸法の狙い寸法からの偏差及びその際の処理速度を示している。

　　　　　　　　　　　　　　表３
　　　　　　　　　偏差（ｍｍ）　　　　レート（μｍ／ｍｉｎ）　
　（Ａ）　　　　　−０．０２　　　　　　　１．０４
　（Ｂ）　　　　　＋０．０１　　　　　　　０．０５
　（Ｃ）　　　　　＋０．１６　　　　　　　２．０１
　ここで、高周波電力５０Ｗ、プラズマ処理用ガスとしてはヘリウムガス及び酸素ガスの混合ガスを溝３０６及び溝３０７に流通させている。図７Ａでは、噴出口３１６−第１電極３０２の端面間の距離及び噴出口３１６−第２電極３０３の端面間の距離（図７Ａ〜図７Ｃ中のｂの長さ）をそれぞれ１ｍｍとした場合、図７Ｂはそれぞれ２ｍｍ、図７Ｃはそれぞれ０．５ｍｍとした場合である。

　表３の（Ａ）では、加工寸法の狙い寸法からの偏差が小さくほぼ狙い通りのエッチングができており、処理速度｛すなわち、レート（μｍ／ｍｉｎ）｝も１μｍ／ｍｉｎと速い値である。表３の（Ｂ）は表３の（Ａ）に対して、偏差はそれほど変わらないが、処理速度が０．０５μｍ／ｍｉｎと非常に遅くなっている。これは、被処理物へのラジカルの到達量が少ないためであると考えられる。表３の（Ｃ）では、表３の（Ａ）に比べ、電極位置が被処理物に近いため、処理速度が２μｍと大変速いが、偏差が大変大きくなっており、十分な加工精度が得られていない。第３実施形態ではこのように、加工寸法の狙い寸法からの偏差と処理速度との関係を予め求めておき、この関係情報に基づき、制御装置４０１により、電極距離制御装置３１９を用いて配置の最適化を行うことで、高い加工精度と高い処理速度を両立させることが容易となる。

　（第４実施形態）
　次に本発明の第４実施形態について、図８Ａ〜図８Ｂを参照して説明する。

　図８Ａ〜図８Ｂは、図１Ａと同様の装置であるが、噴出口３１６周辺のアルミナ板の誘電体板３０４及びアルミナ板の誘電体板３０５の端面のテーパー加工の外側表面に沿ってラジカル濃度を低減しうる放電制御用ガス（処理領域制御ガス）を放電制御用ガス排気口３２０ａ，３２０ａから排気して流通させるための、放電制御用ガス供給装置３２０を備えている。

　ここで、図８Ａは装置の一部断面正面図、図８Ｂは一部断面側面図である。噴出口３１６周辺のアルミナ板の誘電体板３０４及びアルミナ板の誘電体板３０５の端面をテーパー加工してテーパー部３００を設けることは、噴出口３１６周辺のラジカルの高濃度局在化を抑制する効果があるが、さらにこのテーパー部３００の噴出口３１６の周囲に向けて、制御装置４０２の動作制御の元に放電制御用ガスを放電制御用ガス排気口３２０ａ，３２０ａから流通させて、プラズマ処理領域を制御することで、ラジカルの拡散を促進させることができる。なお、制御装置４０２は、放電制御用ガス供給装置３２０と高周波電源３１０と排気装置３０８とガス供給装置３１５の動作を制御するようにしている。

　表４は、図８Ａ〜図８Ｂと同様の装置構成にて有機膜エッチングを行った場合の、加工寸法の狙い寸法からの偏差を示している。

　　　　　表４
　　　　　　　　　偏差（ｍｍ）　　
　（Ａ）　　　　　　０．００
　（Ｂ）　　　　　＋０．０６
　ここで、高周波電力１００Ｗ、プラズマ処理用ガス（放電用ガス）としては、ヘリウムガス及び酸素ガスの混合ガスを溝３０６及び溝３０７に流通させている。表４の（Ａ）は放電制御用ガス供給装置３２０より、放電制御用ガスの一例として窒素ガスを供給した場合、表４の（Ｂ）は放電制御用ガスを供給しなかった場合である。表４の（Ａ）では加工寸法の狙い寸法からの偏差が小さく、狙い通りの加工が行えているが、表４の（Ｂ）では偏差がやや大きい。この原因は、表４の（Ｂ）では、ラジカル発生量が多く、テーパー部３００へのラジカルの拡散によっても濃度が十分なほど希薄にはならず、噴出口３１６周辺へのエッチングが起きたためであると考えられ、表４の（Ａ）では、放電制御用ガスを流通させたため、テーパー部３００にラジカルが局在化することなく、拡散できていると考えられる。

　以上述べた第４実施形態においては、放電制御用ガスとして、窒素ガスを用いたが、プラズマ発生の容易なヘリウムなどのガスでなければ、処理領域抑制の効果が得られ、アルゴンや酸素などが有効である。

　また、以上に述べた第４実施形態において、電極３０２，３０３間の放電空間を誘電体３０４，３０５を用いて形成したマイクロプラズマ源の場合についてのみ述べたが、誘電体は電極保護などの理由で用いており、たとえば、図９Ａに示す誘電体を用いた構造でなくとも、図９Ｂのような、電極３０２，３０３を隔てて対向させ放電空間を形成した場合についても、電極３０２，３０３の噴出口に相当する部位の外側端部断面がテーパー形状となっていれば、誘電体を用いた場合と同様の効果が得られることができることは言うまでもない。

　（第５実施形態）
　次に、本発明の第５実施形態について、図１０Ａ〜図１０Ｃを参照して説明する。

　図１０Ａは図８Ａと同様の装置であるが、図８Ａの構造にさらに２枚の誘電体板３２１，３２２を備えている。誘電体板３２１及び誘電体板３２２は、それぞれの表面に溝を備えて、誘電体板３２１と誘電体板３０４との間に放電制御用ガス流路３２３を備えるとともに、誘電体板３２２と誘電体板３０５との間に放電制御用ガス流路３２４を備えている。

　この放電制御用ガス流路３２３及び３２４の部分に、放電制御用ガス供給装置３２０より処理制御用ガスを流通させることで、噴出口３１６周辺に容易に放電制御用ガスを供給できるため、高い加工精度プラズマ処理を行うことができる。

　図１０Ｂ及び図１０Ｃは、誘電体板３２１の溝３２３の部分をそれぞれハッチングで示しており、図１０Ｂのように、大略Ｌ字状の放電制御用ガス流路３２３を誘電体板３２１に加工しておくことで、噴出口３１６のプラズマ処理用ガスの噴出方向に垂直な方向に放電制御用ガスを流通させることができる。さらに、図１０Ｃのように、下端部の幅よりも中央部から上部の幅が大きい放電制御用ガス流路３２３を誘電体板３２１に加工すれば、被処理物３１７に対して垂直に放電制御用ガスを流通させることができる。図１０Ｂの方向にて処理を行えば、プラズマ処理用ガスと放電制御用ガスの干渉が少なく、高い加工精度が得られる。

　しかしながら、プラズマ処理用ガス中の希ガスとしてヘリウムのみを用いた場合は、被処理領域のにじみが大きいため、図１０Ｃのように放電制御用ガスを被処理物表面に対して垂直に流通させることで高い加工精度を得ることができる。

　なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。

本発明の第１実施形態で用いたプラズマ処理装置の構成を示す一部断面正面図である。 本発明の第１実施形態で用いたプラズマ処理装置の構成を示す一部断面側面図である。 本発明の第１実施形態で用いたプラズマ処理装置の構成の一部を示す拡大図である。 本発明の第１実施形態で用いた狙い寸法からの加工寸法の偏差の定義を示す有機膜の断面図である。 本発明の第１実施形態で用いたプラズマ処理装置の構成を示す正面図である。 図３Ａの本発明の第１実施形態のプラズマ処理装置との比較で用いたテーパー加工無しのプラズマ処理装置の構成を示す正面図である。 本発明の第１実施形態で用いたプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。 本発明の第１実施形態で用いたプラズマ処理装置によるプラズマ時のラジカル分布を示すグラフである。 本発明の第４実施形態で用いたプラズマ処理装置との比較で用いたテーパー加工無しのプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。 図４Ｃのテーパー加工無しのプラズマ処理装置によるプラズマ処理時のラジカル分布を示すグラフである。 本発明の第２実施形態で用いたプラズマ処理装置の構成を示す一部断面正面図である。 本発明の第２実施形態で用いたプラズマ処理装置の構成を示す一部断面側面図である。 本発明の第３実施形態で用いたプラズマ処理装置の構成を示す一部断面正面図である。 本発明の第３実施形態で用いたプラズマ処理装置の構成を示す一部断面側面図である。 本発明の第３実施形態で用いたプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。 本発明の第３実施形態で用いたプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。 本発明の第３実施形態で用いたプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。 本発明の第４実施形態で用いたプラズマ処理装置の構成を示す一部断面正面図である。 本発明の第４実施形態で用いたプラズマ処理装置の構成を示す一部断面側面図である。 本発明の第４実施形態の説明で用いたプラズマ処理装置を説明するための説明図である。 本発明の第４実施形態の説明で用いたプラズマ処理装置の構成を示す正面図である。 本発明の第５実施形態の説明で用いたプラズマ処理装置の構成を示す正面図である。 本発明の第５実施形態の説明で用いたプラズマ処理装置の誘電体板の放電制御用ガス流路を示す側面図である。 本発明の第５実施形態の説明で用いたプラズマ処理装置の誘電体板の放電制御用ガス流路を示す側面図である。 従来例の説明で用いたプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。

符号の説明

　３０１　真空室
　３０２　第１電極
　３０３　第２電極
　３０４，３０５　誘電体板
　３０６，３０７　溝
　３０８　排気装置
　３０９　調圧装置
　３１０　高周波電源
　３１１　整合回路
　３１２　放電空間
　３１３　ガス供給口
　３１４　ガス配管
　３１５　プラズマ処理用ガス供給装置
　３１６　噴出口
　３１７　被処理物
　３１８　被処理物距離調整装置
　３１９　電極距離調整装置
　３２０　放電制御用ガス供給装置
　３２１　放電制御用ガス流路
　３２２　放電制御用ガス流路
　３２３　放電制御用ガス流路用誘電体板
　３２４　放電制御用ガス流路用誘電体板
　１０１　第１電極
　１０２　第２電極
　１０３，１０４　誘電体
　１０５　放電空間
　１０６　高周波電源
　１０７　整合回路
　１０８　ガス供給口
　１０９　ガス配管
　１１０　ガス供給装置
　１１１　噴出口
　１１２　被処理物

Claims (10)

1. 　被処理物の近傍に対向配置可能なマイクロプラズマ源と、上記マイクロプラズマ源に電力を供給する電源と、上記被処理物に作用させる活性粒子を供給する噴出口とを備えたプラズマ処理装置であって、
   　上記マイクロプラズマ源の被処理物側の端部にテーパー部を有し、上記テーパー部の端面に上記噴出口を形成することを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 　上記マイクロプラズマ源は、上記電源に接続された第１電極と、プラズマ処理用ガスを供給するプラズマ処理用ガス供給装置とを備え、上記噴出口が上記第１電極によって形成されている請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 　上記マイクロプラズマ源は、誘電体と、上記誘電体と密着して配置されかつ上記電源に接続された第１電極と、プラズマ処理用ガスを供給するプラズマ処理用ガス供給装置とを備え、上記噴出口が上記誘電体によって形成された上記テーパー部の端面に形成されている請求項１に記載のプラズマ処理装置。
4. 　第２電極は上記第１電極と対向して配置されているとともに、上記第１電極及び上記第２電極に対して上記噴出口を上記被処理物に近接させる請求項２又は３に記載のプラズマ処理装置。
5. 　噴出口の外側面と被処理物表面のなす角度が１０度乃至８０度の角度である請求項１〜４のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
6. 　上記被処理物と上記噴出口の距離を相対的に調整することのできる被処理物距離調整装置をさらに備える請求項１〜５のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
7. 上記噴出口と上記第１電極又は上記噴出口と上記第２電極の距離を相対的に調整することのできる電極距離調整装置をさらに備える請求項４に記載のプラズマ処理装置。
8. 　被処理物の近傍に対向配置されたマイクロプラズマ源に電力を供給し、上記マイクロプラズマ源の被処理物側の端部のテーパー部の端面の噴出口から、上記被処理物に作用させる活性粒子を供給してプラズマ処理を行うことを特徴とするプラズマ処理方法。
9. 　上記被処理物と上記噴出口の距離を相対的に調整しながらプラズマ処理を行う請求項８に記載のプラズマ処理方法。
10. 　上記噴出口と上記電極の距離を相対的に調整しながらプラズマ処理を行う請求項８に記載のプラズマ処理方法。
    

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