JP2007059306A - プラズマ処理方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】平面でない被処理面に対して、全面を一括処理することで処理時間を短縮できるプラズマ処理方法および装置、また、簡易的な構造あるいは汎用性の高い構造とすることで装置コストを低減できるプラズマ処理方法及び装置を提供すること。
【解決手段】上部電極１と下部電極２の間に異形被処理物１１−ａを載置し、独立したガス系統でガスを供給できる処理ガス供給装置４−ａ乃至４−ｆ、ガス流路５およびガス噴出板６と、ガス噴出板６上のガス噴出面７と、ガス噴出面７の面内に設けた複数のガス噴出口８を経由して、異形被処理物１１−ａに対して処理ガスを供給する。また、両電極間に高周波電源９より電力を供給することで、異形被処理物１１−ａの被処理面にプラズマ１０を生成でき、被処理面全体を一括で均一に処理できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、大気圧近傍の圧力下でプラズマを用い、プリント基板、電子部品、半導体、光学部品関連、ディスプレイ、とりわけ被処理面が平面でない被処理物に対して、被処理面を均一にエッチング、成膜および表面処理するためのプラズマ処理方法および装置に関するものである。

大気圧近傍の圧力下で生成するプラズマ（以下、大気圧プラズマと称する）を用いたプラズマ処理方法および装置は、装置コスト削減、省スペース、および省エネなどの理由から、例えばプリント基板、電子部品、半導体、光学部品などの製造工程におけるエッチング、成膜および表面処理工程の一部において、減圧装置を用いたプラズマからの転換が図られている。

第１の従来例としてのプラズマ処理方法および装置を、図１７を用いて説明する。

図１７におけるプラズマ処理装置は、上部電極１と下部電極２を設け、下部電極２上に被処理物３を載置可能な構造となっており、処理ガス供給装置４、ガス流路５およびガス噴出板６と、ガス噴出板６上のガス噴出面７と、ガス噴出面７の面内に設けた複数のガス噴出口８を経由して、被処理物３に対して処理ガスを供給可能な構造となっている。また、上部電極１には高周波電源９を連結し下部電極２を接地電位とすることで両電極間に高周波電力を印加可能な構造となっている。

この装置によるプラズマ処理の一例として、下部電極２上に被処理物３を載置し、処理ガス供給装置４より処理ガスとしてＨｅ＝９７０ｓｃｃｍ、Ｏ₂＝３０ｓｃｃｍを供給し、高周波電源９より電力を８０Ｗ供給することで、上部電極１と被処理物３の間にプラズマ１０を生成でき、被処理面を処理できる。

また、上記プラズマ処理方法により、被処理面上にフォトレジスト膜を塗布した被処理物３をプラズマ処理することが可能である。

図１７は、特許文献１に開示されているプラズマ処理方法および装置を基本としており、一方に固体誘電体を設けた一対の電極間にプラズマを生成し、被処理物を電極間に載置することで被処理面をプラズマ処理する方法である。この方法は、一般にダイレクト方式と呼ばれ、次の２つの利点により、様々な被処理物に適用されている。

▲１▼被処理物のサイズに合わせて電極のサイズを大きくすることで、容易に、被処理面全体に安定なプラズマを生成することができ、処理時間を短くできる。

▲２▼比較的容易な構造で安定にプラズマを生成でき、装置コストを低減できる。

次に、第２の従来例としてのプラズマ処理方法および装置を、図１８を用いて説明する。プラズマ処理方法および装置は第１の従来例と同様であるが、被処理物として被処理面が平面でない、異形被処理物１１−ａを用いている。異形被処理物の形状は、図示したように、球面（凸形状）をなしている。

この装置によるプラズマ処理の一例として、下部電極２上に異形被処理物１１−ａを載置し、処理ガス供給装置４より処理ガスとしてＨｅ＝９７０ｓｃｃｍ、Ｏ₂＝３０ｓｃｃｍを供給し、高周波電源９より電力を８０Ｗ供給することで、上部電極１と異形被処理物１１−ａの間にプラズマ１０を生成でき、被処理面を処理できる。

また、上記プラズマ処理方法により、被処理面上にフォトレジスト膜を塗布した異形被処理物１１−ａをプラズマ処理することが可能である。

次に、第３の従来例としてのプラズマ処理方法および装置を、図１９を用いて説明する。処理方法および装置は第１の従来例と同様であるが、被処理物として被処理面が平面でない、異形被処理物１１−ｂを用いている。異形被処理物の形状は、図示したように、逆円錐面（凹形状）をなしている。

この装置によるプラズマ処理の一例として、下部電極２上に異形被処理物１１−ｂを載置し、処理ガス供給装置４より処理ガスとしてＨｅ＝９７０ｓｃｃｍ、Ｏ₂＝３０ｓｃｃｍを供給し、高周波電源９より電力を８０Ｗ供給することで、上部電極１と異形被処理物１１−ｂの間にプラズマ１０を生成でき、被処理面を処理できる。

また、上記プラズマ処理方法により、被処理面上にフォトレジスト膜を塗布した異形被処理物１１−ｂをプラズマ処理することが可能である。

次に、第４の従来例としてのプラズマ処理方法および装置を、図２０を用いて説明する。被処理物は異形被処理物１１−ａを用いている。処理方法および装置は第１の従来例とほぼ同様であるが、ガス噴出面７が被処理面と同等の曲面をもつ凹形状をなしている点で異なる。

この装置によるプラズマ処理の一例として、下部電極２上に異形被処理物１１−ａを載置し、処理ガス供給装置４より処理ガスとしてＨｅ＝９７０ｓｃｃｍ、Ｏ₂＝３０ｓｃｃｍを供給し、高周波電源９より電力を８０Ｗ供給することで、上部電極１と異形被処理物１１−ａの間にプラズマ１０を生成でき、被処理面を処理できる。

また、上記プラズマ処理方法により、被処理面上にフォトレジスト膜を塗布した異形被処理物１１−ａをプラズマ処理することが可能である。
特許第２１３８８９５号公報

第１の従来例としてのプラズマ処理方法および装置にて被処理面上にフォトレジスト膜を塗布した被処理物をプラズマ処理した結果を次に示す。

処理速度と面内均一性を評価するために、被処理面の中央部とΦ３８ｍｍ位置の外周部４点の計５点において、フォトレジストのアッシングレートを測定した。

５点測定の平均で、アッシングレートは１．２０μｍ／ｍｉｎ、面内均一性は±３．１％と非常に高速で均一性よくプラズマ処理することができた。

しかしながら、被処理面が平面でない、異形被処理物を処理する場合、従来例では以下の問題点があった。

図１８および図１９のように被処理面と電極のなす距離が小さい箇所にプラズマが集中し、被処理面と電極のなす距離が大きい箇所では処理速度が著しく小さくなった。すなわち、第２の従来例のように、被処理面が凸形状であれば被処理面の極大部（図では中央部）に集中してプラズマが生成し、第３の従来例のように、被処理面が凹形状であれば被処理面の外周部に集中してプラズマが生成した。従って、被処理面全面を一括で処理できない、あるいは全面処理するのに莫大な時間がかかるといった問題があった。

またこの状態で、プラズマ生成領域を拡大するために高周波電力を大きくするなどした場合、未生成領域へプラズマが充分に拡散される前に放電モードがアーク放電に移行してしまうといった問題があった。

これに対し、図２０のようにガス噴出面７を被処理面と同等の形状に作製することで、被処理面を一括で均一に処理することが可能となる。しかしこの場合、被処理面の形状に合わせてガス噴出板６を作製しなければならないが、ガス噴出板６は、基本的にセラミックで作製されるため、曲面やテーパを要する加工にはコストがかかるといった問題があった。

さらに、生産現場で被処理面の形状が複数種類ある場合、それぞれの形状に合わせたガス噴出板を作製する必要があり、さらにコストがかかるといった問題があった。

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、平面でない被処理面に対して、全面を均一に一括処理することで処理時間を短縮できるプラズマ処理方法および装置、また簡易的な構造あるいは汎用性の高い構造とすることで装置コストを低減できるプラズマ処理装置を提供することを目的としている。

本願の第１発明のプラズマ処理方法は、一対の電極間の少なくとも一方に固体誘電体を設け、電極間に処理用ガスを供給しつつ高周波電力を供給することで、大気圧近傍の圧力下でプラズマを生成し、プラズマ状態のガスを被処理物に対して照射し、平面でない被処理面をプラズマ処理する方法であって、
プラズマ状態のガスが不活性ガスを含み、かつ被処理面に照射させるプラズマ状態のガスの流速を被処理面内で不均一にすることを特徴とする。

このような構成により、平面でない被処理面に対して、全面を一括処理することで処理時間を短縮することが実現可能となる。

本願の第１発明のプラズマ処理方法において、好適には、処理用ガスは複数系統で供給し、被処理面の形状に合わせて、プラズマ状態のガスの流速が面内で不均一になるように、１つ以上のガス系統で処理用ガスの供給流量が異なることが望ましい。

また好適には、被処理面と電極のなす距離が大きい領域ではプラズマ状態のガスの流速を大きくし、被処理面と電極のなす距離が小さい領域ではプラズマ状態のガスの流速を小さくすることが望ましい。

本願の第２発明のプラズマ処理方法は、一対の電極間の少なくとも一方に固体誘電体を設け、電極間に処理用ガスを供給しつつ高周波電力を供給することで、大気圧近傍の圧力下でプラズマを生成し、プラズマ状態のガスを被処理物に対して照射し、平面でない被処理面をプラズマ処理する方法であって、
プラズマ状態のガスが不活性ガスを含み、かつ不活性ガスの濃度を被処理面内で不均一にすることを特徴とする。

このような構成により、平面でない被処理面に対して、全面を一括処理することで処理時間を短縮することが実現可能となる。

本願の第２発明のプラズマ処理方法において、好適には、処理用ガスは複数系統で供給し、被処理面の形状に合わせて、不活性ガスの濃度が面内で不均一になるように、１つ以上のガス系統で不活性ガス濃度が異なることが望ましい。

本願の第３発明のプラズマ処理方法は、一対の電極間の少なくとも一方に固体誘電体を設け、電極間に不活性ガスを含む処理用ガスを供給しつつ高周波電力を供給することで、大気圧近傍の圧力下でプラズマを生成し、プラズマ状態のガスを被処理物に対して照射し、平面でない被処理面をプラズマ処理する方法であって、
プラズマ状態となる直前に処理用ガスを遠心分離し、不活性ガスの濃度を被処理面内で不均一にすることを特徴とする。

このような構成により、平面でない被処理面に対して、全面を一括処理することで処理時間を短縮することが実現可能となる。

本願の第３発明のプラズマ処理方法において、好適には、遠心分離は、電極内部のガス流路と被処理面にガスを供給するガス噴出面を備えるプラズマ処理装置を用い、ガス噴出面を回転させることなく、ガス流路を内部に含む電極を回転させることで処理用ガスを分離させることが望ましい。

また好適には、被処理面の形状と、処理ガス中の反応ガス種の比重の両条件によって、不活性ガス種を変えることが望ましい。

本願の第２発明および第３発明のプラズマ処理方法において、好適には、被処理面内で、被処理面と電極のなす距離が大きい領域では不活性ガスの濃度を高くし、被処理面と電極のなす距離が小さい領域では不活性ガスの濃度を低くすることが望ましい。

本願の第１発明、第２発明および第３発明のプラズマ処理方法において、好適には、平面でない被処理面は、中心部近傍で極大もしくは極小を有する凹凸形状をなすことが望ましい。

また好適には、平面でない被処理面は、面内で１つの極大もしくは極小部を有することが望ましい。

また好適には、処理用ガスが不活性ガスを５０％以上の割合で含むことが望ましい。

また好適には、処理用ガスは不活性ガスを９９．９％以下の割合で含むことが望ましい。

また好適には、被処理面と電極のなす距離を１０μｍ以上とすることを特徴とすることが望ましい。

本願の第１発明のプラズマ処理装置は、一対の電極間の少なくとも一方に固体誘電体を設け、電極に連結可能な高周波電源と電極間に処理用ガスを供給できるガス供給装置を設け、電極内部のガス流路を経由して、被処理物の被処理面全面に処理用ガスを供給することが可能なガス噴出面を設けたプラズマ処理装置であって、
ガス噴出面が複数のガス噴出口を備え、全てのガス噴出口のうち開口断面積の大きさが異なるものを１つ以上備えることを特徴とする。

このような構成により、平面でない被処理面をプラズマ処理する装置として、簡易的な構造あるいは汎用性の高い構造とすることができ、装置コストを低減することが実現可能となる。

本願の第１発明のプラズマ処理装置において、好適には、ガス噴出口の開口断面積の大きさが、ガス噴出面内の中心部から周辺部に向かって段階的に大きく、もしくは小さくなることが好ましい。

本願の第２発明のプラズマ処理装置は、一対の電極間の少なくとも一方に固体誘電体を設け、電極に連結可能な高周波電源と電極間に処理用ガスを供給できるガス供給装置を設け、電極内部のガス流路を経由して、被処理物の被処理面全面に処理用ガスを供給することが可能なガス噴出面を設けたプラズマ処理装置であって、
ガス噴出面が複数のガス噴出口を備え、全てのガス噴出口のうち電極内部のガス流路の長さが異なるものを１つ以上備えることを特徴とする。

このような構成により、平面でない被処理面をプラズマ処理する装置として、簡易的な構造あるいは汎用性の高い構造とすることができ、装置コストを低減することが実現可能となる。

本願の２発明のプラズマ処理装置において、好適には、ガス噴出面内において、電極内部のガス流路の長さが、中心部から周辺部に向かって段階的に長く、もしくは短くなることが望ましい。

本願の第１発明および第２発明のプラズマ処理装置において、好適には、単位面積あたりにおけるガス噴出口の開口断面積の総和が、ガス噴出面内でほぼ一定であることが望ましい。

本願の第３発明のプラズマ処理装置は、一対の電極間の少なくとも一方に固体誘電体を設け、電極に連結可能な高周波電源と電極間に処理用ガスを供給できるガス供給装置を設け、電極内部のガス流路を経由して、被処理物の被処理面全面に処理用ガスを供給することが可能なガス噴出面を設けたプラズマ処理装置であって、
ガス噴出面が複数のガス噴出口を備え、ガス噴出口の数が粗な部分と密な部分を設けていることを特徴とする。

本願の第３発明のプラズマ処理装置において、好適には、ガス噴出面内において、ガス噴出口の数の粗密が、中心部から外周部に向かって段階的に疎に、もしくは密になることが望ましい。

このような構成により、平面でない被処理面をプラズマ処理する装置として、簡易的な構造あるいは汎用性の高い構造とすることができ、装置コストを低減することが実現可能となる。

本願の第４発明のプラズマ処理方法は、一対の電極間の少なくとも一方に固体誘電体を設け、電極間に処理用ガスを供給しつつ高周波電力を供給することで、大気圧近傍の圧力下でプラズマを生成し、プラズマ状態のガスを被処理物に対して照射し、平面でない被処理面をプラズマ処理する方法において、
プラズマから放出され、被処理物を透過し、且つ１５０ｎｍから９５０ｎｍの間のいずれかの波長の光を光検出器で検出しつつ、被処理物の表面を処理することを特徴とする。

本願の第４発明のプラズマ処理方法において、好適には、電極と光検出器の相対位置を変化させつつ検出した光を分光し、相対位置に対する所望の波長の強度の大きさのプロファイルを記録することが望ましい。このような構成により、平面でない被処理面に対して、全面を一括処理することで処理時間を短縮することが実現可能となる。

本願の第４発明のプラズマ処理方法において、好適には、プロファイルの形状からガスの流速、流量あるいは濃度を再計算し、プラズマ条件にフィードバックして、ガスの流速、流量あるいは濃度を変化させることが望ましい。

本願の第４発明のプラズマ処理方法において、好適には、処理用ガスは複数系統で供給し、フィードバックされた発光強度プロファイルを相対位置に対して均一になるように、１つ以上のガス系統で処理用ガスの供給流量、流速および不活性ガス濃度を変化させることが望ましい。

本願の第４発明のプラズマ処理方法において、好適には、被処理物は、１５０ｎｍから９５０ｎｍの間のいずれかの波長の光に対する透過率が３０％以上であることが望ましい。

以上のように、本発明のプラズマ処理方法および装置によれば、平面でない被処理面に対して、全面を均一に一括処理することで処理時間を短縮できるプラズマ処理方法および装置、また、簡易的な構造あるいは汎用性の高い構造とすることで装置コストを低減できるプラズマ処理装置を提供することが可能となる。

（実施の形態１）
以下、本発明の第１実施形態について、図１を参照して説明する。

図１は本発明の第１実施形態におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。図１において、上部電極１と下部電極２を設け、下部電極２上に異形被処理物１１−ａを載置可能な構造となっており、処理ガス供給装置４−ａ乃至４−ｆ、ガス流路５およびガス噴出板６と、ガス噴出板６上のガス噴出面７と、ガス噴出面７の面内に設けた複数のガス噴出口８を経由して、異形被処理物１１−ａに対して処理ガスを供給可能な構造となっている。また、上部電極１には高周波電源９を連結し下部電極２を接地電位とすることで両電極間に高周波電力を印加可能な構造となっており、高周波電源９より電力を供給することで、異形被処理物１１−ａの被処理面にプラズマ１０を生成できる。

なお、処理ガス供給装置４−ａ乃至４−ｆは、各々が独立したガス経路となっており、供給するガス種、ガス比率およびガス流量を別々に設定できる構造となっている。

この装置によるプラズマ処理の一例として、下部電極２上に異形被処理物１１−ａを載置し、表１に示すように各々の処理ガス供給装置より供給する流量を変えて処理ガスを供給し、高周波電源９より電力を８０Ｗ供給することで、上部電極１と被処理物３の間にプラズマ１０を生成し、被処理面上にフォトレジスト膜を塗布した異形被処理物１１−ａをプラズマ処理した。

なお、図１では簡略化しているが、実際には、ガス噴出口８の開口部のサイズをΦ０．５ｍｍとしており、ガス噴出板６内に数十から数百個設けている。また、ガス流路５の一部であるガス溜り高さＫは１．５ｍｍ、ガス噴出板６の厚さＬは０．７５ｍｍ、異形被処理物１１−ａにおける被処理面の最大高低差Ｍは１ｍｍ、ガス噴出面７と被処理面のなす距離Ｎは０．５ｍｍとし、異形被処理物１１−ａの外周はΦ４０ｍｍとした。

なお、図１１は第１乃至第８実施形態および第１乃至第３の従来例でのガス噴出面７の平面の模式図を示したものであり、各実施形態および従来例におけるプラズマ処理装置の断面図は、図中ＡＡにおける断面図である。

上記のプラズマ処理方法および装置により、異形被処理物１１−ａの被処理面全面でプラズマ１０を生成することが可能となった。

処理速度と面内均一性を評価するために、被処理面の中央部とΦ３８ｍｍ位置の外周部４点の計５点において、フォトレジストのアッシングレートを測定した。

５点測定の平均で、アッシングレートは１．３３μｍ／ｍｉｎ、面内均一性は±４．２％と非常に高速で均一性よくプラズマ処理することができた。

（実施の形態２）
以下、本発明の第２実施形態について説明する。

図２は本発明の第２実施形態におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。図２において、上部電極１と下部電極２を設け、下部電極２上に異形被処理物１１−ｂを載置可能な構造となっており、処理ガス供給装置４−ａ乃至４−ｆ、ガス流路５およびガス噴出板６と、ガス噴出板６上のガス噴出面７と、ガス噴出面７の面内に設けた複数のガス噴出口８を経由して、異形被処理物１１−ｂに対して処理ガスを供給可能な構造となっている。また、上部電極１には高周波電源９を連結し下部電極２を接地電位とすることで両電極間に高周波電力を印加可能な構造となっており、高周波電源９より電力を供給することで、異形被処理物１１−ｂの被処理面にプラズマ１０を生成できる。

なお、処理ガス供給装置４−ａ乃至４−ｆは、各々が独立したガス経路となっており、供給するガス種、ガス比率およびガス流量を別々に設定できる構造となっている。

この装置によるプラズマ処理の一例として、下部電極２上に異形被処理物１１−ｂを載置し、表２に示すように各々の処理ガス供給装置より供給する流量を変えて処理ガスを供給し、高周波電源９より電力を８０Ｗ供給することで、上部電極１と被処理物３の間にプラズマ１０を生成し、被処理面上にフォトレジスト膜を塗布した異形被処理物１１−ｂをプラズマ処理した。

なお、図２では簡略化しているが、実際には、ガス噴出口８の開口部のサイズをΦ０．５ｍｍとしており、ガス噴出板６内に数十から数百個設けている。また、ガス流路５の一部であるガス溜り高さＫは１．５ｍｍ、ガス噴出板６の厚さＬは０．７５ｍｍ、異形被処理物１１−ｂにおける被処理面の最大高低差Ｍは１．５ｍｍ、ガス噴出面７と被処理面のなす距離Ｎは０．５ｍｍとし、異形被処理物１１−ｂの外周はΦ４０ｍｍとした。

なお、図１１は第１乃至第８実施形態および第１乃至第３の従来例でのガス噴出面７の平面の模式図を示したものであり、各実施形態および従来例におけるプラズマ処理装置の断面図は、図中ＡＡにおける断面図である。

上記のプラズマ処理方法および装置により、異形被処理物１１−ａの被処理面全面でプラズマ１０を生成することが可能となった。

処理速度と面内均一性を評価するために、被処理面の中央部とΦ３８ｍｍ位置の外周部４点の計５点において、フォトレジストのアッシングレートを測定した。

５点測定の平均で、アッシングレートは１．５０μｍ／ｍｉｎ、面内均一性は±４．９％と非常に高速で均一性よくプラズマ処理することができた。

（実施の形態３）
以下、本発明の第３実施形態について、図１を参照して説明する。

本発明の第３実施形態におけるプラズマ処理装置の構成、および異形被処理物１１−ａは第１発明と同様のものを用いた。

この装置によるプラズマ処理の一例として、下部電極２上に異形被処理物１１−ａを載置し、表３に示すように各々の処理ガス供給装置より供給するガス比を変えて処理ガスを供給し、高周波電源９より電力を８０Ｗ供給することで、上部電極１と被処理物３の間にプラズマ１０を生成し、被処理面上にフォトレジスト膜を塗布した異形被処理物１１−ａをプラズマ処理した。

なお、図１１は第１乃至第８実施形態および第１乃至第３の従来例でのガス噴出面７の平面の模式図を示したものであり、各実施形態および従来例におけるプラズマ処理装置の断面図は、図中ＡＡにおける断面図である。

上記のプラズマ処理方法および装置により、異形被処理物１１−ａの被処理面全面でプラズマ１０を生成することが可能となった。

処理速度と面内均一性を評価するために、被処理面の中央部とΦ３８ｍｍ位置の外周部４点の計５点において、フォトレジストのアッシングレートを測定した。

５点測定の平均で、アッシングレートは１．２２μｍ／ｍｉｎ、面内均一性は±３．２％と非常に高速で均一性よくプラズマ処理することができた。

（実施の形態４）
以下、本発明の第４実施形態について、図２を参照して説明する。

本発明の第４実施形態におけるプラズマ処理装置の構成、および異形被処理物１１−ｂは第２発明と同様のものを用いた。

この装置によるプラズマ処理の一例として、下部電極２上に異形被処理物１１−ｂを載置し、表４に示すように各々の処理ガス供給装置より供給するガス比を変えて処理ガスを供給し、高周波電源９より電力を８０Ｗ供給することで、上部電極１と被処理物３の間にプラズマ１０を生成し、被処理面上にフォトレジスト膜を塗布した異形被処理物１１−ｂをプラズマ処理した。

なお、図１１は第１乃至第８実施形態および第１乃至第３の従来例でのガス噴出面７の平面の模式図を示したものであり、各実施形態および従来例におけるプラズマ処理装置の断面図は、図中ＡＡにおける断面図である。

上記のプラズマ処理方法および装置により、異形被処理物１１−ｂの被処理面全面でプラズマ１０を生成することが可能となった。

処理速度と面内均一性を評価するために、被処理面の中央部とΦ３８ｍｍ位置の外周部４点の計５点において、フォトレジストのアッシングレートを測定した。

５点測定の平均で、アッシングレートは１．３９μｍ／ｍｉｎ、面内均一性は±３．６％と非常に高速で均一性よくプラズマ処理することができた。

以上、第１乃至第４実施形態で示したように、本論の課題が改善された理由は、電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）の大きい箇所でも充分なプラズマ密度を確保でき、平面でない被処理面全面にわたって、プラズマ密度が均一な状態でプラズマ処理を実施できたからである。

ここで、大気圧近傍の圧力下で、かつ被処理面内において電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）が異なる場合に、プラズマ密度の均一性が保たれない原因は次の２点であると考えられる。

▲１▼パッシェンの法則で知られるように、電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）が大きいほど放電開始電圧が高くなり、プラズマ密度が低下する。

▲２▼電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）が大きいほどアーク放電に移行しやすく、均一なプラズマが生成し難い。

これらより、電極間ギャップの大きい箇所では大気圧下でも放電開始電圧が低く、他のガス種に比べてプラズマ密度を向上させやすい不活性ガスのガス密度を高くすることが必要となる。

また、電極間ギャップの大きい箇所では電極表面を冷却することで、アーク放電への移行を抑制することが必要となる。

したがって本実施形態のように、電極間ギャップの大きい箇所でガス流速（ここではガス流量）もしくは不活性ガス濃度を大きくすることにより、不活性ガス濃度の向上および電極表面の冷却に寄与し、平面でない被処理面全面にわたって、プラズマ密度が均一な状態でプラズマ処理を実施できたと考えられる。

（実施の形態５）
以下、本発明の第５実施形態について、図３および図４を参照して説明する。

図３は本発明の第５実施形態におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。図３において、上部電極１と下部電極２を設け、下部電極２上に異形被処理物１１−ａを載置可能な構造となっており、処理ガス供給装置４、ガス流路５およびガス噴出板６と、ガス噴出板６上のガス噴出面７と、ガス噴出面７の面内に設けた複数のガス噴出口８を経由して、異形被処理物１１−ａに対して処理ガスを供給可能な構造となっている。また、上部電極１には高周波電源９を連結し下部電極２を接地電位とすることで両電極間に高周波電力を印加可能な構造となっており、高周波電源９より電力を供給することで、異形被処理物１１−ａの被処理面にプラズマ１０を生成できる。

図４はガス噴出口８を拡大したものを示す。図４のようにガス噴出口８は、中央部から外周部に向かって段階的に直径、かつ開口断面積を大きくしている。このガス噴出口８の直径および開口断面積の値を表５に示す。

この装置によるプラズマ処理の一例として、下部電極２上に異形被処理物１１−ａを載置し、処理ガス供給装置４よりＨｅ＝９７０ｓｃｃｍ、Ｏ₂＝３０ｓｃｃｍを供給し、高周波電源９より電力を８０Ｗ供給することで、上部電極１と被処理物３の間にプラズマ１０を生成し、被処理面上にフォトレジスト膜を塗布した異形被処理物１１−ａをプラズマ処理した。

なお、図３および図４では簡略化しているが、実際には、ガス噴出口８はガス噴出板６内に数十から数百個設けている。また、ガス流路５の一部であるガス溜り高さＫは２０ｍｍ、ガス噴出板６の厚さＬは０．７５ｍｍ、異形被処理物１１−ａにおける被処理面の最大高低差Ｍは１ｍｍ、ガス噴出面７と被処理面のなす距離Ｎは０．５ｍｍとし、異形被処理物１１−ａの外周はΦ４０ｍｍとした。

なお、図１１は第１乃至第８実施形態および第１乃至第３の従来例でのガス噴出面７の平面の模式図を示したものであり、各実施形態および従来例におけるプラズマ処理装置の断面図は、図中ＡＡにおける断面図である。

上記のプラズマ処理方法および装置により、異形被処理物１１−ａの被処理面全面でプラズマ１０を生成することが可能となった。

処理速度と面内均一性を評価するために、被処理面の中央部とΦ３８ｍｍ位置の外周部４点の計５点において、フォトレジストのアッシングレートを測定した。

５点測定の平均で、アッシングレートは１．２０μｍ／ｍｉｎ、面内均一性は±６．１％と非常に高速で均一性よくプラズマ処理することができた。

（実施の形態６）
以下、本発明の第６実施形態について、図５および図６を参照して説明する。

図５は本発明の第６実施形態におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。図５において、上部電極１と下部電極２を設け、下部電極２上に異形被処理物１１−ａを載置可能な構造となっており、処理ガス供給装置４、ガス流路５およびガス噴出板６と、ガス噴出板６上のガス噴出面７と、ガス噴出面７の面内に設けた複数のガス噴出口８を経由して、異形被処理物１１−ａに対して処理ガスを供給可能な構造となっている。また、上部電極１には高周波電源９を連結し下部電極２を接地電位とすることで両電極間に高周波電力を印加可能な構造となっており、高周波電源９より電力を供給することで、異形被処理物１１−ａの被処理面にプラズマ１０を生成できる。

図６はガス流路５のガス噴出板６近傍を拡大したものを示す。図６のようにガス流路５の流路長さは、中央部から外周部に向かって段階的に小さくした。このガス流路５の流路長さの値を表６に示す。

この装置によるプラズマ処理の一例として、下部電極２上に異形被処理物１１−ａを載置し、処理ガス供給装置４よりＨｅ＝９７０ｓｃｃｍ、Ｏ₂＝３０ｓｃｃｍを供給し、高周波電源９より電力を８０Ｗ供給することで、上部電極１と被処理物３の間にプラズマ１０を生成し、被処理面上にフォトレジスト膜を塗布した異形被処理物１１−ａをプラズマ処理した。

なお、図５および図６では簡略化しているが、実際には、ガス噴出口８の開口部のサイズをΦ０．５ｍｍとしており、ガス噴出板６内に数十から数百個設けている。また、ガス流路５の一部であるガス溜り高さＫは２０ｍｍ、ガス噴出板６の厚さＬは０．７５ｍｍ、異形被処理物１１−ａにおける被処理面の最大高低差Ｍは１ｍｍ、ガス噴出面７と被処理面のなす距離Ｎは０．５ｍｍとし、異形被処理物１１−ａの外周はΦ４０ｍｍとした。

なお、図１１は第１乃至第８実施形態および第１乃至第３の従来例でのガス噴出面７の平面の模式図を示したものであり、各実施形態および従来例におけるプラズマ処理装置の断面図は、図中ＡＡにおける断面図である。

上記のプラズマ処理方法および装置により、異形被処理物１１−ａの被処理面全面でプラズマ１０を生成することが可能となった。

処理速度と面内均一性を評価するために、被処理面の中央部とΦ３８ｍｍ位置の外周部４点の計５点において、フォトレジストのアッシングレートを測定した。

５点測定の平均で、アッシングレートは１．２５μｍ／ｍｉｎ、面内均一性は±５．５％と非常に高速で均一性よくプラズマ処理することができた。

以上、第５乃至第６実施形態で示したように、本論の課題が改善された理由は、電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）の大きい箇所でも充分なプラズマ密度を確保でき、平面でない被処理面全面にわたって、プラズマ密度が均一な状態でプラズマ処理を実施できたからである。

ここで、大気圧近傍の圧力下で、かつ被処理面内において電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）が異なる場合に、プラズマ密度の均一性が保たれない原因は次の２点であると考えられる。

▲１▼パッシェンの法則で知られるように、電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）が大きいほど放電開始電圧が高くなり、プラズマ密度が低下する。

▲２▼電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）が大きいほどアーク放電に移行しやすく、均一なプラズマが生成し難い。

これらより、電極間ギャップの大きい箇所では大気圧下でも放電開始電圧が低く、他のガス種に比べてプラズマ密度を向上させやすい不活性ガスのガス密度を高くすることが必要となる。

したがって本実施形態のように、電極間ギャップの大きい箇所でガス噴出口の開口断面積を大きくする、またはガス流路長さを小さくしてコンダクタンスを大きくすることにより、結果としてガス流量もしくは不活性ガス濃度を大きくすることができ、不活性ガス濃度の向上および電極表面の冷却に寄与し、平面でない被処理面全面にわたって、プラズマ密度が均一な状態でプラズマ処理を実施できたと考えられる。

（実施の形態７）
以下、本発明の第７実施形態について、図７を参照して説明する。

図７は本発明の第７実施形態におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。図７において、上部電極１と下部電極２を設け、下部電極２上に異形被処理物１１−ａを載置可能な構造となっており、処理ガス供給装置４、ガス流路５およびガス噴出板６と、ガス噴出板６上のガス噴出面７と、ガス噴出面７の面内に設けた複数のガス噴出口８を経由して、異形被処理物１１−ａに対して処理ガスを供給可能な構造となっている。

なお、上部電極１にはモーターユニット１２を連結し、被処理物に対して上部電極１かつガス噴出板６を回転運動できるようになっている。

また、下部電極２には高周波電源９を連結し上部電極１を接地電位とすることで両電極間に高周波電力を印加可能な構造となっており、高周波電源９より電力を供給することで、異形被処理物１１−ａの被処理面にプラズマ１０を生成できる。

この装置によるプラズマ処理の一例として、下部電極２上に異形被処理物１１−ａを載置し、処理ガス供給装置よりＡｒ＝９８５ｓｃｃｍ、Ｏ₂＝１５ｓｃｃｍを供給し、モーターユニット１２により上部電極１かつガス噴出板６を１２０ｒｐｍで回転させつつ、高周波電源９より電力を８０Ｗ供給することで、上部電極１と被処理物３の間にプラズマ１０を生成し、被処理面上にフォトレジスト膜を塗布した異形被処理物１１−ａをプラズマ処理した。

なお、図７では簡略化しているが、実際には、ガス噴出口８の開口部のサイズをΦ０．５ｍｍとしており、ガス噴出板６内に数十から数百個設けている。また、ガス流路５の一部であるガス溜り高さＫは２．５ｍｍ、ガス噴出板６の厚さＬは０．７５ｍｍ、異形被処理物１１−ａにおける被処理面の最大高低差Ｍは１ｍｍ、ガス噴出面７と被処理面のなす距離Ｎは０．５ｍｍとし、異形被処理物１１−ａの外周はΦ４０ｍｍとした。

なお、図１１は第１乃至第８実施形態および第１乃至第３の従来例でのガス噴出面７の平面の模式図を示したものであり、各実施形態および従来例におけるプラズマ処理装置の断面図は、図中ＡＡにおける断面図である。

上記のプラズマ処理方法および装置により、異形被処理物１１−ａの被処理面のほぼ全面でプラズマ１０を生成することが可能となった。

処理速度と面内均一性を評価するために、被処理面の中央部とΦ３８ｍｍ位置の外周部４点の計５点において、フォトレジストのアッシングレートを測定した。

５点測定の平均で、アッシングレートは０．９２μｍ／ｍｉｎ、面内均一性は±７．１％と非常に高速で均一性よくプラズマ処理することができた。

（実施の形態８）
以下、本発明の第８実施形態について、図８を参照して説明する。

図８は本発明の第８実施形態におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。図８において、上部電極１と下部電極２を設け、下部電極２上に異形被処理物１１−ｂを載置可能な構造となっており、処理ガス供給装置４、ガス流路５およびガス噴出板６と、ガス噴出板６上のガス噴出面７と、ガス噴出面７の面内に設けた複数のガス噴出口８を経由して、異形被処理物１１−ｂに対して処理ガスを供給可能な構造となっている。

なお、上部電極１にはモーターユニット１２を連結し、被処理物に対して上部電極１かつガス噴出板６を回転運動できるようになっている。

また、下部電極２には高周波電源９を連結し上部電極１を接地電位とすることで両電極間に高周波電力を印加可能な構造となっており、高周波電源９より電力を供給することで、異形被処理物１１−ｂの被処理面にプラズマ１０を生成できる。

この装置によるプラズマ処理の一例として、下部電極２上に異形被処理物１１−ｂを載置し、処理ガス供給装置よりＨｅ＝９７０ｓｃｃｍ、Ｏ₂＝３０ｓｃｃｍを供給し、モーターユニット１２により上部電極１かつガス噴出板６を１２０ｒｐｍで回転させつつ、高周波電源９より電力を８０Ｗ供給することで、上部電極１と被処理物３の間にプラズマ１０を生成し、被処理面上にフォトレジスト膜を塗布した異形被処理物１１−ｂをプラズマ処理した。

なお、図８では簡略化しているが、実際には、ガス噴出口８の開口部のサイズをΦ０．５ｍｍとしており、ガス噴出板６内に数十から数百個設けている。また、ガス流路５の一部であるガス溜り高さＫは２．５ｍｍ、ガス噴出板６の厚さＬは０．７５ｍｍ、異形被処理物１１−ａにおける被処理面の最大高低差Ｍは１．５ｍｍ、ガス噴出面７と被処理面のなす距離Ｎは０．５ｍｍとし、異形被処理物１１−ａの外周はΦ４０ｍｍとした。

なお、図１１は第１乃至第８実施形態および第１乃至第３の従来例でのガス噴出面７の平面の模式図を示したものであり、各実施形態および従来例におけるプラズマ処理装置の断面図は、図中ＡＡにおける断面図である。

上記のプラズマ処理方法および装置により、異形被処理物１１−ｂの被処理面のほぼ全面でプラズマ１０を生成することが可能となった。

処理速度と面内均一性を評価するために、被処理面の中央部とΦ３８ｍｍ位置の外周部４点の計５点において、フォトレジストのアッシングレートを測定した。

５点測定の平均で、アッシングレートは１．００μｍ／ｍｉｎ、面内均一性は±７．８％と非常に高速で均一性よくプラズマ処理することができた。

以上、第７乃至第８実施形態で示したように、本論の課題が改善された理由は、電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）の大きい箇所でも充分なプラズマ密度を確保でき、平面でない被処理面全面にわたって、プラズマ密度が均一な状態でプラズマ処理を実施できたからである。

ここで、大気圧近傍の圧力下で、かつ被処理面内において電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）が異なる場合に、プラズマ密度の均一性が保たれない原因は次の２点であると考えられる。

▲１▼パッシェンの法則で知られるように、電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）が大きいほど放電開始電圧が高くなり、プラズマ密度が低下する。

▲２▼電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）が大きいほどアーク放電に移行しやすく、均一なプラズマが生成し難い。

これらより、電極間ギャップの大きい箇所では大気圧下でも放電開始電圧が低く、他のガス種に比べてプラズマ密度を向上させやすい不活性ガスのガス密度を高くすることが必要となる。

したがって本実施形態のように、中央部の電極間ギャップが小さい場合は比重の大きい不活性ガス（例えばＡｒガス）とそれより比重の小さい反応ガス（例えばＯ₂ガス）を組み合わせ、中央部の電極間ギャップが大きい場合は比重の小さい不活性ガス（例えばＨｅガス）とそれより比重の大きい反応ガス（例えばＯ₂ガス）を組み合わせ、上部電極かつガス噴出板を回転させて処理ガスを遠心分離させることにより、結果として電極間ギャップの大きい箇所で不活性ガス濃度を大きくすることができ、平面でない被処理面全面にわたって、プラズマ密度が均一な状態でプラズマ処理を実施できたと考えられる。

（実施の形態９）
以下、本発明の第９実施形態について、図９および図１０を参照して説明する。

図９は本発明の第９実施形態におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。図９において、上部電極１と下部電極２を設け、下部電極２上に異形被処理物１１−ｂを載置可能な構造となっており、処理ガス供給装置４、ガス流路５およびガス噴出板６と、ガス噴出板６上のガス噴出面７と、ガス噴出面７の面内に設けた複数のガス噴出口８を経由して、異形被処理物１１−ｂに対して処理ガスを供給可能な構造となっている。また、上部電極１には高周波電源９を連結し下部電極２を接地電位とすることで両電極間に高周波電力を印加可能な構造となっており、高周波電源９より電力を供給することで、異形被処理物１１−ｂの被処理面にプラズマ１０を生成できる。

図１０はガス噴出面７の平面の模式図を示す。図１０のようにガス噴出口８を中央部で密にし、外周部で粗にして、ガス噴出面内で中央部から外周部に向かって段階的に疎になるようにしている。また、第９実施形態におけるプラズマ処理装置の断面図は、図中ＢＢにおける断面図である。

この装置によるプラズマ処理の一例として、下部電極２上に異形被処理物１１−ｂを載置し、処理ガス供給装置４よりＨｅ＝９７０ｓｃｃｍ、Ｏ₂＝３０ｓｃｃｍを供給し、高周波電源９より電力を８０Ｗ供給することで、上部電極１と被処理物３の間にプラズマ１０を生成し、被処理面上にフォトレジスト膜を塗布した異形被処理物１１−ｂをプラズマ処理した。

なお、図９および図１０では簡略化しているが、実際には、ガス噴出口８の開口部のサイズをΦ０．５ｍｍとしており、ガス噴出口８はガス噴出板６内に数十から数百個設けている。また、ガス流路５の一部であるガス溜り高さＫは２０ｍｍ、ガス噴出板６の厚さＬは０．７５ｍｍ、異形被処理物１１−ｂにおける被処理面の最大高低差Ｍは１ｍｍ、ガス噴出面７と被処理面のなす距離Ｎは０．５ｍｍとし、異形被処理物１１−ｂの外周はΦ４０ｍｍとした。

上記のプラズマ処理方法および装置により、異形被処理物１１−ｂの被処理面全面でプラズマ１０を生成することが可能となった。

処理速度と面内均一性を評価するために、被処理面の中央部とΦ３８ｍｍ位置の外周部４点の計５点において、フォトレジストのアッシングレートを測定した。

５点測定の平均で、アッシングレートは０．９３μｍ／ｍｉｎ、面内均一性は±４．９％と非常に高速で均一性よくプラズマ処理することができた。

以上、第９の実施形態で示したように、本論の課題が改善された理由は、電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）の大きい箇所でも充分なプラズマ密度を確保でき、平面でない被処理面全面にわたって、プラズマ密度が均一な状態でプラズマ処理を実施できたからである。

ここで、大気圧近傍の圧力下で、かつ被処理面内において電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）が異なる場合に、プラズマ密度の均一性が保たれない原因は次の２点であると考えられる。

▲１▼パッシェンの法則で知られるように、電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）が大きいほど放電開始電圧が高くなり、プラズマ密度が低下する。

▲２▼電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）が大きいほどアーク放電に移行しやすく、均一なプラズマが生成し難い。

これらより、電極間ギャップの大きい箇所では大気圧下でも放電開始電圧が低く、他のガス種に比べてプラズマ密度を向上させやすい不活性ガスのガス密度を高くすることが必要となる。

したがって本実施形態のように、電極間ギャップの大きい箇所でガス噴出口の数を密にして、電極間ギャップの小さい箇所でガス噴出口の数を疎にすることにより、結果としてガス流量もしくは不活性ガス濃度を大きくすることができ、不活性ガス濃度の向上および電極表面の冷却に寄与し、平面でない被処理面全面にわたって、プラズマ密度が均一な状態でプラズマ処理を実施できたと考えられる。

（実施の形態１０）
以下、本発明の第１０実施形態について、図１２乃至図１４を参照して説明する。

図１２は本発明の第１０実施形態におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。図１２において、上部電極１と下部電極２を設け、下部電極２上に、反りを有するガラス基板としての異形被処理物１１−ｃを載置可能な構造となっており、処理ガス供給装置４、ガス流路５およびガス噴出板６と、ガス噴出板６上のガス噴出面７と、ガス噴出面７の面内に設けた複数のガス噴出口８を経由して、異形被処理物１１−ｃに対して処理ガスを供給可能な構造となっている。また、上部電極１には高周波電源９を連結し下部電極２を接地電位とすることで両電極間に高周波電力を印加可能な構造となっており、高周波電源９より電力を供給することで、異形被処理物１１−ｃの被処理面にプラズマ１０を生成できる。この時、プラズマ１０より発生する光を、下部電極２に設けた透光窓１３を介して検出器１４で検出でき、発光分光ユニット１５により発光強度を算出することができる。また、レール１６上で検出器１４を走査し、任意の場所で発光を検出することにより、ある特定の波長の発光強度分布を得ることができる。

また、図１２に示したプラズマ処理装置は、ガス流路５において、第１実施形態で用いたプラズマ処理装置と異なっており、各ガス流路５−ａ乃至５−ｆの間に仕切りを備えることで各ガス供給装置４から供給される処理ガスが、ガス噴出口８より噴出されるまで混合されない構造になっている。

なお、図１３は第１０実施形態でのガス噴出面７の平面の模式図を示したものであり、ほぼ正方形となっている。また図１２は、図中ＣＣにおける断面図である。

この装置によるプラズマ処理の一例として、下部電極２上に異形被処理物１１−ｃを載置し、全ての処理ガス供給装置４よりＨｅ＝１０００ｓｃｃｍを供給し、高周波電源９より電力を１２０Ｗ供給することで、上部電極１と被処理物３の間にプラズマ１０を生成した。次に、検出器１４をＸ方向走査しつつ、プラズマ１０からの発光のうち７０６ｎｍの波長を検出し、図１４に示すような検出時間に対する波長７０６ｎｍの発光強度分布を描いた。さらに、図１４の凸型の分布をフラットにするように、ガス供給装置４から供給するガス流量を表７に示す値に再調節し（この時にＨｅガスだけでなく、Ｏ₂ガスも供給し）、被処理面上にフォトレジスト膜を塗布した異形被処理物１１−ｃをプラズマ処理した。このようにして、検出器１４がＸ方向に走査した後でＺ方向にある距離だけ移動し、再びＸ方向に走査して、発光強度分布を描いてガス流量を再調節するという動作を繰り返すことで、ガス流量を再調整しつつ異形被処理物１１−ｃの全面をプラズマ処理した。

なお、図１２および図１３では簡略化しているが、実際には、ガス噴出口８の開口部のサイズをΦ０．５ｍｍとしており、ガス噴出口８はガス噴出板６内に数十から数百個設けている。また、ガス流路５の一部であるガス溜り高さＫは２０ｍｍ、ガス噴出板６の厚さＬは０．７５ｍｍ、異形被処理物１１−ｃにおける被処理面の最大高低差Ｍは０．５ｍｍ、ガス噴出面７と被処理面のなす距離Ｎは０．５ｍｍとし、異形被処理物１１−ｃの外形は□１００ｍｍとした。

上記のプラズマ処理方法および装置により、異形被処理物１１−ｃの被処理面全面でプラズマ１０を生成することが可能となった。

処理速度と面内均一性を評価するために、被処理面の中央部と□９０ｍｍ位置の外周部８点の計９点において、フォトレジストのアッシングレートを測定した。

９点測定の平均で、アッシングレートは１．２８μｍ／ｍｉｎ、面内均一性は±２．９％と非常に高速で均一性よくプラズマ処理することができた。

以上、第１０実施形態で示したように、本論の課題が改善された理由は、電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）の大きい箇所でも充分なプラズマ密度を確保でき、平面でない被処理面全面にわたって、プラズマ密度が均一な状態でプラズマ処理を実施できたからである。

ここで、大気圧近傍の圧力下で、かつ被処理面内において電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）が異なる場合に、プラズマ密度の均一性が保たれない原因は次の２点であると考えられる。

▲１▼パッシェンの法則で知られるように、電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）が大きいほど放電開始電圧が高くなり、プラズマ密度が低下する。

▲２▼電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）が大きいほどアーク放電に移行しやすく、均一なプラズマが生成し難い。

これらより、電極間ギャップの大きい箇所では大気圧下でも放電開始電圧が低く、他のガス種に比べてプラズマ密度を向上させやすい不活性ガスのガス密度を高くすることが必要となる。

したがって本実施形態のように、電極間ギャップの大きい箇所でガス噴出口の数を密にして、電極間ギャップの小さい箇所でガス噴出口の数を疎にすることにより、結果としてガス流量もしくは不活性ガス濃度を大きくすることができ、不活性ガス濃度の向上および電極表面の冷却に寄与し、平面でない被処理面全面にわたって、プラズマ密度が均一な状態でプラズマ処理を実施できたと考えられる。

（実施の形態１１）
以下、本発明の第１１実施形態について、図１２および図１５を参照して説明する。

本発明の第１１実施形態におけるプラズマ処理装置の構成は第１０実施形態と同等のものであり、その断面図を図１２に示す。また、図１２における装置の説明は第１０実施形態と同等であるため、ここでは省略する。

また、図１５は第１１実施形態でのガス噴出面７の平面の模式図を示したものであり、第１０実施形態と異なり、Ｚ方向の長さを小さくした長方形となっている。なお図１２は、図中ＤＤにおける断面図である。

この装置によるプラズマ処理の一例として、下部電極２上に異形被処理物１１−ｃを載置し、全ての処理ガス供給装置４よりＨｅ＝１０００ｓｃｃｍを供給し、高周波電源９より電力を１２０Ｗ供給することで、上部電極１と被処理物３の間にプラズマ１０を生成した。次に、第１０実施形態と同様にして検出器１４をＸ方向走査しつつ、プラズマ１０からの発光のうち７０６ｎｍの波長を検出し、検出時間に対する波長７０６ｎｍの発光強度分布を描いた。さらに、発光強度分布をフラットにするように、ガス供給装置４から供給するガス流量を表８に示す値に再調節し（この時にＨｅガスだけでなく、Ｏ₂ガスも供給し）、被処理面上にフォトレジスト膜を塗布した異形被処理物１１−ｃをプラズマ処理した。なお本発明では、上記のような発光強度の検出とガス流量の再調節を定期的に繰り返しつつ、プラズマ源を１０ｍｍ／ｓの速度でＺ方向に移動することで、異形被処理物１１−ｃの全面をプラズマ処理した。

なお、図１２および図１５では簡略化しているが、実際には、ガス噴出口８の開口部のサイズをΦ０．５ｍｍとしており、ガス噴出口８はガス噴出板６内に数十から数百個設けている。また、ガス流路５の一部であるガス溜り高さＫは２０ｍｍ、ガス噴出板６の厚さＬは０．７５ｍｍ、異形被処理物１１−ｃにおける被処理面の最大高低差Ｍは０．５ｍｍ、ガス噴出面７と被処理面のなす距離Ｎは０．５ｍｍとし、異形被処理物１１−ｃの外形は□１００ｍｍとした。

上記のプラズマ処理方法および装置により、異形被処理物１１−ｃの被処理面全面でプラズマ１０を生成することが可能となった。

処理速度と面内均一性を評価するために、被処理面の中央部と□９０ｍｍ位置の外周部８点の計９点において、フォトレジストのアッシングレートを測定した。

９点測定の平均で、アッシングレートは１．３３μｍ／ｍｉｎ、面内均一性は±３．８％と非常に高速で均一性よくプラズマ処理することができた。

また、プラズマ源を移動させつつプラズマ処理を実施しても、被処理物表面を均一にプラズマ処理することができた。

以上、第１１実施形態で示したように、本論の課題が改善された理由は、電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）の大きい箇所でも充分なプラズマ密度を確保でき、平面でない被処理面全面にわたって、プラズマ密度が均一な状態でプラズマ処理を実施できたからである。

ここで、大気圧近傍の圧力下で、かつ被処理面内において電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）が異なる場合に、プラズマ密度の均一性が保たれない原因は次の２点であると考えられる。

▲１▼パッシェンの法則で知られるように、電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）が大きいほど放電開始電圧が高くなり、プラズマ密度が低下する。

▲２▼電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）が大きいほどアーク放電に移行しやすく、均一なプラズマが生成し難い。

これらより、電極間ギャップの大きい箇所では大気圧下でも放電開始電圧が低く、他のガス種に比べてプラズマ密度を向上させやすい不活性ガスのガス密度を高くすることが必要となる。

したがって本実施形態のように、電極間ギャップの大きい箇所でガス噴出口の数を密にして、電極間ギャップの小さい箇所でガス噴出口の数を疎にすることにより、結果としてガス流量もしくは不活性ガス濃度を大きくすることができ、不活性ガス濃度の向上および電極表面の冷却に寄与し、平面でない被処理面全面にわたって、プラズマ密度が均一な状態でプラズマ処理を実施できたと考えられる。

以上、本発明の実施形態において、被処理物として中央部にただ１つの極大もしくは極小を有する場合のみ例示したが、これに限らず、極大および極小部が中心から外れていても本実施形態と同等の効果を得ることができる。また、極大および極小部がただ１つである場合、簡単で安価な部材で装置を構成できる点で好ましいが、これに限らず、極大および極小部が複数ある場合においても本実施形態と同等の効果を得ることができる。さらに、被処理面が平面であっても本発明を用いることができる。この場合、被処理物面を所望の分布を持って不均一に処理することに格別の効果を奏する。

また、本発明の実施形態において、不活性ガス濃度が９５％以上の処理ガスの場合のみ例示したが、不活性ガスが少なすぎるとプラズマ密度の著しい低下を招くため、不活性ガス濃度は概ね５０％以上がよい。また、不活性ガスが多すぎると化学反応性に乏しくなり処理速度が著しく低下するため、不活性ガス濃度は概ね９９．９％以下がよい。

本発明の実施形態において、ガス噴出口の開口断面積の大きさが０．０３１ｍｍ²から０．５０３ｍｍ²の範囲で例示したが、断面積が大きすぎると面内で流量差および濃度差を生成させることが困難になるため、開口断面積は概ね４．０００ｍｍ²以下がよい。また、小さすぎると作製段階での加工が困難になるため、開口断面積は概ね０．００７ｍｍ²以上がよい。

また、本発明の実施形態において、ガス流路の長さが１．０ｍｍから３．０ｍｍの範囲で例示したが、長過ぎると面内で流量差および濃度差を生成させることが困難になるため、ガス流路長さは概ね１０．０ｍｍ以下がよい。また、小さすぎると作製段階での加工が困難になるため、ガス流路長さは概ね０．５ｍｍ以上がよい。

また、本発明の実施形態において、被処理面がフォトレジストの場合のみ例示したが、これに限らず、有機物を主成分とした物質の除去やクリーニング、シリコンやシリコン酸化物などの無機物や金属物質の加工、成膜および表面処理など、様々な被処理面へのプラズマ処理に対して本発明と同等の効果を得ることができる。

また、本発明の実施形態において、被処理物として中央部にただ１つの極大もしくは極小を有する形状を例示したが、これは例えば、ＭｇやＡｌからなる金属成形品、および樹脂や酸化物からなる光学成形品などの金型に対して格別の効果を奏する。また、部品を実装する前後のプリント基板、特にはんだ接合部の表面処理、あるいは、デジタルマイクロミラーデバイスやシリコンマイクといったＭＥＭＳデバイス、さらには、薄型プリント基板やディスプレイパネルのように比較的平面度の低い被処理物（反り、ねじれの大きい被処理物）などにも適用でき、本発明と同等の効果を得ることができる。

なお、本発明の実施形態において、ガス噴出面と被処理面のなす距離（電極と被処理物間のギャップ）を０．５ｍｍ以上の場合を例示したが、一般的に大気圧下で安定なプラズマを生成するためには、この距離は概ね０．０５ｍｍ以上５ｍｍ以下がよい。さらに、本発明の実施形態において、被処理面の高低差が１．０ｍｍから１．５ｍｍの範囲のみ例示したが、高低差が小さすぎると本発明を用いなくとも均一な処理が実現できるため、被処理面の高低差は概ね０．３ｍｍ以上がよい。また大きすぎるとプラズマを安定に生成し難くなるため、概ね５ｍｍ以下がよい。

なお、本発明の実施形態において、プラズマからの発光をモニタリングし、ガス流量を再調節して均一なプラズマを生成する際に、基板が凸型に反った被処理物のみについて例示したが、これに限らない。発光分光法などでプラズマ密度分布に相当する量をモニタリングすることと、ガス流量、流速および濃度などを独立した複数ガス系統で調節することにより、様々な形状の被処理物に対して、迅速に、均一なプラズマを生成することができ、本発明と同等の効果を得ることができる。

なお、本発明の実施形態において、プラズマからの発光をモニタリングし、ガス流量を再調節して均一なプラズマを生成する際に、基板がガラスである場合についてのみ例示したが、これに限らない。例えば、波長１５０ｎｍから９５０ｎｍの間のいずれかの波長における光の透過率が３０％以上であれば、本発明と同等の効果を得ることができる。なおこの場合、特定の波長しか透過しないような材料においても、その波長を放出しうるガスを選定し、不活性ガスに添加することでプラズマからの光として検出できる。

なお、本発明の実施形態においてプラズマからの発光をモニタリングし、ガス流量を再調節して均一なプラズマを生成する際に、プラズマ源が平行平板電極による容量結合型の場合についてのみ例示したが、これに限らず他の方式のプラズマ源を用いてもよい。例えば、図１６に示すような、コイル電極による誘導結合型においても、ノズルを複数用いて、且つ各々のノズルのガス流量、流速および濃度を独立に調節することにより、様々な形状の被処理物に対して、迅速に、均一なプラズマを生成することができ、本発明と同等の効果を得ることができる。

本発明のプラズマ処理方法および装置は、平面でない被処理面に対して、全面を均一に一括処理することで処理時間を短縮でき、簡易的な構造あるいは汎用性の高い構造とすることで装置コストを低減できるプラズマ処理方法および装置を提供でき、プリント基板、電子部品、半導体、光学部品関連、ディスプレイ、とりわけ被処理面が平面でない被処理物に対して、被処理面を均一にエッチング、成膜および表面処理するといった用途にも適用できる。

本発明の第１および第３実施形態におけるプラズマ処理装置の断面図 本発明の第２および第４実施形態におけるプラズマ処理装置の断面図 本発明の第５実施形態におけるプラズマ処理装置の断面図 本発明の第５実施形態におけるプラズマ処理装置の断面拡大図 本発明の第６実施形態におけるプラズマ処理装置の断面図 本発明の第６実施形態におけるプラズマ処理装置の断面拡大図 本発明の第７実施形態におけるプラズマ処理装置の断面図 本発明の第８実施形態におけるプラズマ処理装置の断面図 本発明の第９実施形態におけるプラズマ処理装置の断面図 本発明の第９実施形態におけるガス噴出面の模式図 本発明の実施形態および従来例におけるガス噴出面の模式図 本発明の第１０実施形態におけるプラズマ処理装置の断面図 本発明の第１０実施形態におけるガス噴出面の模式図 本発明の第１０実施形態における発光強度分布を示す図 本発明の第１１実施形態におけるガス噴出面の模式図 誘導結合型プラズマ源におけるプラズマ処理装置の断面図 第１の従来例におけるプラズマ処理装置の断面図 第２の従来例におけるプラズマ処理装置の断面図 第３の従来例におけるプラズマ処理装置の断面図 第４の従来例におけるプラズマ処理装置の断面図

符号の説明

１ 上部電極
２ 下部電極
３ 被処理物
４ 処理ガス供給装置
５ ガス流路
６ ガス噴出板
７ ガス噴出面
８ ガス噴出口
９ 高周波電源
１０ プラズマ
１１ 異形被処理物
１２ モーターユニット

Claims (26)

1. 一対の電極間の少なくとも一方に誘電体を設け、一方の電極上に被処理物を載置し、前記電極間に処理用ガスを供給しつつ電極間に高周波電力を供給することで、電極間に大気圧近傍の圧力下でプラズマを生成させ、前記被処理物を処理するプラズマ処理方法において、前記被処理物は少なくとも非平面形状の被処理面を有し、かつ被処理面に照射されるプラズマ状態のガスの流速を被処理面内で不均一にすることで前記被処理物を処理すること
   を特徴とするプラズマ処理方法。
2. 処理用ガスは複数系統で供給し、１つ以上のガス系統でガスの供給流量が異なることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理方法。
3. 被処理面と電極のなす距離が大きい領域ではプラズマ状態のガスの流速を大きくし、被処理面と電極のなす距離が小さい領域ではプラズマ状態のガスの流速を小さくすることを特徴とする請求項２記載のプラズマ処理方法。
4. 一対の電極間の少なくとも一方に誘電体を設け、一方の電極上に被処理物を載置し、前記電極間に処理用ガスを供給しつつ電極間に高周波電力を供給することで、電極間に大気圧近傍の圧力下でプラズマを生成させ、前記被処理物を処理するプラズマ処理方法において、プラズマ状態のガスが不活性ガスを含み、かつ不活性ガスの濃度を被処理面内で不均一にすること
   を特徴とするプラズマ処理方法。
5. 処理用ガスは複数系統で供給し、被処理面の形状に合わせて、不活性ガスの濃度が面内で不均一になるように、１つ以上のガス系統で不活性ガス濃度が異なることを特徴とする請求項４記載のプラズマ処理方法。
6. 一対の電極間の少なくとも一方に誘電体を設け、一方の電極上に被処理物を載置し、前記電極間に処理用ガスを供給しつつ電極間に高周波電力を供給することで、電極間に大気圧近傍の圧力下でプラズマを生成させ、前記被処理物を処理するプラズマ処理方法において、プラズマ状態となる直前に処理用ガスを遠心分離し、不活性ガスの濃度を被処理面内で不均一にすること
   を特徴とするプラズマ処理方法。
7. 遠心分離は、電極内部のガス流路と被処理面にガスを供給するガス噴出面を備えるプラズマ処理装置を用い、ガス噴出面およびガス流路を内部に含む電極を回転させることで処理用ガスを分離させることを特徴とする請求項６記載のプラズマ処理方法。
8. 被処理面の形状と、処理ガス中の反応ガス種の比重の両条件によって、不活性ガス種を変えることを特徴とする請求項６記載のプラズマ処理方法。
9. 被処理面内で、被処理面と電極のなす距離が大きい領域では不活性ガスの濃度を高くし、被処理面と電極のなす距離が小さい領域では不活性ガスの濃度を低くすることを特徴とする請求項４または６に記載のプラズマ処理方法。
10. 平面でない被処理面は、中心部近傍で極大もしくは極小を有する凹凸形状をなすことを特徴とする請求項１，４及び６の何れか一項に記載のプラズマ処理方法。
11. 平面でない被処理面は、面内で１つの極大もしくは極小部を有することを特徴とする請求項１，４及び６の何れか一項に記載のプラズマ処理方法。
12. 処理用ガスが不活性ガスを５０％以上の割合で含むことを特徴とする請求項１，４及び６の何れか一項に記載のプラズマ処理方法。
13. 処理用ガスは不活性ガスを９９．９％以下の割合で含むことを特徴とする請求項１，４及び６の何れか一項に記載のプラズマ処理方法。
14. 被処理面と電極のなす距離を１０μｍ以上とすることを特徴とする請求項１，４及び６の何れか一項に記載のプラズマ処理方法。
15. 一対の電極間の少なくとも一方に固体誘電体を設け、電極に連結可能な高周波電源と電極間に処理用ガスを供給できるガス供給装置を設け、電極内部のガス流路を経由して、被処理物の被処理面全面に処理用ガスを供給することが可能なガス噴出面を設けたプラズマ処理装置において、
    ガス噴出面が複数のガス噴出口を備え、全てのガス噴出口のうち開口断面積の大きさが異なるものを１つ以上備えること
    を特徴とするプラズマ処理装置。
16. ガス噴出口の開口断面積の大きさが、ガス噴出面内の中心部から外周部に向かって段階的に大きく、もしくは小さくなることを特徴とする請求項１５記載のプラズマ処理装置。
17. 一対の電極間の少なくとも一方に固体誘電体を設け、電極に連結可能な高周波電源と電極間に処理用ガスを供給できるガス供給装置を設け、電極内部のガス流路を経由して、被処理物の被処理面全面に処理用ガスを供給することが可能なガス噴出面を設けたプラズマ処理装置において、
    ガス噴出面が複数のガス噴出口を備え、全てのガス噴出口のうち電極内部のガス流路の長さが異なるものを１つ以上備えること
    を特徴とするプラズマ処理装置。
18. ガス噴出面内において、電極内部のガス流路の長さが、中心部から外周部に向かって段階的に長く、もしくは短くなることを特徴とする請求項１７記載のプラズマ処理装置。
19. 単位面積あたりにおけるガス噴出口の開口断面積の総和が、ガス噴出面内全面でほぼ一定であることを特徴とする請求項１５または１７に記載のプラズマ処理装置。
20. 一対の電極間の少なくとも一方に固体誘電体を設け、電極に連結可能な高周波電源と電極間に処理用ガスを供給できるガス供給装置を設け、電極内部のガス流路を経由して、被処理物の被処理面全面に処理用ガスを供給することが可能なガス噴出面を設けたプラズマ処理装置において、
    ガス噴出面が複数のガス噴出口を備え、ガス噴出口の数が粗な部分と密な部分を設けていること
    を特徴とするプラズマ処理装置。
21. ガス噴出面内において、ガス噴出口の数の粗密が、中心部から外周部に向かって段階的に疎に、もしくは密になることを特徴とする請求項２０記載のプラズマ処理装置。
22. 一対の電極間の少なくとも一方に固体誘電体を設け、電極間に処理用ガスを供給しつつ高周波電力を供給することで、大気圧近傍の圧力下でプラズマを生成し、プラズマ状態のガスを被処理物に対して照射し、平面でない被処理面をプラズマ処理する方法において、
    プラズマから放出され、被処理物を透過し、且つ１５０ｎｍから９５０ｎｍの間のいずれかの波長の光を光検出器で検出しつつ、被処理物の表面を処理すること
    を特徴とするプラズマ処理方法。
23. 電極と光検出器の相対位置を変化させつつ検出した光を分光し、相対位置に対する所望の波長の強度の大きさのプロファイルを記録することを特徴とする請求項２２記載のプラズマ処理方法。
24. プロファイルの形状からガスの流速、流量あるいは濃度を再計算し、プラズマ条件にフィードバックして、ガスの流速、流量あるいは濃度を変化させることを特徴とする請求項２３記載のプラズマ処理方法。
25. 処理用ガスは複数系統で供給し、フィードバックされた発光強度プロファイルを相対位置に対して均一になるように、１つ以上のガス系統で処理用ガスの供給流量、流速および不活性ガス濃度を変化させることを特徴とする請求項２４記載のプラズマ処理方法。
26. 被処理物は、１５０ｎｍから９５０ｎｍの間のいずれかの波長の光に対する透過率が３０％以上であることを特徴とする請求項２２記載のプラズマ処理方法。

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