JP2008060496A - プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの処理領域の全体にわたって、ほぼ均一な加工量でエッチング加工を施す
ことができるプラズマ処理装置、および、かかるプラズマ処理装置を用いて、処理領域に
エッチング加工を施すプラズマ処理方法を提供すること。
【解決手段】プラズマ処理装置１は、大気圧（常圧）プラズマの作用により、ワーク１０
に対してエッチング加工を施す装置であって、ワーク１０を支持する第１の電極２と、ワ
ーク１０を介して第１の電極２と対向して設けられた第２の電極３と、ガスＧを供給する
ガス供給部５と、供給されたガスＧをプラズマ化するように、両電極２、３間に高周波電
圧を印加する電源回路４とを備えている。そして、第２の電極３のワーク１０に臨む面が
扇形をなしており、この扇形の弧と反対側にある頂点を回動中心として、第２の電極３が
回動可能に設けられている。そして、第２の電極３を回転させつつエッチング加工を施す
ことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関する。

従来、ワークの表面にプラズマ処理を施す装置が知られている（例えば、特許文献１参
照）。
特許文献１には、プラズマをワークに対して局所的に噴射し、ワークとプラズマとの反
応によって生じた反応生成物を除去することにより、ワークをエッチング加工する方法が
開示されている。

図７は、従来の大気圧付近でのプラズマ処理装置を模式的に示す図である。
図７に示すプラズマ処理装置１００は、ワーク１１０を支持するステージ１２０と、ワ
ーク１１０を介してステージ１２０と対向して配置され、ワーク１１０に向けてプラズマ
を噴射するノズル１３０と、ノズル１３０にガスを供給するガス供給装置１４０と、ノズ
ル１３０にマイクロ波を供給するマイクロ波発振器１５０とを有する。また、ステージ１
２０およびノズル１３０の噴射口は、チャンバー１６０内に設けられており、チャンバー
１６０内は、排気ポンプ１７０により排気されている。
このようなプラズマ処理装置１００では、噴霧されたプラズマがワーク１１０を構成す
る材料と反応して、エッチング加工がなされる。

図８は、従来のプラズマ処理装置を用いてワークにエッチング加工を施したときに形成
される凹部を示す縦断面図である。
図７に示すプラズマ処理装置１００では、ノズル１３０の噴射口の中心部における加工
速度が、縁部における加工速度より大きくなる傾向を示す。このため、このようなプラズ
マ処理装置１００を用いて形成された凹部１１５は、図８に示すように、その中心部と縁
部との加工速度の差に伴って、内径が下方に向かって漸減する略円錐状をなす。すなわち
、プラズマ処理装置１００には、処理領域を全体にわたって均一な加工量で加工すること
ができないという問題がある。

また、図９は、従来の大気圧付近でのプラズマ処理装置の他の構成例を模式的に示す図
である。
図９に示すプラズマ処理装置２００は、ワーク２１０を支持する第１の電極２２０と、
ワーク２１０を介して第１の電極２２０と対向して配置された第２の電極２３０と、第１
の電極２２０と第２の電極２３０との間に高周波電圧を印加する電源２４１を備えた電源
回路２４０と、ワーク２１０と第２の電極２３０との間に所定のガスを供給するガス供給
部２５０とを有する。

このようなプラズマ処理装置２００では、ワーク２１０と第２の電極２３０との間にエ
ッチング用のガスＧを供給しつつ、第１の電極２２０と第２の電極２３０との間に高周波
電圧を印加すると、ワーク２１０と第１の電極２２０との間にプラズマが生成される。こ
のプラズマやプラズマ中に含まれる活性化原子（ラジカル）がワーク２１０と反応して、
ワーク２１０の全面にわたってエッチング加工を施すことができる。
しかしながら、プラズマ処理装置２００においても、第２の電極２３０の中心部におけ
る加工速度と縁部における加工速度とに差があるため、ワーク２１０の全面にわたって均
一な加工量で加工することができない。

特開平１１−６７７３６号公報

本発明の目的は、ワークの処理領域の全体にわたって、ほぼ均一な加工量でエッチング
加工を施すことができるプラズマ処理装置、および、かかるプラズマ処理装置を用いて、
処理領域にエッチング加工を施すプラズマ処理方法を提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のプラズマ処理装置は、第１の電極と、
ワークを介して、前記第１の電極と対向して設けられた第２の電極と、
前記第２の電極と前記ワークとの間隙にガスを供給するガス供給手段と、
前記間隙に供給されたガスをプラズマ化するように、前記第１の電極と前記第２の電極
との間に高周波電圧を印加する電源を備えた電源回路とを有し、
前記プラズマ化で発生したプラズマにより、前記ワークの処理面にエッチング加工を施
すプラズマ処理装置であって、
前記第２の電極の前記処理面に臨む面が扇形またはそれに類似する形状をなし、前記面
の前記扇形の弧と反対側にある頂点付近を回動中心として、前記第２の電極が回動可能に
設けられており、
前記第２の電極を回転させつつ、前記エッチング加工を施すことを特徴とする。
これにより、前記ワークの処理領域の全体にわたって、ほぼ均一な加工量で前記エッチ
ング加工を施すことができるプラズマ処理装置が得られる。

本発明のプラズマ処理装置では、前記第１の電極が、前記ワークの前記処理面と反対側
の面全体を覆うように設けられており、
前記第２の電極は、１回転する際に通過する円形の領域が、前記処理面全体を覆うよう
に設けられていることが好ましい。
これにより、前記ワークの全体にわたって前記エッチング加工を施すことができる。

本発明のプラズマ処理装置では、前記第１の電極が、前記ワークの前記処理面と反対側
の面のうち、少なくとも前記エッチング加工を施す処理領域を覆うように設けられており
、
前記第２の電極は、１回転する際に通過する円形の領域が、前記処理領域を選択的に覆
うように設けられていることが好ましい。
これにより、前記処理面から突出した凸部を確実に除去して、前記処理面を高精度に平
坦化したり、前記処理面に、底面がほぼ平坦な凹部を形成したりすることができる。

本発明のプラズマ処理装置では、回動中心を共有する複数個の前記第２の電極を有する
ことが好ましい。
これにより、前記第２の電極の個数を設定することにより、前記エッチング加工の加工
速度を容易に調整することができる。また、複数個の前記第２の電極の配置を考慮するこ
とにより、前記回動中心に対する前記第２の電極のバランスを向上させることができ、前
記第２の電極を安定して回転させることができる。

本発明のプラズマ処理装置では、前記各第２の電極は、前記処理面からの離間距離がほ
ぼ同一であることが好ましい。
これにより、前記各第２の電極の加工量がほぼ同等となり、高い加工精度で前記エッチ
ング加工を施すことができる。
本発明のプラズマ処理装置では、前記第２の電極と前記処理面との離間距離を設定する
ことにより、前記エッチング加工の加工速度を調整することが好ましい。
これにより、前記エッチング加工の加工速度をより容易に調整することができる。

本発明のプラズマ処理装置では、１個または複数個の前記第２の電極において、前記各
扇形の中心角の合計を設定することにより、前記エッチング加工の加工速度を調整するこ
とが好ましい。
これにより、前記エッチング加工の加工速度をより容易に調整することができる。
本発明のプラズマ処理装置では、１個または複数個の前記第２の電極において、前記各
扇形の中心角の合計が、５〜１８０°であることが好ましい。
これにより、前記第２の電極の小型化・軽量化を確実に図りつつも、十分な加工速度で
前記エッチング加工を施すことができる。また、前記ワークの中心付近に対応する領域へ
のプラズマの集中が確実に防止されるため、前記処理面をより均一にエッチング加工する
ことができる。

本発明のプラズマ処理装置では、前記第２の電極の回転速度は、１〜１０００ｄｅｇ／
ｓｅｃであることが好ましい。
これにより、前記ワークと前記第２の電極との間隙におけるガス分布が不均一になるの
を防止しつつ、前記処理面に対してムラなく前記エッチング加工を施すことができる。
本発明のプラズマ処理装置では、前記ガス供給手段は、前記ガスを前記第２の電極から
噴出させるよう構成されていることが好ましい。
これにより、前記ワークと前記第２の電極との間隙におけるガス分布がより均一なもの
となる。その結果、この間隙において発生するプラズマの濃度がより均一なものとなり、
前記処理面の全体にわたって前記エッチング加工の加工量が特に均一になる。

本発明のプラズマ処理方法は、本発明のプラズマ処理装置を用い、前記処理面に対して
円形にエッチング加工を施すことを特徴とする。
これにより、処理領域に、ほぼ均一な加工量で前記エッチング加工を施すことができる
。
本発明のプラズマ処理方法では、前記エッチング加工の途中で、前記第２の電極の回転
速度を変化させることが好ましい。
これにより、例えば、途中で前記回転速度を高くすることにより、前記エッチング加工
の加工精度を高め、仕上げ加工を行うことができる。

以下、本発明のプラズマ処理装置について、図示の好適実施形態に基づいて詳細に説明
する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明のプラズマ処理装置の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明のプラズマ処理装置の第１実施形態を模式的に示す斜視図、図２は、図
１に示すプラズマ処理装置のワーク周辺を拡大して示す平面図および縦断面図である。な
お、以下の説明では、図１および図２（ｂ）中の上側を「上」、下側を「下」と言う。

図１に示すプラズマ処理装置１は、大気圧（常圧）プラズマの作用により、ワークに対
してエッチング加工（またはアッシング加工）を施すプラズマ処理装置であって、ワーク
１０を支持する第１の電極２と、第２の電極３と、電源回路４と、ガス供給部（ガス供給
手段）５とを有する。以下、各部について詳細に説明する。
ここで、プラズマ処理装置１の説明に先立って、プラズマ処理装置１によりエッチング
加工を施すワーク１０について説明する。
ワーク１０は、プラズマ処理装置１により、上面（以下、「処理面」とも言う。）１１
にエッチング加工を施されるものである。

このようなワーク１０を構成する材料としては、後に詳述するプラズマ中に含まれる活
性化原子（ラジカル）と反応し得る材料が挙げられる。
かかる材料としては、例えば、Ｓｉ、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４のようなシリコン
系材料、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗ、またはこれ
らの金属を含む合金のような各種金属系材料、ポリオレフィン、ポリイミドのような有機
系材料、石英ガラス、ホウケイ酸ガラスのようなガラス材料、Ｃ、ＧａＡｓ等が挙げられ
る。

ワーク１０の平面視形状は、特に限定されず、長方形、正方形、円形、長円形等とされ
るが、本実施形態では、図１に示すように円形をなしている。
第１の電極２は、ワーク１０の下面（後述する処理面１１と反対側の面）全体を支持し
ている。これにより、ワーク１０が不本意に変形しないよう支持することができ、また、
ワーク１０の全体にわたって電界を付与することができる。

一方、第２の電極３は、ワーク１０を介して、第１の電極２と対向して配置されている
。
この第１の電極２と第２の電極３との間には、後述する電源回路４により高周波電圧が
印加される。電極間に高周波電圧が印加されると、ワーク１０と第２の電極３との間に存
在するガス分子が電離して、プラズマを発生させることができる。

なお、第２の電極３については、後に詳述する。
このような第１の電極２および第２の電極３は、導電性の材料、例えば、銅等の金属材
料で構成されている。
また、第２の電極３の下面および側面は、それぞれ誘電体層（図示せず）で覆われてい
るのが好ましい。これにより、第２の電極３に火花放電が生じるのを防止することができ
る。その結果、火花放電によってプラズマ処理装置１に不具合が生じるのを防止すること
ができる。

誘電体層を構成する材料としては、できるだけ誘電率の高い材料であるのが好ましく、
例えば、アルミナ、ジルコニアのような各種セラミックス材料や、石英ガラス、ホウケイ
酸ガラスのような各種ガラス材料等が挙げられる。
また、誘電体層の厚さは、特に限定されないが、０．５〜１０ｍｍ程度であるのが好ま
しく、１〜３ｍｍ程度であるのがより好ましい。

電源回路４は、第１の電極２と第２の電極３との間に高周波電圧を印加する。これによ
り、第１の電極２と第２の電極３との間隙には、高い周波数で向きが反転する電界が誘起
される。
このような電源回路４は、高周波電源４１と、高周波電源４１と第１の電極２とを接続
する配線４２と、高周波電源４１と第２の電極３とを接続する配線４３と、整合器（マッ
チングボックス）４４と、電源回路４を開閉するスイッチ４５とを有する。

高周波電圧の周波数は、特に限定されないが、１ｋＨｚ〜１００ＭＨｚ程度であるのが
好ましく、１０〜６０ＭＨｚ程度であるのがより好ましい。これにより、プラズマを安定
して発生させることができる。
また、高周波電圧の出力は、第１の電極２および第２の電極３の面積に応じて異なるが
、１０Ｗ〜１０ｋＷ程度であるのが好ましく、５０Ｗ〜１ｋＷ程度であるのがより好まし
い。これにより、プラズマをより安定して発生させることができる。

ガス供給部５は、ワーク１０と第２の電極３との間に、所定のガスＧを供給するもので
ある。
図１に示すガス供給部５は、ワーク１０と第２の電極３との間に開口し、所定のガスを
噴出する開口部を備えたノズル５１と、このノズル５１に所定のガスＧを供給するガス供
給源５２と、ノズル５１とガス供給源５２とを接続する配管５３とを有する。また、配管
５３の途中には、配管５３を流れるガスの流量を調整する流量調整器５４が設けられてい
る。

このガス供給部５によって供給されるガスＧは、高周波電圧の作用により、含まれるガ
ス分子が電離してプラズマを生じるガスである。このようなガスとしては、例えば、キャ
リアガスと処理ガスとの混合ガス等が挙げられる。
このうち、キャリアガスとしては、例えば、Ｈｅガス、Ａｒガスのような希ガスが挙げ
られる。

一方、処理ガスとしては、エッチング加工を施すワーク１０を構成する材料に応じて、
異なる種類のガスが用いられる。
具体的には、ワーク１０の構成材料がシリコン系材料やガラス材料である場合、処理ガ
スとしては、例えば、ＣＦ_４、ＣＨＦ_３、ＣＨ_２Ｆ_２、Ｃ_２Ｆ_６、ＣＢｒＦ_３、ＳＦ_６、
ＮＦ_３、Ｃｌ_２、ＣＣｌ_４、ＳｉＣｌ_２、ＨＢｒのようなハロゲン系ガス等が挙げられる
。

また、ワーク１０の構成材料が金属系材料である場合、処理ガスとしては、例えば、Ｃ
Ｆ、ＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６、ＣＣｌ_２Ｆ_２、ＣＣｌ_２Ｆ_４、ＳＦ_６、Ｃｌ_２、ＢＣｌ_３、Ｓｉ
Ｃｌ_４、ＣＣｌ_４、ＢＢｒ_３、ＨＢｒ_３、ＨＩ、ＨＢｒのようなハロゲン系ガス等が挙げ
られる。
また、ワーク１０の構成材料が前述のような有機系材料である場合、処理ガスとしては
、例えば、Ｏ_２のような酸素系ガス、ＣＦ_４、ＳＦ_６のようなハロゲン系ガス等が挙げら
れる。

混合ガス中において処理ガスが占める割合（混合比）は、処理ガスやキャリアガスの種
類等によって若干異なるが、例えば、混合ガス中の処理ガスの割合を０．１〜１０ｖｏｌ
％程度に設定するのが好ましく、０．５〜５ｖｏｌ％程度に設定するのがより好ましい。
また、ガス供給部５から供給されるガスＧの流量は、０．１〜１０ｓｌｍ程度であるの
が好ましく、０．５〜５ｓｌｍ程度であるのがより好ましい。これにより、ガスの無駄な
消費を抑えつつ、面積の大きなワーク１０に対しても確実にエッチング加工を施すことが
できる。

ここで、本実施形態では、第２の電極３の処理面１１に臨む面（下面）３１が扇形をな
している。
この面３１は、図２に示すように、弧３１１と、この弧３１１と対向する位置にある頂
点３１２と、弧３１１の両端と頂点３１２とを接続する２つの動径３１３、３１３とを有
している。

このような第２の電極３を備えたプラズマ処理装置１において、ワーク１０と第２の電
極３との間に所定のガスを供給し、第２の電極３を回動させつつ、第１の電極２と第２の
電極３との間に高周波電圧を印加すると、高周波電圧の作用によりプラズマが発生する。
このプラズマやプラズマ中のラジカルは、ワーク１０と反応して反応生成物を生成する。
そして、この反応生成物が気化等によってワーク１０から脱離することにより、ワーク１
０の処理面１１にエッチング加工が施される。

ここで、従来、図７に示すようなプラズマ処理装置１００を用いてワーク１１０にエッ
チング加工を施す場合、ワーク１１０に対してノズル１３０を相対的に移動させると、移
動の軌跡に沿って、線状の加工痕が残存し、処理領域を全体にわたって均一な加工量で加
工することができなかった。
また、図９に示すようなプラズマ処理装置２００を用いてワーク２１０にエッチング加
工を施す場合、ワーク２１０と第２の電極２３０との間隙のうち、ワーク２１０の中心付
近に対応する領域にプラズマが集中し、この領域に対応するワーク２１０の加工量が増大
し易い傾向にあった。このため、ワーク２１０の中心部と縁部との間に加工量の差が生じ
、ワーク２１０の全面にわたって均一な加工量で加工することができなかった。

このような課題に対し、本発明者は、第２の電極３の処理面１１に臨む面３１を扇形と
し、この第２の電極３を扇形の弧と反対側にある頂点付近を回動中心として回転させつつ
、処理面１１にエッチング加工を施すことにより、前記課題を解決可能であることを見出
し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本実施形態では、第２の電極３は、前述したように、面３１が、弧３１１、
頂点３１２、および２つの動径３１３、３１３とで画成された扇形をなしている。

また、プラズマ処理装置１は、図１および図２に示すように、回動軸３２と、回動軸３
２の上端に設けられ、回動軸３２を回動駆動する駆動源３３とを有している。
そして、回動軸３２の下端には、第２の電極３の頂点３１２付近が固定されている。こ
れにより、第２の電極３は、回動軸３２を回動中心として、面３１が処理面１１に対して
平行に回転し得るようになっている。

また、本実施形態では、第２の電極３の回動中心とワーク１０の中心とがほぼ一致して
いる。また、各動径３１３、３１３の長さは、ワーク１０の中心から縁部までの距離（本
実施形態ではワーク１０の半径）とほぼ同等である。このため、回転する第２の電極３が
通過する領域３４は、図１に示すように、ワーク１０の全体を覆うようになっている。な
お、図１に示す点線は、領域３４の輪郭を示す仮想の線である。

また、駆動源３３には、制御部３５が接続されており、制御部３５により、駆動源３３
のＯＮ／ＯＦＦや、回動速度（角速度）を制御することができる。
このような第２の電極３では、面３１が扇形をなしているので、第２の電極３を頂点３
１２付近を回動中心として回転させたとき、処理面１１のいずれの箇所においても、その
箇所の上方に第２の電極３が滞在している時間（以下、単に「第２の電極３の滞在時間」
と言う。）がほぼ同等となる。また、この場合、第２の電極３（面３１）の形状作用によ
り、ワーク１０の中心付近に対応する領域には、プラズマが集中し難くなる。このため、
ワーク１０と第２の電極３との間に発生したプラズマと、ワーク１０を構成する材料との
反応頻度（反応確率）が、処理面１１の全体でほぼ均一となり、処理面１１の全体にわた
って、ほぼ均一な加工量でエッチング加工（またはアッシング加工）を施すことができる
。さらに、第２の電極３を回転させているので、その回転方向に沿ってエッチング加工の
加工量が平均化され、加工後の処理面１１の平坦化がさらに促進されることとなる。

その結果、例えば、板状のワーク１０の厚さを減少させる場合や、ワーク１０の上面に
設けられた被覆層を除去（アッシング）する場合に、これらの処理をワーク１０の全体に
わたってムラなく均一に行うことができる。
また、処理面１１の全体を覆うような電極に比べて、面積の小さい電極（第２の電極３
）を用いることができるので、第２の電極３の小型化および軽量化を図ることができる。
これにより、プラズマ処理装置１の小型化および低コスト化を図ることができる。

なお、第２の電極３は、扇形に類似する形状をなしていても、上述のような作用・効果
が同様に得られる。かかる形状は、具体的には、回動中心から外周に向かうほど幅が増大
するような形状である。この形状においては、外周が必ずしも円弧でなくてもよい。また
、回動中心から外周に向かう間において幅が増大する比率（増加率）は、一定であっても
よいが、途中で変化していてもよい。

ここで、第２の電極３の扇形をなす面３１の中心角∠Ａがそれぞれ異なる複数の第２の
電極３を用意しておき、必要に応じて、これらの第２の電極３から１つを選択して使用す
るようにしてもよい。このようにして面３１の中心角∠Ａを設定することにより、第２の
電極３の滞在時間を調整することができる。これにより、エッチング加工の加工速度をよ
り容易に調整することができる。
具体的には、中心角∠Ａを大きくすることにより、加工速度を高めることができる。ま
た、相対的に第２の電極３の回転速度を低下させても、十分な加工速度が得られる。この
ため、回転速度を低く設定して、ワーク１０と第２の電極３との間隙におけるガス分布を
安定に維持することができる。

一方、中心角∠Ａを小さくすると、加工速度が低下するものの、処理領域における加工
量の面内バラツキがより低減し、加工精度を若干高めることができる。したがって、中心
角∠Ａを設定することにより、エッチング加工の加工精度を調整することもできる。
なお、扇形をなす面３１の中心角∠Ａは、５〜１８０°程度であるのが好ましく、１０
〜９０°程度であるのがより好ましい。中心角∠Ａが前記範囲内であれば、第２の電極３
の小型化・軽量化を確実に図りつつも、十分な加工速度でエッチング加工を施すことがで
きる。また、ワーク１０の中心付近に対応する領域へのプラズマの集中が確実に防止され
るため、処理面１１をより均一にエッチング加工することができる。

また、第２の電極３の回転速度は、１〜１０００ｄｅｇ／ｓｅｃ程度であるのが好まし
く、１０〜１００ｄｅｇ／ｓｅｃ程度であるのがより好ましい。前記範囲内の回転速度で
第２の電極３を回転させることにより、ワーク１０と第２の電極３との間隙におけるガス
分布が不均一になるのを防止しつつ、処理面１１に対してムラなくエッチング加工を施す
ことができる。

なお、駆動源３３は、回動軸３２を処理面１１に対して接近または離間させるように駆
動する機能を有しているのが好ましい。駆動源３３がかかる機能を備えていると、第２の
電極３の面３１と処理面１１との離間距離を適宜変更することができる。そして、この離
間距離を設定することにより、エッチング加工の加工速度を調整することができる。これ
により、加工速度をより容易に調整することができる。
また、加工時間が一定であれば、第２の電極３の回転速度が速いほど、エッチング加工
の加工精度（加工面の表面粗さ）が向上する。したがって、エッチング加工の途中で第２
の電極３の回転速度を適宜変更することにより、加工精度を調整することができる。

次に、プラズマ処理装置１を用いてワーク１０にエッチング加工を施す方法、すなわち
本発明のプラズマ処理方法を説明する。
まず、ワーク１０を第１の電極２上に載置する。
そして、ガス供給部５を作動させ、ワーク１０と第２の電極３との間に所定のガスを供
給する。

また、駆動源３３を作動させ、第２の電極３を回転させる。
次に、電源回路４を作動させ、第１の電極２と第２の電極３との間に高周波電圧を印加
する。これにより、ワーク１０と第２の電極３との間において、ガスをプラズマ化する。
このようにして発生したプラズマやプラズマ中のラジカルは、ワーク１０を構成する材
料と反応する。そして、その反応生成物が気化することにより、ワーク１０に対してエッ
チング加工が施される。

このとき、前述したように、途中で第２の電極３の回転速度を変えてもよい。例えば、
途中で回転速度を高くすることにより、エッチング加工の加工精度を高め、仕上げ加工を
行うことができる。
以上のようなプラズマ処理装置１によれば、処理面１１の全体にわたってムラなく均一
な加工量でエッチング加工を施すことができる。したがって、例えば、このプラズマ処理
装置１を用いたエッチング加工をデバイスの製造工程に組み込んだ場合、寸法精度の高い
エッチング加工を行うことができるので、高品質のデバイスを製造することができる。
また、ワーク１０の大きさに比べて面積の小さい電極を用いることができるので、第２
の電極３の小型化および軽量化を図ることができ、プラズマ処理装置１の小型化および低
コスト化を図ることができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明のプラズマ処理装置の第２実施形態について説明する。
図３は、第２実施形態のプラズマ処理装置のワーク周辺を拡大して示す平面図および縦
断面図、図４は、第２実施形態のプラズマ処理装置を用いてワークにエッチング加工を施
したときに形成される凹部を示す縦断面図である。

以下、第２実施形態について説明するが、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し
、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態のプラズマ処理装置は、第２の電極３のサイズが異なること以外は、前記第
１実施形態と同様である。
図３に示す第２の電極３の扇形をなす面３１は、その各動径３１３、３１３の長さが、
ワーク１０の中心から縁部までの距離（本実施形態ではワーク１０の半径）より短くなっ
ている。このため、回転する第２の電極３が通過する領域３４は、図３に示すように、処
理面１１の一部、すなわち処理領域を覆うようになっている。

このような第２の電極３は、ワーク１０との間の一部に対して電界を付与することにな
り、ワーク１０の一部（処理領域）に対して選択的にエッチング加工を施すことができる
。
かかる第２の電極３を備えたプラズマ処理装置１によれば、処理領域の全体にわたって
ほぼ均一な加工量でエッチング加工を行うことができる。このため、例えば、処理面１１
から突出した凸部を除去する加工をする際に、凸部を過不足なくエッチング加工すること
ができる。これにより、凸部を確実に除去して、処理面１１を高精度に平坦化することが
できる。

また、処理面１１に凹部を形成することもできる。この場合、図４に示すように、底面
がほぼ平坦な凹部１２を形成することができる。このため、例えば、ワーク１０が複数の
層を積層した積層体で構成されている場合には、一部の領域に位置する一部の層を選択的
に除去するような加工をワーク１０に施すことができる。
なお、図３に示すプラズマ処理装置１では、ワーク１０の処理面１１のうち、処理すべ
き領域（処理領域）の中心に第２の電極３の回動中心が位置するように配置する。このた
め、必要に応じて、第２の電極３、回動軸３２および駆動源３３をワーク１０に対して相
対的に変位させる。

すなわち、図３に示すプラズマ処理装置１は、ワーク１０と第２の電極３との相対位置
を変位させる変位手段を備えている。
本実施形態では、かかる変位手段として、ワーク１０を載置した第１の電極２を第２の
電極３に対して相対的に変位させる駆動機構２２を備えている。
なお、このような変位手段は、ワーク１０に対して第２の電極３を相対的に変位させる
ものでもよい。

また、図３に示すプラズマ処理装置１は、ワーク１０の処理面１１の形状パターン（プ
ロファイル）を取得するプロファイル取得手段（図示せず）を備えていてもよい。
この場合、プラズマ処理装置１は、プロファイル取得手段により取得されたプロファイ
ルを解析し、処理面１１のエッチング加工を施すべき領域を特定するとともに、その領域
に対応する位置に第２の電極３を移動させるように駆動機構（変位手段）２２の動作を制
御する制御部（図示せず）を備えている。このようなプラズマ処理装置１によれば、処理
面１１の平坦化する工程を自動化することができ、かかる工程を効率よく行うことができ
る。

さらに、各動径３１３、３１３の長さがそれぞれ異なる複数の第２の電極３を用意して
おき、エッチング加工を施すべき領域の面積に応じて、これらの第２の電極３から１つを
選択して使用するようにしてもよい。
なお、図３では、第１の電極２がワーク１０の下面全体を支持しているが、本実施形態
では、少なくとも処理領域を支持すればよい。

＜第３実施形態＞
次に、本発明のプラズマ処理装置の第３実施形態について説明する。
図５は、本発明のプラズマ処理装置の第３実施形態を模式的に示す斜視図である。
以下、第３実施形態について説明するが、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し
、同様の事項については、その説明を省略する。

本実施形態のプラズマ処理装置は、第２の電極３の個数が異なること以外は、前記第１
実施形態と同様である。
図５に示すプラズマ処理装置１では、回動軸３２の下端に、２つの第２の電極３が固定
されている。これらの各第２の電極３は、それぞれ回動軸３２を回動中心として共有しつ
つ、面３１が処理面１１に対して平行に回転し得るようになっている。

このように複数個の第２の電極３を用いることにより、その個数を設定すれば、エッチ
ング加工の加工速度を容易に調整することができる。すなわち、中心角が等しい第２の電
極３を多数用意しておき、回動軸３２に固定する第２の電極３の個数を選択することによ
り、加工速度を容易に調整することができる。これにより、中心角（形状）が等しい第２
の電極３を用意すればよいので、第２の電極３のコストを低減することができる。

また、複数個の第２の電極３の配置を考慮することにより、回動中心に対する第２の電
極３のバランスを向上させることができる。例えば、図５に示すように、回動軸３２を介
して２つの第２の電極３を対向配置することにより、２つの第２の電極３の重心位置を回
動中心に一致させることができ、第２の電極３を安定して回転させることができる。これ
により、高速での回転が可能となる。

なお、２つ以上の第２の電極３を設ける場合、その複数個の第２の電極３の中心角の合
計を設定することにより、エッチング加工の加工速度を容易に調整することができる。
また、複数個の第２の電極３の中心角の合計は、５〜１８０°程度であるのが好ましく
、１０〜９０°程度であるのがより好ましい。中心角の合計が前記範囲内であれば、前述
したように、第２の電極３の小型化・軽量化を確実に図りつつも、十分な加工速度でエッ
チング加工を施すことができる。
また、２つの第２の電極３は、処理面１１からの離間距離が異なっていてもよいが、図
５では、ほぼ同一になっている。これにより、各第２の電極３の加工量がそれぞれほぼ同
等となり、高い加工精度でエッチング加工を施すことができる。

＜第４実施形態＞
次に、本発明のプラズマ処理装置の第４実施形態について説明する。
図６は、本発明のプラズマ処理装置の第４実施形態を模式的に示す斜視図である。
以下、第４実施形態について説明するが、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し
、同様の事項については、その説明を省略する。

本実施形態のプラズマ処理装置は、ガス供給部５の構成が異なること以外は、前記第１
実施形態と同様である。
図６に示す第２の電極３は、外部と連通した多数の孔（図示せず）を内包している。そ
して、図６に示すガス供給部５は、ガス供給源５２から供給されたガスＧを、駆動源３３
および回動軸３２を介して、第２の電極３が有する多数の孔から、ワーク１０と第２の電
極３との間隙に向けて噴出するよう構成されている。このような方法でガスＧを供給する
ことにより、ワーク１０と第２の電極３との間隙におけるガス分布がより均一なものとな
る。その結果、この間隙において発生するプラズマの濃度がより均一なものとなり、処理
面１１の全体にわたってエッチング加工の加工量が特に均一になる。

この場合、第２の電極３は、例えば、多数の連通孔を形成した材料や多孔質材料等で構
成される。
なお、上述のような効果は、第２の電極３を高速で回転させたときに、特に効果的に発
揮される。これは、ガスＧを、ワーク１０と第２の電極３との間隙の側方や、回動軸３２
の下端から導入する場合には、第２の電極３の回転速度によっては、ガスＧの分布が不均
一になる懸念があるが、本実施形態では、かかる懸念が確実に回避されることに起因する
ものである。
以上、本発明のプラズマ処理装置について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本
発明は、これに限定されるものではなく、プラズマ処理装置を構成する各部は、同様の機
能を発揮し得る任意の構成と置換することができ、または、任意の構成のものを付加する
こともできる。

本発明のプラズマ処理装置の第１実施形態を模式的に示す斜視図である。 図１に示すプラズマ処理装置のワーク周辺を拡大して示す平面図および縦断面図である。 第２実施形態のプラズマ処理装置のワーク周辺を拡大して示す平面図および縦断面図である。 第２実施形態のプラズマ処理装置を用いてワークにエッチング加工を施したときに形成される凹部を示す縦断面図である。 本発明のプラズマ処理装置の第３実施形態を模式的に示す斜視図である。 本発明のプラズマ処理装置の第４実施形態を模式的に示す斜視図である。 従来の大気圧付近でのプラズマ処理装置を模式的に示す図である。 従来のプラズマ処理装置を用いてワークにエッチング加工を施したときに形成される凹部を示す縦断面図である。 従来の大気圧付近でのプラズマ処理装置の他の構成例を模式的に示す図である。

符号の説明

１……プラズマ処理装置 ２……第１の電極 ２２……駆動機構 ３……第２の電極
３１……面 ３１１……弧 ３１２……頂点 ３１３……動径 ３２……回動軸 ３３…
…駆動源 ３４……領域 ３５……制御部 ４……電源回路 ４１……高周波電源 ４２
、４３……配線 ４４……整合器 ４５……スイッチ ５……ガス供給部 ５１……ノズ
ル ５２……ガス供給源 ５３……配管 ５４……流量調整器 １０……ワーク １１…
…処理面 １２……凹部 １００……プラズマ処理装置 １１０……ワーク １２０……
ステージ １３０……ノズル １４０……ガス供給装置 １５０……マイクロ波発振器
１６０……チャンバー １７０……排気ポンプ １１５……凹部 ２００……プラズマ処
理装置 ２１０……ワーク ２２０……第１の電極 ２３０……第２の電極 ２４０……
電源回路 ２４１……電源 ２５０……ガス供給部 Ｇ……ガス

Claims (12)

1. 第１の電極と、
   ワークを介して、前記第１の電極と対向して設けられた第２の電極と、
   前記第２の電極と前記ワークとの間隙にガスを供給するガス供給手段と、
   前記間隙に供給されたガスをプラズマ化するように、前記第１の電極と前記第２の電極
   との間に高周波電圧を印加する電源を備えた電源回路とを有し、
   前記プラズマ化で発生したプラズマにより、前記ワークの処理面にエッチング加工を施
   すプラズマ処理装置であって、
   前記第２の電極の前記処理面に臨む面が扇形またはそれに類似する形状をなし、前記面
   の前記扇形の弧と反対側にある頂点付近を回動中心として、前記第２の電極が回動可能に
   設けられており、
   前記第２の電極を回転させつつ、前記エッチング加工を施すことを特徴とするプラズマ
   処理装置。
2. 前記第１の電極が、前記ワークの前記処理面と反対側の面全体を覆うように設けられて
   おり、
   前記第２の電極は、１回転する際に通過する円形の領域が、前記処理面全体を覆うよう
   に設けられている請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記第１の電極が、前記ワークの前記処理面と反対側の面のうち、少なくとも前記エッ
   チング加工を施す処理領域を覆うように設けられており、
   前記第２の電極は、１回転する際に通過する円形の領域が、前記処理領域を選択的に覆
   うように設けられている請求項１に記載のプラズマ処理装置。
4. 回動中心を共有する複数個の前記第２の電極を有する請求項１ないし３のいずれかに記
   載のプラズマ処理装置。
5. 前記各第２の電極は、前記処理面からの離間距離がほぼ同一である請求項４に記載のプ
   ラズマ処理装置。
6. 前記第２の電極と前記処理面との離間距離を設定することにより、前記エッチング加工
   の加工速度を調整する請求項１ないし５のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
7. １個または複数個の前記第２の電極において、前記各扇形の中心角の合計を設定するこ
   とにより、前記エッチング加工の加工速度を調整する請求項１ないし６のいずれかに記載
   のプラズマ処理装置。
8. １個または複数個の前記第２の電極において、前記各扇形の中心角の合計が、５〜１８
   ０°である請求項１ないし７のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
9. 前記第２の電極の回転速度は、１〜１０００ｄｅｇ／ｓｅｃである請求項１ないし８の
   いずれかに記載のプラズマ処理装置。
10. 前記ガス供給手段は、前記ガスを前記第２の電極から噴出させるよう構成されている請
    求項１ないし９のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
11. 請求項１ないし１０のいずれかに記載のプラズマ処理装置を用い、前記処理面に対して
    円形にエッチング加工を施すことを特徴とするプラズマ処理方法。
12. 前記エッチング加工の途中で、前記第２の電極の回転速度を変化させる請求項１１に記
    載のプラズマ処理方法。

Images