JP3441373B2 - 表面加工方法及び機能素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン等の半導
体、アルミニウム等の導体又はガラスやセラミックス等
の絶縁体、或いはその他様々な被加工物の表面に関して
粗表面を形成する表面加工方法、及びこの表面加工方法
によって作製される機能素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、デザイン分野やデバイス製造プロ
セス分野等の様々な分野において、基板や素子表面に微
細な凹凸を付与する粗表面加工を行うことが望まれてい
る。例えば、デザイン分野においては、石材、金属、ガ
ラス等の表面に彫刻を施すために、特定領域に粗表面加
工することが望まれている。

【０００３】また、デバイス製造プロセス分野において
は、樹脂フィルム等の接着力向上、液晶ディスプレイパ
ネルの反射防止、シリコン太陽電池における表面反射率
の低減等のために、粗表面加工を行うことが望まれてい
る。

【０００４】このような粗表面加工方法の一従来例とし
て、例えば、特開平６−８８４号公報や特開平６−１２
６８９２号公報に記載されているサンドブラスト法が知
られている。

【０００５】このサンドブラスト法は、圧縮気体と混合
された直径数μｍから数十μｍ程度の炭化珪素等の微粒
子を数気圧の噴射圧力で被加工物に噴射して、被加工物
表面を物理的にエッチングする方法である。サンドブラ
スト法により作製される凹凸の大きさは、微粒子の大き
さ、噴射圧力等に依存するが、数μｍから数百μｍであ
る。

【０００６】このサンドブラスト法によりガラス等の表
面に粗表面加工が可能となる。また、このサンドブラス
ト法にマスキング手法を併用すれば、ガラスデザインの
ように、所望の場所のみに粗表面加工を行うことが可能
になる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、サンド
ブラスト法では以下に示す問題点がある。 （１）物理的なエッチング方法であるため、被加工物表
面に物理的なダメージを与えやすく、素子の性能低下を
来す。 （２）マスキング手法により、特定の領域のみにサンド
ブラストを行う場合には、マスク部分との加工選択比が
取りにくい。例えば、プラズマディスプレイパネルの隔
壁のように、サンドブラスト法を用いて深い溝加工を必
要とする場合、サンドブラストに耐えうるレジストの厚
塗りや、特開平６−１２６８９２号公報に記載のような
ゴムシートをマスクとする必要がある。

【０００８】しかしながら、サンドブラストに耐えうる
レジストの厚塗りには、レジスト塗布、乾燥の工程を数
回繰り返す必要があるため、非常に生産性が悪い。

【０００９】また、特開平６−１２６８９２号公報に記
載のようなゴムシートをマスクとして用いる場合は、そ
れらの消耗性から製造コストがかかるという問題があ
る。

【００１０】また、粗表面加工方法の他の従来例とし
て、荷電粒子を被加工物表面に衝突させることにより表
面加工を行うスパッタリング法や、荷電粒子を被加工物
表面に衝突させ、且つラジカルとの反応により被加工物
の表面加工を行うリアクティブイオンエッチング法が知
られている。

【００１１】これらの加工方法では、被加工物表面に与
える物理的なダメージはサンドブラスト法に比べて非常
に小さいものの、上述したような用途に用いられる程度
の大きさをもった凹凸を与えるような加工は困難であ
る。

【００１２】本発明は、このような現状に鑑みてなされ
たものであり、被加工物の表面に与える物理的なダメー
ジを低減できた上で、被加工物の表面に微細な凹凸から
なる粗表面加工を施すことができる表面加工方法、及び
この方法によって作製される機能素子を提供することを
目的とする。

【００１３】また、本発明の他の目的は、特定領域に粗
表面を形成する場合にも、上述のような厚いレジストや
ゴムシート等が不要となり、生産性の向上及びコストダ
ウンが可能となる表面加工方法、及びこの方法によって
作製される機能素子を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の表面加工方法
は、第１の反応容器内において、不活性ガス、又は、少
なくとも１種類の反応ガス、又は、不活性ガスと少なく
とも１種類の反応ガスのいずれかで構成された雰囲気ガ
ス中に、被加工物である機能素子を電極と対向して設置
し、該電極に高周波電圧を印加することによって、該第
１の反応容器内に該雰囲気ガスに基づくプラズマを発生
し、該プラズマ中の荷電粒子を該機能素子表面に衝突さ
せることにより表面加工を行う第１の加工工程と、第２
の反応容器内において、不活性ガス及び少なくとも１種
類の反応ガスで構成された雰囲気ガス中に、該第１の加
工工程によって表面加工を施された該機能素子を電極と
対向して設置し、該電極に高周波電圧を印加することに
よって、該第２の反応容器内に該雰囲気ガスに基づくプ
ラズマを発生し、該プラズマ中の反応ガスに基づく中性
ラジカルを該機能素子の表面原子又は分子と、該表面に
ダメージなく微細な凹凸が形成されるように化学反応さ
せて表面を加工する第２の加工工程とを包含する表面加
工方法において、前記第２の加工工程において、前記電
極に印加する高周波電圧の周波数が、前記第１の加工工
程において前記電極に印加する高周波電圧の周波数より
も高く設定されることを特徴とし、そのことにより上記
目的が達成される。

【００１５】また、本発明の表面加工方法は、第１の反
応容器内において、不活性ガス、又は、少なくとも１種
類の反応ガス、又は、不活性ガスと少なくとも１種類の
反応ガスのいずれかで構成された雰囲気ガス中に、被加
工物である機能素子を電極と対向して設置し、該電極に
高周波電圧を印加することによって、該第１の反応容器
内に該雰囲気ガスに基づくプラズマを発生し、該プラズ
マ中の荷電粒子を該機能素子表面に衝突させることによ
り表面加工を行う第１の加工工程と、第２の反応容器内
において、不活性ガス及び少なくとも１種類の反応ガス
で構成された雰囲気ガス中に、該第１の加工工程によっ
て表面加工を施された該機能素子を電極と対向して設置
し、該電極に高周波電圧を印加することによって、該第
２の反応容器内に該雰囲気ガスに基づくプラズマを発生
し、該プラズマ中の反応ガスに基づく中性ラジカルを該
機能素子の表面原子又は分子と、該表面にダメージなく
微細な凹凸が形成されるように化学反応させて表面を加
工する第２の加工工程とを包含する表面加工方法におい
て、前記第２の加工工程における圧力が、前記第１の加
工工程における圧力よりも高く、かつ、大気圧近傍の雰
囲気圧力で行われることを特徴とし、そのことにより上
記目的が達成される。

【００１６】また、本発明の表面加工方法は、第１の反
応容器内において、不活性ガス、又は、少なくとも１種
類の反応ガス、又は、不活性ガスと少なくとも１種類の
反応ガスのいずれかで構成された雰囲気ガス中に、被加
工物である機能素子を電極と対向して設置し、該電極に
バイアス電界を印加した状態で高周波電圧を印加するこ
とによって、該第１の反応容器内に該雰囲気ガスに基づ
くプラズマを発生し、該プラズマ中の荷電粒子を該バイ
アス電界によって引っ張って該機能素子表面に衝突させ
ることにより表面加工を行う第１の加工工程と、第２の
反応容器内において、不活性ガス及び少なくとも１種類
の反応ガスで構成された雰囲気ガス中に、該第１の加工
工程によって表面加工を施された該機能素子を電極と対
向して設置し、該電極にバイアス電界を印加することな
く高周波電圧を印加することによって、該第２の反応容
器内に該雰囲気ガスに基づくプラズマを発生し、該プラ
ズマ中の反応ガスに基づく中性ラジカルを該機能素子の
表面原子又は分子とを、機能素子の表面にダメージなく
微細な凹凸が形成されるように化学反応させて表面を加
工する第２の加工工程とを包含する表面加工方法におい
て、前記第２の加工工程において、前記電極に印加する
高周波電圧の周波数が、前記第１の加工工程において前
記電極に印加する高周波電圧の周波数よりも高く設定さ
れることを特徴とし、そのことにより上記目的が達成さ
れる。

【００１７】また、本発明の表面加工方法は、第１の反
応容器内において、不活性ガス、又は、少なくとも１種
類の反応ガス、又は、不活性ガスと少なくとも１種類の
反応ガスのいずれかで構成された雰囲気ガス中に、被加
工物である機能素子を電極と対向して設置し、該電極に
バイアス電界を印加した状態で高周波電圧を印加するこ
とによって、該第１の反応容器内に該雰囲気ガスに基づ
くプラズマを発生し、該プラズマ中の荷電粒子を該バイ
アス電界によって引っ張って該機能素子表面に衝突させ
ることにより表面加工を行う第１の加工工程と、第２の
反応容器内において、不活性ガス及び少なくとも１種類
の反応ガスで構成された雰囲気ガス中に、該第１の加工
工程によって表面加工を施された該機能素子を電極と対
向して設置し、該電極にバイアス電界を印加することな
く高周波電圧を印加することによって、該第２の反応容
器内に該雰囲気ガスに基づくプラズマを発生し、該プラ
ズマ中の反応ガスに基づく中性ラジカルを該機能素子の
表面原子又は分子とを、機能素子の表面にダメージなく
微細な凹凸が形成されるように化学反応させて表面を加
工する第２の加工工程とを包含する表面加工方法におい
て、前記第２の加工工程における圧力が、前記第１の加
工工程における圧力よりも高く、かつ、大気圧近傍の雰
囲気圧力で行われることを特徴とし、そのことにより上
記目的が達成される。

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【００２４】また、本発明の機能素子は、前記表面加工
方法によって、表面に、高さが０．５μｍ、幅３μｍ程
度の微細な凹凸が形成されていることを特徴とし、その
ことにより上記目的が達成される。

【００２５】

【００２６】以下に本発明の作用を説明する。

【００２７】本発明では、荷電粒子を被加工物表面に衝
突させて物理的／物理化学的な表面加工を行う第１の加
工工程の後に、中性ラジカルを被加工物の表面原子又は
分子と化学反応させて化学的な表面加工を行う第２の加
工工程を行うので、被加工物の表面に与える物理的なダ
メージを低減した上で微細な粗表面を形成することが可
能となる。

【００２８】また、一例として、第１の加工工程と第２
の加工工程とを同一の反応容器内で行い、且つ、第１の
加工工程と第２の加工工程とを同一の雰囲気ガス及び同
一の雰囲気圧力で行う手法によれば、被加工物の移動、
搬送及び反応容器内のガス置換が不要となるので、短時
間で加工を行うことが可能となる。このような加工は、
本発明の表面加工装置を用いることに達成できる。

【００２９】また、第１の加工工程の雰囲気圧力が第２
の加工工程の雰囲気圧力よりも小さい場合は、第１の加
工工程と第２の加工工程で用いる雰囲気ガスを同一の雰
囲気ガスとすることで、第１の加工工程終了後の真空引
きを省略してガス導入することが可能となる。

【００３０】同様に、第１の加工工程と第２の加工工程
で用いる不活性ガスを同一の不活性ガスとする、又は第
１の加工工程と第２の加工工程で用いる反応ガスを同一
の反応ガスとすることで、第１の加工工程終了後の真空
引きを省略してガス導入することが可能となる。

【００３１】なお、第１の加工工程の雰囲気圧力が低い
場合は、自己バイアス効果によりプラズマ中に存在する
荷電粒子が引っ張られて被加工物の表面に衝突するた
め、バイアス電界発生手段及びバイアス電界発生スイッ
チは設置しなくてもよい。

【００３２】また、被加工物上にパターニングマスクを
配置し、マスク部を除く特定の領域のみに第１の加工工
程及び第２の加工工程を行う手法によれば、特定領域に
粗表面加工を行う場合に必要とされた厚いレジストやゴ
ムシート等を不要とし、生産性及び製造コストを向上し
得る粗表面加工を実現できる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づき具体的に説明する。

【００３４】（実施形態１）図１及び図２は本発明表面
加工方法の実施形態１で使用する表面加工装置を示す。
図１の表面加工装置は第１の加工工程で使用され、この
第１の加工工程によって表面加工が施された被加工物が
図２の表面加工装置内に搬入され、ここで、第２の加工
工程が行われ、これによって、表面に粗表面加工が形成
された機能素子が作製される。

【００３５】まず、図１に示す表面加工装置の構成につ
いて説明する。反応容器２内には加工電極３、４が対向
配置され、下側の加工電極４上に被加工物１が載置され
ている。加工電極３、４にはこれに接続された高周波電
源５から１３．５６ＭＨｚの高周波電力が印加される。

【００３６】反応容器２の外部には真空ポンプ６が配置
され、真空ポンプ６は反応容器２内を真空引きする。ま
た、反応容器２の外部には反応ガス容器７及びこれに連
通されたマスフローコントローラ８が配置され、反応容
器２内に雰囲気ガスを導入する。加工電極４側にバイア
ス電界発生手段１０を設置する。図２に示す表面加工装
置は、上記構成に加えて、反応容器１２の外部に不活性
ガス容器１７ｂと、これに対応するマスフローコントロ
ーラ１８ｂが設けられている。また、バイアス電界発生
手段およびバイアス電界発生スイッチは設置しない。な
お、図２において、符号１７ａは反応ガス容器を示し、
１８ａはこれに対応するマスフローコントローラを示し
ている。その他の部材については、図１に対応する符号
（例えば、加工電極３に対して加工電極１３）を付して
ある。

【００３７】なお、加工電極１３には高周波電源１５か
ら、高周波電源５よりも高い周波数の高周波電圧が印加
される。高周波電源１５の周波数は、例えば１５０ＭＨ
ｚに設定される。

【００３８】なお、高周波電源５、１５の周波数は一般
的に用いられている電源周波数を例示したが、これらの
数値に限定されるものではない。

【００３９】次に、これらの表面加工装置を用いた表面
加工方法の詳細について説明する。

【００４０】まず、被加工物１を図１の表面加工装置の
反応容器２内に設置する。続いて、真空ポンプ６を駆動
して反応容器２内を真空引きする。

【００４１】次に、反応容器２内に反応ガス容器７から
マスフローコントローラ８を介して雰囲気ガス９を導入
し、この雰囲気ガス９を密封又は循環させる。反応容器
２内の雰囲気圧力は数Ｔｏｒｒ程度の真空雰囲気が望ま
しい。

【００４２】次に、加工電極３に対して高周波電源５よ
り高周波電力の供給を行う。これにより、加工電極３、
４間にプラズマが発生する。プラズマ中に存在する荷電
粒子がバイアス電界発生手段１０により引っ張られて被
加工物１の表面に衝突する。また、ラジカルと被加工物
１表面との化学反応により、被加工物１表面に物理化学
的な表面加工が行われる。この物理化学的な表面加工
は、リアクティブイオンエッチング法と称せられる加工
である。

【００４３】なお、この工程は、雰囲気ガスに不活性ガ
スを用いて、プラズマ中に存在する荷電粒子の衝突によ
り、物理的な表面加工を行うスパッタリング法を用いて
行うことも可能である。

【００４４】上記の加工工程が終了すると、反応容器２
内から被加工物１を取り出し、図２に示す表面加工装置
の反応容器１２内に設置する。続いて、真空ポンプ１６
を駆動し、反応容器１２内を真空引きする。

【００４５】次に、反応容器１２内に反応ガス容器１７
ａ及び不活性ガス容器１７ｂからマスフローコントロー
ラ１８ａ、１８ｂを介して雰囲気ガス１９を導入し、こ
の雰囲気ガス１９を密封又は循環させる。反応容器１２
内の雰囲気ガスの圧力は大気圧程度が望ましい。

【００４６】次に、加工電極１３に対して高周波電源１
５より高周波電力の供給を行う。これにより、加工電極
１３、１４間にプラズマが発生する。すると、プラズマ
中に存在するラジカルが被加工物１表面と化学反応を起
こし、これにより被加工物１の表面に化学的な表面加工
が行われる。この化学的な表面加工は、プラズマＣＶＭ
法と称せられる加工である。

【００４７】前記の化学的な表面加工は、大気圧程度の
高圧力で行うことにより、荷電粒子の平均自由工程が小
さく、また、１５０ＭＨｚ程度の高い周波数の高周波電
源を用いているため、荷電粒子の振動振幅が小さく、プ
ラズマを局在化することが可能となる。そのため、被加
工物にダメージを与えずに表面加工を行うことが可能で
ある。

【００４８】このように、気相内で物理的／物理化学的
な表面加工をした後、化学的な表面加工を行うことによ
り、被加工物１上にダメージを与えることなく微細な凹
凸で構成された粗表面が形成される。

【００４９】なお、上記表面加工方法による、実施例と
して、上記の被加工物１としては、市販のシリコンウェ
ハを用いた。また、図１の表面加工装置では反応ガスと
してフロン１４を用い、図２の表面加工装置では反応ガ
スとして六フッ化硫黄を用いた。更に、図２の表面加工
装置では不活性ガスとしてヘリウムを用いた。これらの
ガス等を用いて上記の第１の加工工程及び第２の加工工
程を行ったところ、図３に示すような高さ０．５μｍ、
幅３μｍ程度の凹凸が表面に形成された機能素子１’を
得ることができた。

【００５０】なお、凹凸の大きさは各工程に供給する電
力、加工時間、ガス濃度、雰囲気圧力、電源周波数およ
びバイアス電圧に依存するため、これらを調整すれば、
図３より小さい（又は大きい）凹凸で構成された機能素
子を得ることも可能である。具体的には、第１の工程に
おける電力、加工時間、バイアス電圧、第２の工程にお
ける電力、加工時間、反応ガス濃度を大きくすると、凹
凸は大きくなる。

【００５１】この機能素子１’は反射防止や表面積増大
のための粗面化された機能素子として適用され、例え
ば、太陽電池、ＩＣデバイス、液晶ディスプレイパネル
等に適用可能である。

【００５２】また、被加工物には上記以外のガラス基板
等の絶縁体、アルミニウム等の導体を用いることも可能
である。この場合、第２の加工工程の反応ガスに被加工
物と化学反応を起こし、反応生物体が気体となるような
ガス、例えば、ガラス基板の場合はフッ素系ガス、アル
ミニウムの場合は塩素系ガスを用いる。

【００５３】（実施形態２）図４は本発明表面加工方法
の実施形態２で使用する表面加工装置を示す。本実施形
態２の表面加工装置は、上記の第１の加工工程と第２の
加工工程とを同一の反応容器内で行えるようにしたもの
である。

【００５４】図４に示すように、本実施形態２で使用す
る表面加工装置は、図２に示す表面加工装置の構成にバ
イアス電界発生手段３０と、バイアス電界発生スイッチ
（ＯＮ：バイアス電界発生、ＯＦＦ：バイアス電界発生
せず）３１とを付加したものである。従って、その他の
部材については、図２に対応する符号（例えば、加工電
極１３に対して加工電極２３）を付してある。

【００５５】次に、図４の表面加工装置を用いた表面加
工方法の詳細について説明する。

【００５６】まず、被加工物２１を反応容器２２内に設
置する。続いて、真空ポンプ２６を駆動し、反応容器２
２内を真空引きする。

【００５７】次に、反応容器２２内に反応ガス容器２７
ａ及び不活性ガス容器２７ｂからマスフローコントロー
ラ２８ａ、２８ｂを介して雰囲気ガス２９を導入し、こ
の雰囲気ガス２９を密封又は循環させる。反応容器２２
内の雰囲気圧力は大気圧程度にすることが望ましい。

【００５８】次に、バイアス電界発生スイッチ３１をＯ
Ｎして電流経路を形成すると共に、高周波電源２５より
加工電極を２３に対して高周波電力（１５０ＭＨｚ）の
供給を行う。これにより、加工電極２３、２４間にプラ
ズマが発生する。また、加工電極２４にはバイアス電界
発生手段３０によりバイアス電界が印加される。

【００５９】バイアス電界の印加により、プラズマ中に
存在する不活性ガス及び反応ガス中の荷電粒子が引っ張
られて被加工物２１の表面に衝突する。また、プラズマ
中のラジカルが被加工物２１表面と化学反応を起こし
て、物理化学的な表面加工が行われる。この加工工程は
実施形態１の第１の加工工程に相当する。

【００６０】上記加工工程が終了すると、バイアス電界
発生スイッチ３１をＯＦＦにして電流経路を形成する共
に、高周波電源２５より加工電極２３、２４に対して高
周波電力（１５０ＭＨｚ）の供給を行う。これにより、
加工電極２３、２４間にプラズマが発生する。すると、
プラズマ中に存在するラジカルが被加工物２１表面と化
学反応を起こして、化学的な表面加工が行われる。この
加工工程は実施形態１の第２の加工工程に相当する。

【００６１】本実施形態２では、第１の加工工程と第２
の加工工程とを同一の反応容器２２で行い、また、第１
の加工工程と第２の加工工程とを同一の雰囲気ガス及び
同一の雰囲気圧力で行っている。このため、本実施形態
２によれば、被加工物２１の移動、搬送及び反応容器２
２内のガス置換が不要となるので、短時間で加工を行う
ことが可能となる。

【００６２】なお、本実施形態２において、第１の加工
工程の雰囲気ガス及び雰囲気圧力と、第２の加工工程の
雰囲気ガス及び雰囲気圧力とは異なっていてもよい。こ
の場合、必要に応じてガス容器及びマスフローコントロ
ーラを追加する。また、第１の加工工程の終了後、第２
の加工工程を行う前に必要に応じて反応容器２２内の真
空引きを行う。

【００６３】ここで、第１の加工工程の雰囲気圧力が第
２の加工工程の雰囲気圧力よりも小さい場合は、第１の
加工工程と第２の加工工程で用いる雰囲気ガスを同一の
雰囲気ガスとすることで、第１の加工工程終了後の真空
引きを省略してガス導入することが可能となる。

【００６４】同様に、第１の加工工程と第２の加工工程
で用いる不活性ガスを同一の不活性ガスとする、又は第
１の加工工程と第２の加工工程で用いる反応ガスを同一
の反応ガスとすることで、第１の加工工程終了後の真空
引きを省略してガス導入することが可能となる。

【００６５】また、１３．５６ＭＨｚおよび１５０ＭＨ
ｚの２種類の高周波電源を設置し、第１の加工工程を行
う場合には１３．５６ＭＨｚの高周波電源を用い、バイ
アス電界発生スイッチ３１をＯＮして電流経路を形成
し、第２の加工工程を行う場合には１５０ＭＨｚの高周
波電源を用い、バイアス電界発生スイッチ３１をＯＦＦ
して電流経路を形成し、雰囲気ガスに基づくプラズマを
発生させることにより、前記第１の加工工程と第２の加
工工程を同一の反応容器で行うことも可能である。

【００６６】本実施形態２において作製される機能素子
は、実施形態で記載した機能素子１’と同一である。

【００６７】（実施形態３）図５は本発明表面加工方法
の実施形態３で使用する表面加工装置を示す。本実施形
態３の表面加工方法は、被加工物にパターニングレジス
トを塗布し、被加工物のレジストが塗布されていない位
置のみに微細な凹凸を付与する粗表面加工を行う表面加
工方法である。また、本実施形態３の表面加工装置は、
上述の第１の加工工程、第２の加工工程及びレジストア
ッシングを同一の反応容器で行えるようにした表面加工
装置である。

【００６８】この表面加工装置は、図４の表面加工装置
の構成に酸素ガス容器４７ｃ及びこれに対応するマスフ
ローコントローラ４８ｃを付加したものである。従っ
て、その他の部材については、図２に対応する符号（例
えば、加工電極２３に対して加工電極４３）を付してあ
る。なお、符号４９ａは酸素ガスを示す。本実施形態３
の被加工物４１は、図６に示すように、表面にパターニ
ングレジスト４１ａを配した被加工物である。この被加
工物４１は、被加工物４１上にレジストを塗布し、露
光、現像を行ってパターニングレジスト４１ａを形成し
たものである。

【００６９】ここで、レジストが塗布されていない位置
に、図３に示したような、粗表面を得たい場合、必要な
レジストの厚みは５μｍ程度である。必要なレジストの
厚み及び最小パターン幅は、被加工物４１の加工量や得
たい凹凸の大きさ、レジストの性能に依存する。必要な
レジストの厚みは数μｍなので、レジスト塗布及び乾燥
工程の必要回数は一回だけである。

【００７０】次に、図５の表面加工装置を用いた表面加
工方法の詳細について説明する。まず、被加工物４１を
反応容器４２内に設置する。続いて、真空ポンプ４６を
駆動し、反応容器４２内を真空引きする。

【００７１】次に、反応容器４２内に反応ガス容器４７
ａ及び不活性ガス容器４７ｂからマスフローコントロー
ラ４８ａ、４８ｂを介して雰囲気ガス４９ａを導入し、
この雰囲気ガス４９ａを密封又は循環させる。反応容器
４２内の雰囲気圧力は大気圧程度にすることが望まし
い。

【００７２】次に、バイアス電界発生スイッチ５１をＯ
Ｎにして電流経路を形成すると共に、高周波電源４５よ
り加工電極４３、４４に対して高周波電力（１５０ＭＨ
ｚ）の供給を行う。これにより、加工電極４３、４４間
にプラズマが発生する。また、加工電極４３、４４には
バイアス電界発生手段５０によりバイアス電界が印加さ
れる。

【００７３】バイアス電界の印加により、プラズマ中に
存在する不活性ガス及び反応ガス中の荷電粒子が引っ張
られて被加工物４１の表面に衝突する。また、プラズマ
中のラジカルが被加工物４１表面と化学反応を起こし
て、物理化学的な表面加工が行われる。この加工工程は
実施形態１の第１の加工工程に相当する。この第１の加
工工程では、パターニングレジスト４１ａも荷電粒子の
衝突によって加工される。図７はここまでの工程が終了
した後の被加工物４１の断面構造を示す。上記第１の加
工工程が終了した後、バイアス電界発生スイッチ５１を
ＯＦＦにして電流経路を形成すると共に、高周波電源４
５より加工電極４３、４４に対して高周波電力（１５０
ＭＨｚ）の供給を行う。これにより、加工電極４３、４
４間にプラズマが発生する。

【００７４】すると、プラズマ中に存在するラジカルが
被加工物４１表面と化学反応を起こして化学的な表面加
工が行われる。この加工工程は実施形態１の第２の加工
工程に相当する。この加工工程では化学反応による加工
のため、パターニングレジスト４１ａと反応しない反応
ガスを用いれば、パターニングレジスト４１ａは加工さ
れない。図８はここまでの工程が終了した後の被加工物
４１の断面構造を示す。

【００７５】上記の表面加工が終了した後、真空ポンプ
４６を駆動し、反応容器４２内を真空引きする。

【００７６】次に、反応容器４２内に酸素ガスボンベ４
７ｃからマスフローコントローラ４８ｃを介して酸素ガ
ス４９ｂを導入し、この酸素ガス４９ｂを密封又は循環
させる。

【００７７】次に、バイアス電界発生スイッチ５１をＯ
Ｎ・ＯＦＦ任意の設定で電流経路を設定すると共に、加
工電極４３、４４に対して高周波電源４５より高周波電
力（１５０ＭＨｚ）の供給を行う。これにより、加工電
極４３、４４間にプラズマが発生する。すると、被加工
物４１上に残留しているパターニングレジスト４１ａは
プラズマ中の酸素ラジカルによって酸化されて除去され
る。図９はここまでの工程が終了した後の被加工物４１
の断面構造を示し、同図に示すように、パターニングレ
ジスト４１ａは完全に除去されている。

【００７８】本実施形態３では、第１の加工工程、第２
の加工工程及びレジストアッシングを同一の反応容器で
行い、しかも、第１の加工工程と第２の加工工程とを同
一の雰囲気ガス及び同一の雰囲気圧力で行っているの
で、被加工物４１の移動及び搬送が不要となり、且つ第
１の加工工程終了後に第２の加工工程を行うときの反応
容器内のガス置換が不要となるので、短時間でパターン
ニングされた表面加工を行うことができる。

【００７９】本実施形態３で得られた機能素子は、例え
ば、ガラスデザイン等に適用可能である。

【００８０】なお、プラズマ中の電子が被加工物に蓄積
され、蓄積された電子により正イオンが引っ張られる、
いわゆる自己バイアス効果を積極的に用いることによ
り、実施例１から３に記載したバイアス電界発生手段は
省略出来る場合もある。

【００８１】

【発明の効果】以上の本発明によれば、被加工物を気相
内で物理的／物理化学的な表面加工を行う第１の加工工
程を行った後に、化学的な表面加工を行う第２の加工工
程を行うので、被加工物の表面に与える物理的なダメー
ジを低減した上で、微細な凹凸で構成された粗表面を形
成することができる。

【００８２】また、第１の加工工程と第２の加工工程と
を同一の反応容器内で行い、且つ、第１の加工工程と第
２の加工工程とを同一の雰囲気ガス及び同一の雰囲気圧
力で行う手法によれば、被加工物の移動、搬送及び反応
容器内のガス置換が不要となるので、短時間で加工を行
うことが可能となる。このような加工は、本発明の表面
加工装置を用いることに達成できる。

【００８３】また、第１の加工工程の雰囲気圧力を第２
の加工工程の雰囲気圧力よりも小さく設定する手法によ
れば、第１の加工工程と第２の加工工程で用いる雰囲気
ガスを同一の雰囲気ガスとすることで、第１の加工工程
終了後の真空引きを省略してガス導入することが可能と
なる。

【００８４】同様に、第１の加工工程と第２の加工工程
で用いる不活性ガスを同一の不活性ガスとする、又は第
１の加工工程と第２の加工工程で用いる反応ガスを同一
の反応ガスとすることで、第１の加工工程終了後の真空
引きを省略してガス導入することが可能となる。

【００８５】また、バイアス電界発生手段およびバイア
ス電界発生スイッチ、又は、２種類の周波数の異なる高
周波電源を設置することにより、物理的／物理化学的な
表面加工、化学的な表面加工及びレジストアッシングを
同一の反応容器内で行うことができる表面加工装置を実
現できる。

【００８６】なお、第１の加工工程の雰囲気圧力が低い
場合は、自己バイアス効果によりプラズマ中に存在する
荷電粒子が引っ張られて被加工物の表面に衝突するた
め、バイアス電界発生手段及びバイアス電界発生スイッ
チは設置しなくてもよい。

【００８７】また、被加工物上にパターニングマスクを
配置し、マスク部を除く特定の領域のみに第１の加工工
程及び第２の加工工程を行う手法によれば、特定領域に
粗表面加工を行う場合に必要とされた厚いレジストやゴ
ムシート等を不要とし、生産性及び製造コストを向上し
得る粗表面加工を実現できる。

【００８８】また、上記方法および装置によって製造さ
れる機能素子は反射防止や表面積増大、脆性材料デザイ
ンのための粗面化された機能素子として適用され、例え
ば、太陽電池、ＩＣデバイス、液晶ディスプレイパネ
ル、ガラスデザイン等多岐に適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明表面加工方法の実施形態１で使用する第
１の加工工程を行う表面加工装置を示す模式図。

【図２】本発明表面加工方法の実施形態１で使用する第
２の加工工程を行う表面加工装置を示す模式図。

【図３】本発明方法によって作製される機能素子を示す
斜視図。

【図４】本発明表面加工方法の実施形態２で使用する表
面加工装置を示す模式図。

【図５】本発明表面加工方法の実施形態３で使用する表
面加工装置を示す模式図。

【図６】パターニングレジストを配した被加工物を示す
断面図。

【図７】パターンニングレジストを配した被加工物に第
１の加工工程を行った後の状態を示す断面図。

【図８】パターンニングレジストを配した被加工物に第
２の加工工程を行った後の状態を示す断面図。

【図９】パターンニングレジストを配した被加工物にレ
ジストアッシングを行った後の状態を示す断面図。

【符号の説明】

１，１１，２１，４１ 被加工物 １’ 機能素子 ２，１２，２２，４２ 反応容器 ３，４，１３，１４，２３，２４，４３，４４ 加工電
極 ５，１５，２５，４５ 高周波電源 ６，１６，２６，４６ 真空ポンプ ７，１７ａ，２７ａ，４７ａ 反応ガス容器 １７ｂ，２７ｂ，４７ｂ 不活性ガス容器 ８，１８ａ，１８ｂ，２８ａ，２８ｂ，４８ａ，４８
ｂ，４８ｃ マスフローコントローラ １０，３０，５０ バイアス電界発生手段 ３１，５１ バイアス電界発生スイツチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 勇▲蔵▼ 大阪府交野市私市８丁目16番19号 (56)参考文献 特開 昭61−224326（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−176121（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−3666（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−283477（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23F 4/00 G03F 7/09 501 H01L 21/3065

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の反応容器内において、不活性ガ
   ス、又は、少なくとも１種類の反応ガス、又は、不活性
   ガスと少なくとも１種類の反応ガスのいずれかで構成さ
   れた雰囲気ガス中に、被加工物である機能素子を電極と
   対向して設置し、該電極に高周波電圧を印加することに
   よって、該第１の反応容器内に該雰囲気ガスに基づくプ
   ラズマを発生し、該プラズマ中の荷電粒子を該機能素子
   表面に衝突させることにより表面加工を行う第１の加工
   工程と、 第２の反応容器内において、不活性ガス及び少なくとも
   １種類の反応ガスで構成された雰囲気ガス中に、該第１
   の加工工程によって表面加工を施された該機能素子を電
   極と対向して設置し、該電極に高周波電圧を印加するこ
   とによって、該第２の反応容器内に該雰囲気ガスに基づ
   くプラズマを発生し、該プラズマ中の反応ガスに基づく
   中性ラジカルを該機能素子の表面原子又は分子と、該表
   面に微細な凹凸が形成されるように化学反応させて表面
   を加工する第２の加工工程とを包含する表面加工方法に
   おいて、 前記第２の加工工程において、前記電極に印加する高周
   波電圧の周波数が、前記第１の加工工程において前記電
   極に印加する高周波電圧の周波数よりも高く設定される
   ことを特徴とする 表面加工方法。
2. 【請求項２】 第１の反応容器内において、不活性ガ
   ス、又は、少なくとも１種類の反応ガス、又は、不活性
   ガスと少なくとも１種類の反応ガスのいずれかで構成さ
   れた雰囲気ガス中に、被加工物である機能素子を電極と
   対向して設置し、該電極に高周波電圧を印加することに
   よって、該第１の反応容器内に該雰囲気ガスに基づくプ
   ラズマを発生し、該プラズマ中の荷電粒子を該機能素子
   表面に衝突させることにより表面加工を行う第１の加工
   工程と、 第２の反応容器内において、不活性ガス及び少なくとも
   １種類の反応ガスで構成された雰囲気ガス中に、該第１
   の加工工程によって表面加工を施された該機能素子を電
   極と対向して設置し、該電極に高周波電圧を印加するこ
   とによって、該第２の反応容器内に該雰囲気ガスに基づ
   くプラズマを発生し、該プラズマ中の反応ガスに基づく
   中性ラジカルを該機能素子の表面原子又は分子と、該表
   面に微細な凹凸が形成されるように化学反応させて表面
   を加工する第２の加工工程とを包 含する表面加工方法に
   おいて、 前記第２の加工工程における圧力が、前記第１の加工工
   程における圧力よりも高く、かつ、大気圧近傍の雰囲気
   圧力で行われることを特徴とする表面加工方法。
3. 【請求項３】 第１の反応容器内において、不活性ガ
   ス、又は、少なくとも１種類の反応ガス、又は、不活性
   ガスと少なくとも１種類の反応ガスのいずれかで構成さ
   れた雰囲気ガス中に、被加工物である機能素子を電極と
   対向して設置し、該電極にバイアス電界を印加した状態
   で高周波電圧を印加することによって、該第１の反応容
   器内に該雰囲気ガスに基づくプラズマを発生し、該プラ
   ズマ中の荷電粒子を該バイアス電界によって引っ張って
   該機能素子表面に衝突させることにより表面加工を行う
   第１の加工工程と、 第２の反応容器内において、不活性ガス及び少なくとも
   １種類の反応ガスで構成された雰囲気ガス中に、該第１
   の加工工程によって表面加工を施された該機能素子を電
   極と対向して設置し、該電極にバイアス電界を印加する
   ことなく高周波電圧を印加することによって、該第２の
   反応容器内に該雰囲気ガスに基づくプラズマを発生し、
   該プラズマ中の反応ガスに基づく中性ラジカルを該機能
   素子の表面原子又は分子とを、機能素子の表面に微細な
   凹凸が形成されるように化学反応させて表面を加工する
   第２の加工工程とを包含する表面加工方法において、前記第２の加工工程において、前記電極に印加する高周
   波電圧の周波数が、前記第１の加工工程において前記電
   極に印加する高周波電圧の周波数よりも高く設定される
   ことを特徴とする 表面加工方法。
4. 【請求項４】 第１の反応容器内において、不活性ガ
   ス、又は、少なくとも１種類の反応ガス、又は、不活性
   ガスと少なくとも１種類の反応ガスのいずれかで構成さ
   れた雰囲気ガス中に、被加工物である機能素子を電極と
   対向して設置し、該電極にバイアス電界を印加した状態
   で高周波電圧を印加することによって、該第１の反応容
   器内に該雰囲気ガスに基づくプラズマを発生し、該プラ
   ズマ中の荷電粒子を該バイアス電界によって引っ張って
   該機能素子表面に衝突させることにより表面加工を行う
   第１の加工工程と、 第２の反応容器内において、不活性ガス及び少なくとも
   １種類の反応ガスで構 成された雰囲気ガス中に、該第１
   の加工工程によって表面加工を施された該機能素子を電
   極と対向して設置し、該電極にバイアス電界を印加する
   ことなく高周波電圧を印加することによって、該第２の
   反応容器内に該雰囲気ガスに基づくプラズマを発生し、
   該プラズマ中の反応ガスに基づく中性ラジカルを該機能
   素子の表面原子又は分子とを、機能素子の表面に微細な
   凹凸が形成されるように化学反応させて表面を加工する
   第２の加工工程とを包含する表面加工方法において、前
   記第２の加工工程における圧力が、前記第１の加工工程
   における圧力よりも高く、かつ、大気圧近傍の雰囲気圧
   力で行われることを特徴とする表面加工方法。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の表面加
   工方法によって、表面に、高さが０．５μｍ、幅３μｍ
   程度の微細な凹凸が形成されていることを特徴とする機
   能素子。