JP4146773B2

JP4146773B2 - プラズマ処理方法及び装置

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Publication number: JP4146773B2
Application number: JP2003303353A
Authority: JP
Inventors: 光央齋藤; 智洋奥村; 一郎中山
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-08-28
Filing date: 2003-08-27
Publication date: 2008-09-10
Anticipated expiration: 2023-08-27
Also published as: JP2004111948A

Description

本発明は、表面に薄膜が形成された基板に代表される被処理物にパターンニングような、プラズマを用いた表面処理を行うプラズマ処理方法及び装置に関するものである。

一般に、表面に薄膜が形成された基板に代表される被処理物にパターンニング加工を行う場合、レジストプロセスが用いられる。その一例を図３３Ａ〜図３３Ｄに示す。図３３Ａ〜図３３Ｄにおいて、まず、被処理物１０６の表面に感光性レジスト１１９を塗布する（図３３Ａ）。次に、露光機を用いて露光した後現像すると、レジスト１１９が所望の形状にパターンニングできる（図３３Ｂ）。そして、被処理物１０６を真空容器内に載置し、真空容器内にプラズマを発生させ、レジスト１１９をマスクとして被処理物１０６をエッチング加工すると、被処理物１０６の表面が所望の形状にパターニングされる（図３３Ｃ）。最後に、レジスト１１９を酸素プラズマや有機溶剤などで除去することで、加工が完了する（図３３Ｄ）。

以上のようなレジストプロセスは、微細パターンを精度良く形成するのに適しているため、半導体などの電子デバイスの製造において重要な役割を果たすに至った。しかしながら、工程が複雑であるという欠点がある。

そこで、レジストプロセスを用いない、新しいプラズマ処理方法が検討されている。その第１の従来例として、線状にプラズマを発生させるプラズマ源を図３４〜図３５を参照して説明する。図３４はナイフエッジ電極部１０９を搭載したプラズマ源を有するプラズマ処理装置の斜視図を示し、図３５は、図３４の平面ＰＰで切った断面図を示す。図３４〜図３５において、ナイフエッジ電極部１０９と板面が互いに平行となる位置に絶縁板１１０、１１１を配置し、ガス供給装置１０５よりガス流路１１２を経由して被処理物１０６に対してほぼ垂直にガスを供給できる。ガス供給装置１０５よりガスを供給しつつ、高周波電源１０８よりナイフエッジ電極部１０９に対して１３．５６ＭＨｚの高周波電力を印加することにより、ナイフエッジ電極部１０９を含むプラズマ源と被処理物１０６の間にプラズマを発生させ、被処理物１０６をプラズマ処理することができる。プラズマ源と被処理物１０６の距離ｂは０．５ｍｍであり、ナイフエッジ電極部１０９、絶縁板１１０、１１１、の幅ｃは共に１ｍｍ、ガス流路１１２の幅ｄは０．１ｍｍ、ナイフエッジ電極部１０９の切っ先部ｅの鋭角は６０°である。また、ナイフエッジ電極部１０９と絶縁板１１０、１１１の板面は、高さｆが５０ｍｍ、線方向長さｇが３０ｍｍである。

なお、図３４〜図３５に示したプラズマ源は、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸に対して移動可能であるため、被処理物１０６に対して広範囲に線状のプラズマ処理を施すことが可能である。

例えば、ガスとして、ガス流路１１２にＨｅを１０００ｓｃｃｍ、ＳＦ_６を１０ｓｃｃｍ供給し、高周波電力を１００Ｗ供給する条件にて、被処理物１０６として石英をプラズマ処理することが可能である。

次に、第２の従来例として、穴状にプラズマを発生させるプラズマ源を図３６、図３７を参照して説明する。図３６は円筒電極部１２０を搭載したプラズマ源を有するプラズマ処理装置の斜視図を示し、図３７は、図３６の平面ＰＰで切った断面図を示す。図３６〜図３７より、円筒絶縁部１２１と同心円となる位置に円筒電極部１２０を配置し、ガス供給装置１０５より円筒絶縁部１２１の内部のガス流路１２２を経由して被処理物１０６に対してほぼ垂直にガスを供給できる。ガス供給装置１０５よりガスを供給しつつ、高周波電源１０８より円筒電極部１２０に対して１３．５６ＭＨｚの高周波電力を印加することにより、円筒電極部１２０を含むプラズマ源と被処理物１０６の間にプラズマを発生させ、被処理物１０６として例えば石英をプラズマ処理することができる。プラズマ源と被処理物１０６の距離ｂは０．５ｍｍであり、円筒電極部１２０は外径φ１ｍｍ、円筒絶縁部１２１は内径φ３ｍｍである。

なお、図３６〜図３７に示したプラズマ源は、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸に対して移動可能であるため、被処理物１０６に対して広範囲に穴状のプラズマ処理を施すことが可能である。

例えば、ガスとして、ガス流路１２２にＨｅを１０００ｓｃｃｍ、ＳＦ_６を１０ｓｃｃｍ供給し、高周波電力を１００Ｗ供給する条件にて、被処理物１０６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及び装置を図３８〜図３９に示す。図３８は、被処理物１０６上に施す線状加工と穴状加工を含む加工形状の例である。ｈはφ１ｍｍの穴形状であり、ｉは長さ（Ｘ方向）４０ｍｍ、幅（Ｙ方向）１ｍｍの線状形状、ｊは長さ（Ｙ方向）３０ｍｍ、幅（Ｘ方向）１００μｍの線状形状である。図３９の（Ａ）〜（Ｃ）は石英基板に対して図３８のような加工形状にエッチングするプラズマ処理方法及び装置を示す。前述した図３４〜図３５と、図３６〜図３７のプラズマ源を用いて、前述したプラズマ条件にて石英基板を図３９の（Ａ）→図３９の（Ｂ）→図３９の（Ｃ）の順にてプラズマ処理を施した。図３９の（Ａ）では、図３６のプラズマ源にて穴状形状、図３４のプラズマ源にて線状形状を同時にプラズマ処理し、５ｓｅｃ程度のプラズマ処理後、プラズマ源を−Ｘ方向に走査し、順次プラズマ処理を行った。図３９の（Ｂ）では、図３４のプラズマ源にて線状形状のプラズマ処理を施したが、プラズマ源のサイズよりも加工サイズが大きいので、プラズマ処理中に−Ｘ方向とＹ方向の２方向にプラズマ源を走査した。図３９の（Ｂ）のプラズマ処理後、図３９の（Ｃ）に示すような加工形状が形成できた。

しかしながら、従来例で述べたプラズマ処理方法及び装置による加工においては、プラズマ源の形状が決まると、一度に加工できる加工サイズが決まってしまい、加工形状が複雑になるほど、ガス供給装置と高周波電力供給装置を兼ね備えたプラズマ源を多数必要とするという問題点があった。

本発明の目的は、上記従来の問題点に鑑み、簡単なプラズマ源で所望の任意形状をプラズマ処理できるプラズマ処理方法及び装置を提供する。

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、大気圧近傍の圧力において、被処理物の近傍に配置させたプラズマ源にガスを供給しつつ、上記プラズマ源を構成する第１の電極の平面電極部に電力を供給するプラズマ処理方法であって、
上記被処理物を介して上記プラズマ源の上記第１の電極である上記平面電極部と対向となる位置に配置されかつ電位制御した第２の電極の上記被処理物と重なる面の面積を、上記プラズマ源の上記第１の電極である上記平面電極部の上記被処理物と対向する面の面積よりも小さくさせた状態で、絶縁体を介して上記第１の電極と連結されたガス供給装置から上記第１の電極の内部のガス流路に上記ガスが供給され上記ガス流路を介してガス供給穴から上記被処理物に対して垂直に上記ガスを供給するとともに、上記第１の電極に電力を供給し、かつ上記第２の電極の位置を上記被処理物に対して平行な方向に相対的に移動させつつ、上記被処理物の一部をプラズマ処理するプラズマ処理方法を提供する。

本発明の第２態様によれば、上記第２の電極は、複数の電極であり、且つ上記複数の電極の各電極を選択的に電位制御させることで上記被処理物に対して処理すべき形状に、プラズマ処理する第１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３態様によれば、上記ガスは、少なくとも不活性ガスであるＨｅ、Ａｒ、Ｎｅ、Ｘｅのいずれかを含む第１又は２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４態様によれば、上記ガスは、ＳＦ_６ガス、ＣＦ_４ガス、ＮＦ_３ガス、Ｏ_２ガス、Ｃｌ_２ガス、ＨＢｒガスのいずれかを含む第１又は２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５態様によれば、電位制御されかつ内部にガス流路を有するとともに、上記ガス流路と連通したガス供給穴を有する平面電極部の第１の電極を備えたプラズマ源と、
上記第１の電極に絶縁体を介して連結されて上記第１の電極の上記ガス流路を介して上記ガス供給穴から上記処理室内の被処理物に対して垂直にガスを供給するガス供給置と、
上記処理室内の上記被処理物を配置すべき位置を介して上記プラズマ源の上記第１の電極である上記平面電極部と対向となる位置で電位制御される第２の電極と、
上記第１及び第２の電極のいずれか一方に電力を供給する電力供給装置と、
上記第２の電極の位置を相対的に移動させることが可能な移動装置とを備え、
上記第２の電極の上記被処理物と重なるべき面の面積を、上記プラズマ源の上記第１の電極である上記平面電極部の上記被処理物と対向する面の面積よりも小さくして、大気圧近傍の圧力においてプラズマ処理を行う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、上記第２の電極は、複数の電極であり、且つ各電極を選択的に電位制御することができる電極ユニットを備える第５の態様に記載のプラズマ処理装置を提供する。

本発明のプラズマ処理方法によれば、大気圧近傍の圧力において、被処理物の近傍に配置させたプラズマ源に、ガスを供給しつつ電力を供給するプラズマ処理方法であって、被処理物を介してプラズマ源と対向となる位置に電位制御した電極を配置させ、被処理物の一部をプラズマ処理することにより、レジスト等のマスクを用いず、簡単なプラズマ源で被処理物を所望の任意形状（処理すべき形状）にプラズマ処理することができる。

また、本発明のプラズマ処理方法によれば、大気圧近傍の圧力において、被処理物の近傍に配置させたプラズマ源に、ガスを供給しつつ電力を供給するプラズマ処理方法であって、プラズマ源の被処理物に対向する面が、長方形もしくは線状形状を有し、且つ被処理物を介してプラズマ源と対向となる位置に電位制御した電極を配置させ、被処理物の一部をプラズマ処理することにより、レジスト等のマスクを用いず、簡単なプラズマ源で被処理物を所望の長さの線状形状にプラズマ処理することができる。

また、本発明のプラズマ処理方法によれば、大気圧近傍の圧力において、被処理物の近傍に配置させたプラズマ源に、ガスを供給しつつ電力を供給するプラズマ処理方法であって、被処理物を介してプラズマ源と対向となる位置に、且つ電位制御した電極を配置させることにより、レジスト等のマスクを用いず、簡単なプラズマ源で被処理物を所望の任意形状にプラズマ処理することができ、プラズマ源及び電極を走査することなく、被処理物を広範囲な任意形状にプラズマ処理することができる。

また、本発明のプラズマ処理方法によれば、大気圧近傍の圧力において、被処理物の近傍に配置させたプラズマ源に、ガスを供給しつつ電力を供給するプラズマ処理方法であって、被処理物を介してプラズマ源と対向となる位置に、ドット状の複数の微小電極で構成され、且つ電位制御した電極を配置させ、各微小電極を選択的に電位制御させることにより、レジスト等のマスクを用いず、簡単なプラズマ源で被処理物を所望の任意形状にプラズマ処理することができ、プラズマ源及び電極を走査することなく、１つの電極で数種類の形状、且つ広範囲な形状に被処理物をプラズマ処理することができる。

また、本発明のプラズマ処理方法によれば、大気圧近傍の圧力において、被処理物の近傍に配置させたプラズマ源に、ガスを供給しつつ電力を供給するプラズマ処理方法であって、被処理物を介してプラズマ源と対向となる位置に、ドット状の複数の微小電極で構成され、且つ電位制御した電極を配置させ、任意の微小電極を選択的に被処理物に近づけることにより、レジスト等のマスクを用いず、簡単なプラズマ源で被処理物を所望の任意形状にプラズマ処理することができ、プラズマ源及び電極を走査することなく、１つの電極で数種類の形状、且つ広範囲な形状に被処理物をプラズマ処理することができる。

本発明のプラズマ処理方法によれば、大気圧近傍の圧力において、被処理物の近傍に配置させたプラズマ源に、ガスを供給しつつプラズマ源の一部を電位制御するプラズマ処理方法であって、被処理物を介してプラズマ源と対向となる位置に電力を印加した電極を配置させることにより、レジスト等のマスクを用いず、簡単なプラズマ源で所望の任意形状に被処理物をプラズマ処理することができ、プラズマ中のイオンを引き込む作用が強まるため高速なプラズマ処理をすることができる。

本発明のプラズマ処理方法によれば、大気圧近傍の圧力において、被処理物の近傍に配置させたプラズマ源に、ガスを供給しつつプラズマ源の一部を電位制御し、プラズマ源の被処理物に対向する面が、長方形もしくは線状形状を有し、且つ被処理物を介してプラズマ源と対向となる位置に電力を印加した電極を配置させることにより、レジスト等のマスクを用いず、簡単なプラズマ源で所望の長さの線状形状に被処理物をプラズマ処理することができ、プラズマ中のイオンを引き込む作用が強まるため高速なプラズマ処理をすることができる。

本発明のプラズマ処理方法によれば、大気圧近傍の圧力において、被処理物の近傍に配置させたプラズマ源に、ガスを供給しつつプラズマ源の一部を電位制御するプラズマ処理方法であって、被処理物を介してプラズマ源と対向となる位置に、被処理物に対向する面が任意形状を有し、且つ電力を印加した電極を配置させることにより、レジスト等のマスクを用いず、簡単なプラズマ源で所望の任意形状に被処理物をプラズマ処理することができ、プラズマ源及び電極を走査することなく、広範囲な任意形状に被処理物をプラズマ処理することができ、プラズマ中のイオンを引き込む作用が強まるため高速なプラズマ処理をすることができる。

本発明のプラズマ処理方法によれば、大気圧近傍の圧力において、被処理物の近傍に配置させたプラズマ源に、ガスを供給しつつプラズマ源の一部を電位制御するプラズマ処理方法であって、被処理物を介してプラズマ源と対向となる位置に、ドット状の複数の微小電極で構成され、且つ電力を各微小電極に選択的に印加させることにより、レジスト等のマスクを用いず、簡単なプラズマ源で所望の任意形状に被処理物をプラズマ処理することができ、プラズマ源及び電極を走査することなく、１つの電極で数種類の形状、且つ広範囲な形状に被処理物をプラズマ処理することができ、プラズマ中のイオンを引き込む作用が強まるため高速なプラズマ処理をすることができる。

本発明のプラズマ処理方法によれば、大気圧近傍の圧力において、被処理物の近傍に配置させたプラズマ源に、ガスを供給しつつプラズマ源の一部を電位制御するプラズマ処理方法であって、被処理物を介してプラズマ源と対向となる位置に、ドット状の複数の微小電極で構成され、電力を各微小電極に印加させ、且つ任意の微小電極を選択的に被処理物に近づけることにより、レジスト等のマスクを用いず、簡単なプラズマ源で所望の任意形状に被処理物をプラズマ処理することができ、プラズマ源及び電極を走査することなく、１つの電極で数種類の形状、且つ広範囲な形状に被処理物をプラズマ処理することができ、プラズマ中のイオンを引き込む作用が強まるため高速なプラズマ処理をすることができる。

本発明のプラズマ処理装置によれば、プラズマ源と、ガス供給装置と電力供給装置を備えたプラズマ処理装置であって、被処理物を配置すべき位置を介してプラズマ源と対向となる位置に電位制御させる配線を有する電極を備えることにより、レジスト等のマスクを用いず、簡単なプラズマ源で所望の任意形状に被処理物をプラズマ処理することができる。

本発明のプラズマ処理装置によれば、プラズマ源と、ガス供給装置と電力供給装置を備えたプラズマ処理装置であって、プラズマ源の被処理物に対向する面は、長方形もしくは線状であり、且つ被処理物を配置すべき位置を介してプラズマ源と対向となる位置に電位制御させる配線を有する電極を備えることにより、レジスト等のマスクを用いず、簡単なプラズマ源で所望の長さの線状形状に被処理物をプラズマ処理することができる。

本発明のプラズマ処理装置によれば、プラズマ源と、ガス供給装置と電力供給装置を備えたプラズマ処理装置であって、被処理物を配置すべき位置を介してプラズマ源と対向となる位置に、被処理物に対向する面が被処理物に施すプラズマ処理の任意形状とほぼ同じ形状であり、且つ電位制御させる配線を有する電極を備えることにより、レジスト等のマスクを用いず、簡単なプラズマ源で所望の任意形状に被処理物をプラズマ処理することができ、プラズマ源及び電極を走査することなく、広範囲な任意形状に被処理物をプラズマ処理することができる。

本発明のプラズマ処理装置によれば、プラズマ源と、ガス供給装置と電力供給装置を備えたプラズマ処理装置であって、被処理物を配置すべき位置を介してプラズマ源と対向となる位置に、ドット状の複数の微小電極で構成され、且つ電位制御させる配線をし、複数の微小電極を選択的に電位制御させることができる電極ユニットを備えることにより、レジスト等のマスクを用いず、簡単なプラズマ源で所望の任意形状に被処理物をプラズマ処理することができ、プラズマ源及び電極を走査することなく、１つの電極で数種類の形状、且つ広範囲な形状に被処理物をプラズマ処理することができる。

本発明のプラズマ処理装置によれば、プラズマ源と、ガス供給装置と電力供給装置を備えたプラズマ処理装置であって、被処理物を配置すべき位置を介してプラズマ源と対向となる位置に、複数の電極で構成され、且つ電位制御させる配線を有し、任意の電極を選択的に被処理物に近づける電極ユニットを備えることにより、レジスト等のマスクを用いず、簡単なプラズマ源で所望の任意形状に被処理物をプラズマ処理することができ、プラズマ源及び電極を走査することなく、１つの電極で数種類の形状、且つ広範囲な形状に被処理物をプラズマ処理することができる。

本発明のプラズマ処理装置によれば、プラズマ源と、ガス供給装置とプラズマ源の一部を電位制御させる配線を備えたプラズマ処理装置であって、被処理物を配置すべき位置を介してプラズマ源と対向となる位置に電力を供給する電力供給装置を有した電極を備えることにより、レジスト等のマスクを用いず、簡単なプラズマ源で所望の任意形状に被処理物をプラズマ処理することができ、プラズマ中のイオンを引き込む作用が強まるため高速なプラズマ処理をすることができる。

本発明のプラズマ処理装置によれば、プラズマ源と、ガス供給装置とプラズマ源の一部を電位制御させる配線を備えたプラズマ処理装置であって、プラズマ源の被処理物に対向する面は、長方形もしくは線状であり、且つ被処理物を配置すべき位置を介してプラズマ源と対向となる位置に電力を供給する電力供給装置を有した電極を備えることにより、レジスト等のマスクを用いず、簡単なプラズマ源で所望の長さの線状形状に被処理物をプラズマ処理することができ、プラズマ中のイオンを引き込む作用が強まるため高速なプラズマ処理をすることができる。

本発明のプラズマ処理装置によれば、プラズマ源と、ガス供給装置とプラズマ源の一部を電位制御させる配線を備えたプラズマ処理装置であって、被処理物を配置すべき位置を介してプラズマ源と対向となる位置に、被処理物に対向する面が被処理物に施すプラズマ処理の任意形状とほぼ同じ形状であり、且つ電力を供給する電力供給装置を有した電極を備えることにより、レジスト等のマスクを用いず、簡単なプラズマ源で所望の任意形状に被処理物をプラズマ処理することができ、プラズマ源及び電極を走査することなく、広範囲な任意形状に被処理物をプラズマ処理することができ、プラズマ中のイオンを引き込む作用が強まるため高速なプラズマ処理をすることができる。

本発明のプラズマ処理装置によれば、プラズマ源と、ガス供給装置とプラズマ源の一部を電位制御させる配線を備えたプラズマ処理装置であって、被処理物を配置すべき位置を介してプラズマ源と対向となる位置に、複数の電極で構成され、且つ電力を各電極に選択的に印加できる電力供給装置を有した電極ユニットを備えることにより、レジスト等のマスクを用いず、簡単なプラズマ源で所望の任意形状に被処理物をプラズマ処理することができ、プラズマ源及び電極を走査することなく、１つの電極で数種類の形状、且つ広範囲な形状に被処理物をプラズマ処理することができ、プラズマ中のイオンを引き込む作用が強まるため高速なプラズマ処理をすることができる。

本発明のプラズマ処理装置によれば、プラズマ源と、ガス供給装置とプラズマ源の一部を電位制御させる配線を備えたプラズマ処理装置であって、被処理物を配置すべき位置を介してプラズマ源と対向となる位置に、複数の電極で構成され、且つ電力を各電極に印加でき、任意の電極を選択的に被処理物に近づける電極ユニットを備えることにより、レジスト等のマスクを用いず、簡単なプラズマ源で所望の任意形状に被処理物をプラズマ処理することができ、プラズマ源及び電極を走査することなく、１つの電極で数種類の形状、且つ広範囲な形状に被処理物をプラズマ処理することができ、プラズマ中のイオンを引き込む作用が強まるため高速なプラズマ処理をすることができる。

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。

以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。

図１は、本発明の第１実施形態において用いた、電位制御可能な第１の電極の一例としての平面電極部１を搭載したプラズマ源９００を含むプラズマ処理装置の斜視図を示し、図２は、図１の平面ＰＰで切った断面図を示す。図１〜図２より、平面電極部１の内部にはガス流路２と多数のガス供給穴３が形成されており、平面電極部１とは絶縁体４で電気的に絶縁されたガス供給装置５より、ガス流路２、ガス供給穴３を経由して、一例としてＳｉ又は石英などの基板などの被処理物６に対してほぼ垂直にガスを供給できる。プラズマ源と対向であり、且つ、チャックや公知の把持機構などで構成される被処理物把持装置８００で支持されている（他の実施形態でも同様に支持されている）被処理物６を間に挟む位置に配線２５を経由し電位制御した電極として（電位制御可能な第２の電極の一例としての）接地電極７を配置し、ガス供給装置５よりガスを供給しつつ、電力供給装置の一例としての高周波電源８より平面電極部１に対して１３．５６ＭＨｚの高周波電力を供給することにより、局所的なプラズマ空間ＰＡにプラズマを発生させ、被処理物６をプラズマ処理することができる。プラズマ源と被処理物６の距離ａは０．５ｍｍである。また、平面電極部１の被処理物６と対向する面は一辺が５０ｍｍの正方形であり、接地電極７の被処理物６と対向する面は一辺が５ｍｍの正方形である。電位制御した第２の電極（接地電極７）の被処理物６と重なる面の面積は、被処理物６の面積よりも小さくなっている。このように、電位制御した第２の電極の被処理物６と重なる面の面積が、被処理物６の面積よりも小さい場合に、本実施形態は格別の効果を奏する。もし、電位制御した第２の電極の被処理物６と重なる面の面積が、被処理物６の面積以上であると、プラズマが発生する範囲を第２の電極の配置によって制御することが不可能となるためである。

プラズマ源は数Ｐａから数気圧まで動作可能であるが、典型的には１００００Ｐａから３気圧程度の範囲の圧力で動作する。とくに、大気圧付近での動作は、厳重な密閉構造や特別な排気装置が不要であるとともに、プラズマや活性粒子の拡散が適度に抑制されるため、とくに好ましい。ガスとして、Ｈｅを１０００ｓｃｃｍ、ＳＦ_６を１０ｓｃｃｍ供給し、高周波電力を１００Ｗ供給する条件にて被処理物６として石英に対してプラズマ処理としてエッチングを行ったところ、局所的なプラズマ空間ＰＡにのみプラズマが発生し、所望のパターンに対してエッチングが行えた。この時、プラズマ空間ＰＡの被処理物６に平行な断面は、ほぼ５ｍｍ角の正方形であった。

図２のプラズマ処理装置において、図４０に示されるように、接地電極７を被処理物６から引き離す装置を備えるようにしてもよい。すなわち、この引き離す装置は、接地電極７と連結された絶縁体２００と、絶縁体２００に連結された支柱２０１と、支柱２０１に連結されかつ支柱２０１を昇降させることにより絶縁体２００と接地電極７とを一体的に昇降可能とする空気圧シリンダなどの昇降装置２０２とより構成され、ガス供給装置５と高周波電源８とを動作制御する制御装置１０００により、昇降装置２０２の昇降動作を制御可能としている。よって、制御装置１０００の制御の元に、高周波電源８をＯＮしたままで昇降装置２０２により接地電極７を被処理物６から引き離したり被処理物６に近づけるようにすれば、高周波電源８をＯＮ／ＯＦＦしたときと同様の効果が得られる。また、制御装置１０００の制御の元に、高周波電源８をＯＦＦにするか、接地電極７を被処理物６から引き離した後、以下に説明する図３及び図４１のように、被処理物６の所望の位置に移動させると、不連続なパターンを被処理物６に描画することができる。

なお、本発明の第１実施形態において、図３に示すようにプラズマ処理中に接地電極７を被処理物６に対して平行に移動させることで、局所的なプラズマ空間ＰＡで発生しているプラズマも接地電極７に追随して平行移動し、所望のパターンに対してエッチングが行えた。

図３の接地電極７を被処理物６に対して平行に移動させる移動装置を図４１に示す。図４１において、２０４は、昇降装置２０２の機能を有しかつ接地電極７を被処理物６に対して平行に移動させるリニアスライダ機構などを有する下側移動装置、２０５は下側移動装置２０４の移動を案内するレールである。また、２０６はガス供給装置５と連結された絶縁体、２０７は絶縁体２０６に連結された支柱、２０８は支柱２０７に連結されかつ支柱２０７を昇降させることにより、絶縁体２０６と、ガス供給装置５などのプラズマ源９００とを一体的に昇降可能とする空気圧シリンダなどの昇降装置の機能を有するとともに、さらに、ガス供給装置５などのプラズマ源９００を被処理物６に対して平行に移動させるリニアスライダ機構などを有する上側移動装置である。ガス供給装置５と高周波電源８とを動作制御する制御装置１０００により、下側移動装置２０４と上側移動装置２０６との動作を制御して、制御装置１０００の制御の元に、プラズマ処理中に接地電極７を被処理物６に対して平行に移動可能として、局所的なプラズマ空間ＰＡで発生しているプラズマも接地電極７に追随して平行移動し、所望のパターンに対してエッチングが行えるようにしている。

また、本発明の第１実施形態において、図４に示すように接地電極７の被処理物６と対向する面を大きくし、１０ｍｍ角の正方形にしてプラズマ処理としてエッチングしたところ、局所的なプラズマ空間ＰＡが被処理物６に発生し、所望のパターンに対してエッチングが行えた。この時、プラズマの平行な断面は、ほぼ１０ｍｍ角の正方形であった。

また、本発明の第１実施形態において、図５に示すように接地電極７−ａと接地電極７−ｂを２つ同時に配置してプラズマ処理としてエッチングしたところ、局所的なプラズマ空間ＰＡとＰＡの２箇所にのみプラズマが発生し、所望のパターンに対してエッチングが行えた。

なお、電位制御した第２の電極（接地電極７−ａと接地電極７−ｂのそれぞれ）の被処理物６と重なる面の面積は、被処理物６の面積よりも小さくなっている。また、複数の電位制御した第２の電極（接地電極７−ａと接地電極７−ｂのそれぞれ）は、互いに為す距離をプラズマ源と被処理物６の為す距離より大きくする。図７のプラズマ処理装置において、図４２に示されるように、接地電極７−ａ及び接地電極７−ｂをそれぞれ独立的に被処理物６から引き離す装置を備えるようにしてもよい。すなわち、接地電極７−ａに対する引き離す装置は、接地電極７−ａと連結された絶縁体２１０と、絶縁体２１０に連結された支柱２１１と、支柱２１１に連結されかつ支柱２１１を昇降させることにより絶縁体２１０と接地電極７−ａとを一体的に昇降可能とする空気圧シリンダなどの昇降装置２１２とより構成される。一方、接地電極７−ｂに対する引き離す装置は、接地電極７−ｂと連結された絶縁体２１０と、絶縁体２１０に連結された支柱２１１と、支柱２１１に連結されかつ支柱２１１を昇降させることにより絶縁体２１０と接地電極７−ｂとを一体的に昇降可能とする空気圧シリンダなどの昇降装置２１２とより構成される。ガス供給装置５と高周波電源８とを動作制御する制御装置１０００により、それぞれの昇降装置２１２，２１２の昇降動作を独立して制御可能としている。よって、制御装置１０００の制御の元に、高周波電源８をＯＮしたままでそれぞれの昇降装置２１２により接地電極７−ａ，７−ｂを被処理物６からそれぞれ独立して引き離したり被処理物６に近づけるようにすれば、高周波電源８をＯＮ／ＯＦＦしたときと同様の効果が得られる。また、制御装置１０００の制御の元に、高周波電源８をＯＦＦにするか、接地電極７−ａ，７−ｂを被処理物６からそれぞれ独立して引き離した後、図３及び図４１のように、被処理物６の所望の位置にそれぞれ独立して移動させると、不連続なパターンを被処理物６に描画することができる。

本発明の第１実施形態において、平面電極部１を搭載したプラズマ源により、被処理物６を挟んでプラズマ源と対向となる位置に配置させる接地電極７の形状、位置、個数によって被処理物６として用いた石英基板上に任意形状のプラズマ処理としてのエッチングを施すことが可能であることが分かった。

このように電位制御した電極のサイズや位置によって、プラズマのサイズや発生する位置が変化する理由を説明する。圧力が大気圧程度まで高くなると、荷電粒子の平均自由行程が極めて小さくなることが考えられる。このため、放電開始電圧が大きくなる、放電が維持しにくくなる、プラズマが広がりにくくなる、という特徴を有する。従って、高周波を印加したプラズマ源近傍に電位制御した電極を配置することでプラズマ源と電位制御した電極間に電界が集中し、局所的にプラズマを発生させることができたと考えられる。

次に、本発明の第２実施形態について、図６〜図１０を参照して説明する。

図６は、本発明の第２実施形態において用いた、ナイフエッジ電極部９を搭載したプラズマ源を含むプラズマ処理装置の斜視図を示し、図７は、図６の平面ＰＰで切った断面図を示す。図６〜図７より、ナイフエッジ電極部９と板面が互いに平行となる位置に絶縁板１０、１１を配置し、ガス供給装置５よりガス流路１２を経由して被処理物６に対してほぼ垂直にガスを供給できる。プラズマ源と対向となり、且つ被処理物６を間に挟む位置に配線２５を経由し電位制御した電極として接地電極７を配置し、ガス供給装置５よりガスを供給しつつ、高周波電源８よりナイフエッジ電極部９に対して１３．５６ＭＨｚの高周波電力を供給することにより、局所的なプラズマ空間ＰＡにプラズマを発生させ、被処理物６をプラズマ処理することができる。プラズマ源と被処理物６の距離ｂは０．５ｍｍであり、ナイフエッジ電極部９、絶縁板１０、１１、の幅ｃは共に１ｍｍ、ガス流路１２の幅ｄは０．１ｍｍ、ナイフエッジ電極部の切っ先部ｅの鋭角は６０°である。また、ナイフエッジ電極部９と絶縁板１０、１１の板面は、高さｆが５０ｍｍ、線方向長さｇが３０ｍｍである。また、接地電極７の被処理物６と対向する面は一辺が５ｍｍの正方形である。

プラズマ源は数Ｐａから数気圧まで動作可能であるが、典型的には１００００Ｐａから３気圧程度の範囲の圧力で動作する。とくに、大気圧付近での動作は、厳重な密閉構造や特別な排気装置が不要であるとともに、プラズマや活性粒子の拡散が適度に抑制されるため、とくに好ましい。ガスとして、Ｈｅを１０００ｓｃｃｍ、ＳＦ_６を１０ｓｃｃｍ供給し、高周波電力を１００Ｗ供給する条件にて被処理物６として石英に対してプラズマ処理としてエッチングを行ったところ、局所的なプラズマ空間ＰＡにのみプラズマが発生し、所望のパターンに対してエッチングが行えた。この時、プラズマ空間ＰＡの被処理物６に平行な断面は、幅ｃがほぼ１ｍｍ、線方向長さｇがほぼ５ｍｍであった。

なお、本発明の第２実施形態において、図８に示すようにプラズマ処理としてエッチング中に接地電極７を被処理物６に対して平行に移動させることで、局所的なプラズマ空間ＰＡで発生しているプラズマも接地電極７に追随して平行移動し、所望のパターンに対してエッチングが行えた。

図８の接地電極７を被処理物６に対して平行に移動させる移動装置を図４３に示す。図４３において、２２０はガス供給装置５と連結された支柱、２２１は支柱２２０に連結されかつ支柱２２０を昇降させることによりガス供給装置５などのプラズマ源９００とを一体的に昇降可能とする空気圧シリンダなどの昇降装置の機能を有するとともに、さらに、ガス供給装置５などのプラズマ源９００を被処理物６に対して平行に移動させるリニアスライダ機構などを有する上側移動装置、２２２はは上側移動装置２２１の移動を案内するレールである。また、２３０は接地電極７と連結された絶縁体、２３１は絶縁体２３０に連結された支柱、２３２は支柱２３１に連結されかつ支柱２３１を昇降させることにより絶縁体２３０と接地電極７とを一体的に昇降可能とする空気圧シリンダなどの昇降装置の機能を有するとともに、さらに、接地電極７などを被処理物６に対して平行に移動させるリニアスライダ機構などを有する下側移動装置、２３３は下側移動装置２３２の移動を案内するレールである。ガス供給装置５と高周波電源８とを動作制御する制御装置１０００により、下側移動装置２３２と上側移動装置２２１との動作を制御して、制御装置１０００の制御の元に、エッチング中に接地電極７を被処理物６に対して平行に移動可能として、局所的なプラズマ空間ＰＡで発生しているプラズマも接地電極７に追随して平行移動し、所望のパターンに対してエッチングが行えるようにしている。

ここで、この実施形態及び先の実施形態などの他の実施形態において、相対的な接地電極７の移動速度の決め方は以下の通りである。被処理物６に対するエッチングすべき深さをＤ（μｍ）、接地電極７の移動方向の長さをＬ（μｍ）、エッチング速度をＲ（μｍ／ｍｉｎ）としたとき、接地電極７の移動速度Ｖ（μｍ／ｍｉｎ）は、Ｖ＝Ｌ・Ｒ／Ｄを満たすことが好ましい。エッチングした際に下地が現れるような加工においては、Ｖ＜Ｌ・Ｒ／Ｄを満たすようにすればよい。下地に対するエッチング選択比が高ければ、エッチング深さがＤよりも極端に大きくなることは避けられる。

また、相対的に接地電極７を被処理物６に対して移動させるとき、接地電極７と被処理物６は接触させたまま移動させてもよい。しかしながら、接触により切削片が生じる場合があるため、所定の距離だけ離すことが好ましい。この場合、その距離は０．０１ｍｍ〜１ｍｍが望ましい。０．０１ｍｍ未満の距離を精度良く一定に保つのは極めて困難であり、好ましくない。１ｍｍより大きいと、プラズマ発生領域を正確に制御できなくなり、好ましくない。

また、本発明の第２実施形態において、図９に示すように接地電極７の被処理物６と対向する面を大きくし、１０ｍｍ角の正方形にしてプラズマ処理としてエッチングしたところ、局所的なプラズマ空間ＰＡが被処理物６に発生し、所望のパターンに対してエッチングが行えた。この時、プラズマの平行な断面は、幅ｃがほぼ１ｍｍ、線方向長さｇがほぼ１０ｍｍであった。

また、本発明の第２実施形態において、図１０に示すように接地電極７−ａと接地電極７−ｂを２つ同時に配置してプラズマ処理としてエッチングしたところ、局所的なプラズマ空間ＰＡとＰＡの２箇所にのみプラズマが発生し、所望のパターンに対してエッチングが行えた。

本発明の第２実施形態において、ナイフエッジ電極部９を搭載したプラズマ源により、被処理物６を挟んでプラズマ源と対向となる位置に配置させる接地電極７の形状、位置、個数によって被処理物６として用いた石英基板上に任意形状のプラズマ処理としてのエッチングを施すことが可能であることが分かった。

次に、本発明の第３実施形態について、図１１〜図１２を参照して説明する。

図１１は、本発明の第３実施形態において用いた、平面電極部１を搭載したプラズマ源を含むプラズマ処理装置の斜視図を示し、図１２は、図１１の平面ＰＰで切った断面図を示す。図１１〜図１２より、平面電極部１の内部にはガス流路２とガス供給穴３が形成されており、平面電極部１とは絶縁体４で電気的に絶縁されたガス供給装置５より、ガス流路２、ガス供給穴３を経由して被処理物６に対してほぼ垂直にガスを供給できる。プラズマ源と対向であり、且つ被処理物６を間に挟む位置に配線２５を経由し電位制御した電極として任意形状の接地電極１３を配置し、ガス供給装置５よりガスを供給しつつ、高周波電源８より平面電極部１に対して１３．５６ＭＨｚの高周波電力を供給することにより、局所的なプラズマ空間ＰＡに任意形状のプラズマを発生させ、被処理物６をプラズマ処理することができる。プラズマ源と被処理物６の距離ａは０．５ｍｍである。

プラズマ源は数Ｐａから数気圧まで動作可能であるが、典型的には１００００Ｐａから３気圧程度の範囲の圧力で動作する。とくに、大気圧付近での動作は、厳重な密閉構造や特別な排気装置が不要であるとともに、プラズマや活性粒子の拡散が適度に抑制されるため、とくに好ましい。ガスとして、Ｈｅを１０００ｓｃｃｍ、ＳＦ_６を１０ｓｃｃｍ供給し、高周波電力を１００Ｗ供給する条件にて被処理物６として石英に対してプラズマ処理としてエッチングを行ったところ、局所的なプラズマ空間ＰＡに任意形状のプラズマが発生し、所望のパターンに対してエッチングが行えた。

本発明の第３実施形態において、平面電極部１を搭載したプラズマ源により、被処理物６を挟んでプラズマ源と対向となる位置に配置させる任意形状の接地電極１３によって被処理物６として用いた石英基板上に任意形状のプラズマ処理としてのエッチングを施すことを可能とした。

次に、本発明の第４実施形態について、図１３〜図１４を参照して説明する。

図１３は、本発明の第４実施形態において用いた、平面電極部１を搭載したプラズマ源を含むプラズマ処理装置の斜視図を示し、図１４は、図１３の平面ＰＰで切った断面図を示す。図１３〜図１４より、平面電極部１の内部にはガス流路２とガス供給穴３が形成されており、平面電極部１とは絶縁体４で電気的に絶縁されたガス供給装置５より、ガス流路２、ガス供給穴３を経由して被処理物６に対してほぼ垂直にガスを供給できる。プラズマ源と対向であり、且つ被処理物６を間に挟む位置にドット状の複数の微小電極を有し、選択的に各ドットを接地電位とすることが可能な接地電極ユニット１４を配線２５を経由し電位制御した電極として配置し、ガス供給装置５よりガスを供給しつつ、高周波電源８より平面電極部１に対して１３．５６ＭＨｚの高周波電力を供給することにより、局所的なプラズマ空間ＰＡに任意形状のプラズマを発生させ、被処理物６をプラズマ処理することができる。プラズマ源と被処理物６の距離ａは０．５ｍｍである。なお、接地電極ユニット１４内には、リレー等のスイッチング素子が内包させており、選択的に接地電位とすることができる。

プラズマ源は数Ｐａから数気圧まで動作可能であるが、典型的には１００００Ｐａから３気圧程度の範囲の圧力で動作する。とくに、大気圧付近での動作は、厳重な密閉構造や特別な排気装置が不要であるとともに、プラズマや活性粒子の拡散が適度に抑制されるため、とくに好ましい。ガスとして、Ｈｅを１０００ｓｃｃｍ、ＳＦ_６を１０ｓｃｃｍ供給し、高周波電力を１００Ｗ供給する条件にて被処理物６として石英に対してプラズマ処理としてエッチングを行ったところ、接地電極ユニット１４により、選択的に任意のドット状微小電極を接地電位とすることで局所的なプラズマ空間ＰＡに接地電位となった任意のドット状微小形状と同等の形状のプラズマが発生し、所望のパターンに対してエッチングが行えた。

本発明の第４実施形態において、平面電極部１を搭載したプラズマ源により、被処理物６を挟んでプラズマ源と対向となる位置に配置させ、ドット状の複数の微小電極を有し、選択的に各ドットを接地電位とすることが可能な接地電極ユニット１４によって被処理物６として用いた石英基板上に任意形状のプラズマ処理としてのエッチングを施すことを可能とした。

次に、本発明の第５実施形態について、図１５〜図１６を参照して説明する。

図１５は、本発明の第５実施形態において用いた、平面電極部１を搭載したプラズマ源を含むプラズマ処理装置の斜視図を示し、図１６は、図１５の平面ＰＰで切った断面図を示す。図１５〜図１６より、平面電極部１の内部にはガス流路２とガス供給穴３が形成されており、平面電極部１とは絶縁体４で電気的に絶縁されたガス供給装置５より、ガス流路２、ガス供給穴３を経由して被処理物６に対してほぼ垂直にガスを供給できる。プラズマ源と対向であり、且つ被処理物６を間に挟む位置にドット状の複数の微小電極２３ａを有し、接地電位とした任意の微小電極２３ａを選択的に被処理物６に近づけることが可能な移動装置２６５を有した接地電極ユニット２３を配線２５を経由し電位制御した電極として配置し、ガス供給装置５よりガスを供給しつつ、高周波電源８より平面電極部１に対して１３．５６ＭＨｚの高周波電力を供給することにより、局所的なプラズマ空間ＰＡに任意形状のプラズマを発生させ、被処理物６をプラズマ処理することができる。プラズマ源と被処理物６の距離ａは０．５ｍｍである。

プラズマ源は数Ｐａから数気圧まで動作可能であるが、典型的には１００００Ｐａから３気圧程度の範囲の圧力で動作する。とくに、大気圧付近での動作は、厳重な密閉構造や特別な排気装置が不要であるとともに、プラズマや活性粒子の拡散が適度に抑制されるため、とくに好ましい。ガスとして、Ｈｅを１０００ｓｃｃｍ、ＳＦ_６を１０ｓｃｃｍ供給し、高周波電力を１００Ｗ供給する条件にて被処理物６として石英に対してプラズマ処理としてエッチングを行ったところ、移動装置２６５を有した接地電極ユニット２３により、接地電位とした任意の微小電極２３ａを選択的に被処理物６に近づけることで、近づけた箇所にのみ局所的なプラズマ空間ＰＡにプラズマが発生し、所望のパターンに対してエッチングが行えた。

接地電極ユニット２３により、接地電位とした任意の微小電極２３ａを選択的に被処理物６に近づける移動装置２６５を図４４に示す。図４４では、理解しやすくするため、１つの移動装置２６５のみを図示している。各微小電極２３ａには移動装置２６５が設けられている。各移動装置２６５は、接地電極ユニット２３を移動可能に貫通してかつ微小電極２３ａに連結された支柱２５０と、支柱２５０を昇降させることにより微小電極２３ａを被処理物６に接近した位置と遠ざかった位置とに位置決めする昇降装置２５１とより構成されている。ガス供給装置５と高周波電源８とを動作制御する制御装置１０００により、移動装置２６５を選択的に駆動して、接地電位とした任意の微小電極２３ａを選択的に被処理物６に近づけることで、近づけた箇所にのみ局所的なプラズマ空間ＰＡにプラズマを発生させ、所望のパターンに対してエッチングを行うことができる。

なお、このように微小電極２３ａを選択的に被処理物６に移動装置２６５により近づける代わりに、図４５に示すように、微小電極２３ａを、高周波電源８と接地電極とに選択的に接続するようにしてもよい。すなわち、移動装置を設ける代わりに、図４５に示すように、各微小電極２３ａに対して、スイッチを介して高周波電源８に接続する配線と別のスイッチを介して接地電極に接続する配線とを設けて、いずれか一方のスイッチのみをオンにし、他方をオフにするようなスイッチ機構２６０をそれぞれ設けて、制御装置１０００によりそれぞれ独立して動作制御させる。このようにすれば、高周波電源８に接続した微小電極２３ａ（図４５の右側の２つのスイッチ機構）は、平面電極部１と電位差が無いため、下部電極として機能せず、プラズマが発生しないが、接地電極に接続した微小電極２３ａ（図４５の左側の３つのスイッチ機構）は、平面電極部１と電位差があるため、下部電極として機能することにになり、プラズマが発生することになる。

本発明の第５実施形態において、平面電極部１を搭載したプラズマ源により、被処理物６を挟んでプラズマ源と対向となる位置に配置させ、ドット状の複数の微小電極を有し、接地電位とした任意の微小電極を選択的に被処理物６に近づけることが可能な電極ユニット２３によって被処理物６として用いた石英基板上に任意形状のプラズマ処理としてのエッチングを施すことを可能とした。

次に、本発明の第６実施形態について、図１７〜図２１を参照して説明する。

図１７は、本発明の第６実施形態において用いた、平面電極部１を搭載したプラズマ源を含むプラズマ処理装置の斜視図を示し、図１８は、図１７の平面ＰＰで切った断面図を示す。図１７〜図１８より、平面電極部１の内部にはガス流路２とガス供給穴３が形成されており、平面電極部１とは絶縁体４で電気的に絶縁されたガス供給装置５より、ガス流路２、ガス供給穴３を経由して被処理物６に対してほぼ垂直にガスを供給できる。配線２５を経由し接地電位として電位制御させた平面電極部１を含むプラズマ源と対向な位置であり、且つ被処理物６を間に挟む位置に高周波電源１５より高周波電力を供給させる電極１６を配置し、ガス供給装置５よりガスを供給しつつ、高周波電源１５より電極１６に対して１３．５６ＭＨｚの高周波電力を供給することにより、局所的なプラズマ空間ＰＡにプラズマを発生させ、被処理物６をプラズマ処理することができる。プラズマ源と被処理物６の距離ａは０．５ｍｍである。また、平面電極部１の被処理物６と対向する面は一辺が５０ｍｍの正方形であり、高周波電力を供給させる電極１６の被処理物６と対向する面は一辺が５ｍｍの正方形である。

プラズマ源は数Ｐａから数気圧まで動作可能であるが、典型的には１００００Ｐａから３気圧程度の範囲の圧力で動作する。とくに、大気圧付近での動作は、厳重な密閉構造や特別な排気装置が不要であるとともに、プラズマや活性粒子の拡散が適度に抑制されるため、とくに好ましい。ガスとして、Ｈｅを１０００ｓｃｃｍ、ＳＦ_６を１０ｓｃｃｍ供給し、高周波電力を電極１６に対して１００Ｗ、供給する条件にて被処理物６として石英に対してプラズマ処理としてエッチングを行ったところ、局所的なプラズマ空間ＰＡにのみプラズマが発生し、所望のパターンに対してエッチングが行えた。この時、プラズマ空間ＰＡの被処理物６に平行な断面は、ほぼ５ｍｍ角の正方形であった。

なお、本発明の第６実施形態において、図１９に示すようにプラズマ処理としてエッチング中に高周波電力を供給させる電極１６を被処理物６に対して平行に移動させることで、局所的なプラズマ空間ＰＡで発生しているプラズマも高周波電力を供給させる電極１６に追随して平行移動し、所望のパターンに対してエッチングが行えた。

また、本発明の第６実施形態において、図２０に示すように高周波電力を供給させる電極１６の被処理物６と対向する面を大きくし、１０ｍｍ角の正方形にしてプラズマ処理としてエッチングしたところ、局所的なプラズマ空間ＰＡが被処理物６に発生し、所望のパターンに対してエッチングが行えた。この時、プラズマの平行な断面は、ほぼ１０ｍｍ角の正方形であった。

また、本発明の第６実施形態において、図２１に示すように高周波電力を供給させる電極１６−ａと電極１６−ｂを２つ同時に配置してプラズマ処理としてエッチングしたところ、局所的なプラズマ空間ＰＡとＰＡの２箇所にのみプラズマが発生し、所望のパターンに対してエッチングが行えた。

本発明の第６実施形態において、平面電極部１を搭載したプラズマ源により、被処理物６を挟んでプラズマ源と対向となる位置に配置させる高周波電力を供給させる電極１６の形状、位置、個数によって被処理物６として用いた石英基板上に任意形状のプラズマ処理としてのエッチングを施すことが可能であることが分かった。

このように高周波を印加した電極のサイズや位置によって、プラズマのサイズや発生する位置が変化する理由を説明する。圧力が大気圧程度まで高くなると、荷電粒子の平均自由行程が極めて小さくなることが考えられる。このため、放電開始電圧が大きくなる、放電が維持しにくくなる、プラズマが広がりにくくなる、という特徴を有する。従って、高周波を印加した電極の近傍に一部を電位制御したプラズマ源を配置することで、プラズマ源と電極間に電界が集中し、局所的にプラズマを発生させることができたと考えられる。

次に、本発明の第７実施形態について、図２２〜図２６を参照して説明する。

図２２は、本発明の第７実施形態において用いた、ナイフエッジ電極部９を搭載したプラズマ源を含むプラズマ処理装置の斜視図を示し、図２３は、図２２の平面ＰＰで切った断面図を示す。図２２〜図２３より、ナイフエッジ電極部９と板面が互いに平行となる位置に絶縁板１０、１１を配置し、ガス供給装置５よりガス流路１２を経由して被処理物６に対してほぼ垂直にガスを供給できる。配線２５を経由し接地電位として電位制御させたナイフエッジ電極部９を含むプラズマ源と対向な位置であり、且つ被処理物６を間に挟む位置に高周波電源１５より高周波電力を供給させる電極１６を配置し、ガス供給装置５よりガスを供給しつつ、高周波電源１５より電極１６に対して１３．５６ＭＨｚの高周波電力を供給することにより、局所的なプラズマ空間ＰＡにプラズマを発生させ、被処理物６をプラズマ処理することができる。プラズマ源と被処理物６の距離ｂは０．５ｍｍであり、ナイフエッジ電極部９、絶縁板１０、１１、の幅ｃは共に１ｍｍ、ガス流路１２の幅ｄは０．１ｍｍ、ナイフエッジ電極部の切っ先部ｅの鋭角は６０°である。また、ナイフエッジ電極部９と絶縁板１０、１１の板面は、高さｆが５０ｍｍ、線方向長さｇが３０ｍｍである。また、高周波電力を供給させる電極１６の被処理物６と対向する面は一辺が５ｍｍの正方形である。

プラズマ源は数Ｐａから数気圧まで動作可能であるが、典型的には１００００Ｐａから３気圧程度の範囲の圧力で動作する。とくに、大気圧付近での動作は、厳重な密閉構造や特別な排気装置が不要であるとともに、プラズマや活性粒子の拡散が適度に抑制されるため、とくに好ましい。ガスとして、Ｈｅを１０００ｓｃｃｍ、ＳＦ_６を１０ｓｃｃｍ供給し、高周波電力を電極１６に対して１００Ｗ、供給する条件にて被処理物６として石英に対してプラズマ処理としてエッチングを行ったところ、局所的なプラズマ空間ＰＡにのみプラズマが発生し、所望のパターンに対してエッチングが行えた。この時、プラズマ空間ＰＡの被処理物６に平行な断面は、幅ｃがほぼ１ｍｍ、線方向長さｇがほぼ５ｍｍであった。

なお、本発明の第７実施形態において、図２４に示すようにプラズマ処理としてエッチング中に高周波電力を供給させる電極１６を被処理物６に対して平行に移動させることで、局所的なプラズマ空間ＰＡで発生しているプラズマも高周波電力を供給させる電極１６に追随して平行移動し、所望のパターンに対してエッチングが行えた。

また、本発明の第７実施形態において、図２５に示すように高周波電力を供給させる電極１６の被処理物６と対向する面を大きくし、１０ｍｍ角の正方形にしてプラズマ処理としてエッチングしたところ、局所的なプラズマ空間ＰＡが被処理物６に発生し、所望のパターンに対してエッチングが行えた。この時、プラズマの平行な断面は、幅ｃがほぼ１ｍｍ、線方向長さｇがほぼ１０ｍｍであることを目視にて観察した。

また、本発明の第７実施形態において、図２６に示すように高周波電力を供給させる電極１６−ａと電極１６−ｂを２つ同時に配置してプラズマ処理としてエッチングしたところ、局所的なプラズマ空間ＰＡとＰＡの２箇所にのみプラズマが発生し、所望のパターンに対してエッチングが行えた。

本発明の第７実施形態において、ナイフエッジ電極部９を搭載したプラズマ源により、被処理物６を挟んでプラズマ源と対向となる位置に配置させる高周波電力を供給させる電極１６の形状、位置、個数によって被処理物６として用いた石英基板上に任意形状のプラズマ処理としてのエッチングを施すことが可能であることが分かった。

次に、本発明の第８実施形態について、図２７〜図２８を参照して説明する。

図２７は、本発明の第８実施形態において用いた、平面電極部１を搭載したプラズマ源を含むプラズマ処理装置の斜視図を示し、図２８は、図２７の平面ＰＰで切った断面図を示す。図２７〜図２８より、平面電極部１の内部にはガス流路２とガス供給穴３が形成されており、平面電極部１とは絶縁体４で電気的に絶縁されたガス供給装置５より、ガス流路２、ガス供給穴３を経由して被処理物６に対してほぼ垂直にガスを供給できる。配線２５を経由し接地電位として電位制御させた平面電極部１を含むプラズマ源と対向な位置であり、且つ被処理物６を間に挟む位置に高周波電源１５より高周波電力を供給させる任意形状の接地電極１７を配置し、ガス供給装置５よりガスを供給しつつ、高周波電源１５より任意形状の接地電極１７に対して１３．５６ＭＨｚの高周波電力を供給することにより、局所的なプラズマ空間ＰＡにプラズマを発生させ、被処理物６をプラズマ処理することができる。プラズマ源と被処理物６の距離ａは０．５ｍｍである。

プラズマ源は数Ｐａから数気圧まで動作可能であるが、典型的には１００００Ｐａから３気圧程度の範囲の圧力で動作する。とくに、大気圧付近での動作は、厳重な密閉構造や特別な排気装置が不要であるとともに、プラズマや活性粒子の拡散が適度に抑制されるため、とくに好ましい。ガスとして、Ｈｅを１０００ｓｃｃｍ、ＳＦ_６を１０ｓｃｃｍ供給し、高周波電力を電極１６に対して１００Ｗ、供給する条件にて被処理物６として石英に対してプラズマ処理としてエッチングを行ったところ、局所的なプラズマ空間ＰＡに任意形状のプラズマが発生し、所望のパターンに対してエッチングが行えた。

本発明の第８実施形態において、平面電極部１を搭載したプラズマ源により、被処理物６を挟んでプラズマ源と対向となる位置に配置させる任意形状の電極１７によって被処理物６として用いた石英基板上に任意形状のプラズマ処理としてのエッチングを施すことを可能とした。

次に、本発明の第９実施形態について、図２９〜図３０を参照して説明する。

図２９は、本発明の第９実施形態において用いた、平面電極部１を搭載したプラズマ源を含むプラズマ処理装置の斜視図を示し、図３０は、図２９の平面ＰＰで切った断面図を示す。図２９〜図３０より、平面電極部１の内部にはガス流路２とガス供給穴３が形成されており、平面電極部１とは絶縁体４で電気的に絶縁されたガス供給装置５より、ガス流路２、ガス供給穴３を経由して被処理物６に対してほぼ垂直にガスを供給できる。配線２５を経由し接地電位として電位制御させた平面電極部１を含むプラズマ源と対向な位置であり、且つ被処理物６を間に挟む位置にドット状の複数の微小電極を有し、選択的に各ドットを高周波電源１５により高周波電力を供給させることが可能な電極ユニット１８を配置し、ガス供給装置５よりガスを供給しつつ、高周波電源１５より電極ユニット１８に対して１３．５６ＭＨｚの高周波電力を供給することにより、局所的なプラズマ空間ＰＡに任意形状のプラズマを発生させ、被処理物６をプラズマ処理することができる。プラズマ源と被処理物６の距離ａは０．５ｍｍである。なお、電極ユニット１８内には、トランジスタやリレー等のスイッチング素子が内包させており、選択的に高周波を印加することができる。

プラズマ源は数Ｐａから数気圧まで動作可能であるが、典型的には１００００Ｐａから３気圧程度の範囲の圧力で動作する。とくに、大気圧付近での動作は、厳重な密閉構造や特別な排気装置が不要であるとともに、プラズマや活性粒子の拡散が適度に抑制されるため、とくに好ましい。ガスとして、Ｈｅを１０００ｓｃｃｍ、ＳＦ_６を１０ｓｃｃｍ供給し、高周波電力を電極１６に対して１００Ｗ、供給する条件にて被処理物６として石英に対してプラズマ処理としてエッチングを行ったところ、電極ユニット１８により、選択的に任意のドット状微小電極に高周波電力を供給することで局所的なプラズマ空間ＰＡに高周波電力を供給させた任意のドット状微小形状と同等の形状のプラズマが発生し、所望のパターンに対してエッチングが行えた。

本発明の第９実施形態において、平面電極部１を搭載したプラズマ源により、被処理物６を挟んでプラズマ源と対向となる位置に配置させ、ドット状の複数の微小電極を有し、選択的に各ドットに高周波電力を供給することが可能な電極ユニット１８によって被処理物６として用いた石英基板上に任意形状のプラズマ処理としてのエッチングを施すことを可能とした。

次に、本発明の第１０実施形態について、図３１〜図３２を参照して説明する。

図３１は、本発明の第１０実施形態において用いた、平面電極部１を搭載したプラズマ源を含むプラズマ処理装置の斜視図を示し、図３２は、図３１の平面ＰＰで切った断面図を示す。図３１〜図３２より、平面電極部１の内部にはガス流路２とガス供給穴３が形成されており、平面電極部１とは絶縁体４で電気的に絶縁されたガス供給装置５より、ガス流路２、ガス供給穴３を経由して被処理物６に対してほぼ垂直にガスを供給できる。配線２５を経由し接地電位として電位制御させた平面電極部１を含むプラズマ源と対向な位置であり、且つ被処理物６を間に挟む位置にドット状の複数の微小電極を有し、各ドットに対して高周波電源１５により高周波電力を供給させることができ、且つ多数の円柱状又は円筒状の微小電極２４ａの中から任意の位置の微小電極２４ａを選択的に被処理物６に近づけることが可能な（例えば図４４に示すような）エアシリンダやモータなどの移動装置２４ｂを有した電極ユニット２４を配置し、ガス供給装置５よりガスを供給しつつ、高周波電源１５より電極ユニット２４に対して１３．５６ＭＨｚの高周波電力を供給することにより、局所的なプラズマ空間ＰＡに任意形状のプラズマを発生させ、被処理物６をプラズマ処理することができる。プラズマ源と被処理物６の距離ａは０．５ｍｍである。

プラズマ源は数Ｐａから数気圧まで動作可能であるが、典型的には１００００Ｐａから３気圧程度の範囲の圧力で動作する。とくに、大気圧付近での動作は、厳重な密閉構造や特別な排気装置が不要であるとともに、プラズマや活性粒子の拡散が適度に抑制されるため、とくに好ましい。ガスとして、Ｈｅを１０００ｓｃｃｍ、ＳＦ_６を１０ｓｃｃｍ供給し、高周波電力を電極１６に対して１００Ｗ、供給する条件にて被処理物６として石英に対してプラズマ処理としてエッチングを行ったところ、移動装置２４ｂを有した電極ユニット２４により、各ドットに対して高周波電源１５により高周波電力を供給させ、且つ任意の微小電極２４ａを選択的に被処理物６に近づけることで、近づけた箇所にのみ局所的なプラズマ空間ＰＡにプラズマが発生し、所望のパターンに対してエッチングが行えた。

本発明の第１０実施形態において、平面電極部１を搭載したプラズマ源により、被処理物６を挟んでプラズマ源と対向となる位置に配置させ、ドット状の複数の微小電極２４ａを有し、各ドットに対して高周波電源１５により高周波電力を供給させることができ、且つ任意の微小電極２４ａを選択的に被処理物６に近づけることが可能な移動装置２４ｂを有した電極ユニット２４によって、被処理物６として用いた石英基板上に任意形状のプラズマ処理としてエッチングを施すことを可能とした。

以上述べた本発明の実施形態において、プラズマ源として平行平板型タイプとしての平板電極、ナイフエッジ電極のものを用いる場合を例示したが、誘導結合型タイプなど、平行平板型キャピラリタイプや、他方式のキャピラリタイプ、マイクロギャップ方式、誘導結合型チューブタイプ、針状電極タイプなど、様々なプラズマ源を用いることができる。

また、電位制御した電極、一部を電位制御したプラズマ源、電位制御させる配線を有する電極、一部を電位制御させる配線を有するプラズマ源として接地電位についてのみ例示したが、接地電位に限るものではない。例えば、直流電力、パルス状直流電力、パルス状交流電力、交流電力など様々な電位制御方式において、プラズマ源と電極間に電界を集中させ、局所的にプラズマを発生させることが可能である。さらにまた、第１電極の一例である平面電極部１を浮遊電位とし、第２電極の一例であるを接地電位以外の電位に電位制御した場合にも、同様の効果を得ることができる。

また、被処理物上の金属部又は半導体部に直流電圧、パルス状直流電圧、パルス状交流電圧を供給することにより、プラズマ中のイオンを引き込む作用を強め、加工速度もしくは成膜速度を向上させることも可能である。

また、ガスとしてＨｅガスを主体としたプラズマ処理についてのみ例示したが、ガスはこれに限定されるものではなく、Ａｒガス、ＮｅガスやＸｅガス等の不活性ガスを主体としたガス、或いはＣＦ_４などのＣｘＦｙ（ｘ及びｙは自然数）ガス、ＮＦ_３ガス、Ｏ_２ガス、Ｃｌ_２ガス、ＨＢｒ等のハロゲン含有ガスなどの反応性ガスを用いた様々なガスについてもプラズマ処理することが可能である。

また、プラズマ処理としてエッチングについてのみ例示したが、プラズマ処理はこれに限定されるものではなく、プラズマクリーニング、ＣＶＤ、スパッタリングやプラズマドーピング等の様々なプラズマ処理についても適用できる。

また、被処理物として石英をプラズマ処理する場合を例示したが、被処理物はこれらに限定されるものではなく、本発明は、Ｓｉなどの半導体膜、Ｍｏ、Ａｌなどの金属膜を含めた種々の薄膜及び基板のプラズマ処理、又は、種々の膜がコーティングされた被処理物のプラズマ処理に適用できる。ＨｅとＯ_２の混合ガスを用いてフォトレジストやポリイミドに代表される樹脂等のエッチング加工を行うこともできる。また、シート状の被処理物をロール・トゥ・ロール方式で搬送しつつ、連続的にプラズマ処理することもできる。あるいは、種々の被処理物の表面にプラズマＣＶＤ法による薄膜堆積を行うこともできる。また、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を用いてプラズマを発生させる場合を例示したが、数百ｋＨｚから数ＧＨｚまでの高周波電力を用いてプラズマを発生させることが可能である。あるいは、パルス電力を供給することにより、アーク放電への移行を抑制しつつ、高効率なプラズマを生成することも可能である。

また、プラズマ源と被処理物間の距離が０．５ｍｍであることを例示したが、０．０１ｍｍ〜３ｍｍの範囲であれば、プラズマの着火が比較的容易であり、プラズマが発生しやすい。

さらに、プラズマ源と被処理物間の距離が、０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲であれば、プラズマ処理により細線加工しやすい。

また、第２の電極を複数配置させた場合のみ例示したが、プラズマ源を複数配置させた場合もしくは、プラズマ源と第２電極をそれぞれ複数配置させた場合も、同時に複数箇所でプラズマを発生させることが可能であり、同様の効果を得ることができる。

また、プラズマ源と電位制御した電極の位置を基板に対して平行な方向に、相対的に移動させる場合を例示したが、移動速度が大きすぎると、整合器がプラズマインピーダンスの変化に追随できず、プラズマが消えてしまうことを避けるため、、移動速度は概ね３００ｍｍ／ｓ以下がよい。

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斜視図である。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の構成を示す断面図である。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斜視図である。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断面図である。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断面図である。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断面図である。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斜視図である。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斜視図である。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断面図である。本発明の第５実施形態で用いたプラズマ処理装置の構成を示す斜視図である。本発明の第５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６実施形態で用いたプラズマ処理装置の構成を示す斜視図である。本発明の第６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６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６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６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７実施形態で用いたプラズマ処理装置の構成を示す斜視図である。本発明の第７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７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７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７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８実施形態で用いたプラズマ処理装置の構成を示す斜視図である。本発明の第８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９実施形態で用いたプラズマ処理装置の構成を示す斜視図である。本発明の第９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１０実施形態で用いたプラズマ処理装置の構成を示す斜視図である。本発明の第１０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。従来例で用いたパターンニング工程を示す図である。従来例で用いたパターンニング工程を示す図である。従来例で用いたパターンニング工程を示す図である。従来例で用いたパターンニング工程を示す図である。第１の従来例で用いたプラズマ処理装置の構成を示す斜視図である。第１の従来例で用いたプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。第２の従来例で用いたプラズマ処理装置の構成を示す斜視図である。第２の従来例で用いたプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。被処理物に施す加工形状を示す斜視図である。第３の従来例で用いたプラズマ処理方法及び装置の構成及び動作を示す斜視図である。本発明の第１実施形態の第１変形例において、移動装置を有する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実施形態の第２変形例において、移動装置を有する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実施形態の第３変形例において、移動装置を有する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２実施形態の変形例において、移動装置を有する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５実施形態の第１変形例において、移動装置を有する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５実施形態の第２変形例において、スイッチ機構を有する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

１平面電極部
２ガス流路
３ガス供給穴
４絶縁体
５ガス供給装置
６被処理物
７接地電極
８高周波電源
９ナイフエッジ電極部
１０絶縁板
１１絶縁板
１２ガス流路
１３任意形状の接地電極
１４接地電源ユニット
１５高周波電源
１６電極
１７任意形状の電極
１８電極ユニット
１９感光性レジスト
２０円筒電極部
２１円筒絶縁部
２２ガス流路
２３移動装置を有した接地電極ユニット
２４移動装置を有した電極ユニット
２５配線
２４ｂ，２０４，２０６，２２１，２６５，２３２移動装置
１０００制御装置
ＰＡプラズマ空間

Claims

大気圧近傍の圧力において、被処理物の近傍に配置させたプラズマ源にガスを供給しつつ、上記プラズマ源を構成する第１の電極の平面電極部に電力を供給するプラズマ処理方法であって、
上記被処理物を介して上記プラズマ源の上記第１の電極である上記平面電極部と対向となる位置に配置されかつ電位制御した第２の電極の上記被処理物と重なる面の面積を、上記プラズマ源の上記第１の電極である上記平面電極部の上記被処理物と対向する面の面積よりも小さくさせた状態で、絶縁体を介して上記第１の電極と連結されたガス供給装置から上記第１の電極の内部のガス流路に上記ガスが供給され上記ガス流路を介してガス供給穴から上記被処理物に対して垂直に上記ガスを供給するとともに、上記第１の電極に電力を供給し、かつ上記第２の電極の位置を上記被処理物に対して平行な方向に相対的に移動させつつ、上記被処理物の一部をプラズマ処理するプラズマ処理方法。
上記第２の電極は、複数の電極であり、且つ上記複数の電極の各電極を選択的に電位制御させることで上記被処理物に対して処理すべき形状に、プラズマ処理する請求項１に記載のプラズマ処理方法。
上記ガスは、少なくとも不活性ガスであるＨｅ、Ａｒ、Ｎｅ、Ｘｅのいずれかを含む請求項１又は２に記載のプラズマ処理方法。
上記ガスは、ＳＦ _６ガス、ＣＦ _４ガス、ＮＦ _３ガス、Ｏ _２ガス、Ｃｌ _２ガス、ＨＢｒガスのいずれかを含む請求項１又は２に記載のプラズマ処理方法。
電位制御されかつ内部にガス流路を有するとともに、上記ガス流路と連通したガス供給穴を有する平面電極部の第１の電極を備えたプラズマ源と、
上記第１の電極に絶縁体を介して連結されて上記第１の電極の上記ガス流路を介して上記ガス供給穴から上記処理室内の被処理物に対して垂直にガスを供給するガス供給装置と、
上記処理室内の上記被処理物を配置すべき位置を介して上記プラズマ源の上記第１の電極である上記平面電極部と対向となる位置で電位制御される第２の電極と、
上記第１及び第２の電極のいずれか一方に電力を供給する電力供給装置と、
上記第２の電極の位置を相対的に移動させることが可能な移動装置とを備え、
上記第２の電極の上記被処理物と重なるべき面の面積を、上記プラズマ源の上記第１の電極である上記平面電極部の上記被処理物と対向する面の面積よりも小さくして、大気圧近傍の圧力においてプラズマ処理を行うプラズマ処理装置。
上記第２の電極は、複数の電極であり、且つ各電極を選択的に電位制御することができる電極ユニットを備える請求項５に記載のプラズマ処理装置。