JP4794998B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents

プラズマ処理装置 Download PDF

Info

Publication number
JP4794998B2
JP4794998B2 JP2005337468A JP2005337468A JP4794998B2 JP 4794998 B2 JP4794998 B2 JP 4794998B2 JP 2005337468 A JP2005337468 A JP 2005337468A JP 2005337468 A JP2005337468 A JP 2005337468A JP 4794998 B2 JP4794998 B2 JP 4794998B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
plasma
plasma processing
processing apparatus
workpiece
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2005337468A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2006179876A (ja
JP2006179876A5 (ja
Inventor
光央 齋藤
智洋 奥村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2005337468A priority Critical patent/JP4794998B2/ja
Publication of JP2006179876A publication Critical patent/JP2006179876A/ja
Publication of JP2006179876A5 publication Critical patent/JP2006179876A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4794998B2 publication Critical patent/JP4794998B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Description

本発明は、プラズマを用いたプラズマ処理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数百ｎｍ〜数百μｍオーダーの深さの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１６Ａ〜図１６Ｄに示す。図１６Ａ〜図１６Ｄにおいて、まず、被処理物２９の表面に感光性レジスト３０を塗布する（図１６Ａ）。次に、露光機を用いて露光した後現像すると、レジスト３０が所望の形状にパターンニングできる（図１６Ｂ）。そして、被処理物２９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３０をマスクとして被処理物２９をエッチング加工すると、被処理物２９の表面が所望の形状にパターンニングされる（図１６Ｃ）。最後に、レジスト３０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１６Ｄ）。
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、新しい加工方法が検討されている。その一例として、図１７〜図２１にマイクロプラズマ源を搭載したプラズマ処理装置の構成を示す。図１７に、マイクロプラズマ源の分解図を示す。マイクロプラズマ源は、セラミック製の外側板３１、内側板３２及び３３、外側板３４、板状電極３５から成り、厚さは全て１ｍｍである。また、外側板３１及び３４には、外側ガス流路３６及び外側ガス噴出口３７が設けられ、内側板３２及び３３には、内側ガス流路３８及び内側ガス噴出口３９が設けられている。内側ガス噴出口３９から噴出するガスの原料ガスは、外側板３１に設けられた内側ガス供給口４０から、内側板３２及び板状電極３５に設けられた貫通穴４１を介して、内側ガス流路３８に導かれる。
また、外側ガス噴出口３７から噴出するガスの原料ガスは、外側板３１に設けられた外側ガス供給口４２から、内側板３２と内側板３３、及び板状電極３５に設けられた貫通穴４３を介して、外側ガス流路３６に導かれる。なお、高周波電源が印加される板状電極３５は、内側板３２及び３３の間に挿入され、引き出し部４４を介して電源部に配線される。
図１８に、マイクロプラズマ源を、ガス噴出口側から見た平面図を示す。外側板３１、内側板３２及び３３、外側板３４、板状電極３５が設けられ、外側板３１と内側板３２の間と、内側板３３と外側板３４の間に外側ガス噴出口３７が設けられ、内側板３２と板状電極３５の間と、内側板３３と板状電極３５の間に内側ガス噴出口３９が設けられている。なお、内側ガス噴出口３９の線方向の長さｅは３０ｍｍ、外側ガス噴出口３７の線方向の長さｆは内側ガス噴出口３９の線方向の長さｅよりも大きく３６ｍｍである。また、板状電極３５の線方向長さｇは３０ｍｍとした。
図１９に、被処理物１５及びマイクロプラズマ源を、被処理物１５に垂直な面で切った断面を示す。マイクロプラズマ源は、セラミック製の外側板３１、内側板３２及び３３、外側板３４、板状電極３５から成り、外側板３１及び３４には外側ガス噴出口３７が設けられ、内側板３２及び３３には内側ガス噴出口３９が設けられている。また、板状電極３５は接地電位とし、マイクロプラズマ源と対向となる位置には、高周波電力を印加させる対向電極４６を載置させている。なお、マイクロプラズマ源の開口部としての内側板３２と板状電極３５の間と、内側板３３と板状電極３５の間の内側ガス噴出口３９がなす微細線の幅は０．０５ｍｍである。
このような構成のマイクロプラズマ源を搭載したプラズマ処理装置において、内側ガス噴出口からヘリウム（Ｈｅ）を、外側ガス噴出口から六フッ化硫黄（ＳＦ6）を供給しつつ、対向電極４６に高周波電力を印加することにより、被処理物１５の微小な線状部分をエッチング処理することができる。これは、ヘリウムと六フッ化硫黄の大気圧近傍の圧力下における放電しやすさの差（ヘリウムの方が格段に放電しやすい）を利用することで、ヘリウムが高濃度となる内側ガス噴出口３９の近傍にのみマイクロプラズマを発生させることができるからである。
また、このような構成のマイクロプラズマ源を搭載したプラズマ処理装置において、鋭角部を有する板状電極を用いた線状加工について、特に被処理物としてＳｉを用いたものについては、特開２００４−１１１９４９号公報に詳しく述べられている。また、大気圧グロープラズマの中でもとりわけエッチングに関する特徴は特許第３０１４１１１号公報に述べられている。
前記のプラズマ処理装置を用いて、例えば、ガスとして、ガス流路７にＨｅを１０００ｓｃｃｍ、ＳＦ６を４００ｓｃｃｍ供給し、高周波電力を１００Ｗ供給する条件にて、被処理物１５として用いたＳｉを１２０ｓ程度エッチングすることが可能である。
しかしながら、従来例で述べたプラズマ処理装置及び方法によるエッチングにおいては、２つの問題点があった。１つ目は、被処理物１５の被加工部にエッチングにより溝部が形成されるとき、その溝部には垂直性の高い形状が得られないという問題点であり、２つ目は、被処理物１５の被加工部のエッチング深さがある程度の値に到達すると、途中でエッチングが停止してしまうという問題点である。その一例として、まず、前記したプラズマ条件にて１２０ｓ処理したときに得られたエッチング形状の一例を図２０に示す。
図２０は、溝部のエッチング形状の断面図であるが、まずエッチング形状評価のための各種パラメーターを次のように定義する。溝部の最深部と被処理物表面Ｗのなす距離をエッチング深さＹとしたとき、パターンの底からＹ×０．８だけ浅い部分をβ１、及びその深さにおける線幅を溝部の上端部の線幅Ｘ１と定義し、パターンの底からＹ×０．２だけ浅い部分をβ２、及びその深さにおける線幅をエッチングされた部分の底部の線幅Ｘ２とする。また垂直性を表す角度αは、β１−β２を結ぶ直線βと被処理物表面Ｗのなす角度とする。
図２０より、数百μｍオーダーの深さの微細加工において、エッチング深さＹ＝１２４μｍ、溝部の上端部の線幅Ｘ１＝５４２μｍ、溝部の底部の線幅Ｘ２＝２１４μｍであるため、溝部の形状の垂直性を表す角度αは２４．３°であった（図の横軸と縦軸はオーダーが違うことに注意）。なお、角度αの算出式は次の通りである。
（式１）
α＝Ａｒｃｔａｎ（２・（０．８Ｙ−０．２Ｙ）／（Ｘ１−Ｘ２））
次に、図２１はエッチング時間に対するエッチング深さの依存性を示したものであるが、図から明らかなように、エッチング深さ２８０μｍ程度で深さ方向のエッチングが停止してしまった。
本発明の目的は、前記従来の問題点に鑑み、数百ｎｍ〜数百μｍオーダーの深さの所望の微細加工部分（被加工部）において、垂直性の良好なエッチング形状が得られ、且つ深さ方向へのエッチングを停止させることなく、プラズマ処理することができるプラズマ処理装置を提供する。
前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、内部に形成されたガス流路と、電力の供給もしくは接地により電位制御できる電極を有し、かつ、放電用の第１ガスを噴出させる第１ガス噴出口の開口部を有する第１ガス噴出面が被処理物に対して平行に配置されるプラズマ源と、
前記プラズマ源の前記第１ガス噴出口に接続されて、前記第１ガスを、前記第１ガス噴出口から前記プラズマ源の前記第１ガス噴出面と前記被処理物の被加工部との間の隙間に供給する第１ガス供給装置と、
を備え、
前記プラズマ源は、その内部に、前記ガス流路を構成するパターンを形成した層を２層以上積層した多層構造をなし、且つ、前記第１ガス噴出口と前記ガス流路との間にバッファー層としての空間を有し、前記バッファー層の空間断面積のうち、前記第１ガス噴出口の開口断面積と平行となる空間断面積の少なくとも１つが、前記第１ガス噴出口の開口断面積よりも大きく、さらに、
前記プラズマ源の前記被処理物に対向する面の一部に凸部を有し、前記凸部には、前記プラズマ源の前記第１ガス噴出口の開口部を有する前記第１ガス噴出面が形成され、かつ、前記凸部は、前記被処理物の微細加工部分内に挿入可能な大きさを有しているプラズマ処理装置を提供する。
本発明の第２態様によれば、前記第１ガス噴出口よりも外側に配置され、前記プラズマ源の前記第１ガス噴出面とは異なる位置に配置されて放電抑制用の第２ガスを噴出させる第２ガス噴出口を設けるとともに、
前記第２ガス噴出口に接続されて、前記第２ガスを、前記第２ガス噴出口から前記プラズマ源の第２ガス噴出面と前記被処理物の被加工部の間の隙間の周囲に供給する第２ガス供給装置とをさらに備える第１態様に記載のプラズマ処理装置を提供する。
本発明の第３態様によれば、前記プラズマ源と前記被処理物とを相対的に移動させる電極間隙間調整装置をさらに有する第１又は２態様に記載のプラズマ処理装置を提供する。
本発明の第４態様によれば、前記プラズマ源の前記第１ガス噴出口の開口部を有する面と、対向となる位置に電力の供給もしくは接地により電位制御でき、且つ前記被処理物を載置することが可能な対向電極を備える第１〜３のいずれか１つ態様に記載のプラズマ処理装置を提供する。
本発明の第５態様によれば、前記第１ガス噴出口の開口長さは、前記第１ガス噴出口の開口形状が円もしくは楕円であり、かつ、直径もしくは短径が２００ｎｍ以上５０μｍ以下である第１〜４のいずれか１つ態様に記載のプラズマ処理装置を提供する。
本発明の第６態様によれば、前記第１ガス噴出口の開口長さは、前記第１ガス噴出口の開口形状が多角形であり、かつ、一辺もしくは対角線の１つ以上が、２００ｎｍ以上５０μｍ以下である第１〜４のいずれか１つ態様に記載のプラズマ処理装置を提供する。
本発明の第７態様によれば、前記第２ガス噴出口の開口長さは、前記第２ガス噴出口の開口形状が円もしくは楕円であり、かつ直径もしくは短径が２００ｎｍ以上５０μｍ以下である第２態様に記載のプラズマ処理装置を提供する。
本発明の第８態様によれば、前記第２ガス噴出口の開口長さは、前記第２ガス噴出口の開口形状が多角形であり、かつ、一辺もしくは対角線の１つ以上が、２００ｎｍ以上５０μｍ以下である第２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装置によれば、数百ｎｍ〜数百μｍオーダーの深さの所望の被加工部例えば微細加工部分において、垂直性の良好なエッチング形状が得られ、且つ深さ方向へのエッチングを停止させることなく、プラズマ処理することができる。
本発明の記述を続ける前に、添付図面において同じ部品については同じ参照符号を付している。
本発明の実施形態を説明する前に、本発明の種々の態様とその作用効果について、まず、説明する。
本発明の１つの態様にかかるプラズマ処理装置は、内部にガス流路と、電力の供給もしくは接地により電位制御できる電極を有するプラズマ源を備え、且つ該プラズマ源の第１のガス噴出口の開口部を有する面が被処理物を配設可能な位置に対して概平行に設置でき、尚且つガス供給口を介してガス供給装置と接続したプラズマ処理装置において、
プラズマ源は内部にパターンを形成した層を２層以上積層した多層構造をなし、且つ多層構造の内部のガス流路がバッファー層としての空間を有し、尚且つ該バッファー層の空間断面積のうち、第１のガス噴出口の開口断面積と平行となる空間断面積の少なくとも１つが、第１のガス噴出口の開口断面積よりも大きいことを特徴としている。
このような構成により、第１ガス噴出口を有する面内でのガス噴出を均一にすることが可能となり、面内で均一なプラズマを発生させることが可能となることで、被処理物の底部で不必要にテーパ形状を形成することなくプラズマ処理することができるため、所望の微細加工部分において、垂直性の良好なエッチング形状を得やすく、且つ深さ方向のエッチングも停止しにくいプラズマ処理装置を実現できる。
また、本発明の１つの態様にかかるプラズマ処理装置において、好適には、第１のガス噴出口の開口部を有する面とは異なる位置に第２のガス噴出口を設けたことが望ましい。
このような構成により、被処理物の側面部でのプラズマの生成を抑制でき、所望の微細加工部分において、垂直性の良好なエッチング形状を得やすいプラズマ処理装置を実現できる。
また、本発明の１つの態様にかかるプラズマ処理装置において、好適には、プラズマ源と被処理物のなす距離、及びプラズマ源と対向電極のなす距離を調整できる移動機構を有することが望ましい。
このような構成により、プラズマ源と被処理物の底部のなす距離をほぼ一定に保つことが可能となり、所望の微細加工部分において、深さ方向のエッチングが停止しにくいプラズマ処理装置を実現できる。
また、本発明の１つの態様にかかるプラズマ処理装置において、好適には、プラズマ源の第１のガス噴出口の開口部を有する面と、対向となる位置に電力の供給もしくは接地により電位制御でき、且つ被処理物を載置することが可能な対向電極を備えることが望ましい。
このような構成により、プラズマ源と被処理物の被加工部の底部との間に発生する電圧を効率的に高くすることができ、プラズマ源と被処理物の被加工部の側面部でのプラズマ生成を抑制することが可能となり、所望の微細加工部分において、垂直性の良好なエッチング形状を得やすいプラズマ処理装置を実現できる。
また、本発明の１つの態様にかかるプラズマ処理装置において、好適には、プラズマ源の一部は、プラズマ源の第１のガス噴出口の開口部を有する面と被処理物のなす距離、及びプラズマ源の第１のガス噴出口の開口部を有する面と対向電極のなす距離がもっとも小さくなるように、凸形状を有していることが望ましい。
このような構成により、プラズマ源と被処理物の底部のなす距離をほぼ一定に保つことが可能となり、所望の微細加工部分において、深さ方向のエッチングが停止しにくいプラズマ処理装置を実現できる。
また、本発明の１つの態様にかかるプラズマ処理装置において、好適には、プラズマ源に形成したパターンは、少なくともガス流路を含み、且つ液体流路も含むことが望ましい。
このような構成により、プラズマ源を冷却することで、生成したプラズマがアーク放電（火花）へ移行するのを抑制することができ、被処理物の底部を不必要に酸化することなくプラズマ処理することが可能となり、所望の微細加工部分において、深さ方向のエッチングが停止しにくいプラズマ処理装置を実現できる。
また、本発明の１つの態様にかかるプラズマ処理装置において、好適には、パターンを形成する層の材料は、体積抵抗率が１０-1Ω・ｃｍ以下の材料であることが望ましい。
このような構成により、所望の負荷以外の場所での電力損失を低減でき、不必要な熱の発生を抑制できる、又は所望の負荷と整合がし難くなることを回避することが可能であるという利点がある。
また、本発明の１つの態様にかかるプラズマ処理装置において、好適には、パターンを形成する層の材料は、Ｓｉを主成分としたものであることが望ましい。
このような構成により、比較的安価で加工性に富み、且つ材料の導電率を制御することで、プラズマ源と被処理物の被加工部の底部との間に発生する電圧を装置構成の面から制御できるといった利点がある。
また、本発明の１つの態様にかかるプラズマ処理装置において、好適には、第１のガス噴出口の開口部を有する面は、ハロゲンを含むガスに対して、Ｓｉよりエッチングレートの低い層によってコーティングしていることが望ましい。
このような構成により、プラズマ活性種によるプラズマ源の消耗を抑制でき、構成部品のメンテナンス周期を向上できるといった利点がある。
更に好適には、Ｓｉよりエッチングレートの低い層は、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗの少なくとも１つを主成分とする金属材料、あるいは、これらの元素とＳｉを含む酸化物、窒化物、弗化物からなる絶縁材料であることが望ましく、ハロゲンガスに対してＳｉよりも反応性に乏しいため、プラズマ活性種によるプラズマ源の消耗を抑制でき、構成部品のメンテナンス周期を更に向上できるといった利点がある。
また、本発明の１つの態様にかかるプラズマ処理装置において、好適には、パターン及び第１のガス噴出口は、減圧下でのプラズマエッチング処理、薬液によるエッチング処理、放電加工による加工処理、又はレーザー加工による加工処理で形成されていることが好ましい。
このような構成により、一般的な機械加工では得難い加工寸法及び精度でのパターニングが可能となるといった利点がある。
また、本発明の１つの態様にかかるプラズマ処理装置において、好適には、第１のガス噴出口の開口長さは、第１のガス噴出口の開口形状が円もしくは楕円の場合に、直径もしくは短径が２００ｎｍ以上５０μｍ以下であることが望ましい。
このような構成により、開口長さが小さいほど面内のガス均一性が向上し、プラズマが均一になりやすい、又はアーク放電（火花）の発生を抑制しやすいといった利点がある。しかし、開口長さが小さすぎるとプラズマ源の作製時の加工が困難になるため、概ね２００ｎｍ以上５０μｍ以下が望ましい。
また、本発明の１つの態様にかかるプラズマ処理装置において、好適には、第１のガス噴出口の開口長さは、第１のガス噴出口の開口形状が多角形の場合に、一辺もしくは対角線の１つ以上が、２００ｎｍ以上５０μｍ以下であることが望ましい。
このような構成により、開口長さが小さいほど面内のガス均一性が向上し、プラズマが均一になりやすい、又はアーク放電（火花）の発生を抑制しやすいといった利点がある。しかし、開口長さが小さすぎるとプラズマ源の作製時の加工が困難になるため、概ね２００ｎｍ以上５０μｍ以下が望ましい。
また、本発明の１つの態様にかかるプラズマ処理装置において、好適には、第２のガス噴出口の開口長さは、第２のガス噴出口の開口形状が円もしくは楕円の場合に、直径もしくは短径が２００ｎｍ以上５０μｍ以下であることが望ましい。
このような構成により、開口長さが小さいほど面内のガス均一性が向上し、プラズマが均一になりやすい、又はアーク放電（火花）の発生を抑制しやすいといった利点がある。しかし、開口長さが小さすぎるとプラズマ源の作製時の加工が困難になるため、概ね２００ｎｍ以上５０μｍ以下が望ましい。
また、本発明の１つの態様にかかるプラズマ処理装置において、好適には、第２のガス噴出口の開口長さは、第２のガス噴出口の開口形状が多角形の場合に、一辺もしくは対角線の１つ以上が、２００ｎｍ以上５０μｍ以下であることが望ましい。
このような構成により、開口長さが小さいほど面内のガス均一性が向上し、プラズマが均一になりやすい、又はアーク放電（火花）の発生を抑制しやすいといった利点がある。しかし、開口長さが小さすぎるとプラズマ源の作製時の加工が困難になるため、概ね２００ｎｍ以上５０μｍ以下が望ましい。
本発明の１つの態様にかかるプラズマ処理方法は、内部にガス流路と、電力の供給もしくは接地により電位制御できる電極を有するプラズマ源の、第１のガス噴出口の開口部を有する面を被処理物に対して概平行に配置させ、被処理物に対して第１のガス噴出口より第１のガスを噴出しつつ、プラズマ源、被処理物、あるいは被処理物の被処理面と表裏をなす面に配置した対向電極のいずれかに電力を供給し、プラズマ源と被処理物の被加工部の間に電位差を発生させることでプラズマを生成させるプラズマ処理方法であって、プラズマ処理工程もしくは、プラズマ処理工程の前後で、プラズマ源の被処理物の被加工部に最も近い面と被処理物の被加工部との間の隙間の距離を小さくすることを特徴としている。
このような構成により、プラズマ源と被処理物の底部のなす距離をほぼ一定に保つことが可能となり、所望の微細加工部分において、深さ方向のエッチングが停止しにくいプラズマ処理方法を実現できる。
本発明の１つの態様にかかるプラズマ処理方法は、内部にガス流路と、電力の供給もしくは接地により電位制御できる電極を有するプラズマ源の、第１のガス噴出口の開口部を有する面を被処理物に対して概平行に配置させ、被処理物に対して第１のガス噴出口より第１のガスを噴出しつつ、プラズマ源、被処理物、あるいは被処理物の被処理面と表裏をなす面に配置した対向電極のいずれかに電力を供給し、プラズマ源と被処理物の被加工部との間に電位差を発生させることでプラズマを生成させるプラズマ処理方法であって、第１のガス噴出口の開口部を有する面の断面積よりも被処理物の断面積が大きいことを特徴としている。
このような構成により、プラズマ源と被処理物の底部のなす距離をほぼ一定に保つことが可能となり、所望の微細加工部分において、深さ方向のエッチングが停止しにくいプラズマ処理方法を実現できる。
本発明の１つの態様にかかるプラズマ処理方法は、内部にガス流路と、電力の供給もしくは接地により電位制御できる電極を有するプラズマ源の、第１のガス噴出口の開口部を有する面を被処理物に対して概平行に配置させ、被処理物に対して第１のガス噴出口より第１のガスを噴出しつつ、プラズマ源、被処理物、あるいは被処理物の被処理面と表裏をなす面に配置した対向電極のいずれかに電力を供給し、プラズマ源と被処理物の被加工部の間に電位差を発生させることでプラズマを生成させるダイシング処理方法であって、プラズマ処理工程もしくは、プラズマ処理工程の前後で、プラズマ源の被処理物の被加工部に最も近い面と被処理物の被加工部との間の隙間の距離を小さくすることを特徴としている。
このような構成により、プラズマ源と被処理物の底部のなす距離をほぼ一定に保つことが可能となり、所望の微細加工部分において、深さ方向のエッチングが停止しにくいプラズマ処理方法を実現できる。
本発明の１つの態様にかかるプラズマ処理方法は、内部にガス流路と、電力の供給もしくは接地により電位制御できる電極を有するプラズマ源の、第１のガス噴出口の開口部を有する面を被処理物に対して概平行に配置させ、被処理物に対して第１のガス噴出口より第１のガスを噴出しつつ、プラズマ源、被処理物、あるいは被処理物の被処理面と表裏をなす面に配置した対向電極のいずれかに電力を供給し、プラズマ源と被処理物の被加工部の間に電位差を発生させることでプラズマを生成させるダイシング処理方法であって、
第１のガス噴出口の開口部を有する面の断面積よりも被処理物の断面積が大きいことを特徴としている。
このような構成により、プラズマ源と被処理物の底部のなす距離をほぼ一定に保つことが可能となり、所望の微細加工部分において、深さ方向のエッチングが停止しにくいプラズマ処理方法を実現できる。
また、本発明の前記態様にかかるプラズマ処理方法によれば、好適には、第１のガス噴出口の開口部を有する面とは異なる位置に設けた第２のガス噴出口より、被処理物に対して第２のガスを噴出することが望ましい。
このような構成により、被処理の側面部でのプラズマの生成を抑制でき、所望の微細加工部分において、垂直性の良好なエッチング形状を得やすいプラズマ処理方法を実現できる。
更に好適には、第１のガス噴出口の開口部を有する面とは異なる位置に設けた第２のガス噴出口より、被処理物に対して第２のガスを噴出し、被処理物の被加工面の側面部に所望の表面改質を施すことが望ましい。
このような構成により、被処理物の側面部でのプラズマの生成を抑制することが可能となり、もしくはプラズマが生成しても被処理物の側面部でのエッチング速度を小さくすることが可能となり、所望の微細加工部分において、更に垂直性の良好なエッチング形状を得やすいプラズマ処理方法を実現できる。
尚更に好適には、所望の表面改質とは、弗化、窒化及び酸化のいずれかであることが望ましい。
このような構成により、被処理物の側面部でのプラズマの生成を抑制することが可能となり、もしくはプラズマが生成しても被処理物の側面部でのエッチング速度を小さくすることが可能となり、所望の微細加工部分において、尚更に垂直性の良好なエッチング形状を得やすいプラズマ処理方法を実現できる。
また、本発明の前記態様にかかるプラズマ処理方法によれば、好適には、第１のガスは、Ｈｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｎｅ、Ｘｅを１種以上含み、且つこれら５種のガスの合計含有量が、分圧比で８０％以上であることが望ましい。
このような構成により、アーク放電（火花）の発生を抑制でき、被処理物の底部を不必要に酸化することなくプラズマ処理することが可能となり、所望の微細加工部分において、深さ方向のエッチングが停止しにくいプラズマ処理方法を実現できる。
また、本発明の前記態様にかかるプラズマ処理方法によれば、好適には、第１のガスは、ＳＦ6、ＣＦ4などのＣｘＦｙ（ｘ及びｙは自然数）、ＮＦ3、Ｃｌ2、ＨＢｒ等のハロゲン含有ガス、Ｎ2、空気又はＯ2ガスを少なくとも１種類以上含むことが望ましい。
このような構成により、処理速度が向上するといった利点がある。
また、本発明の前記態様にかかるプラズマ処理方法によれば、好適には、第２のガスは、ＳＦ6、ＣＦ4などのＣｘＦｙ（ｘ及びｙは自然数）、ＮＦ3、弗素含有ガス、Ｎ2又はＯ2ガスの少なくとも１種類以上の合計含有量が、分圧比で９０％以上であることが望ましい。
このような構成により、被処理物の側面部でのプラズマの生成を抑制することが可能となり、もしくはプラズマが生成しても被処理物の側面部でのエッチング速度を小さくすることが可能となり、所望の微細加工部分において、尚更に垂直性の良好なエッチング形状を得やすいプラズマ処理方法を実現できる。
また、本発明の前記態様にかかるプラズマ処理方法によれば、好適には、プラズマ処理は、被処理物をエッチング処理することが望ましい。
エッチング処理の場合に格段の効果が期待できる。
また、本発明の前記態様にかかるプラズマ処理方法によれば、好適には、プラズマ処理は、大気圧近傍又は、それ以上の圧力で処理することが望ましい。
このような構成により、真空搬送等の動作を省くことができタクトタイム向上、装置コスト削減等の様々な利点がある。
また、本発明の前記態様にかかるプラズマ処理方法によれば、好適には、プラズマの形態が、電流電圧特性において、所謂グロー放電であることが望ましい。
このような構成により、ある程度の処理速度を確保しながら、ガス温度の上昇を抑制できることで、被処理物に熱的なダメージを与えることなくプラズマ処理を持続できるといった利点がある。
以上のように、本発明のプラズマ処理装置及び方法によれば、数百ｎｍ〜数百μｍオーダーの深さの所望の微細加工部分において、垂直性の良好なエッチング形状が得られ、且つ深さ方向へのエッチングを停止させることなく、プラズマ処理することができる。
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図８を参照して説明する。図１及び図２Ａ〜図２Ｃは本発明のプラズマ源１００を搭載したプラズマ処理装置の外観構成図を示す。
図１よりプラズマ処理装置のプラズマ源１００は、例えばそれぞれの平面が正方形の３つの積層部材１、２及び３、第１ガス配管４ａ、第２ガス配管４ｂ、給水管５ａ、排水管５ｂ、導線６、４本の絶縁管７で構成しており、導線６及び４本の絶縁管７は接着剤８によって第３積層部材３に接続させている。
このように、プラズマ処理装置は、３つの積層部材すなわち第１、第２、第３積層部材１、２及び３で主に構成され、その形状はｙ方向に凸形状をなしており、凸形状の先端部分すなわち第１積層部材１である凸部の先端面と被処理物１５との距離が、被処理物１５に対向するプラズマ源１００の様々な部分と被処理物１５との間の距離のうち、最も小さくなるように設計されている。また、図２Ａ〜図２Ｃは図１の上側から見た拡大平面図を示しており、この図２ＡのＡＡ−ＡＡ平面における断面図を図３に示す。
図３は、図１と同様に、３つの積層部材すなわち第１、第２、第３積層部材１、２及び３と、第１ガス配管４ａ、第２ガス配管４ｂ、給水管５ａ、排水管５ｂ、導線６、４本の絶縁管７が示されている。第２、第３積層部材２、３の内部にそれぞれ形成した第１ガス流路９を互いに連結し、かつ、第１、第２、第３積層部材１、２、３の内部にそれぞれ形成した第１１ガス流路１０も互いに連結するように、第１、第２、第３積層部材１、２及び３を接続している。また第１ガス配管４ａ及び第２ガス配管４ｂは、絶縁管７と絶縁管７をそれぞれ介して、第３積層部材３の第１ガス流路９と第１１ガス流路１０とにそれぞれ接続している。また、給水管５ａ及び排水管５ｂは、絶縁管７と絶縁管７をそれぞれ介して、第３積層部材３に形成された水路１１ａ、１１ｂとそれぞれ連結するように第３積層部材３と接続している。また、水路１１ａと１１ｂは第３積層部材３の内部で連結している。なお、第１ガス配管４ａ、第２ガス配管４ｂ、給水管５ａ及び排水管５ｂのそれぞれの外径Φは例えば１／１６インチである。
次に図４は、第１積層部材１の断面図を示す。図２Ｂ及び図２Ｃには、第１積層部材１と第２積層部材２の拡大平面図、第１積層部材１の拡大平面図をそれぞれ示す。図４の第１積層部材１は、第１層１ａと、第２層１ｂと、第３層１ｃと、第４層１ｄとより構成される４層構造となっており、第１層１ａの被処理物１５と対向する面すなわち第１ガス噴出面１ａ−１には、第１層１ａを貫通するように、第１ガス噴出口１２ａを数十個、好ましくは均等に設けて、第１ガス噴出面１ａ−１において第１ガスを均一に噴出できるようにしている。また、第２層１ｂには、全ての第１ガス噴出口１２ａと連通する第１バッファー層１３ａ−ａと、第１バッファー層１３ａ−ａに全て連通しかつ複数個の貫通した第２ガス流路９ａ−ａを設けている。また、第３層１ｃには、全ての第２ガス流路９ａ−ａに連通した第２バッファー層１３ａ−ｂと、第２バッファー層１３ａ−ｂに全て連通しかつ複数個の貫通した第３ガス流路９ａ−ｂを設けている。また、第４層１ｄには、全ての第３ガス流路９ａ−ｂに連通した第３バッファー層１３ａ−ｃを設けている。なお、一例として、図４における第１層１ａと第２層１ｂと第３層１ｃと第４層１ｄのｘ方向の長さ（平面形状が正方形の第１積層部材１の一辺の長さ）Ａは８００μｍ、長さ（第１積層部材１の第１ガス噴出口１２ａが形成される正方形の領域の一辺の長さ）Ｂは７００μｍ、長さ（第１積層部材１の平面形状が正方形のバッファー層１３ａ−ｃの一辺の長さ）Ｃは４００μｍとし、第１層１ａのｙ方向の厚さＤは５０μｍ、第２層１ｂのｙ方向の厚さＥは８０μｍ、第３層１ｃのｙ方向の厚さＦは１００μｍ、第４層１ｄのｙ方向の厚さＧは３７０μｍ、第１バッファー層１３ａ−ａの厚さＨは５０μｍ、第２バッファー層１３ａ−ｂの厚さＩは５０μｍとした。また、一例として、層１ａ、１ｂ、１ｃと１ｄにはＳｉを用いた。また、一例として、第１ガス噴出口１２ａの各開口径はΦ３０μｍとした。
なお、前記凸部以外の前記プラズマ源１００の前記被処理物１５に対向する面には、前記第１ガス噴出口の開口部は無い。また、後述するように、前記凸部のみが、前記被処理物１５の数百ｎｍ〜数百μｍオーダーの深さの微細加工部分内に挿入可能であり、かつ、凸部の高さは、被処理物１５の加工深さよりも大きくしている。 ここで、凸部の高さは、被処理物１５の所望の加工深さ（加工後の加工深さ）よりも大きくなければならない。つまり、被処理物１５の所望の加工深さをＹとした場合、凸部の高さＮＮ（図４ではＮＮ＝Ｄ＋Ｅ＋Ｆ＋Ｇ）との間に、ＮＮ≧Ｙ＋１００μｍが成り立つのが望ましい。ここで、１００μｍとしたのは、後述する第２ガス噴出口１２ｂの形成面と被処理物１５の被加工部との間の隙間の距離が１００μｍより小さいと、第２積層部材２の第２ガス噴出口１２ｂが形成された面と被処理物１５の所望の被加工部の近傍部分との間に形成される空間が非常に小さくなり、所望の被加工部の付近へ第２ガスが十分に到達しがたくなるためである。また、第１積層部材１が２層以上の積層構造であるため、第１積層部材１で構成される凸部の高さＮＮは概ね１００μｍ以上であることが好ましい。これは、第１積層部材１のそれぞれの層を構成する材料にＳｉを用いる場合、それぞれの層を構成するＳｉ基板をチップサイズにダイシングする、あるいはそれぞれの層を構成するチップ同士を貼り合わせることによって第１積層部材１を構成するためには、１枚のＳｉの層の厚みを概ね５０μｍ以上とすることが望ましいからである。
なお、図４で示したように、第１ガス噴出口１２ａの各開口断面積を、その断面積と平行となる第１バッファー層１３ａ−ａの空間断面積よりも小さくすることで、第１ガス噴出口１２ａの開口部を含む第１ガス噴出面１ａ−１内における噴出されるガスの流量均一性を向上させる構成となっている。実際には、一例として、第１ガス噴出口１２ａの開口断面積を（半径１５μｍの円であるため）７０６μｍ2とし、この断面積と平行となる第１バッファー層１３ａ−ａの空間断面積を（一辺が７５０μｍの正方形であるため）、５６２５００μｍ2とした。
なお、第１、第２バッファー層１３ａ−ａ、１３ａ−ｂと第１ガス噴出口１２ａの直径との関係について、第１、第２バッファー層１３ａ−ａ、１３ａ−ｂの被処理物１５にガスを噴出させるべく方向に対して平行な面内の高さＰＰ（図４ではｘ−ｙ面に平行な面内の高さである、Ｈ及びＩ）と、第１ガス噴出口１２ａの開口径ＱＱ（図示せず）の間に、概ねＰＰ／ＱＱ＜１が成り立つことが望ましい。このような設計により、第１、第２バッファー層１３ａ−ａ、１３ａ−ｂ内に導入されたガスが第１、第２バッファー層１３ａ−ａ、１３ａ−ｂ内の全体に十分に行き渡ることが可能となるため、各第１ガス噴出口１２ａから噴出するガスの流量を等しくでき、面内でより均一にガスを供給することができる。
次に、図５は、第２積層部材２の断面図を示す。図５では、第２積層部材２が、層２ａと２ｂとより構成される２層構造となっている。層２ａには、第１積層部材１の第３バッファー層１３ａ−ｃに連通可能な第４バッファー層１３ｂ−ａと連続して第４ガス流路９ｂ−ａを中央部に設けているとともに、第５バッファー層１３ｂ−ｂと連続して第２ガス噴出口１２ｂを、第４ガス流路９ｂ−ａの周囲に設けている。一例として、図２Ｂに示されるように、第２ガス噴出口１２ｂは、第１積層部材１の周囲に均等に一列に四角枠形状に配置され、第１積層部材１の全ての側面を囲みかつ第１積層部材１の第１ガス噴出口１２ａの開口部を有する第１ガス噴出面１ａ−１の周囲に到達する、大略四角筒状に第２ガスを噴出できるようにしている。また、層２ｂには、第４ガス流路９ｂ−ａに連通可能な第５ガス流路９ｂ−ｂと、第１２ガス流路１０ｂ−ａを設けている。なお、一例として、前記２つの層２ａ、２ｂより構成される第２積層部材２のｘ方向の長さＪは２．５ｍｍ、第４バッファー層１３ｂ−ａのｘ方向の長さＫは３００μｍとし、各層２ａ、２ｂのｙ方向の厚さＬとＭは共に１００μｍとした。また、一例として、層２ａ、２ｂにはＳｉを用いた。また、一例として、第２ガス噴出口１２ｂの各開口径はΦ３０μｍとした。
なお、第２ガス流路９ａ−ａと第３ガス流路９ａ−ｂと第４ガス流路９ｂ−ａと第５ガス流路９ｂ−ｂとにより、前記第１ガス流路９を構成している。また、第１２ガス流路１０ｂ−ａと第１３ガス流路１０ｃ−ａと第１４ガス流路１０ｃ−ｂとにより、前記第１１ガス流路１０を構成している。
次に、図６は、第３積層部材３の断面図を示す。図６の第３積層部材３は、層３ａと層３ｂとより構成される２層構造となっている。層３ａには、第５ガス流路９ｂ−ｂに連通可能な第６ガス流路９ｃ−ａと、第１２ガス流路１０ｂ−ａと連通可能な第１３ガス流路１０ｃ−ａと、第２積層部材側には開口されていない水路１１ａと１１ｂを形成している。また、層３ｂには、第６ガス流路９ｃ−ａに連通可能な第７ガス流路９ｃ−ｂと、第１３ガス流路１０ｃ−ａに連通可能な第１４ガス流路１０ｃ−ｂと、水路１１ａに連続した給水路１４ａと、水路１１ｂに連続した排水路１４ｂを設けている。なお、一例として、第３積層部材３のｘ方向の長さＮは１０ｍｍとし、各層３ａと３ｂのｙ方向の厚さＯとＰは共に７６０μｍ、水路１１ａ、１１ｂのｙ方向の厚さＱは５００μｍとした。また、一例として、層３ａ、３ｂにはＳｉを用いた。
なお、前記したプラズマ処理装置のプラズマ源１００の形成において、一例として、各層の接合には常温接合技術を用いた。ここでいう常温接合技術とは、接合させる材料として例えばＳｉを用い、Ｓｉの接合面（すなわち、接合すべき２つの層の対向する接合面のそれぞれ）に対して減圧プラズマ処理を施した後、減圧下のままで、Ｓｉのプラズマ処理を施した接合面同士を接触させ、接合面同士が当るように、機械的に応力を加えることで接合させる技術である。
また、層１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、２ａ、２ｂ、３ａ及び３ｂで用いたＳｉは、ある程度の導電性を確保するために、体積抵抗率が１０-2Ω・ｃｍのＳｉを用いている。体積抵抗率が１０-2Ω・ｃｍよりも大きいと、熱による消費が大きくなり、効率が悪くなるとともに、Ｓｉの温度が著しく上昇し、接合面が剥離するといった問題が生じる可能性がある。
また、前記したプラズマ源１００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。特に、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、特に好ましい。
図７Ａは、前記プラズマ源１００を備えるプラズマ処理装置の全体を示しており、図７Ｂは、プラズマ源１００の拡大断面図である。プラズマ処理装置は、前記プラズマ源１００の他に、第１ガス供給装置１６ａと、第２ガス供給装置１６ｂと、高周波電源１７と、恒温水循環装置１８と、電極間隙間調整機構１２０と、制御装置１１０とを備えている。
前記第１ガス供給装置１６ａは、第１ガス配管４ａに接続され、第１ガス供給装置１６ａから第１ガス配管４ａを介して、不活性ガスの一例としてのＨｅと、反応性ガスの一例としてのＣＦ4とを放電用ガス（第１ガス）の一例として前記第１ガス流路９に供給可能としている。
前記第２ガス供給装置１６ｂは、第２ガス配管４ｂに接続され、第２ガス供給装置１６ｂから第２ガス配管４ｂを介して、放電抑制用ガス（第２ガス）の一例としてのＯ2を前記第１１ガス流路１０に供給可能としている。
前記高周波電源１７は導線６と接続されて、前記プラズマ源１００に高周波電力を供給する。
前記恒温水循環装置１８は、給水管５ａ及び排水管５ｂに接続されて、給水管５ａ及び排水管５ｂを通って、第３積層部材３内に対して冷却水を給排水できるようにしている。
前記電極間隙間調整機構１２０は、プラズマ源１００を被処理物１５に対して接離方向（ｙ方向）に移動可能に（好ましくは、前記接離方向（ｙ方向）と前記接離方向と互いに直交する方向（ｘ方向）との２方向にも移動可能に）支持し、プラズマ源１００の先端面（第１積層部材１の第１ガス噴出口１２ａの開口部を有する第１ガス噴出面１ａ−１）と被処理物１５とのなす距離を所定値又は許容範囲内に調整することができる。
前記制御装置１１０は、前記プラズマ源１００によるプラズマ処理を行うために、第１ガス供給装置１６ａと第２ガス供給装置１６ｂと高周波電源１７と恒温水循環装置１８と電極間隙間調整機構１２０とをそれぞれ動作制御する。
電極間隙間調整機構１２０は、制御装置１１０と協働して電極間隙間調整装置２０を構成しており、電極間隙間調整装置２０の具体的な例としては、以下のような構造の電極間隙間調整装置２０Ａとすることができる。
図７Ｅに示されるように、プラズマ源１００は、一対のバー１２３ｃと一対のバー１２３ｃの両端をそれぞれ固定するステージ１２３ｄとより構成される冶具１２３ａに固定され、例えば、冶具１２３ａのステージ１２３ｄを、制御装置１１０により動作制御される一対の１軸アクチュエーター１２３ｂ（具体例としては一対のモーター）とそれぞれ接続し、制御装置１１０により一対の１軸アクチュエーター１２３ｂを同期して駆動することにより、プラズマ源１００をｙ軸方向に移動することができる。さらに、一対の１軸アクチュエーター１２３ｂの上端は、基台１２２に固定され、基台１２２と接続しかつ制御装置１１０により動作制御されるｘ−ｚステージ１２１により、一対の１軸アクチュエーター１２３ｂと共にプラズマ源１００は、ｘ−ｚ平面内を移動することができる。
冶具１２３ａの下側のバー１２３ｃには、例えば、測長レーザー１２４が２つ以上固定されており、制御装置１１０による動作制御の下で、プラズマ源１００と、対向電極１２５上に載置された被処理物１５との為す距離Ｒを、適時、測定し、測定結果を制御装置１１０に入力することができる。
測長レーザー１２４にて隙間（プラズマ源１００の先端面（被処理物１５の被加工部に最も近い面）と被処理物１５の被加工部との為す距離Ｒ）を測定し、その値を測定結果として制御装置１１０にフィードバックし、制御装置１１０により、一対の１軸アクチュエーター１２３ｂの移動距離を算出し、一対の１軸アクチュエーター１２３ｂを駆動制御することで、常に最適な隙間を保持することができる。
このように、一対の１軸アクチュエーター１２３ｂと、冶具１２３ａ（一対のバー１２３ｃとステージ１２３ｄ）と、基台１２２と、ｘ−ｚステージ１２１と、測長レーザー１２４とより、電極間隙間調整機構１２０を構成して、予め制御装置１１０に入力された加工処理情報と測長レーザー１２４からの入力などに基づき制御装置１１０により一対の１軸アクチュエーター１２３ｂとｘ−ｚステージ１２１とを制御することにより、前記電極間隙間調整装置２０Ａを構成することができる。
本発明は、前記電極間隙間調整装置２０Ａの構成に限定されるものではなく、図７Ｆに示すような電極間隙間調整装置２０Ｂでもよい。
図７Ｆに示す電極間隙間調整装置２０Ｂは、被処理物１５として、透明基板（主に赤外線波長領域を透過させる基板）を使用する場合に対して有効な例である。
対向電極１２５には石英などの透明な材料を用い、（ｉ）対向電極１２５は接地電位にせず浮遊電位とする、（ｉｉ）対向電極１２５の表面にＩＴＯなどの透明導電膜を成膜した石英を用いて接地電位とする、のいずれかの状態とする。
対向電極１２５の裏面には少なくとも２つの測長レーザー１２４Ａを、制御装置１１０により動作制御される下側ｘ−ｚステージ１２１Ａに固定し、制御装置１１０の制御により、プラズマ源１００の上側に配置された上側ｘ−ｚステージ１２１と同期して又は上側ｘ−ｚステージ１２１とは独立的に、２つの測長レーザー１２４Ａとともに下側ｘ−ｚステージ１２１Ａをｘ−ｚ平面内を移動することができる。そして、制御装置１１０による動作制御の下で、プラズマ源１００と測長レーザー１２４Ａの為す距離を、適時、測定し、測定結果を制御装置１１０に入力することができる。また、被処理物１５の被加工部の底部と測長レーザー１２４Ａの為す距離を測定し、測定結果を制御装置１１０に入力することも可能であり、加工深さの計測及び被加工部の底部とプラズマ源１００の為す距離を計測し、測定結果を制御装置１１０に入力することが可能である。
測定した数値を測定結果として制御装置１１０にフィードバックし、制御装置１１０により、一対の１軸アクチュエーター１２３ｂを、その都度、駆動制御することで、プラズマ処理しつつ、加工の進行を考慮した最適な隙間（プラズマ源１００の先端面（被処理物１５の被加工部に最も近い面）と被処理物１５の被加工部の為す距離Ｒ）に保持することが可能である。
このように、測長レーザー１２４Ａと、下側ｘ−ｚステージ１２１Ａと、上側ｘ−ｚステージ１２１と、冶具１２３ａ（一対のバー１２３ｃとステージ１２３ｄ）と、一対の１軸アクチュエーター１２３ｂと、基台１２２とより、電極間隙間調整機構１２０を構成して、予め制御装置１１０に入力された加工処理情報と測長レーザー１２４Ａからの入力などに基づき制御装置１１０により一対の１軸アクチュエーター１２３ｂと上側ｘ−ｚステージ１２１と下側ｘ−ｚステージ１２１Ａとを制御することにより、前記電極間隙間調整装置２０Ｂを構成することができる。
さらに、本発明は、前記電極間隙間調整装置２０Ａ及び２０Ｂの構成に限定されるものではなく、図７Ｇに示すような電極間隙間調整装置２０Ｃでもよい。
図７Ｇに示すように、制御装置１１０により、放電ＯＦＦ時に、一対の１軸アクチュエーター１２３ｂを動作させ、プラズマ源１００の凸部の先端と被処理物１５の被加工部の底部に接触させて、プラズマ源１００の凸部の先端が被加工部の底部に接触した時点での位置情報を取得する。制御装置１１０により、この動作を適当な時間毎に繰り返すことで、接触による位置情報から、特定の時間範囲における、プラズマ処理によって進行した加工深さを計測することができる。
プラズマ源１００の凸部の先端と被処理物１５の被加工部の底部が接触したかどうかは、以下の２通りの方法で計測判断できる。（ｉ）測長レーザー１２４によりプラズマ源１００の凸部の先端と被処理物１５との為す距離を計測しつつ、一定速度で一対の１軸アクチュエーター１２３ｂを動作させる。プラズマ源１００の凸部の先端と被処理物１５とが接触すると、測長レーザー１２４によって測定している距離の変化が０になる。（ｉｉ）プラズマ源１００を移動させる駆動装置の例として一対の１軸アクチュエーター１２３ｂを用いているが、一対の１軸アクチュエーター１２３ｂの具体的な例としての一対のモーターのそれぞれにかかる負荷荷重を計測しつつ、プラズマ源１００を動作させる場合、プラズマ源１００の凸部の先端と被処理物１５とが接触すると、負荷荷重が急激に上昇する。
制御装置１１０による上側ｘ−ｚステージ１２１と一対の１軸アクチュエーター１２３ｂと高周波電源１７と電極間隙間調整装置２０Ｃなどの動作制御により、プラズマ処理→プラズマ処理停止→接触による隙間（プラズマ源１００の先端面である第１ガス噴射面１ａ−１と被処理物１５の被加工部との為す距離Ｒ）の測定→最適隙間調整→プラズマ処理停止、を繰り返すことで一定時間毎に最適な隙間を調整することができる。
この図７Ｇの電極間隙間調整装置２０Ｃを実際に使用する場合、制御装置１１０の演算部１１０ａにより、加工に要するトータルの時間（エッチングレートから算出）を予め演算して想定しておき、そのトータルの時間の概ね１／５〜１／１０に相当する時間毎に、制御装置１１０により、プラズマ処理を停止し、接触による距離計測を実施することが好ましい。従って、第１実施形態と同条件でプラズマ処理する場合、７０ｓ〜１４０ｓ毎に接触による距離計測を実施することが好ましい。距離測定を実施する時間が前記加工に要するトータルの時間の１／５に相当する時間よりも長い時間であると、加工の進行に伴って隙間が大きくなることによる加工速度の低下を招き、加工に要するトータルの時間が長くなってしまう。また、距離測定を実施する時間が前記加工に要するトータルの時間の１／１０に相当する時間よりも短い時間であると、プラズマ処理を停止する時間が長くなり、加工に要するトータルの時間が長くなってしまう。
このように、一対の１軸アクチュエーター１２３ｂと、冶具１２３ａ（一対のバー１２３ｃとステージ１２３ｄ）と、基台１２２と、ｘ−ｚステージ１２１と、測長レーザー１２４とより、電極間隙間調整機構１２０を構成して、予め制御装置１１０に入力された加工処理情報と測長レーザー１２４からの入力などに基づき制御装置１１０により一対の１軸アクチュエーター１２３ｂとｘ−ｚステージ１２１とを制御することにより、前記電極間隙間調整装置２０Ｃを構成することができる。
ここでは、一例として、前記のプラズマ源１００を用い、被処理物１５としてＳｉ基板を処理した際の模式図を図７Ｃ〜図７Ｄに示す。この図７Ｃ〜図７Ｄのように、例えば、前記第１ガス供給装置１６ａより、第１ガス配管４ａを介して、不活性ガスの一例としてのＨｅと反応性ガスの一例としてのＣＦ4とを０．５ｓｃｃｍで前記第１ガス流路９（図３参照）に第１ガスの一例として供給し、第１ガス噴出面の第１ガス噴出口１２ａから第１ガスを噴射させつつ、且つ、第２ガス供給装置１６ｂより、第２ガス配管４ｂを介して、放電抑制ガスの一例としてのＯ2を前記第１１ガス流路１０（図３参照）に第２ガスの一例として供給し、第２ガス噴出口１２ａから、凸部の周囲を通って第１ガス噴出面１ａ−１と被処理物１５の被加工部との隙間の空間の周囲に向けて噴出させつつ、高周波電源１７よりプラズマ源１００に高周波電力を供給することで、図７Ｃに示されるように、プラズマ処理装置のプラズマ源１００の第１ガス噴出面１ａ−１と被処理物１５として用いたＳｉ基板の被加工部との間にプラズマ１０１を発生させることが可能である。なおこの時、プラズマ源１００を冷却するために、恒温水循環装置１８より給水管５ａ及び排水管５ｂを通って、冷却水をプラズマ源１００に給排水できる。
また、図７Ｂの拡大図で示したように、第１積層部材１の第１ガス噴出口１２ａの開口部を有する第１ガス噴出面１ａ−１、つまり被処理物１５とのなす距離が最も近づく面には、一例として、厚さ５μｍ程度のＳｉＯｘからなる絶縁層１９を設けている。
ここで、絶縁層１９を設ける理由としては、以下の通りである。大気圧プラズマは、減圧下で生成するプラズマと比較して、放電開始電圧が高く、アーク放電に移行しやすいという特徴がある。一般的にアーク放電への移行を抑制するために、プラズマに晒される電極表面に絶縁層を設ける場合が多く、この実施形態では、凸部のガス噴出口１２ａを有する第１ガス噴出面１ａ−１に絶縁層１９の一例としてＳｉＯ２膜を設けている。ただし、反応ガスとして使用するガスに対する耐性（エッチング耐性）、下地との密着性及び成膜しやすさの点から、電極表面に金属膜を設ける場合もある。
また、前記電極間隙間調整装置２０により、プラズマ処理装置のプラズマ源１００の先端面（前記第１ガス噴出口１２ａの開口部を有する前記第１ガス噴出面１ａ−１）と被処理物１５とのなす距離を所望の距離又は許容範囲内に調整することができる。
このようなプラズマ処理装置を用いて、まず、一例として、プラズマ処理装置のプラズマ源１００の先端面（前記第１ガス噴出口１２ａの開口部を有する前記第１ガス噴出面１ａ−１）と被処理物１５として用いたＳｉ基板の被加工部との間の隙間の距離Ｒを電極間隙間調整装置２０により３００μｍに調整又は１００μｍ〜１０００μｍの間の任意の値に調整し、第１ガス供給装置１６ａより１０ｓｃｃｍのＨｅと０．５ｓｃｃｍのＣＦ4を前記第１ガス流路９に第１ガスの一例として供給し、第１ガス噴出面の第１ガス噴出口１２ａから第１ガスを噴射させつつ、且つ、第２ガス供給装置１６ｂより３０ｓｃｃｍのＯ2を前記第１１ガス流路１０に第２ガスの一例として供給し、第２ガス噴出口１２ａから、凸部の周囲を通って第１ガス噴出面１ａ−１と被処理物１５の被加工部との隙間の空間の周囲に向けて噴出させつつ、高周波電源１７より１２Ｗの高周波電力をプラズマ源１００に供給して、プラズマ処理装置のプラズマ源１００の先端面（前記第１ガス噴出口１２ａの開口部を有する前記第１ガス噴出面１ａ−１）と被処理物１５として用いたＳｉ基板の被加工部との間の隙間にプラズマ１０１を発生させ、７００ｓ間のプラズマ処理をＳｉ基板の被加工部に対して施して、被加工部にエッチング溝部１５ａを形成した。またこのとき同時に、一例として、プラズマ処理装置のプラズマ源１００を６０μｍ／ｍｉｎの速度で、図７Ａのｙ方向（図７Ｃ及び図７Ｄの下方向）へ前記電極間隙間調整装置２０により移動させた。
なお、隙間の距離Ｒの下限値を１００μｍとしたのは、この値より小さいと、プラズマ密度が極端に小さくなるためであり、上限値を１０００μｍとしたのは、この値より大きいと、プラズマが生成しがたくなるためである。
この第１実施形態におけるＳｉ基板の被処理物１５のエッチング形状の一例を図８に示す。
図１０より、一例として、被加工部であるエッチング溝部１５ａのエッチング深さＹ＝６６３μｍ、エッチング溝部１５ａの上端部の線幅Ｘ１＝１０７５μｍ、エッチング溝部１５ａの底部の線幅Ｘ２＝８６８μｍであるため、エッチング溝部１５ａの形状の垂直性を表す角度αは７５．４°であった（図８の横軸と縦軸はオーダーが違うことに注意）。これより、数百μｍオーダーの深さの微細加工において、エッチング溝部１５ａのエッチング形状の垂直性が向上し、且つ処理途中でエッチングが停止することなく、プラズマ処理することができた。
このように垂直性の向上及びエッチング停止の回避を実現できた理由は以下の３つであると考えられる。
１つ目は、プラズマ源１００の前記被処理物１５に対向する面の一部に凸部（第１積層部材１）を有し、前記凸部には、前記プラズマ源１００の前記第１ガス噴出口１２ａの開口部を有する前記第１ガス噴出面１ａ−１が形成され、かつ、前記凸部は、前記被処理物１５の被加工部、例えば、微細加工部内に挿入可能な程度に微小な大きさとなっているため、エッチングの進行に伴って被処理物１５の微細加工部の底部の位置が変わっても、電極間隙間調整装置２０により前記凸部を微細加工部内に挿入すれば、被処理物１５とプラズマ処理装置のプラズマ源１００とのなす距離Ｒを、ある程度、一定範囲内（許容範囲内）に保つことができるからである。被処理物１５とプラズマ処理装置のプラズマ源１００とのなす距離Ｒが許容範囲内より外れて大きくなると、放電開始電圧が高くなり、パッシェンの法則で説明されるように、プラズマの生成維持が困難になり、エッチングレートの停止を招く。
２つ目は、プラズマ処理装置のプラズマ源１００の被処理物１５と対向する面が凸形状をなして凸部を構成し、かつ、その凸部の被処理物１５側の面である第１ガス噴出面１ａ−１にのみ第１ガス噴出口１２ａを有するようにしたからである。これにより、プラズマ処理装置のプラズマ源１００の凸部の先端部分と被処理物１５の被加工部との間にのみプラズマを発生させることができ、被処理物１５のエッチング溝部１５ａの側壁を必要以上にエッチングすることを回避できる。
３つ目に、第２ガス噴出口１２ｂが、第１積層部材１の周囲の第２積層部材２に均等に一列に四角枠形状に配置され、プラズマ処理装置のプラズマ源１００の凸部の全側面に沿って大略四角筒状に第２ガスを供給するからである。これにより、被処理物１５のエッチング溝部１５ａの側壁でのプラズマの発生を回避でき、またエッチング溝部１５ａの側壁でプラズマが発生してもＯ2ガスの存在により、エッチングにより前記側壁のＳｉが除去される速度よりも、Ｓｉを酸化する速度の方を大きくすることができる。
以上、前記第１実施形態によれば、微細加工部内に挿入可能な程度に微小な大きさの凸部をプラズマ源１００に備えて、エッチングの進行に伴って被処理物１５の微細加工部の底部の位置が変わっても、電極間隙間調整装置２０により前記凸部を微細加工部内に挿入するように構成することにより、プラズマ源１００と被処理物１５の底部のなす距離をほぼ一定に保つことが可能となり、所望の微細加工部において、深さ方向のエッチングが停止しにくいプラズマ処理装置及び方法を実現することができる。よって、数百ｎｍ〜数百μｍオーダーの深さの所望の微細加工部分において、垂直性の良好なエッチング形状が得られ、且つ深さ方向へのエッチングを停止させることなく、プラズマ処理することができる。
また、第１ガス噴出口１２ａの各開口断面積を、その断面積と平行となる第１バッファー層１３ａ−ａの空間断面積よりも小さくしたので、第１ガス噴出口１２ａを有する第１ガス噴出面１ａ−１内でのガス噴出をより均一にすることが可能となり、第１ガス噴出面１ａ−１内で均一なプラズマを発生させることが可能となる。この結果、被処理物１５の底部で不必要にテーパ形状を形成することなくプラズマ処理することができるため、数百ｎｍ〜数百μｍオーダーの深さの所望の微細加工部分において、垂直性の良好なエッチング形状が得られ、且つ深さ方向へのエッチングを停止させることなく、プラズマ処理することができる。
（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態について、図９Ａ〜図１０を参照して説明する。なお、プラズマ処理装置の構成は基本的に図１〜図６と同等であるため、ここでは第１実施形態で用いたプラズマ処理装置との相違点についてのみ述べる。
第１実施形態との相違点は、第１積層部材１の第１ガス噴出口１２ａの開口部を有する第１ガス噴出面１ａ−１に設けた層を、絶縁層１９から導体層２１に変更した点である。
図９Ａは、前記プラズマ処理装置を用い、被処理物１５として用いたＳｉ基板を処理した際の模式図を示す。この図９Ａのように、例えば、第１ガス供給装置１６ａより、第１ガス配管４ａを介して、不活性ガスの一例としてのＨｅと反応性ガスの一例としてのＣＦ4を０．５ｓｃｃｍで前記第１ガス流路９（図３参照）に放電用ガスすなわち第１ガスの一例として供給し、第１ガス噴出面の第１ガス噴出口１２ａから第１ガスを噴射させつつ、且つ、第２ガス供給装置１６ｂより第２ガス配管４ｂを介して、放電抑制用ガスすなわち第２ガスの一例としてのＯ2を、前記第１１ガス流路１０（図３参照）に供給し、第２ガス噴出口１２ａから、凸部の周囲を通って第１ガス噴出面１ａ−１と被処理物１５の被加工部との隙間の空間の周囲に向けて噴出させつつ、高周波電源１７より高周波電力をプラズマ源１００に供給することで、プラズマ処理装置のプラズマ源１００と被処理物１５として用いたＳｉ基板の被加工部との間の隙間にプラズマ（図７Ｃ〜図７Ｄの１０１参照）を発生させることが可能である。
なおこの時、プラズマ源１００を冷却するために、恒温水循環装置１８より給水管５ａ及び排水管５ｂを通って、冷却水をプラズマ源１００に給排水できる。
また、図９Ｂの拡大図で示したように、第１積層部材１の第１ガス噴出口１２ａの開口部を有する第１ガス噴出面１ａ−１、つまり被処理物１５とのなす距離が最も近づく面には、一例として、厚さ１μｍ程度のＮｉからなる導体層２１を設けている。このように、第１実施形態のプラズマ源１００の絶縁層に代えて、この第２実施形態のプラズマ源１００において導体層２１を設ける理由は、反応ガスとして使用するガスに対する耐性（エッチング耐性）、下地との密着性及び成膜しやすさの点を考慮して、電極表面に金属膜の一例として導体層２１を設けるものである。
このようなプラズマ処理装置を用いて、まず、一例として、プラズマ処理装置のプラズマ源１００の先端面（前記第１ガス噴出口１２ａの開口部を有する前記第１ガス噴出面１ａ−１）と被処理物１５として用いたＳｉ基板の被加工部との間の隙間の距離Ｒを電極間隙間調整装置２０により３００μｍとし、第１ガス供給装置１６ａより１０ｓｃｃｍのＨｅと、０．５ｓｃｃｍのＣＦ4を前記第１ガス流路９に第１ガス（放電用ガス）の一例として供給し、第１ガス噴出面の第１ガス噴出口１２ａから第１ガスを噴射させつつ、且つ、第２ガス供給装置１６ｂより３０ｓｃｃｍのＯ2を前記第１１ガス流路１０に第２ガス（放電抑制用ガス）の一例として供給し、第２ガス噴出口１２ａから、凸部の周囲を通って第１ガス噴出面１ａ−１と被処理物１５の被加工部との隙間の空間の周囲に向けて噴出させつつ、高周波電源１７より１２Ｗの高周波電力をプラズマ源１００に供給して、プラズマ処理装置のプラズマ源１００の先端面（前記第１ガス噴出口１２ａの開口部を有する前記第１ガス噴出面１ａ−１）と被処理物１５として用いたＳｉ基板の被加工部との間の隙間にプラズマを発生させ、被処理物１５として用いたＳｉ基板の被加工部に対して７００ｓ間のプラズマ処理を施して、被加工部にエッチング溝部１５ａを形成した。またこのとき同時に、一例として、プラズマ処理装置のプラズマ源１００を６０μｍ／ｍｉｎの速度で、図９Ａのｙ方向へ前記電極間隙間調整装置２０により移動させた。この第２実施形態におけるＳｉ基板の被処理物１５の被加工部のエッチング形状の一例をまとめたものを図１０に示す。
図１０より、一例として、被加工部であるエッチング溝部１５ａのエッチング深さＹ＝６８８μｍ、エッチング溝部１５ａの上端部の線幅Ｘ１＝１１２０μｍ、エッチング溝部１５ａの底部の線幅Ｘ２＝８９０μｍであるため、エッチング溝部１５ａの形状の垂直性を表す角度αは７４．４°であった。これより、数百μｍオーダーの深さの微細加工において、エッチング溝部１５ａのエッチング形状の垂直性が向上し、且つ処理途中でエッチングが停止することなく、プラズマ処理することができた。
このように垂直性の向上及びエッチング停止の回避を実現できた理由は、第１実施形態の３つの理由と同じである。
以上、前記第２実施形態によれば、前記第１実施形態と同様な作用効果を奏することができる。
（第３実施形態）
以下、本発明の第３実施形態について、図７Ａ及び図１０を参照して説明する。なお、プラズマ処理装置の構成は基本的に図１〜図６と同等であるため、ここでは第１実施形態で用いたプラズマ処理装置との相違点についてのみ述べる。
第１実施形態との相違点は、第２ガスを使用しない点である。
プラズマ処理は、図７Ａのプラズマ処理装置を用いて、まず、一例として、プラズマ処理装置のプラズマ源１００の先端面（前記第１ガス噴出口１２ａの開口部を有する前記第１ガス噴出面１ａ−１）と被処理物１５として用いたＳｉ基板の被加工部との間の隙間の距離Ｒを３００μｍとし、第１ガス供給装置１６ａより９ｓｃｃｍのＨｅと０．４ｓｃｃｍのＣＦ4とを前記第１ガス流路９に第１ガスの一例として供給し、第１ガス噴出面の第１ガス噴出口１２ａから第１ガスを噴射させつつ、高周波電源１７より１２Ｗの高周波電力をプラズマ源１００に供給して、プラズマ処理装置のプラズマ源１００の先端面（前記第１ガス噴出口１２ａの開口部を有する前記第１ガス噴出面１ａ−１）と被処理物１５として用いたＳｉ基板の被加工部との間にプラズマを発生させ、被処理物１５として用いたＳｉ基板の被加工部に対して７００ｓ間のプラズマ処理を施して、被加工部にエッチング溝部１５ａを形成した。またこのとき同時に、一例として、プラズマ処理装置のプラズマ源１００を６０μｍ／ｍｉｎの速度で、図７Ａのｙ方向へ前記電極間隙間調整装置２０により移動させた。この第３実施形態におけるＳｉ基板の被処理物１５の被加工部のエッチング形状の一例をまとめたものを図１０に示す。
図１０より、一例として、被加工部であるエッチング溝部１５ａのエッチング深さＹ＝６５３μｍ、エッチング溝部１５ａの上端部の線幅Ｘ１＝１３７０μｍ、エッチング溝部１５ａの底部の線幅Ｘ２＝８７０μｍであるため、エッチング溝部１５ａの形状の垂直性を表す角度αは５７．５°であった。これより、数百μｍオーダーの深さの微細加工において、エッチング溝部１５ａのエッチング形状の垂直性が向上し、且つ処理途中でエッチングが停止することなく、プラズマ処理することができた。
このように垂直性の向上及びエッチング停止の回避を実現できた理由は、第１実施形態の１つ目と２つ目の理由と同じである。
以上、前記第３実施形態によれば、前記第１実施形態と同様に、微細加工部内に挿入可能な程度に微小な大きさの凸部をプラズマ源１００に備えて、エッチングの進行に伴って被処理物１５の微細加工部の底部の位置が変わっても、電極間隙間調整装置２０により前記凸部を微細加工部内に挿入するように構成することにより、プラズマ源１００と被処理物１５の底部のなす距離をほぼ一定に保つことが可能となり、所望の微細加工部において、深さ方向のエッチングが停止しにくいプラズマ処理装置及び方法を実現することができる。よって、数百ｎｍ〜数百μｍオーダーの深さの所望の微細加工部分において、垂直性の良好なエッチング形状が得られ、且つ深さ方向へのエッチングを停止させることなく、プラズマ処理することができる。
また、第１ガス噴出口１２ａの各開口断面積を、その断面積と平行となる第１バッファー層１３ａ−ａの空間断面積よりも小さくしたので、第１ガス噴出口１２ａを有する第１ガス噴出面１ａ−１内でのガス噴出をより均一にすることが可能となり、第１ガス噴出面１ａ−１内で均一なプラズマを発生させることが可能となる。この結果、被処理物１５の底部で不必要にテーパ形状を形成することなくプラズマ処理することができるため、数百ｎｍ〜数百μｍオーダーの深さの所望の微細加工部分において、垂直性の良好なエッチング形状が得られ、且つ深さ方向へのエッチングを停止させることなく、プラズマ処理することができる。また、第２ガスを使用しないため、プラズマ源の作成時の工程数（第２ガス用の通路などを作成する工程数）が減り、作成にかかるコスト及び納期を短縮することができる。
（第４実施形態）
以下、本発明の第４実施形態について、図７Ａ、図１０及び図１１を参照して説明する。なお、プラズマ処理装置の構成は基本的に図１〜図６と同等であるため、ここでは第１実施形態で用いたプラズマ処理装置との相違点についてのみ述べる。
第１実施形態との相違点は、第１積層部材１の形状を変更した点である。すなわち、正方形であった第１積層部材１の平面形状を長方形に変更したものである。
図１１は、第１実施形態の図１のプラズマ源１００の拡大平面図に相当する図を示しており、この図１１のＡＡ−ＡＡ平面における断面図は図３に示したものとほぼ同じである。ただし、一例として、第１積層部材１の長方形平面の幅Ｔを４００μｍ、幅Ｕを８００μｍとしている。
プラズマ処理は、図７Ａのプラズマ処理装置を用いて、まず、一例として、プラズマ処理装置のプラズマ源１００の先端面（前記第１ガス噴出口１２ａの開口部を有する前記第１ガス噴出面１ａ−１）と被処理物１５として用いたＳｉ基板の被加工部との間の隙間の距離Ｒを電極間隙間調整装置２０により３００μｍに調整し、第１ガス供給装置１６ａより１０ｓｃｃｍのＨｅと０．５ｓｃｃｍのＣＦ4とを前記第１ガス流路９に第１ガスの一例として供給し、第１ガス噴出面の第１ガス噴出口１２ａから第１ガスを噴射させつつ、且つ、第２ガス供給装置１６ｂより３０ｓｃｃｍのＯ2を前記第１１ガス流路１０に第２ガスの一例として供給し、第２ガス噴出口１２ａから、凸部の周囲を通って第１ガス噴出面と被処理物１５の被加工部との隙間の空間の周囲に向けて噴出させつつ、高周波電源１７より１２Ｗの高周波電力をプラズマ源１００に供給して、プラズマ処理装置のプラズマ源１００の先端面（前記第１ガス噴出口１２ａの開口部を有する前記第１ガス噴出面１ａ−１）と被処理物１５として用いたＳｉ基板の被加工部との間の隙間にプラズマを発生させ、被処理物１５として用いたＳｉ基板の被加工部に対して７００ｓ間のプラズマ処理を施して、エッチング溝部１５ａを形成した。
またこのとき同時に、一例として、プラズマ処理装置のプラズマ源１００を６０μｍ／ｍｉｎの速度で、図７Ａのｙ方向へ前記電極間隙間調整装置２０により移動させた。この第４実施形態におけるＳｉ基板のエッチング形状をまとめたものを図１０に示す。なお、エッチング形状は、図１１のＢＢ−ＢＢ平面に平行な面の断面図から算出した。
図１０より、一例として、被加工部であるエッチング溝部１５ａのエッチング深さＹ＝６５５μｍ、エッチング溝部１５ａの上端部の線幅Ｘ１＝６５２μｍ、エッチング溝部１５ａの底部の線幅Ｘ２＝５０２μｍであるため、エッチング溝部１５ａの形状の垂直性を表す角度αは７９．２°であった。これより、数百μｍオーダーの深さの微細加工において、エッチング溝部１５ａのエッチング形状の垂直性が向上し、且つ処理途中でエッチングが停止することなく、プラズマ処理することができた。
このように垂直性の向上及びエッチング停止の回避を実現できた理由は、第１実施形態の３つの理由と同じである。
以上、前記第４実施形態によれば、正方形であった第１積層部材１の平面形状を長方形に変更することにより、例えば、線状のエッチング溝部を形成する際、形成に要する時間を短縮することができ、生産性を向上させることができる。これは、正方形から長方形へのサイズ拡大により、エッチング範囲を拡大することができるため、及び、一般に走査速度を大きくするとエッチング速度が低下するため、静止状態が最もエッチングレートが大きいことから、サイズ拡大により走査速度を向上させることができるためである。
（第５実施形態）
以下、本発明の第５実施形態について、図７Ａ、図１０及び図１２を参照して説明する。なお、プラズマ処理装置の構成は基本的に図１〜図６と同等であるため、ここでは第１実施形態で用いたプラズマ処理装置との相違点についてのみ述べる。
第１実施形態との相違点は、第１積層部材１言い換えれば凸部の形状を角柱体から円柱体に変更した点である。このように凸部の形状を円柱形状に変更することにより、角柱形状と比較して、角部が少ないため局所的に電界の集中を緩和でき、アーク放電への移行を抑制できるという利点がある。
図１２は、第１実施形態の図１のプラズマ処理装置のプラズマ源の平面図に相当する第３実施形態のプラズマ源の平面図を示しており、この図１２のＡＡ−ＡＡ平面における断面図は図３に示したものと同じである。ただし、一例として、凸部の直径Ｖが８００μｍの円形状をなしている。
プラズマ処理は、図７Ａのプラズマ処理装置を用いて、まず、一例として、プラズマ処理装置のプラズマ源１００の先端面（前記第１ガス噴出口１２ａの開口部を有する前記第１ガス噴出面１ａ−１）と被処理物１５として用いたＳｉ基板の被加工部との間の隙間の距離Ｒを電極間隙間調整装置２０により３００μｍに調整し、第１ガス供給装置１６ａより１０ｓｃｃｍのＨｅと０．５ｓｃｃｍのＣＦ4を前記第１ガス流路９に第１ガスの一例として供給し、第１ガス噴出面の第１ガス噴出口１２ａから第１ガスを噴射させつつ、且つ、第２ガス供給装置１６ｂより３０ｓｃｃｍのＯ2を前記第１１ガス流路１０に第２ガスの一例として供給し、第２ガス噴出口１２ａから、凸部の周囲を通って第１ガス噴出面と被処理物１５の被加工部との隙間の空間の周囲に向けて噴出させつつ、高周波電源１７より１２Ｗの高周波電力をプラズマ源１００に供給して、プラズマ処理装置のプラズマ源１００の先端面（前記第１ガス噴出口１２ａの開口部を有する前記第１ガス噴出面１ａ−１）と被処理物１５として用いたＳｉ基板の被加工部との間の隙間にプラズマ１０１を発生させ、被処理物１５として用いたＳｉ基板の被加工部に対して７００ｓ間のプラズマ処理を施して、被加工部にエッチング溝部１５ａを形成した。またこのとき同時に、一例として、プラズマ処理装置のプラズマ源１００を６０μｍ／ｍｉｎの速度で、図７Ａのｙ方向へ前記電極間隙間調整装置２０により移動させた。この第５実施形態におけるＳｉ基板の被処理物１５のエッチング形状の一例をまとめたものを図１０に示す。
図１０より、一例として、被加工部であるエッチング溝部１５ａのエッチング深さＹ＝６６２μｍ、エッチング溝部１５ａの上端部の線幅Ｘ１＝９９９μｍ、エッチング溝部１５ａの底部の線幅Ｘ２＝８５９μｍであるため、エッチング溝部１５ａの形状の垂直性を表す角度αは８０．０°であった。これより、数百μｍオーダーの深さの微細加工において、エッチング溝部１５ａのエッチング形状の垂直性が向上し、且つ処理途中でエッチングが停止することなく、プラズマ処理することができた。
このように垂直性の向上及びエッチング停止の回避を実現できた理由は、第１実施形態の３つの理由と同じである。
以上、前記第５実施形態によれば、前記第１実施形態の作用効果に加えて、第１積層部材１言い換えれば凸部の形状を円柱体により構成しているので、角柱形状の凸部と比較して、角部が少ないため局所的に電界の集中を緩和でき、アーク放電への移行を抑制することができる。また、エッチング溝部の面内均一性を良好にしやすい。
（第６実施形態）
以下、本発明の第６実施形態について、図１０及び図１３Ａを参照して説明する。なお、プラズマ処理装置の構成は基本的に図１〜図６と同等であるため、ここでは第１実施形態で用いたプラズマ処理装置との相違点についてのみ述べる。
第１実施形態との相違点は、被処理物１５の裏面に対向電極２２を設置し、プラズマ処理装置のプラズマ源１００の導線６を接地電位とし、高周波電源１７は対向電極２２と接続した点である。このように、対向電極２２に高周波を印加することによって、高周波電源１７から対向電極２２までの接続が容易になるという利点がある。また、高周波電力を印加させつつプラズマ源１００を移動する場合、高周波電源１７をプラズマ源１００と接続していると、電源ケーブルが外れたり、折れ曲がったり、あるいは他のケーブルと絡むなどして、ケーブルが短絡するか、あるいは発熱するなどの危険が生じる。しかしながら、高周波電源１７を対向電極２２と接続していると、基板電極は例えば面積を大きくするなどして、対向電極を常時固定しておくことができるため、上述した危険性を回避できるといった利点がある。
図１３Ａは、前記プラズマ処理装置を用い、被処理物１５として用いたＳｉ基板を処理した際の模式図を示す。この図１３Ａのように、例えば、第１ガス供給装置１６ａより第１ガス配管４ａを介して、不活性ガスとしてのＨｅと、反応性ガスとしてのＣＦ4を０．５ｓｃｃｍ供給し、第１ガス噴出面の第１ガス噴出口１２ａから第１ガスを噴射させつつ、且つ、第２ガス供給装置１６ｂより第２ガス配管４ｂを介して、放電抑制ガスとしてのＯ2を供給し、第２ガス噴出口１２ａから、凸部の周囲を通って第１ガス噴出面１ａ−１と被処理物１５の被加工部との隙間の空間の周囲に向けて噴出させつつ、高周波電源１７より高周波電力を供給することで、プラズマ処理装置と被処理物１５として用いたＳｉ基板の被加工部との間の隙間にプラズマを発生させることが可能である。なおこの時、プラズマ源を冷却するために、恒温水循環装置１８より給水管５ａ及び排水管５ｂを通って、冷却水を給排水できる。また、図１３Ｂの拡大図で示したように、第１積層部材１の第１ガス噴出口１２ａの開口部を有する第１ガス噴出面１ａ−１、つまり被処理物１５と対向する面には、一例として、厚さ５μｍ程度のＳｉＯｘからなる絶縁層６０を設けている。ここで、絶縁層６０を設ける理由としては、以下の通りである。大気圧プラズマは、減圧下で生成するプラズマと比較して、放電開始電圧が高く、アーク放電に移行しやすいという特徴がある。一般的にアーク放電への移行を抑制するために、プラズマに晒される電極表面に絶縁層を設ける場合が多く、この実施形態では、凸部のガス噴出口を有する第１ガス噴出面１ａ−１に絶縁層６０の一例としてＳｉＯ２膜を設けている。ただし、反応ガスとして使用するガスに対する耐性（エッチング耐性）、下地との密着性及び成膜しやすさの点から、電極表面に金属膜を設ける場合もある。第２実施形態では、フッ素元素に対する耐性、Ｓｉとの密着性及び成膜しやすさの点を考慮して、凸部のガス噴出口を有する第１ガス噴出面１ａ−１に導体層６０の一例としてＮｉ膜を設けている。
このようなプラズマ処理装置を用いて、一例として、まず、プラズマ処理装置のプラズマ源１００の先端面（前記第１ガス噴出口１２ａの開口部を有する前記第１ガス噴出面１ａ−１）と被処理物１５として用いたＳｉ基板の被加工部との間の隙間の距離Ｒを電極間隙間調整装置２０により３００μｍに調整し、第１ガス供給装置１６ａより１０ｓｃｃｍのＨｅと０．５ｓｃｃｍのＣＦ4を前記第１ガス流路９に第１ガスの一例として供給し、第１ガス噴出面の第１ガス噴出口１２ａから第１ガスを噴射させつつ、且つ、第２ガス供給装置１６ｂより３０ｓｃｃｍのＯ2を前記第１１ガス流路１０に第２ガスの一例として供給し、第２ガス噴出口１２ａから、凸部の周囲を通って第１ガス噴出面１ａ−１と被処理物１５の被加工部との隙間の空間の周囲に向けて噴出させつつ、高周波電源１７より１２Ｗの高周波電力をプラズマ源１００に供給して、プラズマ処理装置のプラズマ源１００の先端面（前記第１ガス噴出口１２ａの開口部を有する前記第１ガス噴出面１ａ−１）と被処理物１５として用いたＳｉ基板の被加工部との間の隙間にプラズマを発生させ、被処理物１５として用いたＳｉ基板の被加工部に対して７００ｓ間のプラズマ処理を施して、エッチング溝部１５ａを形成した。またこのとき同時に、一例として、プラズマ処理装置のプラズマ源１００を６０μｍ／ｍｉｎの速度で、図７Ａのｙ方向へ前記電極間隙間調整装置２０により移動させた。この第６実施形態におけるＳｉ基板の被処理物１５のエッチング形状の一例をまとめたものを図１０に示す。
図１０より、一例として、被加工部であるエッチング溝部１５ａのエッチング深さＹ＝６２０μｍ、エッチング溝部１５ａの上端部の線幅Ｘ１＝１０５０μｍ、エッチング溝部１５ａの底部の線幅Ｘ２＝７６２μｍであるため、エッチング溝部１５ａの形状の垂直性を表す角度αは６８．８°であった。これより、数百μｍオーダーの深さの微細加工において、エッチング溝部１５ａのエッチング形状の垂直性が向上し、且つ処理途中でエッチングが停止することなく、プラズマ処理することができた。
このように垂直性の向上及びエッチング停止の回避を実現できた理由は以下の３つであると考えられる。
１つ目は、エッチングの進行に伴って被処理物１５とプラズマ処理装置のプラズマ源１００とのなす距離Ｒをある程度一定に保つことができたからである。被処理物１５とプラズマ処理装置のプラズマ源１００とのなす距離Ｒが大きくなると、放電開始電圧が高くなり、パッシェンの法則で説明されるように、プラズマの生成維持が困難になり、エッチングレートの停止を招く。
２つ目は、プラズマ処理装置のプラズマ源１００の被処理物１５と対向する面が凸形状をなしているからである。これにより、プラズマ処理装置のプラズマ源１００の凸部の先端部分と被処理物１５との間にのみプラズマを発生させることができ、被処理物１５のエッチング溝部１５ａの側壁を必要以上にエッチングすることを回避できる。
３つ目に、プラズマ処理装置のプラズマ源１００の凸部の側面に沿って第２ガスを供給したからである。これにより、被処理物１５のエッチング溝部１５ａの側壁でのプラズマの発生を回避でき、またエッチング溝部１５ａの側壁でプラズマが発生してもＯ2ガスの存在により、エッチングにより前記側壁のＳｉが除去される速度よりもＳｉを酸化する速度の方を大きくすることができる。
以上、前記第６実施形態によれば、前記第１実施形態の作用効果に加えて、プラズマ処理装置のプラズマ源１００の導線６を接地電位とし、高周波電源１７は対向電極２２と接続して対向電極２２に高周波を印加することによって、高周波電源１７から対向電極２２までの接続が容易になるという利点がある。また、高周波電源１７をプラズマ源１００と接続して対向電極２２を常時固定しておくことができるため、高周波電力を印加させつつプラズマ源１００を移動する場合でも、電源ケーブルが外れたり、折れ曲がったり、あるいは他のケーブルと絡むなどして、ケーブルが短絡するか、あるいは発熱するなどの危険性を確実に回避することができる。
（第７実施形態）
以下、本発明の第７実施形態について、図７Ａ、図１０及び図１４を参照して説明する。なお、プラズマ処理装置の構成は基本的に図１〜図６と同等であるため、ここでは第１実施形態で用いたプラズマ処理装置との相違点についてのみ述べる。
第１実施形態との相違点は、プラズマ処理しつつプラズマ処理装置のプラズマ源１００をｙ方向へ移動するのではなく（言い換えれば、プラズマ処理の実施とプラズマ処理装置のプラズマ源１００のｙ方向への移動を同時的に行うのではなく）、プラズマ処理の実施とプラズマ処理装置のプラズマ源１００のｙ方向への移動を交互に行うようにした点である。このプロセスを図１４に示す。
図１４は、一例として、ステップＳ１で被処理物１５に対してプラズマ処理を１００ｓ間施し、高周波電力の供給を一旦停止して、ステップＳ２でプラズマ処理装置のプラズマ源１００を被処理物１５に向かって１００μｍ、電極間隙間調整装置２０により移動させるというプロセスを１ターンとして、複数ターンのプロセスを繰り返すことを示している。
プラズマ処理は、図７Ａのプラズマ処理装置を用いて、まず、一例として、プラズマ処理装置のプラズマ源１００の先端面（前記第１ガス噴出口１２ａの開口部を有する前記第１ガス噴出面１ａ−１）と被処理物１５として用いたＳｉ基板の被加工部との間の隙間の距離Ｒを３００μｍとし、第１ガス供給装置１６ａより１０ｓｃｃｍのＨｅと０．５ｓｃｃｍのＣＦ4を前記第１ガス流路９に第１ガスの一例として供給し、第１ガス噴出面の第１ガス噴出口１２ａから第１ガスを噴射させつつ、且つ、第２ガス供給装置１６ｂより３０ｓｃｃｍのＯ2を前記第１１ガス流路１０に第２ガスの一例として供給し、第２ガス噴出口１２ａから、凸部の周囲を通って第１ガス噴出面１ａ−１と被処理物１５の被加工部との隙間の空間の周囲に向けて噴出させつつ、高周波電源１７より１２Ｗの高周波電力をプラズマ源１００に供給して、プラズマ処理装置のプラズマ源１００の先端面（前記第１ガス噴出口１２ａの開口部を有する前記第１ガス噴出面１ａ−１）と被処理物１５として用いたＳｉ基板の被加工部との間の隙間にプラズマを発生させ、被処理物１５として用いたＳｉ基板の被加工部に対して１００ｓ間のプラズマ処理を施して、エッチング溝部１５ａを形成した。その後、一例として、高周波電源１７からプラズマ処理装置への電力の供給を一旦停止し、プラズマ処理装置のプラズマ源１００を図７Ａのｙ方向へ１００μｍ、電極間隙間調整装置２０により移動させた。これを１ターンとして、同様のプロセスを合計で６ターン繰り返し、最後に７度目のプラズマ処理を１００ｓ間、Ｓｉ基板の被加工部に施して、エッチング溝部１５ａを形成した。この第７実施形態におけるＳｉ基板の被加工部のエッチング形状をまとめたものを図１０に示す。
図１０より、一例として、被加工部であるエッチング溝部１５ａのエッチング深さＹ＝６０３μｍ、エッチング溝部１５ａの上端部の線幅Ｘ１＝９３０μｍ、エッチング溝部１５ａの底部の線幅Ｘ２＝８４０μｍであるため、エッチング溝部１５ａの形状の垂直性を表す角度αは８２．９°であった。これより、数百μｍオーダーの深さの微細加工において、エッチング溝部１５ａのエッチング形状の垂直性が向上し、且つ処理途中でエッチングが停止することなく、プラズマ処理することができた。
このように垂直性の向上及びエッチング停止の回避を実現できた理由は、第１実施形態の３つの理由と同じである。
以上、前記第７実施形態によれば、プラズマ処理の実施とプラズマ処理装置のプラズマ源１００のｙ方向への移動を交互に行うようにしたので、エッチング反応によりプラズマ源の先端面と被処理物１５の被加工部の間の空間に滞りやすい副生成ガスの排出が十分になり、ガス雰囲気が一定に保たれやすく、アーク放電が発生し難いといった利点がある。
（第８実施形態）
以下、本発明の第８実施形態について、図１０及び図１５を参照して説明する。なお、プラズマ処理装置の構成は基本的に図１〜図６と同等であるため、ここでは第１実施形態で用いたプラズマ処理装置との相違点についてのみ述べる。
第１実施形態との相違点は、プラズマ処理装置のプラズマ源１００を電極間隙間調整装置２０によりｙ方向に移動させるだけでなく、ｙ方向と直交するｘ方向にもプラズマ処理装置のプラズマ源１００を移動機構２３により移動させつつ、プラズマ処理を実施した点である。
この移動機構２３は、例えば、制御装置１１０の制御の下に図７Ｄ〜図７Ｆの上側ｘ−ｚステージ１２１により構成することができる。
図１５は、第８実施形態を示した模式図である。なお、プラズマ処理装置は第４実施形態と同じものを用いた。まず、一例として、プラズマ処理装置のプラズマ源１００の先端面（前記第１ガス噴出口１２ａの開口部を有する前記第１ガス噴出面１ａ−１）と被処理物１５として用いたＳｉ基板の被加工部との間の隙間の距離Ｒを電極間隙間調整装置２０により３００μｍに調整し、第１ガス供給装置１６ａより１０ｓｃｃｍのＨｅと０．５ｓｃｃｍのＣＦ4とを前記第１ガス流路９に第１ガスの一例として供給し、第１ガス噴出面の第１ガス噴出口１２ａから第１ガスを噴射させつつ、且つ、第２ガス供給装置１６ｂより３０ｓｃｃｍのＯ2を前記第１１ガス流路１０に第２ガスの一例として供給し、第２ガス噴出口１２ａから、凸部の周囲を通って第１ガス噴出面１ａ−１と被処理物１５の被加工部との隙間の空間の周囲に向けて噴出させつつ、高周波電源１７より１２Ｗの高周波電力をプラズマ源１００に供給して、プラズマ処理装置のプラズマ源１００の先端面（前記第１ガス噴出口１２ａの開口部を有する前記第１ガス噴出面１ａ−１）と被処理物１５として用いたＳｉ基板の被加工部との間の隙間にプラズマを発生させ、且つプラズマ処理装置のプラズマ源１００を図１５のｘ方向に４８０μｍ／ｍｉｎの速度で上側ｘ−ｚステージ１２１により走査しつつ、被処理物１５として用いたＳｉ基板の被加工部に対して、６００ｓの間、プラズマ処理を施して、エッチング溝部１５ａを形成した。その後、一例として、プラズマ処理装置のプラズマ源１００への高周波電源１７からの電力の供給を一旦停止し、プラズマ処理装置のプラズマ源１００を図１５のｙ方向へ１００μｍ、電極間隙間調整装置２０により移動させた。
その後、再度、プラズマ処理装置のプラズマ源１００へ高周波電源１７から電力を供給し、プラズマ処理装置のプラズマ源１００と被処理物１５として用いたＳｉ基板の被加工部との間の隙間にプラズマを発生させ、且つ移動機構２３を用いてプラズマ処理装置のプラズマ源１００を図１５の−ｘ方向に４８０μｍ／ｍｉｎの速度で上側ｘ−ｚステージ１２１により走査しつつ、被処理物１５として用いたＳｉ基板の被加工部に対して６００ｓ間のプラズマ処理を施して、エッチング溝部１５ａを形成した。これを１ターンとして、同様のプロセスを合計で９ターン繰り返した。この第８実施形態におけるＳｉ基板のエッチング形状をまとめたものを図１０に示す。
図１０より、一例として、被加工部であるエッチング溝部１５ａのエッチング深さＹ＝７６０μｍ、エッチング溝部１５ａの上端部の線幅Ｘ１＝９５２μｍ、エッチング溝部１５ａの底部の線幅Ｘ２＝９０２μｍであるため、エッチング溝部１５ａの形状の垂直性を表す角度αは８６．９°であった。なお、被処理物１５として用いたＳｉ基板の厚さは７６０μｍである。これより、数百μｍオーダーの深さの微細加工において、エッチング溝部１５ａのエッチング形状の垂直性が向上し、且つ処理途中でエッチングが停止することなく、プラズマ処理することができた。
このように垂直性の向上及びエッチング停止の回避を実現できた理由は、第１実施形態の３つの理由と同じである。
前記第８実施形態によれば、プラズマ処理装置のプラズマ源１００を電極間隙間調整装置２０によりｙ方向に移動させるだけでなく、ｙ方向と直交するｘ方向にもプラズマ処理装置のプラズマ源１００を移動機構２３により移動させつつ、プラズマ処理を実施するようにしているので、線状にエッチング溝部１５ａを形成するのみならず、エッチング溝部１５ａよりも幅広く、面状にエッチングして凹部を形成することができる。また、ｘ方向に沿ってエッチング溝部の深さを変えることにより、ｙ方向にテーパ部を有する形状をエッチング溝部の別の例として形成することも可能となる。
（第９実施形態）
以下、本発明の第９実施形態について、図２２を参照して説明する。なお、プラズマ処理装置の構成は基本的に図１〜図６と同等であるため、ここでは第１実施形態で用いたプラズマ処理装置との相違点についてのみ述べる。
第１実施形態との相違点は、図２２に示したように第２積層部材２に設けたガス噴出口１２ａの形成面を、ｙ軸に対する角度ε＝３０°傾けた点である。また、加工の進行に伴って、制御装置１１０の制御により、第１ガス供給装置１６ａと第２ガス供給装置１６ｂの供給動作を制御して、第１ガスに対する第２ガスの流量を変化させている点である。
このようなプラズマ処理装置を用いて、まず、プラズマ処理装置のプラズマ源１００と被処理物１５の一例として用いたＳｉ基板の被加工部との間の隙間の距離Ｒを前記電極間隙間調整装置２０により３００μｍに調整し、第１ガス供給装置１６ａより１０ｓｃｃｍのＨｅと０．５ｓｃｃｍのＣＦ４を前記第１ガス流路９に第１ガスの一例として供給し、第１ガス噴出面の第１ガス噴出口１２ａから第１ガスを噴射させつつ、且つ、第２ガス供給装置１６ｂより３０ｓｃｃｍのＯ２を前記第１１ガス流路１０に第２ガスの一例として供給し、第２ガス噴出口１２ａから、第１積層部材１の全周囲を通って第１ガス噴出面１ａ−１と被処理物１５の被加工部との隙間の空間の周囲に到達する、大略四角筒状に噴出させつつ、高周波電源１７より１２Ｗの高周波電力をプラズマ源１００に供給して、第１ガスが供給された空間であってかつプラズマ処理装置のプラズマ源１００の先端面（前記第１ガス噴出口１２ａの開口部を有する前記第１ガス噴出面１ａ−１）と被処理物１５として用いたＳｉ基板の被加工部との間の隙間である空間にプラズマを発生させ、被処理物１５として用いたＳｉ基板の被加工部に対してプラズマ処理を施して、被加工部にエッチング溝部１５ａを形成することができた。
さらに、制御装置１１０の制御の下に、プラズマ処理装置のプラズマ源１００を６０μｍ／ｍｉｎの速度で、図２２のｙ方向へ電極間隙間調整装置２０により移動させつつ、制御装置１１０の制御により第２ガス供給装置１６ｂの供給動作を制御して、第２ガス噴出口１２ｂより噴出するＯ２ガスの流量を一例として２．３／ｍｉｎの速度で減少させて７００ｓ間のプラズマ処理をＳｉ基板の被加工部に対して施して、被加工部にエッチング溝部１５ａを形成した。これは、一例として、プラズマ処理開始時に供給するＯ２ガスを３０ｓｃｃｍとし、７００ｓ後に供給するＯ２ガスの流量を約３ｓｃｃｍとしている。
以上の方法により、数百μｍオーダーの深さの微細加工において、エッチング溝部１５ａのエッチング形状の垂直性が向上し、且つ処理途中でエッチングが停止することなく、プラズマ処理することができた。
このように垂直性の向上及びエッチング停止の回避を実現できた理由は、第１実施形態の３つの理由と同じである。 なお、第２積層部材２に設けたガス噴出口１２ａをｙ軸に対する角度εが３０°の場合についてのみ述べたが、角度εは概ね０°以上６５°以下が好ましい。０°より小さいと第２ガスを効率良く被加工部に供給することができなく、６５°より大きいと、第２ガスが第１積層部材１の側面に衝突して乱流が発生し、第２ガスを効率良く被加工部に供給することができなくなるからである。
以上、前記第９実施形態によれば、第２積層部材２に設けたガス噴出口１２ａの形成面を、ｙ軸に対する角度ε＝３０°傾けるようにしたので、第２ガスが第１積層部材１の側面に衝突して乱流が発生することなく、第２ガスを効率良く被加工部に供給することができる。言い換えれば、ｙ軸に対する角度が３０°よりも大きくなると、プラズマ源の作成時の加工が困難なものとなり、逆に、ｙ軸に対する角度が３０°よりも小さくなると、乱流が発生しやすくなるため、ｙ軸に対する角度が大略３０°程度が好ましい。また、前記第９実施形態によれば、加工の進行に伴って、制御装置１１０の制御により、第１ガス供給装置１６ａと第２ガス供給装置１６ｂの供給動作を制御して、第１ガスに対する第２ガスの流量を変化させるようにしたので、プラズマ源の先端面と被処理物１５の被加工部との間の空間に第２ガスが混入し難くなり、プラズマ密度の低下を抑制することができ、エッチングレートを大きくすることができる。また、第２ガスを効率良く利用することができるようになり、ランニングコストを抑制することができる。
以上述べた本発明の前記種々の実施形態において、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、直流電力を用いてもよいし、パルス電力を供給することも可能である。パルス電力を用いる場合は、正負のパルスを交互に供給することによって、誘電体の帯電を解消して連続的に放電を発生させることが可能となる。また、パルスはアーク放電（火花）を防止させる効果が不要であるので、さほど高速なパルスである必要はなく、数十Ｈｚから数百Ｈｚであってもよいが、もちろん数ｋＨｚから数ＭＨｚという高速であれば、アーク放電（火花）をより効果的に防止することが可能となる。
また、前記種々の実施形態では電力値によって投入電力を表記したが、放電の開始は概ね電圧で決まる。投入電圧１００Ｖ以上１００ｋＶ以下であることが望ましい。投入電圧が１００Ｖ未満であると、放電が開始しない場合がある。投入電圧が１００ｋＶを超えると、アーク放電（火花）が発生する場合がある。より好ましくは、電圧が１ｋＶ以上１０ｋＶ以下であることが望ましい。投入電圧が１ｋＶ未満であると、放電が開始しない場合がある。投入電圧が１０ｋＶを超えると、アーク放電（火花）が発生する場合がある。
また、前記種々の実施形態において、ｘ方向への移動もしくはｙ方向への移動は、プラズマ源１００及びプラズマ処理装置によって実施する場合についてのみ表記したが、被処理物１５を移動することで、プラズマ処理装置となす距離や相対位置を変更させてもよい。
また、前記種々の実施形態において、内部にパターンを形成する層の材料としてＳｉを用いた場合についてのみ表記したが、１０-1Ω・ｃｍ以下の体積抵抗率である材料が望ましい。体積抵抗率が１０-1Ω・ｃｍを超えると、所望の負荷以外の場所での電力損失が大きくなり、不必要な熱を発生させる、又は所望の負荷と整合がし難くなる場合がある。従って、半導体の一部もしくは金属材料であることが望ましい。
また、第１ガス噴出口を有する面をコーティングする材料を変更する例、積層部材の形状を変更する例、電力を引火する電極を変更する例、プラズマの生成とプラズマ処理装置の移動を交互にする例など、前記種々の実施形態に示した幾つかの装置又は方法を組み合わせて用いることにより、より垂直性の良好なエッチング形状が得られ、且つ深さ方向へのエッチングを停止させることなく、プラズマ処理することが可能である。
また、前記種々の実施形態において、第１ガス噴出口を有する第１ガス噴出面１ａ−１のコーティングに用いた材料として、ＳｉＯｘ及びＮｉを使用した例のみ表記したが、第１ガス噴出口から噴出する反応ガスに対するエッチング耐性が、内部にパターンを形成する層の材料より良好であることが好ましい。エッチング耐性の低い材料を用いた場合、被処理物に到達するプラズマ活性種の数が少なくなり、処理速度が低下してしまう、又はプラズマ源のメンテナンス周期が短くなる場合がある。従って、内部にパターンを形成する層の材料がＳｉの場合、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗの少なくとも１つを主成分とする金属材料、あるいは、これらの元素を含む酸化物、窒化物、若しくは、弗化物からなる絶縁材料を用いることで、本発明の前記種々の実施形態と同等の効果を得ることが可能である。
また、前記種々の実施形態において、一例として、第１ガス噴出口及び第２ガス噴出口の開口長さがΦ３０μｍとした例のみ表記したが、開口長さは概ね２００ｎｍ以上５０μｍ以下であるとよい。第１ガス噴出口及び第２ガス噴出口の開口長さは、開口長さが小さいほど面内のガス均一性が向上し、プラズマが均一になりやすい、又はアーク放電（火花）の発生を抑制しやすいなどの理由から小さいほどよい。一般的な機械加工では５０μｍ程度の加工が限界であり、本発明の種々の実施形態のような複雑な構成を実現することが困難になる。また、開口長さが２００ｎｍ未満であると、プラズマ源の製作に真空ドライエッチング技術やレーザー加工技術を用いてもプラズマ源作製時の加工が困難になり、また加工によるコストが増大する。従って、概ね２００ｎｍ以上５０μｍ以下が望ましい。
また、前記種々の実施形態において、一例として、第１ガス噴出口より噴出するガスを、不活性ガスであるＨｅと反応性ガスであるＣＦ4の例のみ表記したが、Ｈｅに限らず、Ａｒ、Ｋｒ、Ｎｅ、若しくはＸｅといった不活性ガスが８０％以上含有されていること、またＣＦ4に限らず、ＳＦ6、若しくはＣ4Ｆ8などのＣｘＦｙ（ｘ及びｙは自然数）、ＮＦ3、Ｃｌ2、若しくはＨＢｒ等のハロゲン含有ガス、Ｎ2、又はＯ2といった反応性ガスが含有されていることが望ましい。不活性ガスが８０％以下であると、アーク放電（火花）が発生しやすく、被処理面が酸化するなどして所望のプラズマ処理が実施できない場合がある。また、被処理物に適した反応性ガスが含有されていないと、所望のプラズマ処理が実施できない場合がある。
また、前記種々の実施形態において、第２ガス噴出口より噴出するガスをＯ2として、被処理面の側壁の酸化を目論んだ例のみについて表記したが、Ｏ2に限らず、被処理物もしくは目論見の改質内容に応じてガスを選定することができる。例えば、窒化であればＮ2や空気を用いてもよい、あるいは弗化であれば、ＳＦ6、若しくはＣＦ4などのＣｘＦｙ（ｘ及びｙは自然数）、ＮＦ3、又は、弗素含有ガスを用いてもよい。
また、前記種々の実施形態において、エッチング処理の例についてのみ表記したが、エッチングに限らず様々なプラズマ処理に用いることができる。例えば、撥水、親水、酸化、還元、弗化、若しくは窒化等の表面処理及びドーピング、又は、ＣＶＤ、若しくはスパッタリングなどの薄膜堆積に適用することも可能である。
なお、前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。
本発明のプラズマ処理装置によれば、数百ｎｍ〜数百μｍオーダーの深さの所望の微細加工部分において、垂直性の良好なエッチング形状が得られ、且つ深さ方向へのエッチングを停止させることなく、プラズマ処理することができる。従って、特にＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）デバイス等のエッチングに利用できが、他にもプラズマを発生させて表面改質、薄膜堆積、エッチングなどを行うための構成要素として、広範囲に適用することができ、半導体や、液晶、ＦＥＤ（Field Emission Display）、ＰＤＰなどのディスプレイ、あるいは、電子部品、プリント基板の製造に利用できる。
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
本発明のこれらと他の目的と特徴は、添付された図面についての好ましい実施形態に関連した次の記述から明らかになる。
図１は、本発明の第１実施形態で用いたプラズマ処理装置の外観構成図である。 図２Ａは、本発明の第１実施形態で用いたプラズマ処理装置の拡大平面図である。 図２Ｂは、本発明の第１実施形態で用いたプラズマ処理装置のプラズマ源の拡大平面図である。 図２Ｃは、本発明の第１実施形態で用いたプラズマ処理装置のプラズマ源の先端面の拡大平面図である。 図３は、本発明の第１実施形態で用いたプラズマ処理装置の外観構成図の断面図である。 図４は、本発明の第１実施形態で用いたプラズマ処理装置における第１積層部材の断面図である。 図５は、本発明の第１実施形態で用いたプラズマ処理装置における第２積層部材の断面図である。 図６は、本発明の第１実施形態で用いたプラズマ処理装置における第３積層部材の断面図である。 図７Ａは、本発明の第１、３、４、５及び７実施形態で用いるプラズマ処理装置の概観図である。 図７Ｂは、本発明の第１、３、４、５及び７実施形態で用いるプラズマ処理装置のプラズマ源の部分拡大断面図である。 図７Ｃは、本発明の第１、３、４、５及び７実施形態で用いるプラズマ処理装置によりプラズマ源と被処理物の被加工部と間にプラズマを発生させた状態の断面図である。 図７Ｄは、本発明の第１、３、４、５及び７実施形態で用いるプラズマ処理装置のプラズマ源と被処理物の被加工部と間にプラズマを発生させてエッチングを行っている状態の断面図である。 図７Ｅは、本発明の第１実施形態などで用いるプラズマ処理装置の電極間隙間調整装置の具体的な例としての電極間隙間調整装置を示す説明図である。 図７Ｆは、本発明の第１実施形態などで用いるプラズマ処理装置の電極間隙間調整装置の具体的な別の例としての電極間隙間調整装置を示す説明図である。 図７Ｇは、本発明の第１実施形態などで用いるプラズマ処理装置の電極間隙間調整装置の具体的なさらに別の例としての電極間隙間調整装置を示す説明図である。 図８は、本発明の第１実施形態で用いたプラズマ処理装置により加工したエッチング形状の模式図である。 図９Ａは、本発明の第２実施形態で用いたプラズマ処理装置の概観図である。 図９Ｂは、本発明の第２実施形態で用いたプラズマ処理装置のプラズマ源の部分拡大断面図である。 図１０は、本発明の第１〜８実施形態で用いたプラズマ処理装置により加工した被加工部であるエッチング溝部のエッチング形状の形状データを示した一覧表を示す図である。 図１１は、本発明の第４実施形態で用いたプラズマ処理装置の拡大平面図である。 図１２は、本発明の第５実施形態で用いたプラズマ処理装置のプラズマ源の拡大平面図である。 図１３Ａは、本発明の第６実施形態で用いたプラズマ処理装置の概観図である。 図１３Ｂは、本発明の第６実施形態で用いたプラズマ処理装置のプラズマ源の部分拡大断面図である。 図１４は、本発明の第７実施形態で用いたプラズマ処理方法の概略図である。 図１５は、本発明の第８実施形態で用いたプラズマ処理装置の概観図である。 図１６Ａは、従来技術におけるレジストプロセスを用いたパターニング加工の模式図である。 図１６Ｂは、従来技術におけるレジストプロセスを用いたパターニング加工の模式図である。 図１６Ｃは、従来技術におけるレジストプロセスを用いたパターニング加工の模式図である。 図１６Ｄは、従来技術におけるレジストプロセスを用いたパターニング加工の模式図である。 図１７は、従来技術におけるマイクロプラズマ源を搭載したプラズマ処理装置の分解図である。 図１８は、従来技術におけるマイクロプラズマ源を搭載したプラズマ処理装置の平面図である。 図１９は、従来技術におけるマイクロプラズマ源を搭載したプラズマ処理装置の断面図である。 図２０は、従来技術におけるプラズマ処理装置により加工したエッチング形状の模式図である。 図２１は、従来技術におけるプラズマ処理装置により加工した、エッチング時間に対するエッチング深さの依存性を示す図である。 図２２は、本発明の第９実施形態で用いたプラズマ処理装置における第２積層部材の拡大断面図である。
符号の説明
１ 第１積層部材
１ａ 第１層
１ｂ 第２層
１ｃ 第３層
１ｄ 第４層
１ａ−１ 第１ガス噴出面
２ 第２積層部材
３ 第３積層部材
３ａ 層
３ｂ 層
４ａ 第１ガス配管
４ｂ 第２ガス配管
５ａ 給水管
５ｂ 排水管
６ 導線
７ 絶縁管
８ 接着剤
９ 第１のガス流路
９ａ−ａ 第２ガス流路
９ａ−ｂ 第３ガス流路
９ｂ−ａ 第４ガス流路
９ｂ−ｂ 第５ガス流路
９ｃ−ａ 第６ガス流路
９ｃ−ｂ 第７ガス流路
１０ 第１１ガス流路
１０ｂ−ａ 第１２ガス流路
１０ｃ−ａ 第１３ガス流路
１１ａ 水路
１１ｂ 水路
１２ａ 第１ガス噴出口
１２ｂ 第２ガス噴出口
１３ａ−ａ 第１バッファー層
１３ａ−ｂ 第２バッファー層
１３ａ−ｃ 第３バッファー層
１３ｂ−ａ 第４バッファー層
１３ｂ−ｂ 第５バッファー層
１５ 被処理物
１６ａ 第１ガス供給装置
１６ｂ 第２ガス供給装置
１７ 高周波電源
１８ 恒温水循環装置
２０ 電極間隙間調整装置
２０Ａ 電極間隙間調整装置
２０Ｂ 電極間隙間調整装置
２０Ｃ 電極間隙間調整装置
１００ プラズマ源
１１０ 制御装置
１２０ 電極間隙間調整機構

Claims (8)

  1. 内部に形成されたガス流路と、電力の供給もしくは接地により電位制御できる電極を有し、かつ、放電用の第１ガスを噴出させる第１ガス噴出口の開口部を有する第１ガス噴出面が被処理物に対して平行に配置されるプラズマ源と、
    前記プラズマ源の前記第１ガス噴出口に接続されて、前記第１ガスを、前記第１ガス噴出口から前記プラズマ源の前記第１ガス噴出面と前記被処理物の被加工部との間の隙間に供給する第１ガス供給装置と、
    を備え、
    前記プラズマ源は、その内部に、前記ガス流路を構成するパターンを形成した層を２層以上積層した多層構造をなし、且つ、前記第１ガス噴出口と前記ガス流路との間にバッファー層としての空間を有し、前記バッファー層の空間断面積のうち、前記第１ガス噴出口の開口断面積と平行となる空間断面積の少なくとも１つが、前記第１ガス噴出口の開口断面積よりも大きく、さらに、
    前記プラズマ源の前記被処理物に対向する面の一部に凸部を有し、前記凸部には、前記プラズマ源の前記第１ガス噴出口の開口部を有する前記第１ガス噴出面が形成され、かつ、前記凸部は、前記被処理物の微細加工部分内に挿入可能な大きさを有しているプラズマ処理装置。
  2. 前記第１ガス噴出口よりも外側に配置され、前記プラズマ源の前記第１ガス噴出面とは異なる位置に配置されて放電抑制用の第２ガスを噴出させる第２ガス噴出口を設けるとともに、
    前記第２ガス噴出口に接続されて、前記第２ガスを、前記第２ガス噴出口から前記プラズマ源の第２ガス噴出面と前記被処理物の被加工部の間の隙間の周囲に供給する第２ガス供給装置とをさらに備える請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  3. 前記プラズマ源と前記被処理物とを相対的に移動させる電極間隙間調整装置をさらに有する請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
  4. 前記プラズマ源の前記第１ガス噴出口の開口部を有する面と、対向となる位置に電力の供給もしくは接地により電位制御でき、且つ前記被処理物を載置することが可能な対向電極を備える請求項１〜３のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
  5. 前記第１ガス噴出口の開口長さは、前記第１ガス噴出口の開口形状が円もしくは楕円であり、かつ、直径もしくは短径が２００ｎｍ以上５０μｍ以下である請求項１〜４のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
  6. 前記第１ガス噴出口の開口長さは、前記第１ガス噴出口の開口形状が多角形であり、かつ、一辺もしくは対角線の１つ以上が、２００ｎｍ以上５０μｍ以下である請求項１〜４のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
  7. 前記第２ガス噴出口の開口長さは、前記第２ガス噴出口の開口形状が円もしくは楕円であり、かつ直径もしくは短径が２００ｎｍ以上５０μｍ以下である請求項２に記載のプラズマ処理装置。
  8. 前記第２ガス噴出口の開口長さは、前記第２ガス噴出口の開口形状が多角形であり、かつ、一辺もしくは対角線の１つ以上が、２００ｎｍ以上５０μｍ以下である請求項２に記載のプラズマ処理装置。
JP2005337468A 2004-11-24 2005-11-22 プラズマ処理装置 Expired - Fee Related JP4794998B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005337468A JP4794998B2 (ja) 2004-11-24 2005-11-22 プラズマ処理装置

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004338418 2004-11-24
JP2004338418 2004-11-24
JP2005337468A JP4794998B2 (ja) 2004-11-24 2005-11-22 プラズマ処理装置

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2006179876A JP2006179876A (ja) 2006-07-06
JP2006179876A5 JP2006179876A5 (ja) 2008-09-25
JP4794998B2 true JP4794998B2 (ja) 2011-10-19

Family

ID=36733642

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005337468A Expired - Fee Related JP4794998B2 (ja) 2004-11-24 2005-11-22 プラズマ処理装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4794998B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5026005B2 (ja) 2005-09-19 2012-09-12 三洋電機株式会社 無線装置
JP6155455B2 (ja) * 2012-06-29 2017-07-05 京セラ株式会社 大気圧プラズマ発生用電極および大気圧プラズマ発生装置、ならびにそれを用いた大気圧プラズマ加工物の製造方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0557525A (ja) * 1991-08-30 1993-03-09 Nippondenso Co Ltd 微細トレンチ加工機および微細トレンチ加工方法
JPH0685059A (ja) * 1992-09-01 1994-03-25 Yuuha Mikakutou Seimitsu Kogaku Kenkyusho:Kk 加工用電極
JP4754115B2 (ja) * 2001-08-03 2011-08-24 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP4110062B2 (ja) * 2002-08-28 2008-07-02 松下電器産業株式会社 プラズマ処理方法及び装置
JP4233348B2 (ja) * 2003-02-24 2009-03-04 シャープ株式会社 プラズマプロセス装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006179876A (ja) 2006-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7056416B2 (en) Atmospheric pressure plasma processing method and apparatus
JP5123185B2 (ja) 半導体ウエハの貫通ホールめっき方法
KR20080063462A (ko) 기판으로부터 금속 산화물을 제거하기 위한 장치 및 그방법
US20070075039A1 (en) Plasma processing method and apparatus
JP2006524914A (ja) プラズマ処理システム及び方法
US7686971B2 (en) Plasma processing apparatus and method
JP2014013821A (ja) 高アスペクト比の凹凸構造を有するシリコン基板の製造方法
JP4794998B2 (ja) プラズマ処理装置
JP5119580B2 (ja) プラズマ処理方法
US7465407B2 (en) Plasma processing method and apparatus
JP2004111948A (ja) プラズマ処理方法及び装置
JP4110062B2 (ja) プラズマ処理方法及び装置
JP4189303B2 (ja) プラズマ処理方法
KR20010032389A (ko) 기판전극 플라즈마 발생장치와 그것을 이용한 물질/재료프로세싱 방법
JP4134832B2 (ja) プラズマエッチング装置
JP2006004686A (ja) プラズマ処理方法及び装置
JP4134769B2 (ja) プラズマ処理方法及び装置
JP2005072297A (ja) プラズマ処理方法及び装置
JP4134741B2 (ja) プラズマエッチング方法
JP7389693B2 (ja) 基板処理方法および基板処理装置
JP4189324B2 (ja) プラズマ処理方法及び装置
KR102575677B1 (ko) 다중복합 물질을 에칭하기 위한 플라즈마 에칭 장치
JP4109585B2 (ja) プラズマ処理方法
KR100596326B1 (ko) 플라즈마 처리장치
JP2004146773A (ja) 加工方法及び装置、電子デバイス

Legal Events

Date Code Title Description
RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20061208

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080811

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080811

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100416

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110222

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110422

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110524

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110629

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110719

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110727

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140805

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees