(57)【要約】【課題】ホロカソード放電を目的とする領域で効率よく生じさせ、短時間にワークの被処理面を処理することができる簡易な構造のプラズマ処理装置を提供すること。【解決手段】プラズマ処理装置１は、中空部４０を有するブロック状の第１の電極２と、第１の電極２を収容するように設けられ、第１の電極２の下端面側に位置し、中空部４０に連通する開口部４２２が形成された底部４１１と、底部４１１と一体的に形成され、第１の電極２の外周面側に位置する壁部４１２とを有する誘電体部４１と、ワーク設置部１００と、第２の電極３と、処理ガス噴出部５と、電源回路７と、ガス供給手段８とを備え、誘電体部４１は、少なくとも壁部４１２の下端部における厚さが、底部４１１の最大厚さより大きくなっている。【選択図】図１
2010251163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上端から下端まで貫通した中空部を有するブロック状の第１の電極と、
前記第１の電極を収容するように設けられ、前記第１の電極の下端面側に位置し、前記中空部に連通する開口部が形成された底部と、該底部と一体的に形成され、前記第１の電極の外周面側に位置する壁部とを有する誘電体部と、
ワークを設置するワーク設置部と、
前記ワーク設置部を介して前記第１の電極の下端と対向配置された第２の電極と、
前記誘電体部の前記開口部の外周側に周方向に沿って形成された処理ガス噴出部と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加する電源を備えた電源回路と、
前記処理ガス噴出部にプラズマ生成のための処理ガスを供給するガス供給手段とを備え、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加することにより、前記処理ガス噴出部から噴出され、前記下端側開口付近に存在する前記処理ガスを活性化してプラズマを生成し、該プラズマにより前記ワークの被処理面をプラズマ処理するよう構成されており、
前記誘電体部は、少なくとも前記壁部の下端部における厚さが、前記底部の最大厚さより大きくなっていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記壁部は、その厚さが下端から上端に向かって漸増している請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記底部は、その厚さが前記開口部側より外周側において小さい請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記底部は、その厚さが前記開口部から外周に向かって漸減している請求項３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記底部は、その厚さが前記開口部側より外周側において大きい請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記底部は、その厚さが前記開口部から外周に向かって漸増している請求項５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記壁部の下端部における厚さをＴ１［ｍｍ］とし、前記底部の最大厚さをＴ２［ｍｍ］としたとき、Ｔ１／Ｔ２が１．１以上である請求項１ないし６のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記壁部の下端部における厚さＴ１は、０．６〜４ｍｍである請求項７に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記底部の最大厚さＴ２は、０．５〜２ｍｍである請求項７または８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記誘電体部の外周面側に設けられ、前記処理ガス噴出部に前記処理ガスを供給する処理ガス供給流路を形成する第２の誘電体部を備える請求項１ないし９のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記第２の誘電体部の下端は、前記誘電体部の下端より前記第２の電極側に位置している請求項１ないし１０のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
さらに、前記処理ガス噴出部から噴出された処理ガスを、前記第１の電極の前記中空部上端から排気するガス排気手段を備える請求項１ないし１１のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１３】
前記ガス排気手段は、前記中空部上端から排気される処理ガスの排気流量を調整する排気流量調整手段を有する請求項１２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１４】
さらに、前記第１の電極を冷却するための冷却手段を備える請求項１ないし１３のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１５】
前記第１の電極を複数個備える請求項１ないし１４のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
材料の表面を加工する際、電圧もしくは高周波を印加した電極に反応ガスを供給し、反応ガスに基づくラジカルを発生させ、該ラジカルとワークとのラジカル反応によって生成された生成物質を除去することで加工を行う、いわゆるプラズマＣｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ（以下、「プラズマＣＶＭ」と略す。）が行われている。
近年、プラズマによって励起されるラジカル等の活性種を用いた所謂エッチングプロセスにおいては、ラジカル密度を高めて加工速度を向上させることが重要となっている。
これに対応するために、高密度なラジカルを発生することができるホロカソード放電電極を用いたプラズマ処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このプラズマ処理装置では、ホロカソード放電電極の下面および側面を覆う誘電体部が設けられているが、その厚さが、ホロカソード放電電極の下面および側面において、ほぼ等しくなっている。このため、ホロカソード放電電極の下面および側面と、対向電極との間で、ほぼ均一な電界強度の電界が生じる。そして、このことに起因して、これらの間でほぼ均一に放電が生じる可能性が高くなるので、ホロカソード放電電極の下面中央部において、優先的に放電を生じさせるには困難を伴う。
換言すれば、特許文献１に記載のプラズマ処理装置では、目的とするホロカソード放電を生じさせるのが容易ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１５３１４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、ホロカソード放電を目的とする領域で効率よく生じさせ、短時間にワークの被処理面を処理することができる簡易な構造のプラズマ処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のプラズマ処理装置は、上端から下端まで貫通した中空部を有するブロック状の第１の電極と、
前記第１の電極を収容するように設けられ、前記第１の電極の下端面側に位置し、前記中空部に連通する開口部が形成された底部と、該底部と一体的に形成され、前記第１の電極の外周面側に位置する壁部とを有する誘電体部と、
ワークを設置するワーク設置部と、
前記ワーク設置部を介して前記第１の電極の下端と対向配置された第２の電極と、
前記誘電体部の前記開口部の外周側に周方向に沿って形成された処理ガス噴出部と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加する電源を備えた電源回路と、
前記処理ガス噴出部にプラズマ生成のための処理ガスを供給するガス供給手段とを備え、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加することにより、前記処理ガス噴出部から噴出され、前記下端側開口付近に存在する前記処理ガスを活性化してプラズマを生成し、該プラズマにより前記ワークの被処理面をプラズマ処理するよう構成されており、
前記誘電体部は、少なくとも前記壁部の下端部における厚さが、前記底部の最大厚さより大きくなっていることを特徴とする。
【０００７】
これにより、第１の電極の外周面（特に、第１の電極の角部近傍）と第２の電極との間に生じる電界の強度よりも、第１の電極の下面と第２の電極との間に生じる電界の強度を大きくすることができる。このため、中空部の下端部と第２の電極との間において、効率よく、かつ、優先的に放電（ホロカソード放電）を生じさせることができる。したがって、第１の電極の直下またはその近傍にプラズマを集中させることができ、ワークの被処理面に対するプラズマ処理の効率を上げることができる。
【０００８】
本発明のプラズマ処理装置では、前記壁部は、その厚さが下端から上端に向かって漸増していることが好ましい。
これにより、誘電体部の開口部の直下およびその近傍に処理ガスを効率よく供給することができる。したがって、電圧印加時に、当該領域におけるプラズマ密度を高めることができる。その結果、ワークに対して、より効率よくエッチング処理やダイシング処理等のプラズマ処理を施すことができる。
【０００９】
本発明のプラズマ処理装置では、前記底部は、その厚さが前記開口部側より外周側において小さいことが好ましい。
これにより、第１の電極とワークの間の領域に、誘電体部の下面に沿って、処理ガスを効率よく供給することができる。したがって、電圧印加時に、誘電体部の開口部の直下およびその近傍におけるプラズマ密度を高めることができる。その結果、ワークに対して、より効率よくエッチング処理やダイシング処理等のプラズマ処理を施すことができる。
【００１０】
本発明のプラズマ処理装置では、前記底部は、その厚さが前記開口部から外周に向かって漸減していることが好ましい。
これにより、第１の電極とワークの間の領域に、特に円滑に処理ガスを供給することができる。
本発明のプラズマ処理装置では、前記底部は、その厚さが前記開口部側より外周側において大きいことが好ましい。
これにより、放電が最も生じ易い箇所である誘電体部の開口部またはその近傍において、底部の厚さを薄くすることができる。その結果、当該箇所において、電圧印加時に、特に高い電界強度を有する電界を発生させることができる。したがって、誘電体部の開口部の直下およびその近傍におけるプラズマ密度を特に高めることができ、ワークの加工時間の短縮化を図ることができる。
【００１１】
本発明のプラズマ処理装置では、前記底部は、その厚さが前記開口部から外周に向かって漸増していることが好ましい。
これにより、誘電体部の底部の下面に段差が形成されないので、第１の電極と第３の電極との間で生じる電界の電界強度が急激に変化する部分がない。このため、これらの間で異常な放電が生じるのをより確実に防止することができる。
【００１２】
本発明のプラズマ処理装置では、前記壁部の下端部における厚さをＴ１［ｍｍ］とし、前記底部の最大厚さをＴ２［ｍｍ］としたとき、Ｔ１／Ｔ２が１．１以上であることが好ましい。
これにより、第１の電極の角部近傍において放電が生じるのを防止しつつ、誘電体部の開口部またはその近傍において、より確実に放電を生じさせることができる。
【００１３】
本発明のプラズマ処理装置では、前記壁部の下端部における厚さＴ１は、０．６〜４ｍｍであることが好ましい。
かかる範囲の厚さで、壁部は、第１の電極の角部近傍における放電を十分に防止することができる。
本発明のプラズマ処理装置では、前記底部の最大厚さＴ２は、０．５〜２ｍｍであることが好ましい。
底部の最大厚さをかかる範囲とすることにより、その絶縁破壊を原因とするアーク放電の発生を好適に防止しつつ、誘電体部の開口部またはその近傍において、確実かつ優先的に放電（ホロカソード放電）を生じさせることができる。
【００１４】
本発明のプラズマ処理装置では、前記誘電体部の外周面側に設けられ、前記処理ガス噴出部に前記処理ガスを供給する処理ガス供給流路を形成する第２の誘電体部を備えることが好ましい。
これにより、処理ガス噴出部に、処理ガスを効率よく供給することができる。
本発明のプラズマ処理装置では、前記第２の誘電体部の下端は、前記誘電体部の下端より前記第２の電極側に位置していることが好ましい。
これにより、第１の電極の下方において、誘電体部と第２の誘電体部との間に、段差が形成される。この段差は、プラズマが発生する領域を囲むように位置し、当該領域内で発生したプラズマが、ワークの外周方向に逸流するのを低減することができる。その結果、ワークに対して、さらに効率よくエッチング処理やダイシング処理等のプラズマ処理を施すことができる。
【００１５】
本発明のプラズマ処理装置では、さらに、前記処理ガス噴出部から噴出された処理ガスを、前記第１の電極の前記中空部上端から排気するガス排気手段を備えることが好ましい。
これにより、プラズマ処理により発生した反応生成物を確実に排気することができるので、プラズマ処理の効率が低下しない。また、電極間、若しくは電極・ワーク間において異常放電により発生するゴミ（電極材質等）についても、排気、除去することができるので、プラズマ処理の効率が低下しない。
【００１６】
本発明のプラズマ処理装置では、前記ガス排気手段は、前記中空部上端から排気される処理ガスの排気流量を調整する排気流量調整手段を有することが好ましい。
これにより、処理ガスを適切な排気流量に設定できるので、下端側開口の直下近傍にプラズマを維持しつつ、反応生成物を確実に排気することができる。
本発明のプラズマ処理装置では、さらに、前記第１の電極を冷却するための冷却手段を備えることが好ましい。
これにより、放電により発熱した第１の電極を冷却できるので、高密度なプラズマを安定性よく発生することができる。
本発明のプラズマ処理装置では、前記第１の電極を複数個備えることが好ましい。
これにより、ワークの被処理面に合わせた処理を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のプラズマ処理装置の第１実施形態の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】図１に示す誘電体構造の下面図である。
【図３】本発明のプラズマ処理装置の第２実施形態を示す誘電体部の下面図である。
【図４】誘電体構造の下面部付近を拡大して示す縦断面図である。
【図５】誘電体構造の下面部付近を拡大して示す縦断面図である。
【図６】本発明のプラズマ処理装置の第５実施形態の概略構成を示す縦断面図である。
【図７】本発明のプラズマ処理装置の第６実施形態の概略構成を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明のプラズマ処理装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明のプラズマ処理装置の第１実施形態の概略構成を示す縦断面図、図２は、図１に示す誘電体構造の下面図である。
なお、以下の説明では、図１中の上側を「上」、下側を「下」という。
【００１９】
図１に示すように、プラズマ処理装置１は、上端から下端まで貫通した中空部４０を有する第１の電極２と、ワーク１０を設置するワーク設置部１００と、ワーク設置部１００を介して第１の電極２の下端と対向配置された第２の電極３（本実施形態では、ワーク設置部１００としても機能する）と、第１の電極２を収容するよう設けられ、中空部４０に連通する開口部４２２が形成された誘電体構造４と、誘電体構造４の開口部４２２の外周側に周方向に沿って形成された処理ガス噴出部５と、ガス供給手段８から供給される処理ガスを処理ガス噴出部５に導く処理ガス供給流路６と、第１の電極２と第２の電極３との間に電圧を印加する電源７２を備えた電源回路７と、処理ガス噴出部５にプラズマ生成のための処理ガスを供給するガス供給手段８と、処理ガス噴出部５から噴出された処理ガスを中空部４０上端から排気するガス排気手段９とを備えている。
【００２０】
このプラズマ処理装置１では、第１の電極２と第２の電極３との間に電圧を印加した状態で、処理ガスを処理ガス噴出部５から噴出する。このとき、誘電体構造４の開口部４２２の直下およびその近傍に存在する処理ガスを活性化させることによりプラズマを生成させ、該プラズマによりワーク１０の被処理面１０１を処理する装置である。
本実施形態では、ワーク１０を、プラズマによりエッチング処理またはダイシング処理する場合について説明する。
【００２１】
以下、プラズマ処理装置１の各部の構成について説明する。
第１の電極２は、全体形状として円柱状（横断面が円形のブロック状）をなしており、ワーク設置部１００に設置されたワーク１０と対向して配置されている。第１の電極２は、その上端面中心部２１から下端面中心部２２を貫通する中空部４０が形成された筒状の電極（いわゆるホロカソード電極）で構成されている。
【００２２】
ここで、第１の電極２が中空部４０を有することにより、中空部４０（特に、その下端部）内で放電により発生した電子が第１の電極２の内壁へ衝突を繰り返す、いわゆる電子の閉じ込め効果が生じる。そして、その電子の一部、あるいは、その電子によって電離されたガスのイオンが第１の電極２の内壁に衝突することによって、さらに２次電子が発生する。この２次電子の一部は、誘電体構造４の開口部４２２から当該開口部４２２の直下またはその近傍（以下、「高密度プラズマ発生領域３０１」と略す。）に飛び出す。そのため、高密度プラズマ発生領域３０１の電子の密度が向上する。その結果、処理ガスの供給により、高密度プラズマ発生領域３０１で高密度なプラズマが発生し、ワーク１０の被処理面１０１を効率的に処理することができる。
【００２３】
この中空部４０は、第１の電極２の上端面に開口する上端面開口部４０１と、第１の電極２の下端面に開口する下端面開口部４０２とを有している。そして、上端面開口部４０１は、後述するガス排気手段９と連通している。また、下端面開口部４０２は、誘電体構造４の第１の誘電体部４１の下端側開口（以下、「開口部」と略す。）４２２と連通している。
【００２４】
第１の電極２の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、銅、アルミニウム、鉄、銀等の金属単体、ステンレス鋼、真鍮、アルミニウム合金等の各種合金、金属間化合物、各種炭素材料等が挙げられる。
なお、中空部４０の横断面形状は、特に限定されず、円形状、楕円形状、四角形状などが挙げられる。一方、第１の電極２の全体形状も、円柱状に限定されず、角柱状などであってもよい。
【００２５】
第１の電極２は、上面４１ｂに開口する凹部４１ａを有する誘電体構造４の第１の誘電体部４１内に収容され、上端部が誘電体構造４（第１の誘電体部４１）から露出している。この露出した部分には、電源回路７が接続されている。
このように、第１の電極２が第１の誘電体部４１（誘電体構造４）に収容されることにより、第１の電極２と第２の電極３との間において、電極の構成材料である金属等が露出しないため、第１の電極２と第２の電極３との間に生じる電界が必要以上に、不均一になるのを防止することができる。
【００２６】
また、インピーダンスの増大を防止することができ、比較的低電圧で所望の放電を生じさせ、プラズマを確実に発生させることができる。
さらに、電圧印加時における絶縁破壊を防止して、アーク放電が生じるのを好適に防止し、グローライクな安定した放電を得ることもできる。
この誘電体構造４は、前述した凹部４１ａが形成された第１の誘電体部４１と、第１の誘電体部４１の外周面側に設けられた第２の誘電体部４２と有する。
【００２７】
第１の誘電体部４１は、第１の電極２の下端面側に位置する底部４１１と、この底部４１１と一体的に形成され、第１の電極２の外周面側に位置する円筒状の壁部４１２とで構成されている。
また、第２の誘電体部４２も、円筒状をなしており、第１の誘電体部４１の壁部４１２と同心的に設けられている。そして、第１の誘電体部４１と第２の誘電体部４２とは、それらの上側において、後述する導入路６１を規定する溝を除く部分において、第１の誘電体部４１の外周面と壁部４１２の内周面とが接合されている。
【００２８】
これにより、第２の誘電体部４２が第１の誘電体部４１に固定され、この状態で、第１の誘電体部４１と第２の誘電体部４２との間には、後述する処理ガス供給流路６を構成する隙間が画成される。すなわち、凹部４１ａの外周側には、その周方向に沿って後述する処理ガス供給流路６が形成される。
また、第２の誘電体部４２の下端部には、その外径が拡径する拡径部（フランジ部）４２０が形成されている。この拡径部４２０の存在により、ガス流の乱れを防止して、処理ガスの流れを円滑に制御することができる。
【００２９】
なお、誘電体構造４の全体形状は、ここで説明した円柱状に限定されず、例えば、円錐台状（後述する第２実施形態参照）や方形状などであってもよい。
誘電体構造４の下面４２１には、図２に示すように、その中心部に、第１の電極２の中空部４０に連通する開口部（中空部４０の下端側開口）４２２が設けられている。この開口部４２２を介してプラズマ処理により発生した反応生成物を第１の電極２と第２の電極３との間（以下、「プラズマ発生領域３０」という。）から排気することができる。
【００３０】
このように、誘電体構造４の下面４２１に開口部４２２が設けられていることにより、プラズマ処理により発生した反応生成物を含む処理ガスをプラズマ発生領域３０から排気できるので、該反応生成物がプラズマ発生領域３０に残存することによる、処理速度の低下を防止することができる。
また、下面４２１に開口部４２２が設けられていることにより、処理ガスが開口部４２２から中空部４０の上端に流れるので、反応生成物がワーク１０の被処理面１０１に付着することを防止することができる。
また、高密度プラズマ発生領域３０１はプラズマ密度が高く、反応生成物が中心部に集まり易いので、下面４２１の中心部に開口部４２２が設けられていることにより、効率よく反応生成物を排気することができる。
【００３１】
さて、本発明では、この誘電体構造４において、少なくとも壁部４１２の下端部における厚さが、底部４１１の最大厚さより大きくなっている。本実施形態では、図１に示すように、底部４１１の厚さは、面方向に沿ってほぼ一定となっており、また、壁部４１２の厚さは、上下方向に沿ってほぼ一定となっている。これにより、壁部４１２の厚さは、上下方向の全長にわたって、底部４１１の厚さ（平均厚さ）より大きくなっている。
【００３２】
底部４１１と壁部４１２との厚さの違いにより、第１の電極２の外周面（特に、第１の電極２の角部近傍）と第２の電極３との間に生じる電界の強度よりも、第１の電極２の下面と第２の電極３との間に生じる電界の強度を大きくすることができる。
これにより、中空部４０の下端部と第２の電極３との間、すなわち、高密度プラズマ発生領域３０１において、効率よく、かつ、優先的に放電（ホロカソード放電）を生じさせることができる。
【００３３】
したがって、高密度プラズマ発生領域３０１におけるプラズマ密度を、特に高めることができるので、ワーク１０に対して、特に効率よくエッチング処理やダイシング処理等のプラズマ処理を施すことができる。
これに対して、従来のプラズマ処理装置のように、底部４１１の厚さと壁部４１２の厚さとをほぼ等しくした場合では、第１の電極２の下面と第２の電極３との間のみならず、第１の電極２の外周面と第２の電極３との間においても、放電に十分な電界強度を有する電界が生じる。
【００３４】
このため、高密度プラズマ発生領域３０１よりも広い範囲のプラズマ発生領域３０、さらには、その外周部においてもほぼ均一に放電が生じ、目的とするホロカソード放電が生じ難い。そして、ホロカソード放電が生じないと、ワーク１０に対して、効率よくプラズマ処理を施すことが困難となる。
ここで、壁部４１２の下端部における厚さ（本実施形態では、壁部４１２の平均厚さ）をＴ１［ｍｍ］とし、底部４１１の最大厚さ（本実施形態では、底部４１１の平均厚さ）をＴ２［ｍｍ］としたとき、Ｔ１／Ｔ２は、１．１以上であるのが好ましく、１．３以上であるのがより好ましく、１．５以上であるのがさらに好ましい。
【００３５】
Ｔ１／Ｔ２が、かかる関係を満足することにより、第１の電極２の角部近傍において放電が生じるのを防止しつつ、高密度プラズマ発生領域３０１において、より確実に放電を生じさせることができる。
なお、Ｔ１／Ｔ２の上限値は、特に限定されないが、５以下であるのが好ましく、３以下であるのがより好ましい。これにより、プラズマ処理装置１（プラズマヘッド）の大型化を防止しつつ、第１の電極２の角部近傍における放電を確実に防止することができる。
【００３６】
具体的には、壁部４１２の下端部における厚さＴ１は、０．６〜４ｍｍ程度であるのが好ましく、０．９〜２ｍｍ程度であるのがより好ましい。かかる範囲の厚さで、壁部４１２は、第１の電極２の角部近傍における放電を十分に防止することができる。
一方、底部４１１の最大厚さＴ２は、０．５〜２ｍｍ程度であるのが好ましく、０．７〜１．５ｍｍ程度であるのがより好ましい。底部４１１の最大厚さをかかる範囲とすることにより、その絶縁破壊を原因とするアーク放電の発生を好適に防止しつつ、高密度プラズマ発生領域３０１において、確実かつ優先的に放電（ホロカソード放電）を生じさせることができる。
【００３７】
この誘電体構造４（第１の誘電体部４１および第２の誘電体部４２）の構成材料としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート等の各種プラスチック、石英ガラス等の各種ガラス、無機酸化物等が挙げられる。前記無機酸化物としては、例えば、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２等の金属酸化物、窒化シリコンなどの窒化物、ＢａＴｉＯ３（チタン酸バリウム）等の複合酸化物等の誘電体材料等が挙げられる。これらのうち、金属酸化物が好ましく、アルミナがより好ましい。このような材料を用いることにより、誘電体構造４の絶縁破壊を原因とするアーク放電の発生をより確実に防止することができる。
【００３８】
なお、第１の誘電体部４１は、底部４１１と壁部４１２とで、構成材料が異なっていてもよい。
また、誘電体構造４の下面４２１には、図２に示すように、開口部４２２の外周側に周方向に全周にわたって円環状の処理ガス噴出部５が形成されている。この処理ガス噴出部５は、ワーク１０に望むように位置している。
【００３９】
このように、処理ガス噴出部５が開口部４２２の外周側に周方向に全周にわたって環状に配置されていることにより、処理ガスが高密度プラズマ発生領域３０１に均一に流れるので、高密度プラズマ発生領域３０１のガス圧力が高くなり、高密度のプラズマを発生することができる。
また、処理ガス噴出部５から中空部４０の上端と下端とを結ぶ線分の延長線（以下、単に「線分２０」という。）に向かう方向に流れた処理ガスは、中空部４０の下方（高密度プラズマ発生領域３０１）において衝突した後、当該領域から離間する方向に流れる。そのため、活性化（電離、イオン化、励起等）された処理ガスがプラズマ発生領域３０に存在する時間が長くなるため、ワーク１０の処理レートが向上する。
【００４０】
この処理ガス噴出部５は、第１の誘電体部４１の外周面と第２の誘電体部４２の内周面とで画成された処理ガス供給流路６と連通している。
処理ガス供給流路６は、処理ガスを処理ガス噴出部５に導入するガス供給手段８側に位置する複数本の導入路６１と、導入路６１が合流して処理ガスを処理ガス噴出部５に導く円環流路６２とを備える。円環流路６２は、断面形状が円環状をなしており、中空部４０と同心的に形成されている。
【００４１】
複数本の導入路６１の一端は、それぞれ、円環流路６２に連通し、その他端は、ガス供給手段８の処理ガス管８４と連通している。本実施形態では、第１の電極２を介して対向する位置に２本の導入路６１が設けられている。
処理ガス供給流路６がこのような構成となっていることにより、１本の導入路６１で処理ガスを処理ガス噴出部５に導入するよりも、導入路６１に流れる処理ガスの流路抵抗を少なくすることができ、円環流路６２に、さらには、処理ガス噴出部５に、処理ガスを効率よく供給することができる。
【００４２】
第２の電極３は、平板状をなしており、ワーク設置部１００に設置されたワーク１０を介して第１の電極２と対向配置され、導線７１を介して直接接地されている。そして、第２の電極３はワーク設置部１００としての機能も有するため、第２の電極３の上面（ワーク設置部１００）に、ワーク１０が接触して設置されている。
第２の電極３の構成材料は、第１の電極２と同様の材料が挙げられ、特に限定されない。
【００４３】
電源回路７は、第１の電極２と第２の電極３との間に電圧を印加する高周波電源７２と、第２の電極３と高周波電源７２と第１の電極２とを導通する導線７１とを備えている。そして、図示されていないが、供給する電力に対する整合回路（インピーダンスマッチング回路）や、高周波電源７２の周波数を変える周波数調整手段（回路）や、高周波電源７２の印加電圧の最大値（振幅）を変える電圧調整手段（回路）などが必要に応じて設置されている。これにより、ワーク１０に対するプラズマ処理の処理条件を適宜調整することができる。
【００４４】
第１の電極２に、導線（ケーブル）７１を介して、高周波電源（電源部）７２が接続され、また、第２の電極３に、導線７１を介して、高周波電源７２が接続されている。また、この電源回路７は、その一部、すなわち、第２の電極３側の導線７１がアース（接地）されている。
ワーク１０にプラズマ処理を施すときは、高周波電源７２が作動して第１の電極２と第２の電極３との間に電圧が印加される。このとき、本発明では、第１の電極２の下面と第２の電極３との間に特に強い電界強度を有する電界が生じて、高密度プラズマ発生領域３０１において優先的に放電（ホロカソード放電）が生じる。このとき、処理ガスがプラズマ発生領域３０に供給されると、高密度プラズマ発生領域３０１を中心として、高密度のプラズマが発生する。
また、高周波電源７２の周波数は、特に限定されないが、１０〜７０ＭＨｚであるのが好ましく、１０〜４０ＭＨｚであるのがより好ましい。
【００４５】
ガス供給手段８は、プラズマ生成のための処理ガスを処理ガス供給流路６に供給する。このガス供給手段８は、所定のガスを充填し供給するガスボンベ（ガス供給源）８１と、ガスボンベ８１から供給されるガスの流量を調整するマスフローコントローラ（流量調整手段）８２と、マスフローコントローラ８２より下流端側で、処理ガス管８４内の流路を開閉するバルブ（流路開閉手段）８３と、処理ガス供給流路６に接続された処理ガス管８４とを有している。
【００４６】
このようなガス供給手段８は、ガスボンベ８１から所定のガスを送り出し、マスフローコントローラ８２で流量を調節する。そして、処理ガス管８４を通って、導入路６１から処理ガス噴出部５に処理ガスを導入（供給）する。
このようなプラズマ処理に用いるガス（処理ガス）には、処理目的により種々のガスを用いることができる。本実施形態のようにエッチング処理やダイシング処理を目的とする場合には、例えば、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、ＣＣｌＦ３、ＳＦ６等のフッ素原子含有化合物ガスやＣｌ２、ＢＣｌ３、ＣＣｌ４等の塩素原子含有化合物ガスなどの各種ハロゲン系ガスが用いられる。
【００４７】
また、その他の処理目的の場合には、目的別に以下示すような処理ガスを用いることができる。
（ａ）ワーク１０の被処理面１０１を加熱することを目的とする場合、例えば、Ｎ２、Ｏ２等が用いられる。
（ｂ）ワーク１０の被処理面１０１を撥水（撥液）化することを目的とする場合、例えば、前記フッ素原子含有化合物ガスが用いられる。
（ｃ）ワーク１０の被処理面１０１を親水（親液）化することを目的とする場合、例えば、Ｏ３、Ｈ２Ｏ、空気等の酸素原子含有化合物、Ｎ２、ＮＨ３等の窒素原子含有化合物、ＳＯ２、ＳＯ３等の硫黄原子含有化合物が用いられる。これにより、ワーク１０の被処理面１０１にカルボニル基、水酸基、アミノ基等の親水性官能基を形成させて表面エネルギーを高くし、親水性表面を得ることができる。また、アクリル酸、メタクリル酸等の親水基を有する重合性モノマーを用いて親水性重合膜を堆積（形成）することもできる。
（ｄ）ワーク１０の被処理面１０１に電気的、光学的機能を付加することを目的とする場合、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＳｎＯ２等の金属酸化物薄膜をワーク１０の被処理面１０１に形成するために、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｓｎ等の金属の金属−水素化合物、金属−ハロゲン化合物、金属アルコキシド（有機金属化合物）等が用いられる。
（ｅ）レジスト処理や有機物汚染の除去を目的とする場合は、例えば酸素系ガスが用いられる。
【００４８】
このような処理ガスは、一般に、上記処理ガスとキャリアガスとからなる混合ガス（以下、単に「ガス」とも言う）が用いられる。なお、「キャリアガス」とは、放電開始と放電維持のために導入するガスのことを言う。
この場合、ガスボンベ８１内に、混合ガス（処理ガス＋キャリアガス）を充填して用いてもよいし、処理ガスとキャリアガスとがそれぞれ別のガスボンベに充填され、処理ガス管８４の途中でこれらが所定の混合比で混合されるような構成であってもよい。
【００４９】
キャリアガスとしては、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ等の希ガスを用いることができる。これらは、単独でも２種以上を混合した形態でも用いることができる。
混合ガス中における処理ガスの占める割合（混合比）は、処理の目的によっても若干異なり、特に限定されないが、例えば、混合ガス中の処理ガスの割合が１〜１０％であるのが好ましく、５〜１０％であるのがより好ましい。これにより、効率的に放電が開始され、処理ガスにより、所望のプラズマ処理をすることができる。
供給するガスの流量は、ガスの種類、処理の目的、処理の程度等に応じて適宜決定される。通常は、３０ＳＣＣＭ〜５０ＳＬＭ程度であるのが好ましい。これにより、効率的にプラズマ発生領域３０の圧力が上がるため、微細な加工をすることができる。
【００５０】
ガス排気手段９は、プラズマ発生領域３０で生成したプラズマ、反応生成物、未活性の処理ガスなどを中空部４０の上端面開口部４０１から排気し、回収する。
このガス排気手段９は、中空部４０の上端面開口部４０１から排気される処理ガスの排気流量を調整する排気流量調整手段９０と、排出管９１の下流端側に設けられたＰＦＣ除害装置やスクラバーなどの除害設備９５とを有している。
【００５１】
この排気流量調整手段９０は、中空部４０の上端面開口部４０１に接続された排出管９１と、排出管９１内の流路を開閉するバルブ（流路開閉手段）９２と、ポンプ９４により排出されるガスの流量を調整するマスフローコントローラ９３と、バルブ９２を介して排出管９１の下流側に設置されたポンプ９４とを有している。
このようなガス排気手段９は、バルブ９２を開くとともに、ポンプ９４を作動させ、中空部４０を一時的に減圧状態にする。次に、ガス排気手段９は、マスフローコントローラ９３を作動させ、排気流量を調整する。そして、ガス排気手段９は、反応生成物やプラズマを含んだ処理ガスを上端面開口部４０１から排出管９１に排気し、除害設備９５から外部に排気する。
【００５２】
処理ガス噴出部５から噴出された処理ガスは、図１に示すように、線分２０に向かう方向の流れと、線分２０から離間する方向の流れの２つの方向に流れる。線分２０に向かって流れた処理ガスは、線分２０付近（高密度プラズマ発生領域３０１）に到達し、処理ガスの圧力が増大する。このとき、ガス排気手段９のポンプ９４が作動して排出管９１内が一時的に減圧状態となっているので、高密度プラズマ発生領域３０１と排出管９１との圧力差により、処理ガスが高密度プラズマ発生領域３０１から開口部４２２へと流れる。そして、中空部４０の下端面開口部４０２から中空部４０の上端面開口部４０１に向かう処理ガスの流れが形成される。その結果、処理ガスが上端面開口部４０１から排出管９１に排気される。
【００５３】
このようにプラズマ処理装置１がガス排気手段９を備えていることにより、ガス排気手段９が排気流量を促進できるので、プラズマ処理により発生した反応生成物を確実に排気できる。
また、ガス排気手段９は、処理ガスの排気流量を調整できるので、高密度のプラズマを高密度プラズマ発生領域３０１に留めておくことができる。その結果、処理レートを低下することなく、短時間にワーク１０の被処理面１０１を処理することができる。
【００５４】
また、開口部４２２から中空部４０の上端面開口部４０１に向かう処理ガスの流れが確実に形成されるので、効率よく新しい処理ガスを高密度プラズマ発生領域３０１に供給することができる。
さらに、処理ガスが中空部４０の下端側から上端側へと流れるので、ガス排気手段９は、第１の電極２の放電により生じた第１の電極２由来の異物（電極材質等のゴミ）、プラズマ発生領域３０において異常放電により生じた異物も排気することができる。その結果、該異物による被処理面１０１の汚染を防止することができるとともに、プラズマ処理効率の低下を防止できる。
【００５５】
また、処理ガス噴出部５からの処理ガスの噴出により加工形状が乱れ易いので、排気タイミングを断続的に制御（調整）し、第１の電極２下のガス圧力を調整することによって、処理形状（加工痕跡）を制御することができる。
さらに、排気タイミングを断続的に制御（調整）し、プラズマ発生領域３０（３０１）におけるラジカルの滞在時間を制御することによって、処理速度を制御することができる。
なお、ガス排気手段９がない場合でも、後述する第５実施形態のように、高密度プラズマ発生領域３０１の圧力が高まるので、大気との圧力差により、開口部４２２から中空部４０の上端面開口部４０１に向かう処理ガスの自然な流れが形成される。
【００５６】
ワーク１０としては、特に限定されないが、本実施形態では、例えば、電子デバイスの基板として用いられるものが挙げられる。具体的な材料としては、例えば、石英ガラス、無アルカリガラス、水晶等の各種ガラス、アルミナ、シリカ、チタニア等の各種セラミックス、シリコン、ガリウム−ヒ素等の各種半導体材料、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド、液晶ポリマー、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等各種プラスチック（樹脂材料）のような誘電体材料で構成されたものが挙げられる。これらのうち、特に、水晶や石英などの各種ガラスや各種半導体材料に好ましく用いられる。
ワーク１０の形状としては、板状のもの、長尺な層状のものなどが挙げられる。
【００５７】
＜＜処理装置の動作方法＞＞
次に、プラズマ処理装置１の作用（動作）を説明する。
まず、ワーク１０を第２の電極３の中央（ワーク設置部１００）に設置し、電源回路７を作動させるとともに、バルブ８３を開く。そして、マスフローコントローラ８２によりガスの流量を調整し、ガスボンベ８１からガスを送り出す。これにより、ガスボンベ８１から送り出されたガスは、処理ガス管８４内を流れ、導入路６１に導入される。導入路６１に導入された処理ガスは、円環流路６２を流れた後に、処理ガス噴出部５から噴出される。
【００５８】
処理ガス噴出部５から噴出された処理ガスは、噴出直後は真下に向かって噴出されるが、処理ガス噴出部５の真下のワーク１０にあたって、一部は線分２０に向かう方向（高密度プラズマ発生領域３０１方向）へ、一部は線分２０から離間する方向（外周方向）へ分流される。そして、一部は線分２０に向かう方向に分流した処理ガスが高密度プラズマ発生領域３０１に集まり、ガス圧力が増大する。
【００５９】
一方、電源回路７の作動により、第１の電極２と第２の電極３との間に高周波電圧が印加される。このとき、第１の電極２の外周面側に設けられた壁部４１２の下端部の厚さが、下面側に設けられた底部４１１の最大厚さより大きいので、第１の電極２の外周面（特に、第１の電極２の角部近傍）と第２の電極３との間において、放電に必要な電界強度を有する電界の発生が防止される。その結果、プラズマ発生領域３０を中心に、放電に必要な電界強度を有する電界が発生する。
【００６０】
この強い電界により、中空部４０（特に、その下端部）で電子が発生し、この電子は、中空部４０の内壁に繰り返し衝突し、電離が促進される。そして、その電子の一部、あるいは、その電子によって電離されたガスのイオンが電極に衝突することによって、さらに２次電子が発生する。この２次電子の一部は、開口部４２２から高密度プラズマ発生領域３０１に飛び出し、当該領域３０１に流入する処理ガスを活性化して、プラズマを発生させる。
そして、発生したプラズマ（活性化されたガス）が、ワーク１０の被処理面１０１に接触し、その被処理面１０１に加工（エッチング処理やダイシング処理等）が施される。
【００６１】
高密度プラズマ発生領域３０１では、ガス圧力が増大しているので、高密度プラズマ発生領域３０１と排出管９１との圧力差によって、未反応の処理ガス、プラズマやプラズマ処理により発生した反応生成物を含む処理ガスが開口部４２２に向けて流れる。開口部４２２に向かって流れたそれらの処理ガスは、開口部４２２から下端面開口部４０２へと流れる。そして、処理ガスは、下端面開口部４０２から中空部４０を通過して上端面開口部４０１へと流れる。
【００６２】
このとき、ポンプ９４を作動させるとともに、バルブ９２を開く。そして、マスフローコントローラ９３によりガスの排気流量を調整する。これにより、処理ガスが吸引され、処理ガスが上端面開口部４０１に接続された排出管９１を流れて除害設備９５から外部に排気される。また、反応生成物は、除害設備９５から外部に排気されるか除害設備９５に回収される。
【００６３】
このようなプラズマ処理装置１では、第２の電極３に設置されたワーク１０に対して、移動手段（図示しない）によって第１の電極２（プラズマヘッド）を、図１中に示したｘ軸方向、ｙ軸方向に移動しながら、ワーク１０上の所望の位置をプラズマ処理する。
例えば、プラズマを発生させた状態で、被処理面１０１のｙ軸プラス方向に第１の電極２を走査した後、所定のピッチ分（例えば、第１の電極２の外径分だけ）ｘ軸方向に移動し、ｙ軸マイナス方向に走査する。このような走査（移動）を順次繰り返し、ワーク１０の被処理面１０１の全面を処理してもよい。
【００６４】
また、上記の第１の電極２の走査方法において、所定のピッチ分ｘ軸方向に移動させる際、１度プラズマの発生を停止し、所定のピッチ分ｘ軸方向に移動した後、再度プラズマを発生させて加工を行ってもよい。
以上のような動作により、ワーク１０の大きさによらず、ワーク１０の被処理面１０１を効率よく処理することができる。
【００６５】
なお、第１の電極２を移動する代わりに、ワーク１０が設置された第２の電極３（ワーク設置部１００）またはワーク１０を、前記した第１の電極２の移動と同様に移動させてもよい。
以上説明したプラズマ処理装置１は、水晶振動子加工、センサー基板の穴あけ，溝加工電極形成（太陽電池、フィルタ、積層基板）、プリント基板のスミヤ処理ＨＤＤ部材のパターン加工などの電子部品の分野、ＩＣ樹脂モールドパッケージのバリ取り、デバイスウエハの穴あけ、溝加工セラミックスウエハなどの半導体関連分野、導電膜剥離隔壁形成などのＦＰＤ関連分野、その他、酸化絶縁膜の加工、除去、ガラス（石英）などの無歪加工、水晶加工などに適用することができる。また、ＭＥＭＳ等への応用も可能である。また、フォトレズストマスクを用いれば、微細なパターニングも可能である。
【００６６】
＜第２実施形態＞
図３は、本発明のプラズマ処理装置の第２実施形態の概略構成を示す縦断面図である。
以下、第２実施形態のプラズマ処理装置について、前述した第１実施形態との違いを中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
第２実施形態のプラズマ処理装置１は、プラズマヘッドの構成が異なり、それ以外は、前記第１実施形態のプラズマ処理装置１と同様である。
【００６７】
すなわち、第２実施形態では、誘電体構造４において、第１の誘電体部４１の壁部４１２の厚さが下端から上端に向かって漸増している。すなわち、壁部４１２の外周面が、円錐台の外周面の形状をなしている。
また、第２の誘電体部４２の内周面の形状は、第１の誘電体部４１の外周面の形状と対応した形状をなしている。
【００６８】
これにより、処理ガス供給流路６は、その下端側が線分２０に接近するよう傾斜している。
かかる構成のプラズマヘッド（プラズマガン）によれば、プラズマ発生領域３０（特に、高密度プラズマ発生領域３０１）に処理ガスを効率よく供給することができる。したがって、電圧印加時に、誘電体構造４の開口部４２２の直下およびその近傍（高密度プラズマ発生領域３０１）におけるプラズマ密度を高めることができる。その結果、ワーク１０に対して、より効率よくエッチング処理やダイシング処理等のプラズマ処理を施すことができる。
【００６９】
また、第２の誘電体部４２の下端は、第１の誘電体部４１の下端より下側、すなわち、第２の電極３側に位置している。これにより、誘電体構造４（プラズマヘッド）の下面において、第１の誘電体部４１と第２の誘電体部４２との間に、段差４３が形成される。
この段差４３は、プラズマ発生領域３０を囲むように位置し、当該部分において、ワーク１０との距離が最小となっている。このため、プラズマ発生領域３０内で発生したプラズマが、ワーク１０の外周方向に逸流するのを低減することができる。その結果、ワーク１０に対して、さらに効率よくエッチング処理やダイシング処理等のプラズマ処理を施すことができる。
【００７０】
＜第３実施形態＞
図４は、誘電体構造の下面部付近を拡大して示す縦断面図である。
なお、以下の説明では、図４中の上側を「上」、下側を「下」という。
以下、第３実施形態の処理装置について、前述した第１および第２実施形態との違いを中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
【００７１】
第３実施形態のプラズマ処理装置１は、誘電体構造４の構成が異なり、それ以外は、前記第１および第２実施形態のプラズマ処理装置１と同様である。
すなわち、誘電体構造４において、第１の誘電体部４１の底部４１１の厚さが開口部４２２側より外周側において小さく、特に、第３実施形態では、底部４１１の厚さが開口部４２２から外周に向かって漸減している。
【００７２】
すなわち、本実施形態では、底部４１１の厚さは、開口部４２２の近傍（縁部）において最大（厚さＴ２）となっている。
かかる構成のプラズマヘッド（プラズマガン）によれば、プラズマ発生領域３０に、第１の誘電体部４１の下面に沿って、処理ガスを効率よく供給することができる。したがって、電圧印加時に、誘電体構造４の開口部４２２の直下およびその近傍（高密度プラズマ発生領域３０１）におけるプラズマ密度を高めることができる。その結果、ワーク１０に対して、より効率よくエッチング処理やダイシング処理等のプラズマ処理を施すことができる。
【００７３】
また、底部４１１の下面と線分２０とのなす角度（図４中、θ１）は、特に限定されないが、７５〜８７°程度であるのが好ましく、８０〜８５°程度であるのがより好ましい。
なお、第１の誘電体部４１の底部４１１の厚さが開口部４２２側より外周側において小さければ、同様の効果を得ることができる。かかる構成としては、例えば、底部４１１の厚さを、開口部４２２側から外周側に段階的に減少させるような構成が挙げられる。なお、本実施形態のように、底部４１１の厚さが開口部４２２から外周に向かって漸減することにより、プラズマ発生領域３０に、特に円滑に処理ガスを供給することができる。
【００７４】
＜第４実施形態＞
図５は、誘電体構造の下面部付近を拡大して示す縦断面図である。
なお、以下の説明では、図５中の上側を「上」、下側を「下」という。
以下、第４実施形態の処理装置について、前述した第１および第２実施形態との違いを中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
【００７５】
第４実施形態のプラズマ処理装置１は、誘電体構造の構成が異なり、それ以外は、前記第１〜第４実施形態のプラズマ処理装置１と同様である。
すなわち、誘電体構造４において、第１の誘電体部４１の底部４１１の厚さが開口部４２２側より外周側において大きく、特に、第４実施形態では、底部４１１の厚さが開口部４２２から外周に向かって漸増している。
【００７６】
すなわち、本実施形態では、底部４１１の厚さは、外周において最大（厚さＴ２）となっている。換言すれば、底部４１１の厚さは、開口部４２２の近傍（縁部）において最小となっている。
かかる構成のプラズマヘッド（プラズマガン）によれば、放電が最も生じ易い箇所である開口部４２２またはその近傍において、底部４１１の厚さを薄くすることができる。その結果、当該箇所において、電圧印加時に、特に高い電界強度を有する電界を発生させることができる。したがって、誘電体構造４の開口部４２２の直下およびその近傍（高密度プラズマ発生領域３０１）におけるプラズマ密度を特に高めることができ、ワーク１０の加工時間の短縮化を図ることができる。
【００７７】
また、底部４１１の外周部において、ワーク１０との距離が最小となっている。このため、プラズマ発生領域３０内で発生したプラズマが、ワーク１０の外周方向に逸流するのを低減することができ、かかる観点からも、ワーク１０の加工時間の短縮化を図ることができる。
また、底部４１１の下面と線分２０とのなす角度（図５中、θ２）は、特に限定されないが、７５〜８７°程度であるのが好ましく、８０〜８５°程度であるのがより好ましい。
【００７８】
なお、第１の誘電体部４１の底部４１１の厚さが開口部４２２側より外周側において大きければ、同様の効果を得ることができる。かかる構成としては、例えば、底部４１１の厚さを、開口部４２２側から外周側に段階的に増大させるような構成が挙げられる。なお、本実施形態のように、底部４１１の厚さが開口部４２２から外周に向かって漸増することにより、底部４１１の下面に段差が形成されないので、第１の電極２と第２の電極３との間で生じる電界の電界強度が急激に変化する部分がない。このため、これらの間で異常な放電が生じるのをより確実に防止することができる。
【００７９】
＜第５実施形態＞
第５実施形態のプラズマ処理装置について、前述した第１実施形態との違いを中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
本実施形態のプラズマ処理装置１は、ガス排気手段９を備えていないこと以外は、第１実施形態と同様である。
【００８０】
本実施形態のプラズマ処理装置１は、ガス排気手段９を備えていないので、プラズマ処理装置１の装置構成を簡易なものとすることができる。また、プラズマ処理装置１は、ガス排気手段９を備えていないので、プラズマ処理装置１の設置スペースを低減することができる。
また、本実施形態のプラズマ処理装置１は、ガス排気手段９を備えていないため、処理ガスの排気動作が第１実施形態と相違する。
【００８１】
すなわち、処理ガス噴出部５から噴出された処理ガスは、線分２０に向かう方向の流れと、線分２０から離間する方向の流れの２つの方向に流れる。線分２０に向かって流れた処理ガスは、線分２０付近（高密度プラズマ発生領域３０１）に到達し、処理ガスの圧力が増大する。このとき、高密度プラズマ発生領域３０１と排出管９１との圧力差により、処理ガスが高密度プラズマ発生領域３０１から開口部４２２へと流れる。そして、中空部４０の下端面開口部４０２から中空部４０の上端面開口部４０１に向かう処理ガスの自然な流れが形成される。その結果、処理ガスが上端面開口部４０１から排気される。
なお、本実施形態のプラズマ処理装置１は、排気された処理ガスを所定の場所に排気するための排気管を設けていてもよい。
【００８２】
＜第６実施形態＞
図６は、本発明のプラズマ処理装置の第５実施形態の概略構成を示す縦断面図である。
以下、第６実施形態のプラズマ処理装置について、前述した第１実施形態との違いを中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
本実施形態のプラズマ処理装置１は、冷却手段５０が設けられていること以外は第１実施形態と同様である。
【００８３】
この冷却手段５０は、冷媒を貯留し供給する冷媒タンク５０１と、冷媒管５０２と、冷媒管５０２に接続された冷媒ジャケット５０３と、冷媒ジャケット５０３から冷媒を排出する冷媒排出管５０４と、冷媒を回収する冷媒回収タンク５０５とを有している。
冷媒タンク５０１は、第１の電極２の冷却に使用される冷媒を貯留する。
このような冷媒は、種々の冷媒を用いることができる。典型的には水が用いられる。また、例えば、代替フロン系冷媒、アンモニアや二酸化炭素などの無機化合物系冷媒、イソブタンなどの有機化合物系冷媒などを用いてもよい。これらの冷媒は、２種以上組み合せて用いてもよい。
【００８４】
冷媒ジャケット５０３は、誘電体構造４の第１の誘電体部４１内で、第１の電極２の外周面に接して設けられている。そして、冷媒ジャケット５０３は、第１の電極２を取り巻くように螺旋状に形成されている。
このように冷媒ジャケット５０３が第１の電極２の外周面に接して設けられていることにより、第１の電極２を確実に冷却することができる。
【００８５】
冷媒ジャケット５０３の一端側は、第１の誘電体部４１の上面４１ｂに開口し、冷媒管５０２と連通している。一方、冷媒ジャケット５０３の他端側は、螺旋状の冷媒ジャケット５０３の外周側で、第１の誘電体部４１内を上下方向に延在する冷媒排出管５０４と連通している。
このような冷却手段５０を設けることにより、放電により発熱した第１の電極２の温度を一定に保つことができるので、プラズマを安定性よく発生することができる。その結果、一定の処理効率でワーク１０の被処理面１０１を処理することができる。
【００８６】
次に、冷却手段５０の動作の一例を説明する。
電源回路７を作動する前に、冷媒タンク５０１から冷媒を冷媒管５０２に送り出す。冷媒管５０２に送り出された冷媒は、所定の流量で冷媒ジャケット５０３内を流れ、冷媒排出管５０４を通って、冷媒回収タンクに回収される。回収された冷媒は、再び冷媒として使用することができる。
【００８７】
このとき、冷媒が冷媒ジャケット５０３を流れる間に、第１の電極２と熱交換を行って、第１の電極２を冷却する。
なお、冷媒ジャケット５０３は、前記と同様の構成で第１の電極内２に設けられていてもよい。
また、冷却手段５０は、内径を小さくした中空部４０であってもよい。中空部４０の内径を小さくすることで、第１の電極２が放電によって発熱することを抑制できるので、放電によって発生する熱がワー１０の被処理面１０１に悪影響を及ぼすことを防止、抑制することができる。
【００８８】
＜第７実施形態＞
図７は、本発明のプラズマ処理装置の第７実施形態の概略構成を示す縦断面図である。
なお、以下の説明では、図７中の上側を「上」、下側を「下」という。
以下、第７実施形態の処理装置について、前述した第１実施形態との違いを中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
【００８９】
本実施形態のプラズマ処理装置１は、誘電体構造４に収容された第１の電極２が３つ並列に繋げられ、第１の電極２同士の間の処理ガス供給流路６が互いに兼用されていること以外は第１実施形態と同様である。
本実施形態のプラズマ処理装置１は、図７に示すように、第１の電極２が、それぞれの電気的接続をとるために導線７１を介して電源７２に接続されている。
【００９０】
また、ガス排気手段９の排出管９１は分岐して、それぞれ上端面開口部４０１に接続している。
また、ガス供給手段の処理ガス管８４は分岐して、それぞれ導入路６１に接続している。
なお、第１の電極２は、それぞれ着脱自在に構成されていてもよい。これにより、あらゆる種類のワーク１０に対応することができる。
【００９１】
このように、プラズマ処理装置１が第１の電極２を複数個備えることにより、第１の電極２の数分だけプラズマ発生領域３０が形成されるので、極めて迅速にワーク１０の被処理面１０１を処理することができる。
また、第１の電極２が複数個備えられているので、あらゆる種類のワーク１０、例えば、大面積のワーク１０にも対応することができる。
【００９２】
以上、本発明のプラズマ処理装置について、図示の各実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。プラズマ処理装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
また、本発明のプラズマ処理装置は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
また、第２の電極を移動する移動手段は、いかなる構成のものであってもよく、一般に使用される各種移動機構を適用することができる。
高周波電源は、同電位であれば直流であってもよい。
【実施例】
【００９３】
（実施例）
まず、図３に示す構成のプラズマ処理装置１を用意した。
なお、各部の仕様は、以下の通りである。
＜プラズマ処理装置仕様＞
・第１の電極
構成材料        ：ＳＵＳ
電極外径        ：φ５ｍｍ
・誘電体構造
構成材料        ：アルミナ
・第１の誘電体部
底部の厚さ      ：１ｍｍ（平均厚さ）
壁部の厚さ      ：２ｍｍ（下端部の厚さ）、４ｍｍ（上端部の厚さ）
開口部の開口径  ：φ０．５ｍｍ
【００９４】
次に、このプラズマ処理装置を用いて、以下の条件で、平均厚さ１００ｍｍの水晶ウエハをエッチングした。
＜プラズマ処理条件＞
・処理ガス          ：Ｈｅ、ＣＦ４およびＯ２の混合ガス
・Ｈｅの供給速度  ：４．５×１０３ｓｃｃｍ
・ＣＦ４の供給速度：９０ｓｃｃｍ
・Ｏ２の供給速度  ：１５ｓｃｃｍ
・ＲＦ周波数      ：１３．５６ＭＨｚ
・印加電力        ：１００Ｗ
・処理時間        ：６０秒間
【００９５】
（比較例）
誘電体構造の第１の誘電部の厚さを、次のように変更した以外は、前記実施例と同様のプラズマ処理装置１を用意し、前記実施例と同様の条件で、水晶ウエハをエッチングした。
＜プラズマ処理装置仕様＞
・誘電体構造
・第１の誘電体部
底部の厚さ      ：１ｍｍ（平均厚さ）
壁部の厚さ      ：１ｍｍ（下端部の厚さ）、１ｍｍ（上端部の厚さ）
開口部の開口径  ：φ０．５ｍｍ
【００９６】
その結果、実施例のプラズマ処理装置で、水晶ウエハをエッチングした場合、その厚さ方向に対するエッチング速度は、約４０μｍ／分であり、一方、比較例のプラズマ処理装置で、水晶ウエハをエッチングした場合、そのエッチング速度は、約４μｍ／分であり、実施例のプラズマ処理装置の方が水晶ウエハを効率よくエッチング可能であることが明らかとなった。
【００９７】
また、水晶ウエハの厚さ方向に対するエッチング量をＡ［μｍ］とし、水晶ウエハの面方向に対するエッチング量をＢ［μｍ］としたときのＡ／Ｂの大きさが、実施例では約１９００であり、比較例では約３５０であった。このことから、実施例のプラズマ処理装置の方が、厚さ方向に対してより鋭利なパターンでエッチング可能であることが明らかとなった。
なお、図１、図４、図５および図６に示す構成のプラズマ処理装置を用意し、前記実施例と同様にして、水晶ウエハをエッチングした場合、前記実施例に近いエッチング速度であった。
【符号の説明】
【００９８】
１……プラズマ処理装置  ２……第１の電極  ２１……上端面中心部  ２２……下端面中心部  ３……第２の電極  ４……誘電体構造  ４１……第１の誘電体部  ４１ａ……凹部  ４１ｂ……上面  ４２……第２の誘電体部４３……段差  ４２０……拡径部  ４２１……下面  ４２２……開口部  ５……処理ガス噴出部  ６……処理ガス供給流路  ６１……導入路  ６２……円環流路  ７……電源回路  ７１……導線  ７２……電源  ８……ガス供給手段  ８１……ガスボンベ  ８２……マスフローコントローラ  ８３……バルブ  ８４……処理ガス管  ９……ガス排気手段  ９１……排出管  ９２……バルブ  ９３……マスフローコントローラ  ９４……ポンプ  ９５……除害設備  １０……ワーク  １０１……被処理面  ２０……線分  ３０……プラズマ発生領域  ３０１……高密度プラズマ発生領域  ４０……中空部  ４０１……上端面開口部  ４０２……下端面開口部  ５０……冷却手段  ５０１……冷媒タンク  ５０２……冷媒管  ５０３……冷媒ジャケット  ５０４……冷媒排出管  ５０５……冷媒回収タンク  ９０……排気流量調整手段  １００……ワーク設置部  Ｔ１、Ｔ２……厚さ  ４１１……底部  ４１２……壁部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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