(57)【要約】【課題】  容易な構成で放電用電極対に高電圧を印加できる高周波プラズマ処理装置を提供する。【解決手段】  高周波プラズマ処理装置は、複数の放電用電極対と、インピーダンス整合器２とを備える。第１放電用電極対は、第１負荷コンデンサ５１ａに対応して、第２放電用電極対は、第２負荷コンデンサ５１ｂに対応する。インピーダンス整合器２は、複数の放電用電極対に対して電気的に並列に接続された第１可変コンデンサ２３と、複数の放電用電極対に対して電気的に直列に接続された第２可変コンデンサ２４とを含む。複数の放電用電極対のうち、少なくとも２個の放電用電極対が直列に接続された構成を有する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の放電用電極対と、
高周波電源と前記複数の放電用電極対との間に電気的に接続されたインピーダンス整合器と
を備え、
前記インピーダンス整合器は、前記複数の放電用電極対に対して電気的に並列に接続された第１可変コンデンサと、
前記複数の放電用電極対に対して電気的に直列に接続された第２可変コンデンサと
を含み、
前記複数の放電用電極対のうち、少なくとも２個の前記放電用電極対が直列に接続された構成を有する、高周波プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記複数の放電用電極対のうち、少なくとも１個の前記放電用電極対に対して、電気的に並列に接続された並列コンデンサを備える、請求項１に記載の高周波プラズマ処理装置。
【請求項３】
前記並列コンデンサは、未放電時のインピーダンス整合が行なわれる条件において、前記第２可変コンデンサに誘起される電位差に対する前記放電用電極対に誘起される電位差の比の最小値が、前記並列コンデンサが接続されず、かつ、前記放電用電極対が並列に接続された回路における前記電位差の比よりも大きくなるような静電容量を有する、請求項２に記載の高周波プラズマ処理装置。
【請求項４】
導電性部材と、
被処理物を搬送するための搬送手段と
を備え、
前記複数の前記放電用電極対は、電気的に直列に接続された第１放電用電極対および第２放電用電極対を含み、
前記導電性部材は、前記第１放電用電極対の一方の電極および前記第２放電用電極対の一方の電極と離間して対向するように配置され、
前記導電性部材は、前記第１放電用電極対の他方の電極および前記第２放電用電極対の他方の電極の機能を有し、
前記搬送手段は、前記第１放電用電極対の一方の電極と前記導電性部材との間、および前記第２放電用電極対の一方の電極と前記導電性部材との間に、前記被処理物を搬送するように形成された、請求項１に記載の高周波プラズマ処理装置。
【請求項５】
前記放電用電極対が、空間的に略並列になるように配置された、請求項１に記載の高周波プラズマ処理装置。
【請求項６】
平板状の前記被処理物を主表面に沿った方向に搬送する搬送手段を備え、
前記複数の前記放電用電極対が、互いに離れて、前記被処理物が搬送する方向に沿って配置され、
前記複数の放電用電極対でそれぞれ発生するプラズマによるプラズマ処理を、順次連続的に行なえるように形成された、請求項１に記載の高周波プラズマ処理装置。
【請求項７】
前記放電用電極対の電極同士の間に形成するガス雰囲気を、それぞれ独立に制御する機能を有する、請求項１に記載の高周波プラズマ処理装置。
【請求項８】
前記放電用電極対の電極同士の間に、反応ガスを含むほぼ１気圧のガスが供給されるように形成された、請求項１に記載の高周波プラズマ処理装置。
【請求項９】
被処理物を搬送するための搬送手段と、
複数の放電用電極対となるべき複数の一方の電極と、
高周波電源と前記複数の一方の電極との間に電気的に接続されたインピーダンス整合器と
を備え、
前記インピーダンス整合器は、前記複数の放電用電極対に対して電気的に並列に接続された第１可変コンデンサと、
前記複数の放電用電極対に対して電気的に直列に接続された第２可変コンデンサと
を含み、
前記複数の一方の電極は、被処理物の搬送経路に対向するように配置され、
前記複数の一方の電極は、導電性を有する前記被処理物または前記被処理物の導電性ホルダと対になって前記放電用電極対が形成されるように配置され、
前記複数の一方の電極は、少なくとも２個の前記放電用電極対が直列に接続されるように形成され、
前記搬送手段は、前記放電用電極対の電極同士の間隔がほぼ一定になるように、前記被処理物または前記導電性ホルダを搬送できるように形成された、高周波プラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記被処理物は、絶縁性材料で形成された下地層と、前記下地層の表面に形成された導電性薄膜とを含む、請求項９に記載の高周波プラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記被処理物は、絶縁性を有する材料から形成され、
前記導電性ホルダは、前記被処理物が配置される表面に凹凸を有する、請求項９に記載の高周波プラズマ処理装置。
【請求項１２】
請求項６に記載の高周波プラズマ処理装置を用いて、
前記複数の放電用電極対のうち第１放電用電極対で形成されたプラズマを用いて、表面にレジストが配置された前記被処理物のエッチングを行なう工程と、
前記エッチングを行なう工程の後、前記複数の放電用電極対のうち第２放電用電極対で前記レジストの少なくとも一部を除去するアッシングを行なう工程と
を含む、高周波プラズマ処理方法。
【請求項１３】
請求項１０に記載の高周波プラズマ処理装置を用いて、
前記導電性薄膜の表面に形成されたレジストを除去する工程を含む、高周波プラズマ処理方法。
【請求項１４】
請求項１１に記載の高周波プラズマ処理装置を用いて、
前記導電性ホルダの凸部に対向する領域を集中的に処理する工程を含む、高周波プラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波プラズマ処理装置および高周波プラズマ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ほぼ１気圧の圧力下において反応性ガスを含むガスのプラズマを形成して、プラズマによる化学反応を利用して、基板の表面に薄膜を形成したり、基板自体を加工したり、基板の表面の処理を行なったりするなどの大気圧プラズマ処理装置が提案されている。
【０００３】
大気圧プラズマ処理装置においては、大気圧付近でプラズマ処理を行なうことができるため、密閉された反応容器を用いて高真空の環境を形成する必要がない。このため、高真空の環境を形成するための真空排気装置が不要であり、装置コストを大幅に軽減できる利点を有する。
【０００４】
大気圧の近傍で、プラズマを形成するための条件としては、放電用電極対の間隔を小さくすること、および放電用電極対の間に高電圧を印加することが挙げられる。
【０００５】
たとえば、特開平１０−２７５６９８号公報においては、放電用電極対の間隔が２．２ｍｍの放電用電極対を備え、ピークトゥピーク値で２．３ｋＶの電圧を放電用電極対に印加して、グロー放電を行なうことによってプラズマを形成する装置が開示されている。
【０００６】
放電用電極対の間隔および放電用電極対に印加される電圧の大きさは、放電を行なうガスの種類などに依存するが、大気圧の近傍の圧力においてプラズマを発生させるためには、概ね１０ｍｍ以下の狭い間隔を有する放電用電極対と１ｋＶ以上の高電圧を放電用電極対に印加することが必要である。
【０００７】
プラズマ処理を行なう被処理物に関しては、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の大型化に象徴されるように、使用される基板の大型化が進んでいる。たとえば、液晶表示装置においては、使用される液晶用ガラス基板は第６世代と呼ばれ、基板の大きさは横１．８ｍ×縦１．５ｍに至っている。近年の技術的な動向を鑑みれば、この基板の大型化は、さらに進むことが予測される状況にある。
【０００８】
基板の大型化が進む状況においては、基板を処理するためのプラズマ処理装置に対して、大面積のプラズマ処理を行なえることが要求され、放電用電極が大型になるなどのプラズマ処理装置の大型化が進行する状況にある。
【０００９】
プラズマ処理装置においては、たとえば特開平１１−３１５１５５号公報に、所望とする被処理面積よりも小さな領域にプラズマを発生する装置であっても、被処理物を順次搬送することによって、被処理物の表面全体のプラズマ処理を行なう表面処理装置が開示されている。
【特許文献１】特開平１０−２７５６９８号公報
【特許文献２】特開平１１−３１５１５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
放電用電極対は、一般的に一対の平板状の放電用電極が互いの主表面がほぼ平行になるように配置された構成を備え、コンデンサとしての機能を有する。上記のように、放電用電極対の間隔が狭くなる一方で、放電用電極の表面の面積が大きくなる状況においては、コンデンサとみなされる放電用電極対の静電容量が大きくなる。たとえば、放電用電極の大きさを縦１６００ｍｍ×横２００ｍｍ、放電用電極対の電極同士の間隔を４ｍｍと仮定すると、そのときの放電用電極対が有する静電容量は約７０８ｐＦになる。このように、放電用電極対が大きな静電容量を有することになる。
【００１１】
上記の特開平１１−３１５１５５号公報に開示された装置においては、被処理物の処理領域の全体を覆うような大きな領域にプラズマを形成する必要はない。しかし、被処理物の搬送方向と直交する方向に対しては、被処理物の長さよりも長い放電用電極対を形成する必要がある。また、所望とするプラズマ処理の高速化を行なうためには、被処理物の搬送方向に平行な方向における放電用電極の長さを長くして、プラズマが形成される領域の面積を大きくする必要がある。このように、所定時間の間、被処理物をプラズマ雰囲気に曝すために放電用電極の表面積が大きくなる傾向に変わりはなく、放電用電極対が有する静電容量が大きくなる傾向にある。
【００１２】
図１８に、プラズマ処理を行なうための高周波プラズマ処理装置における電気回路図を示す。高周波プラズマ処理装置は、高周波電源１と、インピーダンス整合器２と、放電用電極対としての負荷コンデンサ５９とを備える。高周波電源１は、接地８５に接続されている。インピーダンス整合器２の入力端には高周波電源１が接続され、出力端には負荷コンデンサ５９が接続されている。
【００１３】
インピーダンス整合器２は、コイル２１、線路抵抗２２、第１可変コンデンサ２３、および第２可変コンデンサ２４を含む。第１可変コンデンサ２３は、高周波電源１と並列に接続されている。線路抵抗２２、コイル２１および第２可変コンデンサ２４は、高周波電源１と直列に接続されている。
【００１４】
インピーダンス整合器２は、インピーダンス整合器２の内部および放電用電極から得られるインピーダンスが、インピーダンス整合器２の入力端における接続ケーブルが有するインピーダンスと整合して、高周波を放電用電極対に効率よく伝達するために形成されている。具体的には、第１可変コンデンサ２３の静電容量と第２可変コンデンサ２４の静電容量とを調整することによって、インピーダンス整合が行なわれる。第１可変コンデンサ２３は、主としてインピーダンスの絶対値を調整するために用いられる。第２可変コンデンサ２４は、主としてインピーダンスのリアクタンスを調整するために用いられる。
【００１５】
ここで、高周波電源１は、汎用的に用いられる１３．５６ＭＨｚの高周波を発生する電源であるとして、特性インピーダンスが５０Ωのケーブルによってインピーダンス整合器２に接続されているものとする。負荷コンデンサ５９は、静電容量Ｃｚが７０８．１ｐＦであるものとする。コイル２１のコイルインダクタンスＬは４．０μＨ、および線路抵抗２２の抵抗Ｒbは０．５Ωと仮定する。
【００１６】
このような回路系について計算を行なったところ、インピーダンスが整合するための条件（整合ポイント）は、第１可変コンデンサ２３の静電容量Ｃaが約２３５９ｐＦであり、第２可変コンデンサ２４の静電容量Ｃbが約３６．７６ｐＦであった。
【００１７】
第２可変コンデンサ２４に直列に接続される負荷コンデンサ（放電用電極対）５９は、静電容量が第２可変コンデンサ２４の約２０倍と極めて大きい状態にて、インピーダンス整合が行なわれる。したがって、プラズマが発生するとき、負荷コンデンサ５９に高電位を誘起するために、第２可変コンデンサ２４には約２０倍程度のさらに高い電位差を誘起させる必要がある。
【００１８】
たとえば、図１８のコイル２１の向かって右側のＰ点において、１０ｋＶの高電位が印加される場合には、第２可変コンデンサ２４の両端には、約９．５ｋＶの電位差が誘起されるのに対して、負荷コンデンサ５９の両端には、０．５ｋＶ程度以下の電位差しか誘起されないことになる。前述のとおり、大気圧プラズマを発生させるためには、放電用電極対の間で約１ｋＶ以上の電位差を誘起させることが必要であるため、０．５ｋＶの電位差では不十分といえる。
【００１９】
負荷コンデンサ５９に印加される電位差を高くするために、コイル２１の右側のＰ点にさらに高電位を印加すればよいが、第２可変コンデンサ２４に印加される電圧が高くなり、許容耐電圧を越えてしまって第２可変コンデンサ２４が破損する恐れがある。または、インピーダンス整合器２の内部でアーク放電などの異常放電が発生して、インピーダンス整合器２の内部の部材を損傷する危険性も高くなるという問題が生じる。
【００２０】
このような危険性を回避する１つの解決策としては、コイル２１のコイルインダクタンスＬを下げる方法が挙げられる。これによってコイル２１のリアクタンスが下げられる。この場合、インピーダンス整合を行なうためには、第２可変コンデンサ２４の静電容量Ｃbを上げる必要があり、この結果、第２可変コンデンサ２４の静電容量Ｃｂに対する負荷コンデンサ５９の静電容量Ｃzの比（Ｃz／Ｃb）は改善される。
【００２１】
たとえば、コイル２１のコイルインダクタンスを、４．０μＨから２．０μＨに低下すれば、インピーダンス整合を行なったときの第２可変コンデンサ２４の静電容量Ｃbは、約７８．８５ｐＦになる。上記と同様に、図１８におけるＰ点に１０ｋＶの高電位が印加される場合、第２可変コンデンサ２４には約９．０ｋＶの電位差が誘起されるのに対して、負荷コンデンサ５９には約１ｋＶの電位差が誘起されることになる。このように、コイル２１のコイルインダクタンスを半分にすることにより、負荷コンデンサ５９に対して、約２倍の電位差を誘起させることができる。
【００２２】
しかしながら、コイルのインダクタンスを小さくする方法においては、直列に接続されている第２可変コンデンサ２４および負荷コンデンサ５９を１つの合成された合成コンデンサとしたとき、この合成コンデンサが有するインピーダンスが低下するため、１０ｋＶの電位がコイル２１の右端に印加される状況においては、コイル２１に大電流が流れることになる。たとえば、上記のコイル２１のコイルインダクタンスＬを２．０μＨとした場合、コイル２１には約６０Ａの電流が流れることになる。このとき、線路抵抗２２におけるジュール損失は大きくなって、投入する高周波エネルギの利用効率が悪化するという問題が新たに生じる。また、インピーダンス整合器の内部で発熱するという問題が新たに生じる。
【００２３】
そこで、さらに、線路抵抗２２の抵抗値を極力小さくした回路を形成することが考えられる。この場合には、プラズマを発生させない状態でインピーダンス整合を行なうために、第１可変コンデンサ２３の静電容量Ｃaを大きくする必要が生じる。
【００２４】
たとえば、線路抵抗２２の抵抗値Ｒbを、０．１２５Ωにした場合においては、第１可変コンデンサ２３の静電容量Ｃaを、約４７０１ｐＦにする必要がある。このような大容量の静電容量を有し、さらに、高い耐電圧を有するコンデンサを形成するためには、大型の可変コンデンサまたは、複数に並列配置された可変コンデンサを形成する必要があり、インピーダンス整合器２が大型化するという問題が生じる。また、高周波電流は、電気経路を構成する金属部材の表層のみを流れるため、線路抵抗２２を低下させるにも限界があり、線路抵抗２２の抵抗値Ｒbを下げること自体が困難であるという問題もある。
【００２５】
さらに、コイル２１のコイルインダクタンスについても、２．０μＨ程度であれば所望のコイルインダクタンスを有するコイルを製造することができるが、コイルインダクタンスが１．０μＨ以下程度、または、さらに小さな場合には、線路が有する浮遊インダクタンス量を無視することができず、高周波回路の設計が困難になってインピーダンス整合器自体の製造が困難であるという問題があった。
【００２６】
上記のように、放電用電極対の静電容量が大きくなる動向を考慮した場合に、放電用電極対への高周波電圧の印加が困難になるという問題がある。また、インピーダンス整合器の内部におけるコンデンサの容量を変更するなどの解決策では、インピーダンス整合器の内部で発熱するなどの問題があり、有効な解決策とはいえない状況である。
【００２７】
本発明は、上記の問題を解決するためのなされたものであり、容易な構成または容易な方法で放電用電極対に高電圧を印加できる高周波プラズマ処理装置および高周波プラズマ処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
上記目的を達成するため、本発明に基づく高周波プラズマ処理装置は、複数の放電用電極対と、高周波電源と上記複数の放電用電極対との間に電気的に接続されたインピーダンス整合器とを備える。上記インピーダンス整合器は、上記複数の放電用電極対に対して電気的に並列に接続された第１可変コンデンサと、上記複数の放電用電極対に対して電気的に直列に接続された第２可変コンデンサとを含み、上記複数の放電用電極対のうち、少なくとも２個の上記放電用電極対が直列に接続された構成を有する。この構成を採用することにより、容易な構成で上記複数の放電用電極対の全体の静電容量を小さく抑えることができ、上記インピーダンス整合器の内部の電圧を抑えた状態で、放電用電極対に高電圧を印加することができる。すなわち、容易な構成で上記放電用電極対に高電圧を印加できる高周波プラズマ処理装置を提供することができる。
【００２９】
上記発明において好ましくは、上記複数の放電用電極対のうち、少なくとも１個の上記放電用電極対に対して、電気的に並列に接続された並列コンデンサを備える。この構成を採用することにより、プラズマ放電の開始に伴う整合ポイントの変化量を抑制することができ、上記プラズマ放電を開始した後のインピーダンスの再整合が容易になる。この結果、安定して上記プラズマ放電を開始することができる。
【００３０】
上記発明において好ましくは、上記並列コンデンサは、未放電時のインピーダンス整合が行なわれる条件において、上記第２可変コンデンサに誘起される電位差に対する上記放電用電極対に誘起される電位差の比の最小値が、上記並列コンデンサが接続されず、かつ、上記放電用電極対が並列に接続された回路における上記電位差の比よりも大きくなるような静電容量を有する。この構成を採用することにより、上記インピーダンス整合器の内部の上記第２可変コンデンサに印加される電圧が高くなって、上記放電用電極対に印加される電圧が低くなることを防止できる。
【００３１】
上記発明において好ましくは、導電性部材と、被処理物を搬送するための搬送手段とを備え、上記複数の上記放電用電極対は、電気的に直列に接続された第１放電用電極対および第２放電用電極対を含み、上記導電性部材は、上記第１放電用電極対の一方の電極および上記第２放電用電極対の一方の電極と離間して対向するように配置され、上記導電性部材は、上記第１放電用電極対の他方の電極および上記第２放電用電極対の他方の電極の機能を有する。上記搬送手段は、上記第１放電用電極対の一方の電極と上記導電性部材との間、および上記第２放電用電極対の一方の電極と上記導電性部材との間に、上記被処理物を搬送するように形成されている。この構成を採用することにより、上記導電性部材を、上記第１放電用電極対の他方の電極および上記第２放電用電極対の他方の電極として用いることができ、より簡単な構成で、直列に接続された上記放電用電極対を形成することができる。
【００３２】
上記発明において好ましくは、上記放電用電極対が、空間的にほぼ並列になるように配置されている。この構成を採用することにより、平板形状の上記被処理物を直線的に搬送しながらプラズマ処理を行なうことができる。また、上記被処理物の上方に上記放電用電極対をほぼ平行に配列することができ、リモートプラズマ方式を採用することができる。この結果、高周波電気回路を上記被処理物の一方の側に形成することができ、上記高周波プラズマ処理装置の装置の構成を簡略化することができる。
【００３３】
上記発明において好ましくは、平板状の上記被処理物を主表面に沿った方向に搬送する搬送手段を備え、上記複数の上記放電用電極対が、互いに離れて、上記被処理物が搬送する方向に沿って配置され、上記複数の放電用電極対でそれぞれ発生するプラズマによるプラズマ処理を、順次連続的に行なえるように形成されている。この構成を採用することにより、１つの上記高周波プラズマ処理装置において、複数のプラズマ処理を行なうことができる。または、それぞれの上記放電用電極対において、同一の条件でプラズマを形成することにより、被処理物に対して処理量を大きくすることができる。
【００３４】
上記発明において好ましくは、上記放電用電極対の電極同士の間に形成するガス雰囲気を、それぞれ独立に制御する機能を有する。この構成を採用することにより、それぞれの上記放電用電極対において、互いに異なるガス雰囲気を形成することができ、１つの高周波電気回路でありながら、異なる複数のプラズマ処理を同時に行なうことができる。また、上記被処理物を搬送することにより、連続的に異なるプラズマ処理を順次行なうことができる。
【００３５】
上記発明において好ましくは、上記放電用電極対の電極同士の間に、反応ガスを含むほぼ１気圧のガスが供給されるように形成されている。大気圧付近の圧力の条件下で、プラズマを発生させる際には上記放電用電極対の静電容量が大きくなるため、本発明の効果が顕著になる。さらに、上記高周波プラズマ処理装置において、大気開放系で用いることにより、上記被処理物の搬送経路の途中に上記高周波プラズマ処理装置を配置することができる。したがって、上記被処理物の搬送ストロークを考慮した大型装置は不要になり、上記大型装置を配置するための領域を別途確保する必要がなくなる。
【００３６】
上記目的を達成するため、本発明に基づく高周波プラズマ処理装置は、被処理物を搬送するための搬送手段と、複数の放電用電極対となるべき複数の一方の電極と、高周波電源と上記複数の一方の電極との間に電気的に接続されたインピーダンス整合器とを備える。上記インピーダンス整合器は、上記複数の放電用電極対に対して電気的に並列に接続された第１可変コンデンサと、上記複数の放電用電極対に対して電気的に直列に接続された第２可変コンデンサとを含む。上記複数の一方の電極は、被処理物の搬送経路に対向するように配置され、上記複数の一方の電極は、導電性を有する上記被処理物または上記被処理物の導電性ホルダと対になって上記放電用電極対が形成されるように配置され、上記複数の一方の電極は、少なくとも２個の上記放電用電極対が直列に接続されるように形成され、上記搬送手段は、上記放電用電極対の電極同士の間隔がほぼ一定になるように、上記被処理物または上記導電性ホルダを搬送できるように形成されている。この構成を採用することにより、導電性を有する上記被処理物または上記被処理物を保持するための上記導電性ホルダと、上記複数の一方の電極とで上記複数の放電用電極対が形成され、容易な構成で上記放電用電極対に高電位を印加できる高周波プラズマ処理装置を提供することができる。また、導電性を有する上記被処理物または上記導電性ホルダが移動することによって、上記被処理物または上記導電性ホルダが、上記一方の電極と対向した時のみ、高周波プラズマを形成することができる。また、上記導電性ホルダが移動することによって、上記被処理物を搬送しながら順次プラズマ処理を行なうことができ、高周波プラズマが発生している領域の面積よりも大きな面積のプラズマ処理を行なうことができる。
【００３７】
上記発明において好ましくは、上記被処理物は、絶縁性材料で形成された下地層と、上記下地層の表面に形成された導電性薄膜とを含む。この構成を採用することにより、上記導電性薄膜が電気的な電極として機能するため、上記導電性薄膜の上方のみに選択的にプラズマを形成することができる。
【００３８】
上記発明において好ましくは、上記被処理物は、絶縁性を有する材料から形成され、上記導電性ホルダは、上記被処理物が配置される表面に凹凸を有する。この構成を採用することにより、上記凹凸のうち、凸の部分に対向する領域と凹の部分に対向する領域との間で電界強度に差が生じる。したがって、プラズマ処理を行なう速度について、領域別に選択性を付与することができる。
【００３９】
上記目的を達成するため、本発明に基づく高周波プラズマ処理方法は、上述の高周波プラズマ処理装置を用いて、上記複数の放電用電極対のうち第１放電用電極対で形成されたプラズマを用いて、表面にレジストが配置された上記被処理物のエッチングを行なう工程と、上記エッチングを行なう工程の後、上記複数の放電用電極対のうち第２放電用電極対で上記レジストの少なくとも一部を除去するアッシングを行なう工程とを含む。この方法を採用することにより、１つの電気回路を有する容易な装置で、薄膜のパターニングのためのエッチングおよびアッシングを同時に行なうことができる。すなわち、エッチング工程に続けて、エッチングに用いたレジストの除去を行なうことができる。
【００４０】
上記目的を達成するため、本発明に基づく高周波プラズマ処理方法は、上述の高周波プラズマ処理装置を用いて、上記導電性薄膜の表面に形成されたレジストを除去する工程を含む。この方法を採用することにより、上記導電性薄膜が他方の電極となるため、上記導電性薄膜の表面に、選択的にプラズマを発生させながら上記レジストを除去することができる。
【００４１】
上記目的を達成するため、本発明に基づく高周波プラズマ処理方法は、上述の高周波プラズマ処理装置を用いて、上記導電性ホルダの凸部に対向する領域を集中的に処理する工程を含む。この方法を採用することにより、上記凸部に対向する領域でのプラズマ処理速度が速くなって、上記凸部に対応する領域を集中的に処理することができる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、容易な構成または容易な方法で放電用電極対に高電圧を印加できる高周波プラズマ処理装置および高周波プラズマ処理方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
（実施の形態１）
（構成）
図１から図６を参照して、本発明に基づく実施の形態１における高周波プラズマ処理装置および高周波プラズマ処理方法について説明する。
【００４４】
図１は、本実施の形態における高周波プラズマ処理装置の概略部分断面図である。本実施の形態においては、被処理物としての基板１１は、絶縁性を有する材料で形成されている。基板１１は、導電性を有する材料から形成された導電性ホルダ３５の表面に配置されている。導電性ホルダ３５は、基板１１の平面形状における縦および横の長さよりもそれぞれが長くなるように形成されている。本実施の形態においては、導電性ホルダ３５は、板状に形成されている。基板１１は、導電性ホルダ３５の主表面に形成された窪み部に配置されている。この窪み部は、基板１１の平面形状に沿うように形成されている。
【００４５】
導電性ホルダ３５は、少なくとも母材に電気経路としての機能する程度に導電性を有する材料が用いられる。たとえば、導電性ホルダ３５は、金属によって形成されている。導電性ホルダ３５は、被処理物としての基板１１などが配置されない表面のうち、プラズマに曝される領域において、誘電体被膜が形成されていることが好ましい。たとえば、誘電体被膜として、溶射法によるアルミナがコーティングされていることが好ましい。
【００４６】
本実施の形態における高周波プラズマ処理装置は、プラズマ処理を行なうために所望のガス雰囲気を形成するための反応容器５を備える。反応容器５の内部には、導電性ホルダ３５を通過させるための搬送経路を形成するための空洞が形成されている。反応容器５は、端面に形成された搬入口８７から導電性ホルダ３５が搬入されて、搬出口８８から導電性ホルダ３５が搬出されるように形成されている。
【００４７】
導電性ホルダ３５の搬送経路の下側には、被処理物を搬送するための搬送手段として、複数の搬送用コロ１０が配置されている。搬送用コロ１０は、円柱状に形成され、等間隔に配置されている。搬送用コロ１０は、矢印９３に示す向きに回転するように形成されている。複数の搬送用コロ１０のうち一部は、反応容器５の内部に配置されている。
【００４８】
搬送用コロ１０は、形成されるべき放電用電極対の電極同士の間隔をほぼ一定に保ちながら、導電性ホルダ３５を搬送するように形成されている。本実施の形態において、搬送手段は、導電性ホルダ３５の主表面に平行な方向に向かって、導電性ホルダ３５が平行移動するように形成されている。
【００４９】
反応容器５には、反応容器５の内部の排気を行なうための排気手段として、配管７３ａおよび排気ポンプ９が接続されている。反応容器５には、導電性ホルダ３５の搬送経路に連通するようにガス排気口７５が形成されている。ガス排気口７５は、配管７３ａに接続され、配管７３ａは、排気ポンプ９に接続されている。
【００５０】
反応容器５において、導電性ホルダ３５が搬送される方向のほぼ中央部分には、絶縁性部材４１が形成されている。絶縁性部材４１は、板状に形成され、導電性ホルダ３５の搬送方向に垂直な方向に延びるように形成されている。すなわち、絶縁性部材４１は、幅方向に長手方向を有するように形成されている。
【００５１】
反応容器５には、反応容器５の内部に所望のガス雰囲気を形成するためのガス供給手段として、配管７１ａおよびガスボンベ７ａが接続されている。反応容器５には、導電性ホルダ３５が搬送される方向におけるほぼ中央部分に、ガス導入管７４が形成されている。ガス導入管７４は、絶縁性を有する部材で形成され、配管７１ａに接続されている。配管７１ａは、ガス流量計８を介して反応ガスや希ガスなどが封入されたガスボンベ７ａに接続されている。ガス排気口７５は、ガス導入管７４と側方の開口（搬入口８７または搬出口８８）との間に配置されている。
【００５２】
このように、本実施の形態におけるプラズマ処理装置は、形成されるべき複数の放電用電極対の電極同士の間に、反応ガスを含むほぼ１気圧のガスが供給されるように形成されている。
【００５３】
本実施の形態においては、ガスボンベ７ａが２つ配置され、それぞれのガスボンベ７ａに、ガス流量計８が接続されている。ガスボンベ７ａには、プラズマ放電を容易に安定した状態で行なうための希ガスと、所望のプラズマ処理を行なうための反応ガスなどが封入されている。希ガスとしては、具体的には、ＨｅまたはＡｒが好適である。特に、準安定状態での寿命が長いＨｅが好適であるが、特にこの形態に限られず、たとえば、Ｎｅ、Ｋｒ、またはＸｅであってもよい。また、反応ガスのみで安定した放電の持続が可能であれば、希ガスが用いられていなくてもよい。
【００５４】
反応ガスは、処理の種類および被処理物の材質などによって適宜変更される。たとえば、有機物を除去するのであれば、これを酸化または灰化するために酸素を用いればよい。Ｓｉまたは酸化Ｓｉのエッチング処理を行なうのであれば、ＣＦ4、ＳＦ6、またはその他のハロゲンを含むガスを用いればよい。さらに、これらの反応ガスに、酸素、水素、またはその他のガスを添加してもよく、行なう処理の種類や被処理物の材質などの応じて適切なガスを選択すればよい。
【００５５】
絶縁性部材４１の主表面において、ガス導入管７４の両側には、複数の放電用電極対となるべき一方の電極として、高電位電極３１および接地電極３２が形成されている。本実施の形態においては、高電位電極３１および接地電極３２は、板状に形成され、それぞれの長手方向が導電性ホルダ３５の搬送方向に対して垂直になるように形成されている。すなわち、基板１１の幅方向（図２における紙面に垂直な方向）に延びるように形成されている。本実施の形態においては、被処理物としての基板１１の幅方向の長さよりも、高電位電極３１および接地電極３２のそれぞれの長手方向の長さの方が長くなるように形成されている。
【００５６】
高電位電極３１および接地電極３２は、インピーダンス整合器２に接続されている。インピーダンス整合器２は、高周波電源１に接続されている。高周波電源１の一方の出力端は、接地８５に接続されている。
【００５７】
図２に、高電位電極３１および接地電極３２の部分の拡大断面図を示す。高電位電極３１および接地電極３２は、被処理物の搬送経路に対向するように配置されている。高電位電極３１の主表面と搬送される基板１１の主表面とはほぼ平行になるように形成され、接地電極３２の主表面と搬送される基板１１の主表面とはほぼ平行になるように形成されている。高電位電極３１と接地電極３２とは、両者を電極対と見たときにコンデンサの静電結合が無視できる程度に十分に離して配置されている。
【００５８】
高電位電極３１および接地電極３２は、導電性ホルダ３５が搬送されてそれぞれの電極に対向するように配置されると、高電位電極３１と導電性ホルダ３５とによって帯状に長い形状を有するコンデンサが形成される。また、接地電極３２と導電性ホルダ３５とによって帯状に長い形状を有するコンデンサが形成される。本実施の形態においては、高電位電極３１と導電性ホルダ３５とによって形成されるコンデンサを第１負荷コンデンサといい、接地電極３２と導電性ホルダ３５とによって形成されるコンデンサを第２負荷コンデンサという。
【００５９】
このように、高電位電極３１は、搬送される導電性ホルダ３５と対になって、第１放電用電極対が形成されるように配置されている。また、接地電極３２は、搬送される導電性ホルダ３５と対になって、第２放電用電極対が形成されるように配置されている。すなわち、高電位電極３１および接地電極３２が、導電性ホルダ３５と対向することにより、２つの放電用電極対が形成される。導電性ホルダ３５は、２つの放電用電極対における他方の電極を兼ねている。このため、形成されるべき２個の放電用電極対は、電気的に直列に接続される構成を有する。
【００６０】
２つの一方の電極と導電性ホルダ３５との間に配置されている絶縁性部材４１は、大気圧プラズマ発生時における誘電体バリアとしての機能を有する。絶縁性部材４１は、たとえば、アルミナ、窒化アルミニウムなどの絶縁性を有する誘電体材料が好適である。
【００６１】
導電性ホルダ３５と絶縁性部材４１と間隙は、第１放電用電極対または第２放電用電極対の空間ギャップになる。安定した大気圧プラズマを発生させるために、この空間ギャップは数ミリ程度が好ましいが、特に制限されるものではなく、処理を行なうプラズマが形成されればよい。
【００６２】
図３に、本実施の形態における高周波プラズマ処理装置の等価電気回路図を示す。高周波電源１は、インピーダンス整合器２に接続され、インピーダンス整合器２は、負荷５０に接続されている。負荷５０は、第１負荷コンデンサ５１ａおよび第２負荷コンデンサ５１ｂを含む。負荷５０は、２つの負荷コンデンサが直列に接続された構成を有する。
【００６３】
インピーダンス整合器２は、高周波電源１に並列に接続された第１可変コンデンサ２３を含む。また、インピーダンス整合器２は、負荷５０に直列に接続された線路抵抗２２、コイル２１および第２可変コンデンサ２４を含む。第１可変コンデンサ２３は、静電容量Ｃaを有し、第２可変コンデンサ２４は、静電容量Ｃbを有する。コイル２１は、コイルインダクタンスＬを有し、線路抵抗２２は、抵抗値Ｒbを有する。
【００６４】
高周波電源１は、高周波を連続的に発生することができるように形成されている。高周波電源１の周波数に関しては、特に制限はなく、たとえば、１３．５６ＭＨｚの周波数に代表されるＲＦ帯の周波数が好適に用いられる。
【００６５】
（作用・効果、高周波プラズマ処理方法）
図１を参照して、ガスボンベ７ａに封入された希ガスや反応ガスを、ガス流量計８によって、適切な量および適切な比で混合して、矢印９１に示すように、配管７１ａを通じて反応容器５の内部に導入する。本実施の形態においては、ガス供給源として、２つのガスボンベ７ａが配置されているが、特にこの形態に限られず、より多くのガスボンベが接続されていても構わない。または、異なるガスが封入されたガスボンベをそれぞれ接続して、ガス流量計で調整しながら混合してもよいし、予め適切な混合が行なわれた混合気体が封入されたガスボンベが接続されていても構わない。
【００６６】
次に、排気ポンプ９を駆動することにより、矢印９２に示すように、配管７３ａを通じて反応容器５の内部を排気する。ガス導入管７４は、高電位電極３１と接地電極３２とに挟まれる領域に配置され、反応容器５のガス排気口７５は、ガス導入管７４と側方の開口（搬入口８７または搬出口８８）との間に配置されている。この構成を採用することにより、矢印９１に示すように連続的に反応ガスを含むガスを反応容器５に導入しながら、矢印９２に示すように連続的に反応容器５の周辺部から排気を行なうことができる。反応容器５の側面の開口から進入した空気は、ガス排気口７５を通って排気される。一方で、ガス導入管７４を通って導入された反応ガスを含むガスは、側方に向かって進行した後にガス排気口７５を通って排気される。この結果、反応容器５の内部において、高電位電極３１および接地電極３２の近傍には、反応ガスを含むガスのガス雰囲気が形成される。また、容易な構成で大気開放された装置構成でありながら、放電を行なうためのガスに対して空気が混入することを防止できる。
【００６７】
本実施の形態におけるプラズマ処理装置は、放電用電極対の電極同士間に、ほぼ１気圧のガスが供給されるように形成されている。この構成を採用することにより、大気圧プラズマのプラズマ処理装置に本発明を適用することができる。また、大気圧プラズマ処理装置は、放電用電極対の静電容量が大きくなる傾向があるため、本発明の効果が顕著になる。さらに、プラズマ処理装置を大気開放系の装置にすることができ、密閉された反応容器などが不要であり、被処理物の搬送経路に本発明のプラズマ処理装置を配置することができる。この結果、高周波プラズマ処理装置を配置するための専用の領域を確保する必要がなくなる。本実施の形態におけるプラズマ処理装置は、大気圧プラズマを形成するプラズマ処理装置であるが、特にこの形態に限られず、減圧雰囲気中でプラズマが形成される装置に対しても本発明を適用することができる。
【００６８】
反応容器５の内部に所望とするガス雰囲気を形成した後に、基板１１を配置した導電性ホルダ３５を搬送する。導電性ホルダ３５の搬送においては、搬送用コロ１０を矢印９３に示す向きに回転することによって搬送する。導電性ホルダ３５は、矢印９４に示すように、主表面が水平方向とほぼ平行になるように搬送される。導電性ホルダ３５は、反応容器５の搬入口８７から搬入され、搬出口８８から搬出される。
【００６９】
高電位電極３１および接地電極３２と導電性ホルダ３５とが互いに対向する状態まで搬送が進行した時点で、高周波電源１からインピーダンス整合器２を介して高周波を投入する。すなわち、高電位電極３１と導電性ホルダ３５、導電性ホルダ３５と接地電極３２とが電気的にコンデンサとして機能するようになった状態で、高周波電源１を投入する。高周波電源１を投入することにより、高電位電極３１と導電性ホルダ３５との間および導電性ホルダ３５と接地電極３２との間でプラズマが形成される。
【００７０】
図２に示すように、高周波は導電性ホルダ３５を介して伝播される。高電位電極３１に投入された高周波は、矢印９５に示すように導電性ホルダ３５の表面近傍に向かった後に、矢印９６に示すように、導電性ホルダ３５の表面近傍を通って接地電極３２に対向する部分に進行する。さらに、矢印９７に示すように、接地電極３２に向かって放電が行なわれる。すなわち、矢印９５〜９７に示すような高周波経路を形成することができる。
【００７１】
本実施の形態においては、導電性ホルダ３５が平板状に形成され、高電位電極３１および接地電極３２が帯状に形成されているため、それぞれの電極に対向する領域において帯状のプラズマが形成される。すなわち、高電位電極３１と導電性ホルダ３５とで形成された第１放電用電極対、および導電性ホルダ３５と接地電極３２とで形成された第２放電用電極対に高電位が誘起され、それぞれの放電用電極対の間隙に所望のガスのプラズマが形成される。
【００７２】
本実施の形態における高周波プラズマ処理装置においては、被処理物を搬送するための搬送手段が形成されているため、基板１１が大型の基板であっても、基板１１を搬送することによって、主表面全体に対してプラズマ処理を行なうことができる。また、発生しているプラズマ領域は、基板１１の処理を行なう領域よりも小さな領域でありながら、基板１１の表面全体に対してプラズマ処理を行なうことができる。
【００７３】
第１放電用電極対と第２放電用電極対とが、空間的にほぼ平行に配置されているため、導電性ホルダ３５を連続的に搬送することによって、第１放電用電極対で形成されたプラズマによる第１プラズマ処理と、第２放電用電極対で形成されたプラズマによる第２プラズマ処理とを連続的に行なうことができる。
【００７４】
また、第１放電用電極対と第２放電用電極対が、空間的にほぼ平行に配置されていることによって、プラズマの中に直接的に基板１１を配置するダイレクト方式のプラズマ処理装置でありながら、高電位電極３１および接地電極３２を反応容器５の上側にともに配置することができ、インピーダンス整合器２への電気的な接続を容易に行なうことができる。この結果、電気的な接続回路の構成が簡単になる。
【００７５】
また、本実施の形態における高周波プラズマ処理装置においては、導電性ホルダ３５が高電位電極３１および接地電極３２に対向するという幾何学的条件を満たした場合にのみプラズマを発生させることができる。その他の状態においては、高周波電源により反応容器５の内部に高周波を投入することができずに、プラズマの発生を防止できる。したがって、たとえば、高周波電源１の「入」または「切」という電気的な制御のみならず、基板１１の搬送という幾何学的な制御も併用して、電力投入を行なうことができる。
【００７６】
たとえば、導電性ホルダ３５が、高電位電極３１および接地電極３２のうち少なくとも一方に対向していない状況においては、高周波回路は形成されずにプラズマは発生しない。この状況は、基板１１が放電用電極対から離れた状態であり、プラズマ処理を意図していないときである。すなわち、プラズマ処理を意図していないときには、幾何的に負荷の高周波回路が形成されないことによって、プラズマの発生を防止して、電気的な誤作動などにより反応容器５の内部にプラズマが発生することを防止できる。
【００７７】
図３において、第１放電用電極対が第１負荷コンデンサ５１ａに対応して、第２放電用電極対が第２負荷コンデンサ５１ｂに対応する。負荷５０は、２つの直列に接続された放電用電極対から形成されている。このように、少なくとも２個の放電用電極対が直列に接続された構成を備えることにより、以下に説明するように、インピーダンス整合器の内部に配置され、負荷に直列に接続されたコンデンサに印加される電圧を小さくしながら、放電用電極対に対して高電圧を印加することができる。
【００７８】
図４〜図６を参照して、複数の放電用電極対が直列に接続された構成の特徴的な効果について詳しく説明する。図４は、放電を行なう負荷の部分の回路図である。それぞれの放電用電極対は、高周波電気回路においてコンデンサの機能を有する。図４（ａ）は、単一の負荷コンデンサ５３ａで負荷が形成された場合を示し、図４（ｂ）および（ｃ）は、負荷コンデンサ５３ａの電極面積を２分割または４分割して形成された、それぞれの負荷コンデンサを直列に接続した場合を示す。図４（ｂ）においては、負荷コンデンサ５４ａ，５４ｂが直列に接続され、図４（ｃ）においては、負荷コンデンサ５５ａ〜５５ｄが、直列に接続されている。
【００７９】
図６に、表面積の総和が同じになるように放電用電極を２分割したときの模式図を示す。図６は、放電用電極と基板との概略平面図である。図６（ａ）に示すように、本実施の形態においては、電極４０ａの幅が基板１１の幅よりも大きくなるように形成されている。基板１１は、矢印９４の向きに搬送される。図６（ｂ）は電極４０ａを２分割したときの平面図であり、電極４０ｂにおける基板１１の搬送方向と平行な方向の長さが電極４０ａの半分になっている。それぞれの電極４０ａ，４０ｂの主表面全体においてプラズマが形成されているため、基板１１が搬送されることにより、２分割された電極４０ｂにおけるプラズマ処理量は、単一の電極４０ａのプラズマ処理量とほぼ同じになる。
【００８０】
図４（ａ）において負荷コンデンサ５３ａは、電極の主表面の大きさが横１６００ｍｍ×縦２００ｍｍ、放電用電極対の間隔が４ｍｍである。負荷コンデンサ５３ａの静電容量は、約７０８．３ｐＦとなる。図４（ｂ）において、負荷コンデンサ５４ａ，５４ｂは、それぞれ、電極の主表面の大きさが横１６００ｍｍ×縦１００ｍｍ、放電用電極対の間隔が４ｍｍであり、１つの負荷コンデンサの静電容量は、約３５４．２ｐＦである。図４（ｃ）においては、電極の主表面の大きさが横１６００ｍｍ×縦５０ｍｍ、放電用電極対の間隔が４ｍｍであり、約１７７．１ｐＦの静電容量になる。図４（ａ）〜（ｃ）においては、電極面積の総和が同じであるため、プラズマ発生領域の大きさは同じとみなすことができる。
【００８１】
ここで、インピーダンス整合器の内部のインピーダンス整合回路は、図３に示す回路構成であるとする。コイル２１のコイルインダクタンスＬは４．０μＨ、線路抵抗２２の抵抗値Ｒbは、０．５Ωとする。高周波電源１としては、周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波を発振できる電源が接続されている。
【００８２】
上記の条件のもとで、５０Ωにインピーダンス整合を行なうための第１可変コンデンサ２３の静電容量Ｃa、および第２可変コンデンサ２４の静電容量Ｃbに関して、等価回路を数値計算することによって、それぞれの静電容量の値を算出した結果を表１に示す。また、それぞれの負荷コンデンサの静電容量を合成した静電容量Ｃzを併せて表１に示す。
【００８３】
【表１】
2006059974.tif 000003
【００８４】
表１に示すように、電極の総面積を同じにした場合、負荷コンデンサを分割して直列に接続することによって、負荷の合成容量が低下する。このため、負荷と直列に接続された第２可変コンデンサの整合ポイントにおける静電容量は、増加する傾向にあることがわかる。また、分割されたそれぞれの負荷コンデンサの静電容量は、分割される前の単一の負荷コンデンサの静電容量よりも小さい。また、第２可変コンデンサと負荷コンデンサとは直列に接続されているため同一の電流が流れる。
【００８５】
以上のことから、放電用電極対が分割されて、直列に接続される構成を採用することにより、単一の負荷コンデンサで負荷を構成する場合と比較して、プラズマが発生する面積が同じでありながら、第２可変コンデンサの両端に誘起される電位差が低下するとともに、個々の負荷コンデンサに誘起される電位差が上昇するという効果を得ることができる。
【００８６】
図５に、上記の条件において図３におけるＰ点に１０ｋＶの電位を印加した場合に、第２可変コンデンサの両端に誘起される電位差と、負荷コンデンサ（２分割直列コンデンサ、４分割直列コンデンサに関しては、個々の負荷コンデンサ）の両端に誘起される電位差の関係を示す。横軸は、単一コンデンサの場合、２分割して直列に接続した負荷コンデンサの場合、４分割して直列に接続したコンデンサの場合をそれぞれ示し、縦軸は電位差を示す。
【００８７】
単一コンデンサの場合には、負荷コンデンサに誘起される電位差に比べて、第２可変コンデンサに誘起される電位差が極めて高い。これに対して、コンデンサを分割して直列に接続することによって、それぞれの負荷コンデンサの電位差は上昇し、第２可変コンデンサの電位差は降下する。この傾向は、負荷コンデンサを２分割した場合よりも４分割に分割した場合の方が大きいことがわかる。
【００８８】
すなわち、負荷コンデンサを分割して直列に接続することによって、処理が行なわれる面積が同じでありながら、それぞれの負荷コンデンサに誘起される電位差の上昇効果と、第２可変コンデンサに誘起される電位差の下降効果との２つの効果を同時に実現することができる。この結果、第２可変コンデンサが、許容電圧を超えて損傷する危険性は低下する。また、負荷コンデンサに誘起される電位差が上昇するために、たとえば、図３におけるＰ点には、極端に高い電位を印加する必要がなくなり、インピーダンス整合器の内部での異常放電の発生や発熱を抑制することができる。
【００８９】
本実施の形態においては、第１放電用電極対および第２放電用電極対は、それぞれの静電容量が互いに同じになるように形成されているが、特にこの形態に限られず、たとえば、放電用電極対における電極の表面積や電極同士の間隔が、第１放電用電極対と第２放電用電極対とで異なっていても構わない。
【００９０】
また、放電用電極対となるべき複数の一方の電極が帯状に形成されているが、特にこの形態に限られず、任意の形状を有する電極に、本発明を適用することができる。すなわち、それぞれの負荷コンデンサの静電容量を異なるものにして、第１放電用電極対におけるプラズマ特性と、第２放電用電極対におけるプラズマ特性とが異なるように放電用電極対を形成しても構わない。このように、所望とするプラズマ処理に応じて、適宜第１放電用電極対と第２放電用電極対との構成を変更しても構わない。
【００９１】
本実施の形態における導電性ホルダ３５は、主表面が基板１１の主表面よりも大きくなるように形成されているが、特にこの形態に限られず、基板１１に対する導電性ホルダの大きさは、上記の幾何学的な制御の効果と、基板１１の表面のプラズマ処理を行なう領域とを勘案して適宜設定すればよい。
【００９２】
たとえば、基板１１の主表面全体に対して、上記の第１プラズマ処理と第２プラズマ処理とを均等に行なう場合には、導電性ホルダ３５の進行方向において基板が配置される領域の前側の部分を長くすることが好ましい。この構成を採用することにより、基板１１がプラズマの領域に到達する前に、高周波放電を開始しておくことができ、基板１１の進行方向にわたって、均一にプラズマ処理を行なうことができる。また同時に、進行方向における基板が配置される領域の後側の導電性ホルダ３５の長さも十分長くすることが好ましい。すなわち、搬送方向における前側と後側に、プラズマ放電の予備放電領域として、第１放電用電極対および第２放電用電極対が形成される程度に広い領域が形成されていることが好ましい。
【００９３】
さらに、本実施の形態においては、導電性ホルダの表面に基板を配置したが、特にこの形態に限られず、基板が導電性を有していれば、導電性ホルダを用いずに基板のみを搬送しても構わない。この場合には、高電位電極と基板とが第１放電用電極対となり、基板と接地電極とが第２放電用電極対になる。
【００９４】
本発明において、「導電性を有する」とは、高周波電気経路として機能する程度に導電性を有していればよい。たとえば、高周波電源の動作周波数に対する基板の表皮厚み以上に基板が厚ければ、その基板は導電性を有していると判断できる。
【００９５】
また、本実施の形態における導電性を有する基板には、表面に上記の導電性を有する薄膜が形成されているものも含む。導電性を有する薄膜は、たとえば基板の搬送方向にライン状にパターンが形成されていても、高周波電気回路が形成される。したがって、ガラス基板などの主表面に高周波回路が形成されるように、パターニングが行なわれた導電性薄膜が形成され、さらに、導電性薄膜の表面上にレジストが配置されている場合には、上記のパターニングが行なわれた導電性薄膜の上の領域にプラズマを発生させることができる。この装置および方法により、効率的にレジストのアッシング処理などのプラズマ処理を行なうことができる。
【００９６】
本実施の形態においては、被処理物としての基板が導電性ホルダの窪み部の平坦な表面に配置されているが、特にこの形態に限られず、被処理物が絶縁性を有する材料から形成され、導電性ホルダにおいて被処理物が配置される表面に凹凸が形成されていても構わない。この構成を採用することにより、凹凸に応じて、各領域ごとに形成される電界強度が異なって、凹の領域で行なわれるプラズマ処理と、凸の領域で行なわれるプラズマ処理との領域の選択性を付与することができる。
【００９７】
また、被処理物としては、絶縁性材料で形成された下地層と、下地層の表面に形成された導電性薄膜とを含む構造であっても構わない。この構成を採用することにより、導電性薄膜が、電気的な電極として機能するため、導電性薄膜の表面上のみに、選択的にプラズマを発生させることができ、選択的にプラズマ処理を行なうことができる。
【００９８】
図３に示すように、本実施の形態におけるインピーダンス整合器は、線路抵抗、コイル、および第２可変コンデンサとが負荷に対して直列に接続され、第１可変コンデンサが負荷に対して並列に接続されている。インピーダンス整合器としては、特にこの形態に限られず、リアクタンス調整用の可変コンデンサが負荷に対して直列に接続されているインピーダンス整合器であれば、本発明に適用することができる。
【００９９】
（実施の形態２）
（構成）
図７を参照して、本発明に基づく実施の形態２における高周波プラズマ処理装置および高周波プラズマ処理方法について説明する。
【０１００】
図７は、本実施の形態における高周波プラズマ処理装置の概略部分断面図である。反応容器６の内部に被処理物が搬送されるように搬送手段が配置され、反応容器６にガス供給手段と排気手段とが接続されていることは、実施の形態１における高周波プラズマ処理装置と同様である。
【０１０１】
本実施の形態における高周波プラズマ処理装置は、放電用電極対が反応容器６に固定された構成を備える。反応容器６は、遮蔽板８１によって囲まれた電極室を含む。電極室は箱型に形成され、反応容器６の上部に配置されている。
【０１０２】
遮蔽板８１で囲まれた電極室の内部には、高電位電極３３、接地電極３４および第２中間電極３６ｂが配置されている。それぞれの電極は、絶縁性部材４２で互いに電気的に絶縁され、さらに、絶縁性部材４２を介して反応容器６に固定されている。第２中間電極３６ｂと遮蔽板８１との間には、絶縁性部材４５が配置され、第２中間電極３６ｂが反応容器６に固定されている。
【０１０３】
第２中間電極３６ｂは、２つの突起部を有し、２つの突起部は、高電位電極３３および接地電極３４と同じ側を向くように形成されている。すなわち、被処理物としての基板１１の搬送経路に向かうように形成されている。２つの突起部は、互いに離れるように配置されている。本実施の形態においては、基板１１の搬送経路に向かう側において、高電位電極３３の表面、第２中間電極３６ｂの２つの突起部のそれぞれの表面、および接地電極３４の表面が、同一平面状になるように形成されている。すなわち、それぞれの電極の表面と基板１１との距離が、ほぼ同じになるように形成されている。
【０１０４】
反応容器６の内部において、高電位電極３３および第２中間電極３６ｂの一方の突起部に対向するように、第１中間電極３６ａが形成されている。第１中間電極３６ａは、絶縁性部材４６を介して、反応容器６に固定されている。本実施の形態においては、第１中間電極３６ａは、平板状に形成されている。第１中間電極３６ａは、基板１１の搬送方向に垂直な方向に延びるように帯状に形成されている。第１中間電極３６ａは、図７における紙面の垂直方向に長手方向を有するように形成されている。第１中間電極３６ａは、高電位電極３３および第２中間電極３６ｂの一方の突起部に対して、一定の間隔をあけて配置されている。第１中間電極３６ａは、高電位電極３３または第２中間電極３６ｂとの間に、基板１１を通すことができるように配置されている。
【０１０５】
反応容器６の内部において、接地電極３４および第２中間電極３６ｂの他方の突起部に対向するように、第３中間電極３６ｃが形成されている。第３中間電極３６ｃは、絶縁性部材４６を介して反応容器６に固定されている。第３中間電極３６ｃは、第１中間電極３６ａと同様に、第２中間電極３６ｂの他方の突起部および接地電極３４に対して、一定の間隔をあけて、帯状に形成されている。
【０１０６】
このように、高電位電極３３、第２中間電極３６ｂ、および接地電極３４は、基板１１の搬送経路の上側に配置され、第１中間電極３６ａおよび第３中間電極３６ｃは、基板１１の搬送経路の下側に配置されている。
【０１０７】
本実施の形態における高周波プラズマ処理装置においては、高電位電極３３と第１中間電極３６ａとで第１放電用電極対が形成され、第１中間電極３６ａと第２中間電極３６ｂの一方の突起部とで第２放電用電極対が形成されている。また、第２中間電極３６ｂの他方の端部と第３中間電極３６ｃとで第３放電用電極対が形成され、第３中間電極３６ｃと接地電極３４とで第４放電用電極対が形成されている。それぞれの放電用電極対は、直列に接続されている。それぞれの放電用電極対は、空間的に並列に配置されている。
【０１０８】
本実施の形態における高電位電極、接地電極、第１〜第３中間電極は、導電性を有する部材で形成され、それぞれの表面が溶射法によってアルミナ被膜が形成されている。第１〜第３中間電極は、インピーダンス整合器に接続されておらず、電極になる導電性部材として形成されている。
【０１０９】
反応容器６の遮蔽板８１にはガス導入口７６が形成され、電極室の内部に反応ガスなどのガスが導入されるように形成されている。ガス導入口７６には配管７１ａが接続され、配管７１ａにはガスボンベ７ａが接続されている。また、絶縁性部材４２には、ガス導入スリット７７が形成され、ガス導入スリット７７を通じて、基板の搬送経路に向かってガスが導入されるように形成されている。
【０１１０】
ガス導入スリット７７の外側の側方において、反応容器６にはガス排気口７５が形成されている。本実施の形態において、ガス排気口７５は、放電用電極対から離れた位置に配置されている。ガス排気口７５は、ガス導入スリット７７と反応容器６の側面の開口（搬入口８７および搬出口８８）との間に配置されている。ガス排気口７５は、配管７３ａに接続され、配管７３ａは、排気ポンプ９に接続されている。
【０１１１】
その他の構成については、実施の形態１における高周波プラズマ処理装置と同様であるので、ここでは説明を繰返さない。
【０１１２】
（作用・効果、高周波プラズマ処理方法）
初めに、ガスボンベ７ａからガス流量計８および配管７１ａを通じて、反応容器６の内部に希ガスや反応ガスなどのガスを導入する。導入されるガスは、絶縁性部材４２に形成されたガス導入スリット７７を通って、基板１１の搬送経路を含む空間に充填される。一方で、排気ポンプ９を駆動することにより、配管７３ａおよびガス排気口７５を通じて、反応容器６の内部の排気が行なわれる。連続的にガスの導入およびガスの排気を行なうことによって、放電用電極対に挟まれている領域を、所望のガス雰囲気にすることができる。搬入口８７および搬出口８８から進入する空気は、ガス排気口７５から排気される。
【０１１３】
次に、高周波電源１を投入することにより、高周波を電極同士の間に投入してプラズマを発生させる。本実施の形態においては、高電位電極３３と第１中間電極３６ａとの間、第１中間電極３６ａと第２中間電極３６ｂの一方の突起部との間、第２中間電極３６ｂの他方の突起部と第３中間電極３６ｃとの間、および第３中間電極３６ｃと接地電極３４との間にプラズマが発生する。
【０１１４】
次に、ガラス基板のような絶縁性を有する基板１１を搬送用コロ１０を矢印９３の向きに回転させることによって搬送する。基板１１がプラズマの形成されている領域を通ることにより、所望とするプラズマ処理を行なうことができる。
【０１１５】
なお、基板が導電性を有する場合には、基板自体が負荷コンデンサの電極として機能する。たとえば、高電位電極と基板との静電結合が生じ、基板と第１中間電極との間に静電結合が生じる。このように、基板が導電性を有する場合には多様な回路構成が形成される。したがって、被処理物として導電性を有する基板を用いる場合には、多様な回路構成を適宜考慮して動作させる必要がある。
【０１１６】
本実施の形態における高周波プラズマ処理装置のように、少なくとも２個の放電用電極対が直列に接続された構成を有することによって、容易な構成で、放電用電極対に高電圧を印加することができる高周波プラズマ処理装置を提供することができる。
【０１１７】
本実施の形態においては、電気的に直列に接続された第１放電用電極対および第２放電用電極対を含む。それぞれの放電用電極対の一方の電極として、高電位電極および第２中間電極が形成されている。第１放電用電極対および第２放電用電極対の他方の電極として、第１中間電極が形成されている。搬送手段は、第１放電用電極対の電極同士の間および、第２放電用電極対の電極同士の間に、被処理物としての基板を搬送するように形成されている。この構成を採用することにより、少ない部品点数で直列に接続された複数の放電用電極対を形成することができる。
【０１１８】
また、本実施の形態においては、それぞれの放電用電極対が、空間的にほぼ並列に配置されている。この構成を採用することにより、平板形状の被処理物を搬送しながらプラズマ処理を行なうことができ、大きな被処理物に対してもプラズマ処理を行なうことができる。
【０１１９】
また、本実施の形態においては、放電用電極対が互いに離れて被処理物が搬送される方向に沿って配置され、複数の放電用電極対でそれぞれ発生するプラズマによるプラズマ処理を、順次連続的に行なえるように形成されている。この構成を採用することにより、それぞれの放電用電極対で発生するプラズマの条件を同一にすれば、２倍の処理を行なうことができる。また、意図的に放電用電極対の電極の大きさや電極同士の間隔を変えて、プラズマ特性の異なる２種類のプラズマ処理を行なうことができる。
【０１２０】
その他の作用、効果および高周波プラズマ処理方法については、実施の形態１と同様であるので、ここでは説明を繰返さない。
【０１２１】
（実施の形態３）
（構成）
図８を参照して、本発明に基づく実施の形態３における高周波プラズマ処理装置および高周波プラズマ処理方法について説明する。
【０１２２】
図８は、本実施の形態における高周波プラズマ処理装置の概略部分断面図である。反応容器６に電極室を取囲むように遮蔽板８１が配置されていることは、実施の形態２における高周波プラズマ処理装置と同様である。反応容器６の内部に被処理物が搬送されるように搬送手段が形成されていることも、実施の形態２における高周波プラズマ処理装置と同様である。
【０１２３】
本実施の形態においては、放電用電極対の全ての電極が、基板１１の搬送経路の一方の側に配置されている。本実施の形態における高周波プラズマ処理装置は、高電位電極３７、中間電極３９ａ〜３９ｃ、および接地電極３８を含む。それぞれの電極は、板状に形成され、主表面同士が互いに対向するように配置されている。また、それぞれの電極は、基板１１の搬送方向に垂直な方向に延びるように形成されている。それぞれの電極は、絶縁性部材４３によって反応容器６に固定されている。それぞれの電極同士は、絶縁性部材４３によって電気的に絶縁されている。それぞれの電極は、一定の間隔を空けて配置されている。
【０１２４】
本実施の形態においては、高電位電極３７と中間電極３９ａとで第１放電用電極対が形成され、中間電極３９ａと中間電極３９ｂとで第２放電用電極対が形成されている。同様に、中間電極３９ｂと中間電極３９ｃとによって第３放電用電極対が形成され、中間電極３９ｃと接地電極３８とで第４放電用電極対が形成されている。高電位電極３７および接地電極３８には、インピーダンス整合器２に接続されている。
【０１２５】
遮蔽板８１には、ガス導入口７６が形成され、電極室の内部に反応ガスを導入できるように形成されている。絶縁性部材４３において、それぞれの電極同士の間には、ガス導入スリット７８が形成されている。ガス導入スリット７８は、スリット状に形成されている。ガス導入スリット７８は、２つの電極に挟まれるように配置され、高周波が印加されるように形成されている。ガス導入スリット７８は、絶縁性部材４３の上面から下面まで貫通するように形成されている。ガス導入スリット７８は、それぞれの電極の平面形状に沿うように形成されている。
【０１２６】
その他の構成については、実施の形態２における高周波プラズマ処理装置と同様であるので、ここでは説明を繰返さない。
【０１２７】
（作用・効果、高周波プラズマ処理方法）
本実施の形態における高周波プラズマ処理装置においては、ガスボンベ７ａから反応ガスを含むガスを導入して、ガス排気口７５から排気を行なうことによって、ガス導入スリット７８の内部および電極が形成されている領域の真下の領域を、所望のガス雰囲気にすることができる。
【０１２８】
次に、高周波電源１を投入することによりプラズマを形成する。第１〜第４放電用電極対において、放電用電極対に挟まれるガス導入スリットに流れるガスがプラズマ状態になる。すなわち、プラズマは、それぞれの電極に挟まれた領域のうち、ガス導入スリットの内部に形成される。
【０１２９】
プラズマ状態になったガスは、供給されるガスの流れに沿って、基板１１の搬送経路に向かって噴射される。すなわち、それぞれのガス導入スリット７８の出口から、プラズマが放出される。この状態で、基板１１が搬送される。それぞれのガス導入スリット７８から噴射されたプラズマが基板１１に当たることによって、基板１１の表面の処理が行なわれる。
【０１３０】
このように、ガス流経路を兼ねるそれぞれの放電用電極対のギャップ内にプラズマが発生して、プラズマによって形成された反応ガスの活性種がガス流に沿って被処理物へ噴射されることによって所望のプラズマ処理を行なうことができる。
【０１３１】
本実施の形態における高周波プラズマ処理装置は、被処理物から離れた位置に配置された放電用電極対で形成したプラズマを被処理物に向かって噴射する、いわゆるリモートプラズマ方式を採用している。この構成を採用することにより、高周波電気回路を被処理物の搬送経路の片側に配置することができ、装置の構成を簡単にすることができる。たとえば、図８において、基板の搬送経路の下側に、高周波電気回路を形成する必要がなく、装置の構成を簡単にすることができる。
【０１３２】
その他の作用、効果および高周波プラズマ処理方法については、実施形態２と同様であるのでここでは説明を繰返さない。
【０１３３】
（実施の形態４）
（構成）
図９を参照して、本発明に基づく実施の形態４における高周波プラズマ処理装置および高周波プラズマ処理方法について説明する。
【０１３４】
図９は、本実施の形態における高周波プラズマ処理装置の概略部分断面図である。反応容器５の内部に被処理物を搬送できるように搬送手段が配置されていることは、実施の形態１におけるプラズマ処理装置と同様である。反応容器５に、搬入口８７および搬出口８８が形成され、基板が配置された導電性ホルダ３５が反応容器５の内部を通るように形成されていることも、実施の形態１における高周波プラズマ処理装置と同様である。
【０１３５】
本実施の形態においては、放電を行なうための電極の構成が、実施の形態１における高周波プラズマ処理装置と異なる。本実施の形態における高電位電極２７および接地電極２８は、円柱状に形成され、円柱状の軸を中心軸として回転自在になるように形成されている。それぞれの電極は、金属材料で形成され、表面には誘電体被膜が形成されている。
【０１３６】
高電位電極２７は、矢印９８に示す向きに回転するように形成され、接地電極２８は、矢印９９に示す向きに回転するように形成されている。それぞれの電極は、基板１１と対向する側において、反応容器５の外側に向かって回転するように形成されている。高電位電極２７は、導電性ホルダ３５から一定の距離をあけるように配置され、高電位電極２７と導電性ホルダ３５とで、第１放電用電極対が形成される。また、接地電極２８は、導電性ホルダ３５から一定の距離をあけるように配置され、接地電極２８と導電性ホルダ３５とで、第２放電用電極対が形成される。
【０１３７】
高電位電極２７および接地電極２８は、絶縁性部材４４を介して互いに電気的に絶縁されている。また、高電位電極２７および接地電極２８は、高電位電極２７と接地電極２８とによって静電結合部が形成されないように、十分に離れて配置されている。第１放電用電極対と第２放電用電極対とは導電性ホルダ３５を介して接続された構成を有する。このように第１放電用電極対と第２放電用電極対とが直列に接続された構成を有するように、高電位電極２７と接地電極２８とが形成されている。
【０１３８】
高電位電極２７において基板１１の搬送経路に向かう側と反対側には、電気経路部材２５が配置され、接地電極２８における基板１１の搬送経路に向かう側と反対側には、電気経路部材２６が形成されている。電気経路部材２５，２６は、それぞれが、高電位電極２７の曲面または接地電極２８の曲面に沿うように、断面が円弧状に形成されている部分を含む。電気経路部材２５，２６は、インピーダンス整合器２に電気的に接続されている。
【０１３９】
反応容器５は、絶縁性部材４４を含み、高電位電極２７および接地電極２８は、絶縁性部材４４に支持されている。絶縁性部材４４は、それぞれの電極を取囲むように形成されている。絶縁性部材４４において、それぞれの電極の周りの搬送経路に対向する部分は、高電位電極２７の曲面または接地電極２８の曲面に沿うように、断面形状が円弧状に形成されている。絶縁性部材４４において、高電位電極２７と接地電極２８とが基板に対向する部分には、開口部が形成されている。すなわち、反応ガスを含むガスが導電性ホルダの搬送経路に向かって噴射されるように形成されている。
【０１４０】
絶縁性部材４４は平面的な部分を含み、平面的な部分と基板１１との主表面は、互いに平行になるように形成されている。また、平面的な部分と基板１１との間隙は、十分に小さくなるように形成されている。特に、第１放電用電極対と第２放電用電極対との間の領域において、絶縁性部材４４と基板１１との距離が十分に小さくなるように形成されている。
【０１４１】
高電位電極２７および接地電極２８の周りの空間には、ガス供給手段およびガス排気手段が接続されている。本実施の形態において、ガス供給手段は、ガスボンベ７ａ，７ｂ、ガス流量計８、および配管７１ａ，７１ｂを含む。また、ガス排気手段は、配管７３ａ，７３ｂ、および排気ポンプ９を含む。
【０１４２】
絶縁性部材４４の高電位電極２７の周りを取り囲むように形成された部分には、ガス導入口７９ａおよびガス排気口８０ａが形成されている。ガス導入口７９ａおよび電気経路部材２５は、高電位電極２７の断面形状である円の接線方向にガスが流れるように形成されている。ガス排気口８０ａおよび電気経路部材２５は、高電位電極２７の断面形状である円の接線方向にガスが流れるように形成されている。
【０１４３】
ガス導入口７９ａには、配管７１ａを介してガスボンベ７ａが接続されている。ガス排気口８０ａには、配管７３ａを介して排気ポンプ９が接続されている。このように、導入されるガスが、ガス導入口７９ａから導入され、矢印９８に示す高電位電極２７の回転方向に沿って流れ、ガス排気口８０ａから排気されるように形成されている。
【０１４４】
接地電極２８の周りの空間に接続されているガス供給手段およびガス排気手段も、高電位電極の周りの空間に接続されているものと同様に形成されている。ガス導入口７９ｂおよびガス排気口８０ｂは、絶縁性部材４４の接地電極２８の周りを取り囲むように形成された部分に形成されている。電気経路部材２６は、接地電極２８の断面形状である円の接線方向にガスが流れるように配置されている。ガス導入口７９ｂには、配管７１ｂを介してガスボンベ７ｂが接続され、ガス排気口８０ｂには、配管７３ｂを介して排気ポンプ９が接続されている。電気経路部材２６、ガス導入口７９ｂ、およびガス排気口８０ｂは、導入されるガスが接地電極２８の回転方向に沿って流れるように形成されている。
【０１４５】
電気経路部材２５，２６は、金属からなる部材で形成されている。高電位電極２７と電気経路部材２５とは、静電結合によって電気的に接続されている。また、接地電極２８と電気経路部材２６とは、静電結合によって電気的に接続されている。これらの静電結合部において、プラズマ放電が生じることは意図されていない。これらの静電結合部は、静電容量が大きくなるように形成され、誘起される電位差が小さくなるように形成されている。本実施の形態においては、電気経路部材２５，２６に、それぞれの回転する電極に沿うように曲面の部分が形成され、それぞれの電極と電気経路部材２５，２６とが、狭い間隔で配置されている。
【０１４６】
このように、本実施の形態においては、高電位電極２７と導電性ホルダ３５とが形成する第１放電用電極対の間隙の部分に所望のガス雰囲気を形成するためのガス供給手段およびガス排気手段が接続され、接地電極２８と導電性ホルダ３５とが形成する第２放電用電極対の間隙に所望のガス雰囲気を形成するためのガス供給手段およびガス排気手段が接続されている。それぞれの電極に対するガス供給手段およびガス排気手段は、互いに独立に形成され、それぞれの放電用電極対の電極間同士の間に形成されるガス雰囲気が独立に制御できるように形成されている。
【０１４７】
その他の構成については、実施の形態１と同様であるのでここでは説明は繰返さない。
【０１４８】
（作用・効果、高周波プラズマ処理方法）
本実施の形態におけるプラズマ処理装置においては、高電位電極２７と導電性ホルダ３５とで第１放電用電極対が形成され、接地電極２８と導電性ホルダ３５とで、第２放電用電極対が形成される。すなわち、導電性ホルダ３５が、矢印９４に示すように搬送用コロ１０によって搬送されることにより、放電を行なうための放電用電極対が形成される。
【０１４９】
第１放電用電極対に対しては、ガスボンベ７ａに封入されたガスが、ガス導入口７９ａ、および電気経路部材２５と絶縁性部材４４とによって挟まれたガス流路を通って、第１放電用電極対の間隙の部分に導入される。すなわち、高電位電極２７と導電性ホルダ３５または基板１１との間に導入される。導入されたガスは、主にガス排気口８０ａを通って排気ポンプ９によって排気される。第１放電用電極対の電極同士の間に、第１プラズマ処理を行なうためのガス雰囲気が形成される。
【０１５０】
第２放電用電極対に対しては、ガスボンベ７ｂに封入されたガスが、ガス導入口７９ｂ、および電気経路部材２６と絶縁性部材４４とによって挟まれたガス流路を通って、第２放電用電極対の間隙の部分に導入される。導入されたガスは、主にガス排気口８０ｂを通って排気ポンプ９によって排気される。第２放電用電極対の電極同士の間に、第２プラズマ処理を行なうためのガス雰囲気が形成される。
【０１５１】
このように、本実施の形態においては、複数の放電用電極対となるべき一方の電極が、互いに離れて被処理物が搬送される方向に沿って配置され、複数の放電用電極対でそれぞれ発生するプラズマによるプラズマ処理を連続的に行なえるように形成されている。この構成を採用することにより、たとえば、同一のプラズマ処理を複数回連続して行なうことができる。または、異なるプラズマ処理を一度に行なうことができる。
【０１５２】
第１放電用電極対と第２放電用電極対との間の領域において、絶縁性部材４４と基板１１との間隙は、十分に小さくなるように形成されている。このため、第１放電用電極対の間隙に形成されるガス雰囲気と、第２放電用電極対の間隙に形成されるガス雰囲気とを異なるものにすることができ、それぞれの放電用電極対におけるガス雰囲気を互いに独立して制御することができる。
【０１５３】
また、本実施の形態においては、高電位電極２７および接地電極２８は、円柱形状に形成され、該円柱形状の軸を回転軸にしてガスが流れる向きに沿って回転するように形成されている。この構成を採用することにより、大気圧近辺の高濃度のガスは、それぞれの電極の円柱形状の側面の部分に引きずられて、効果的に第１放電用電極対の間隙の部分または第２放電用電極対の間隙の部分に供給されるとともに、この間隙の部分から排気される。この結果、放電用電極対の電極同士の間に安定したガス雰囲気を形成することができる。
【０１５４】
次に、本実施の形態における高周波プラズマ処理装置を用いて、互いに異なるプラズマ処理を同時に行なう例について説明する。図１０に、処理を行なう基板の概略断面図を示す。図１０（ａ）は、本実施の形態におけるプラズマ処理を行なう前の基板の断面図であり、（ｂ）は、第１放電用電極対を通過した後の基板の概略断面図、（ｃ）は、第２放電用電極対を通過した後の概略断面図である。
【０１５５】
図１０（ａ）に示すように、本実施の形態において、基板は、基板母材１１ａの表面全体に形成された薄膜１１ｂと、薄膜１１ｂを所定のパターン形状にするためのレジスト１１ｃとを含む。レジスト１１ｃは、フォトリソグラフィ法によって形成され、薄膜１１ｂを残すべき領域に形成されている。この基板に対して、本実施の形態におけるプラズマ処理装置によって、薄膜１１ｂのエッチングとレジスト１１ｃのアッシングとを同時に行なう。
【０１５６】
図９を参照して、基板１１は、導電性ホルダ３５の表面に配置されている。導電性ホルダ３５は、矢印９４に示す向きに搬送される。ガスボンベ７ａには、薄膜１１ｂのエッチングを行なうためのガスが封入されている。ガスボンベ７ｂには、レジスト１１ｃのアッシングを行なうためのガスが封入されている。第１放電用電極対に供給するガスとしては、薄膜１１ｂがＳｉ薄膜であれば、たとえばＣＦ4を主成分とする反応ガスと希ガスとの混合ガスを用いればよい。ガスボンベ７ａは、このガスが封入されたものを用いればよい。また、第２放電用電極対に供給する反応ガスとしては、たとえば酸素を主成分とする反応ガスと希ガスとの混合ガスを用いればよい。ガスボンベ７ｂとしては、このガスが封入されたものを用いればよい。
【０１５７】
第１放電用電極対としての高電位電極２７と導電性ホルダ３５との間には、エッチングを目的としたガス雰囲気が形成され、第２放電用電極対としての接地電極２８と導電性ホルダ３５との間には、アッシングを目的としたガス雰囲気が形成される。
【０１５８】
この条件において、高周波を投入して基板１１に対してプラズマ処理を行なう。基板１１が第１放電用電極対に形成されているプラズマ中を通ることによって、図１０（ｂ）に示すように、薄膜１１ｂのエッチング処理を行なうことができる。すなわち、レジスト１１ｃをマスクにして、薄膜１１ｂのパターニングを行なうことができる。また、続けて、基板１１が第２放電用電極対に形成されているプラズマの中を通ることによって、図１０（ｃ）に示すように、レジスト１１ｃのアッシング処理を行なうことができる。
【０１５９】
このように、本実施の形態における高周波プラズマ処理装置は、異なる高周波プラズマ処理を順次連続的に行なうことができる。また、高周波プラズマ処理装置の単一の高周波電源から供給される高周波電力によって、複数の異なるプラズマ処理を一度に行なうことができる。
【０１６０】
本実施の形態においては、放電用電極対が２個形成されているが、特にこの形態に限られず放電用電極対はより多くでも構わない。また、本実施の形態においては、エッチング処理とアッシング処理とを行なう高周波プラズマ処理方法について説明を行なったが、特にこの形態に限られず、任意のプラズマ処理に本発明を適用することができる。
【０１６１】
その他の作用、効果および高周波プラズマ処理方法については、実施形態１と同様であるのでここでは説明を繰返さない。
【０１６２】
（実施の形態５）
（構成）
図１１から図１７を参照して、本発明に基づく実施の形態５における高周波プラズマ処理装置および高周波プラズマ処理方法について説明する。
【０１６３】
図１１は、本実施の形態における高周波プラズマ処理装置の概略部分断面図である。高電位電極３１および接地電極３２が形成され、高電位電極３１と導電性ホルダ３５とで第１放電用電極対が形成され、導電性ホルダ３５と接地電極３２との間で、第２放電用電極対が形成されることは、実施の形態１における高周波プラズマ処理装置と同様である。反応容器５の内部に被処理物が搬送されるように搬送手段が形成されていることも、実施の形態１におけるプラズマ処理装置と同様である。
【０１６４】
本実施の形態においては、直列に接続された複数の放電用電極対に対して、電気的に並列に接続された並列コンデンサ１５を備える。並列コンデンサ１５は、インピーダンス整合器２と複数の放電用電極対との間に接続されている。
【０１６５】
図１２に、本実施の形態における高周波プラズマ処理装置の等価電気回路図を示す。インピーダンス整合器２の内部の回路構成は実施の形態１と同様である。電気回路図において、負荷５０は、第１負荷コンデンサ５１ａおよび第２負荷コンデンサ５１ｂを含む。第１負荷コンデンサ５１ａは第１放電用電極対に対応し、第２負荷コンデンサ５１ｂは第２放電用電極対に対応する。
【０１６６】
また、第１放電用電極対によって形成されたプラズマ放電状態におけるプラズマの電気抵抗を第１負荷抵抗５５ａとして表わしている。同様に、第２放電用電極対のプラズマ放電状態におけるプラズマの電気抵抗を第２負荷抵抗５５ｂとして表わしている。第１負荷抵抗５５ａおよび第２負荷抵抗５５ｂは、それぞれが負荷コンデンサに対して並列に接続される。
【０１６７】
本実施の形態における並列コンデンサは、未放電時のインピーダンス整合が行なわれる条件において、複数の放電用電極対に対して電気的に直列に接続されたインピーダンス整合器の第２可変コンデンサに誘起される電位差に対する放電用電極対に誘起される電位差の比の最小値が、並列コンデンサが接続されず、かつ、放電用電極対が並列に接続された回路における電位差の比よりも大きくなるような静電容量を有する。
【０１６８】
すなわち、並列コンデンサは、未放電時において、
Ｋ０＝（負荷コンデンサが並列に接続され、並列コンデンサが接続されていない場合に、負荷コンデンサに誘起される電位差）／（第２可変コンデンサに誘起される電位差）
Ｋ１＝（負荷コンデンサが直列に接続され、並列コンデンサが接続された場合に、負荷コンデンサに誘起される電位差）／（第２可変コンデンサに誘起される電位差）
と定数Ｋ０、Ｋ１を定めたときに、直列に接続された全ての負荷コンデンサのＫ１に対してＫ１＞Ｋ０となるような静電容量を有するように形成されている。
【０１６９】
本実施の形態においては、コイル２１のコイルインダクタンスＬを４．０μＨ、線路抵抗２２の抵抗値Ｒbを０．５Ωに設定した。また、第１放電用電極対および第２放電用電極対は、同一形状であるとした。第１負荷コンデンサ５１ａおよび第２負荷コンデンサ５１ｂの電極サイズは、横１６００ｍｍ×縦１００ｍｍ、放電用電極対の電極同士の間隔は４ｍｍであるとした。算出されるそれぞれの負荷コンデンサの静電容量は、約３５４．２ｐＦである。高周波電源１としては、１３．５６ＭＨｚの高周波を発振するものを用いた。
【０１７０】
また、放電用電極対に関して、抵抗値に（（電極面積）／（電極対の間隔））を掛けた値を「規格化抵抗」と定義する。以下は、規格化抵抗を使用して説明する。規格化抵抗は、比抵抗と同一の次元を有するパラメータであり、電極面積や電極対同士の間隙とは無関係に、導電性の大きさを表わす。規格化抵抗が極度に大きい値であれば、負荷は負荷コンデンサのみによって支配され、プラズマが形成されていない未放電の状態と等価である。以下の説明においては、規格化抵抗が１０20Ωｍ以上の場合を、プラズマ未放電の状態として扱っている。
【０１７１】
その他の構成については、実施の形態１と同様であるので、ここでは説明を繰返さない。
【０１７２】
（作用・効果、高周波プラズマ処理方法）
図１２を参照して、並列コンデンサを有しない回路系において生じる問題点を説明する。放電を行なうために高電力が投入されると、規格化抵抗は低下する。プラズマ未放電時（規格化抵抗が１０20Ωｍであるとき）には、第１可変コンデンサ２３の静電容量Ｃaが２３５９．２ｐＦ、第２可変コンデンサ２４の静電容量Ｃbが４３．５４４ｐＦでインピーダンス整合が成立する。負荷５０のそれぞれの負荷コンデンサには高電位を印加することができる。次に、プラズマが発生した状態を検討する。具体的には、インピーダンス整合器の内部の電気特性は変化させない状態で、規格化抵抗が低下した結果について説明する。
【０１７３】
図１３および図１４に、インピーダンス整合器の入力端におけるインピーダンスの周波数の依存性を示す。図１３は、インピーダンス実数部の周波数の依存性を示している。規格化抵抗が大きな場合には、インピーダンス実数部が、１３．５６ＭＨｚ近傍にピークを有することがわかる。規格化抵抗が減少するとともに、上記のピークの値は小さくなっていく。さらに、規格化抵抗が減少すれば、上記のピークの周波数が急激に低周波の側へと移行することがわかる。これは、負荷インピーダンスが、容量性が支配的な状況から抵抗性が支配的な状況へと変化するためと考えられる。
【０１７４】
このようなピークの値の低下に対しては、主に第１可変コンデンサの静電容量を調整して、再度インピーダンス整合を行なえばよい。しかしながら、上記のピークの周波数の移行に対しては、主に第２可変コンデンサの静電容量を調整してインピーダンス整合を行なわなければならない。
【０１７５】
このように、プラズマが発生して規格化抵抗が大きく減少すれば、第１可変コンデンサの静電容量のみならず、第２可変コンデンサの静電容量も併せて調整しなければならず、インピーダンス整合を行なうことが難しくなるという問題が生じる。また、極端にインピーダンス整合がとれない状況においては、プラズマ発生と同時に高周波の投入が困難になって、負荷に対して十分な電位差を有する電圧を印加できず、プラズマ放電を維持することができないという問題が生じる。
【０１７６】
本発明においては、複数の放電用電極対が直列に接続されているため、第２可変コンデンサ２４、コイル２１、線路抵抗２２および第１可変コンデンサ２３が形成する共振回路系において、負荷のインピーダンスが相対的に高くなるという特性を有する。このため、負荷のインピーダンスにおける規格化抵抗の変化に対して、インピーダンス整合を行なった整合点の変化量が大きくなる。ここで、並列コンデンサ１５を負荷に対して並列に接続することによって、規格化抵抗の低下に対する耐性を大きくすることができる。すなわち、インピーダンス整合器と負荷との間に並列コンデンサを接続することにより、放電直後のインピーダンス変動に対する耐性を大きくすることができる。
【０１７７】
このように、直列に接続された複数の放電用電極対からなる負荷に対して、電気的に並列にコンデンサを接続することにより、プラズマ放電に伴う整合ポイントの変化を抑制することができ、放電開始後のインピーダンスの再整合作業が容易になる。また、負荷に誘起される電圧と、インピーダンス整合器の内部の負荷に直列に接続された第２可変コンデンサに誘起される電圧との比を調整することができ、装置設計の自由度を大きくすることができる。
【０１７８】
次に、図１５〜図１７に、並列コンデンサの静電容量を、８８．５ｐＦまたは１７７．１ｐＦとして、図１２に示した等価電気回路にて数値計算を行なった結果を示す。並列コンデンサ１５の静電容量が８８．５ｐＦでありプラズマ未放電の状態においては、第１可変コンデンサ２３の静電容量Ｃaが２３５９．２ｐＦ、第２可変コンデンサ２４の静電容量Ｃbが４０．２４５５ｐＦのときに、インピーダンスが整合すると算出される。一方で、並列コンデンサ１５の静電容量が１７７．１ｐＦでありプラズマ未放電の状態においては、第１可変コンデンサ２３の静電容量Ｃaが２３５９．２ｐＦ、第２可変コンデンサ２４の静電容量Ｃbが３８．７７７ｐＦのときに、インピーダンスが整合すると算出される。
【０１７９】
図１５に、それぞれの整合ポイントにおいて、第１可変コンデンサの静電容量Ｃaおよび第２可変コンデンサの静電容量Ｃbを固定したとき、規格化抵抗に対するインピーダンス整合器の入力端におけるインピーダンス実数部の変化を示す。また、図１６にインピーダンス整合器の入力端におけるインピーダンス虚数部の変化を、図１７に規格化抵抗の変化に対するインピーダンス整合器の入力端における反射係数の絶対値の変化を示す。
【０１８０】
これらのグラフから、並列コンデンサを挿入した方が、また、並列コンデンサの静電容量が大きい方が、規格化抵抗の低下に対してインピーダンスの値や反射件数の変化量が小さいことがわかる。たとえば、図１７に示すように、規格化抵抗が１０００Ωｍにおいては、並列コンデンサ１５が挿入されない場合の反射係数が０．６１であるのに対して、８８．５ｐＦの並列コンデンサが挿入された場合の反射係数は、０．４６、１７７．１ｐＦの並列コンデンサが挿入された場合の反射係数は０．３４になり、反射係数が低下して高周波が投入される割合が改善されていることがわかる。すなわち、規格化抵抗の低下に対する耐性が大きくなっていることがわかる。これは、負荷コンデンサと並列コンデンサとの合成されたインピーダンスが、上記と同様の共振回路系において相対的に低下するためと考えられる。
【０１８１】
本実施の形態において、並列コンデンサを接続することにより放電開始直後の放電安定性が保てる一方で、挿入される並列コンデンサの静電容量をある程度大きくすれば、並列コンデンサに流れる電流量は増大して負荷に流れる電流量は低下する。この結果、それぞれの放電用電極対に誘起される電位差が低下して、プラズマが形成されにくくなる場合が生じる。
【０１８２】
したがって、並列コンデンサの静電容量は、未放電時のインピーダンス整合が行なわれる条件において、インピーダンス整合器の第２可変コンデンサに誘起される電位差に対する放電用電極対に誘起される電位差の比の最小値が、並列コンデンサが接続されず、かつ放電用電極対が並列に接続された回路における電位差の比よりも大きくなるように形成されていることが好ましい。この構成を採用することにより、それぞれの放電用電極対に誘起される電位差を確保しながら、インピーダンス整合器の内部の電位を下げることができる。ここで、上記のそれぞれの放電用電極対の静電容量が異なるために、誘起される電位差がそれぞれの放電用電極対において異なる場合には、上記の複数の電位差の内、最小値である。
【０１８３】
図１２を参照して、本実施の形態における高周波プラズマ処理装置において効果を確認する。１７７．１ｐＦの並列コンデンサ１５を配置した場合に、インピーダンス整合点おいて、第２可変コンデンサの静電容量は、３８．７７７ｐＦであり、第１負荷コンデンサと第２負荷コンデンサの静電容量は、それぞれ３５４ｐＦであった。
【０１８４】
また、負荷と並列コンデンサとはインピーダンスが等しく電流が等分に分流されることを考慮すると、第２可変コンデンサ２４に誘起される電位差に対するそれぞれの負荷コンデンサに誘起される電位差の比は、０．０５５であることがわかる。これに対して、並列コンデンサ１５を配置せずに、第１負荷コンデンサ５１ａと第２負荷コンデンサ５１ｂとを並列に接続して、インピーダンス整合を行なった場合には、第２可変コンデンサ２４の静電容量Ｃbは、３６．７６４ｐＦになり、負荷コンデンサの合成の静電容量は、７０８ｐＦになる。この結果、第２可変コンデンサ２４に誘起される電位差に対するそれぞれの負荷コンデンサに誘起される電位差の比は、０．０５１になる。
【０１８５】
このように、上記の構成においては、並列コンデンサ１５の静電容量が１７７．１ｐＦ程度であれば、複数の負荷コンデンサを直列に接続させた回路に対して十分な効果があると言える。また、並列コンデンサを接続することによって、上記のとおり、インピーダンス整合が容易になる。
【０１８６】
また、並列コンデンサ１５の静電容量が、１７７．１ｐＦ以下であれば、負荷に流れる電流量の比が増大するため、上記の比は改善していく。すなわち、第２可変コンデンサ２４に誘起される電位差に対するそれぞれの負荷コンデンサに誘起される電位差の比を大きくする観点では、並列コンデンサ１５の静電容量は、小さい方が好ましい。これに対して、放電前後のインピーダンス整合ポイントの変化量を低減させる観点では、並列コンデンサ１５の静電容量は、大きい方が好ましい。したがって、並列コンデンサの静電容量は、負荷コンデンサの静電容量などの特性や接続状態と兼ね合わせて、適切な静電容量を有するものを用いることが好ましい。
【０１８７】
本実施の形態においては、並列コンデンサは、反応容器の外部に配置されている。この構成を採用することにより、容易に並列コンデンサを変更することができ、静電容量を容易に調整することができる。
【０１８８】
本実施の形態においては、並列コンデンサとして静電容量が一定のコンデンサを用いているが、特にこの形態に限られず、並列コンデンサとして可変コンデンサが採用されていてもよい。並列コンデンサとして可変コンデンサを採用することにより、高電位電極や接地電極などの大型の構成物を組立てた後に、並列コンデンサの静電容量を微調整することができ、最適な高周波回路を形成できる。このため、高周波プラズマ処理装置の設計および組立が極めて容易になる。
【０１８９】
その他の作用、効果および高周波プラズマ処理方法については、実施形態１と同様であるのでここでは説明を繰返さない。
【０１９０】
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【産業上の利用可能性】
【０１９１】
本発明は、高周波プラズマによる反応を利用して、被処理物へのプラズマ処理を行なう高周波プラズマ処理装置および高周波プラズマ処理方法に適用されうる。特に、大気圧でのプラズマ処理や大型の被処理物を対象にした大面積のプラズマ処理に好適に適用されうる。
【図面の簡単な説明】
【０１９２】
【図１】本発明に基づく実施の形態１における高周波プラズマ処理装置の概略部分断面図である。
【図２】本発明に基づく実施の形態１における高周波プラズマ処理装置の放電が行なわれる部分の拡大断面図である。
【図３】本発明に基づく実施の形態１における高周波プラズマ処理装置の等価電気回路図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の効果を説明するための放電用電極対の等価電気回路図である。
【図５】図３に示す負荷モデルに対応して、負荷コンデンサおよび第２可変コンデンサに誘起される電位差を計算した結果を示すグラフである。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、実施の形態１における電極の分割を説明する平面図である。
【図７】本発明に基づく実施の形態２における高周波プラズマ処理装置の概略部分断面図である。
【図８】本発明に基づく実施の形態３における高周波プラズマ処理装置の概略部分断面図である。
【図９】本発明に基づく実施の形態４における高周波プラズマ処理装置の概略部分断面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は、本発明に基づく実施の形態４における高周波プラズマ処理を行なう基板の概略断面図である。
【図１１】本発明に基づく実施の形態５における高周波プラズマ処理装置の概略部分断面図である。
【図１２】本発明に基づく実施の形態５における高周波プラズマ処理装置の等価電気回路図である。
【図１３】本発明に基づく実施の形態５における高周波プラズマ処理装置の効果を説明する第１のグラフである。
【図１４】本発明に基づく実施の形態５における高周波プラズマ処理装置の効果を説明する第２のグラフである。
【図１５】本発明に基づく実施の形態５における高周波プラズマ処理装置の効果を説明する第３のグラフである。
【図１６】本発明に基づく実施の形態５における高周波プラズマ処理装置の効果を説明する第４のグラフである。
【図１７】本発明に基づく実施の形態５における高周波プラズマ処理装置の効果を説明する第５のグラフである。
【図１８】従来の技術に基づく高周波プラズマ処理装置の等価電気回路図である。
【符号の説明】
【０１９３】
１  高周波電源、２  インピーダンス整合器、５，６  反応容器、７ａ，７ｂ  ガスボンベ、８  ガス流量計、９  排気ポンプ、１０  搬送用コロ、１１  基板、１１ａ  基板母材、１１ｂ  薄膜、１１ｃ  レジスト、１５  並列コンデンサ、２１  コイル、２２  線路抵抗、２３  第１可変コンデンサ、２４  第２可変コンデンサ、２５，２６  電気経路部材、２７，３１，３３，３７  高電位電極、２８，３２，３４，３８  接地電極、３５  導電性ホルダ、３６ａ  第１中間電極、３６ｂ  第２中間電極、３６ｃ  第３中間電極、  ３９ａ〜３９ｃ  中間電極、４０ａ，４０ｂ  電極、４１〜４６  絶縁性部材、５０  負荷、５１ａ  第１負荷コンデンサ、５１ｂ  第２負荷コンデンサ、５３ａ〜５３ｄ，５４ａ，５４ｂ  負荷コンデンサ、５５ａ  第１負荷抵抗、５５ｂ  第２負荷抵抗、５９  負荷コンデンサ（放電用電極対）、７１ａ，７１ｂ  配管、７３ａ，７３ｂ  配管、７４  ガス導入管、７５，８０ａ，８０ｂ  ガス排気口、７６，７９ａ，７９ｂ  ガス導入口、７７，７８  ガス導入スリット、８１  遮蔽板、８５  接地、８７  搬入口、８８  搬出口、９１〜９９  矢印。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2006059974.tif 000019
【図１７】
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【図１８】
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