(57)【要約】【課題】  被処理物がプラズマにより損傷を受けず、同時に高い処理速度を達成でき、且つ処理特性が均一なプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】  プラズマ処理装置は、電極ユニット１１と反応ガス供給路５２、反応ガス供給口５とを備える。電極ユニット１１は内側電極１、絶縁体２および外側電極３を含む。内側電極１にはプラズマを形成するために電源１３から電力が供給される。外側電極３は、内側電極１と絶縁体２を挟んで対向する。反応ガス供給路５２、反応ガス供給口５は、プラズマによるプラズマ処理に用いられる反応ガスを、電極ユニット１１と試料６との間の空間に供給する。試料６において電極ユニット１１と対向する表面から内側電極１までの最短距離である（距離Ａ＋距離Ｇ）が、試料６の表面から外側電極３までの最短距離である距離Ｇより大きくなるように、内側電極１および外側電極３の配置は決定されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマを形成するために電源から電力が供給される印加電極と、
前記印加電極と絶縁体を挟んで対向する、接地された接地電極と、
前記印加電極、前記絶縁体および前記接地電極を含む電極ユニットと、前記電極ユニットと空間を隔てて対向するように保持される被処理物との間の前記空間に、前記プラズマによるプラズマ処理に用いられる反応ガスを供給する反応ガス供給部とを備え、
前記被処理物において前記電極ユニットと対向する表面から、前記印加電極までの最短距離である第１の距離が、前記被処理物の前記表面から前記接地電極までの最短距離である第２の距離より大きくなるように、前記印加電極および前記接地電極の配置が決定されている、プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記接地電極は、前記被処理物と対向し、前記被処理物の前記表面とほぼ平行な方向に延びる被処理物側表面を有し、
前記接地電極の前記被処理物側表面には複数の開口部が形成され、
前記印加電極は、前記接地電極における前記複数の開口部のそれぞれの内部において、前記絶縁体を介して前記開口部の側壁と対向するように配置された突出部を含み、
前記被処理物の前記表面から前記突出部までの最短距離である前記第１の距離が、前記被処理物の前記表面から前記接地電極の前記被処理物側表面までの最短距離である前記第２の距離より大きくなるように、前記突出部は前記被処理物側表面より前記開口部の内部に向けて後退した位置に配置され、
前記複数の開口部は、前記電極ユニットと前記被処理物との間の前記空間において前記反応ガスの流れる方向に対して交差する方向に、互いに平行に延びるように形成されている、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記反応ガスの流れる方向に対して、前記開口部の延びる方向の成す角度をθ、前記開口部の延びる方向における前記開口部の長さをＬ、前記反応ガスの流れる方向に対して垂直な方向における、前記複数の開口部のうちの隣接する２つの開口部の間の距離をＷとした場合、Ｌ×ｓｉｎθ＞Ｗという関係式を満足するように、前記開口部の配置および形状が決定されている、請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記反応ガスの流れる方向に対して、前記開口部の延びる方向の成す角度が９０°である、請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
プラズマを形成するために電源から電力が供給される印加電極と、
前記印加電極と絶縁体を挟んで対向する、接地された接地電極と、
前記印加電極、前記絶縁体および前記接地電極を含む電極ユニットと、前記電極ユニットと空間を隔てて対向するように保持される被処理物との間の前記空間に、前記プラズマによるプラズマ処理に用いられる反応ガスを供給する反応ガス供給部とを備え、
前記接地電極は、前記被処理物と対向し、前記被処理物の前記表面とほぼ平行な方向に延びる被処理物側表面を有し、
前記接地電極の前記被処理物側表面には開口部が形成され、
前記印加電極は、前記接地電極における前記開口部の内部において、前記絶縁体を介して前記開口部の対向する側壁に挟まれるように配置され、前記被処理物側に向かうにつれて幅が狭くなる断面形状を有する突出部を含み、
前記突出部での前記断面形状を示す断面と同じ断面において、前記接地電極における前記開口部の前記対向する側壁の間の距離が、前記突出部の表面に沿って前記被処理物側に向かうにつれて狭くなるように、前記開口部は形成され、
前記被処理物において前記電極ユニットと対向する表面から前記突出部までの最短距離である第１の距離が、前記被処理物の前記表面から前記接地電極の前記被処理物側表面までの最短距離である第２の距離と同じになるように、または前記第１の距離が前記第２の距離より大きくなるように、前記印加電極および前記接地電極の配置が決定されている、プラズマ処理装置。
【請求項６】
前記第１の距離をＨ１、前記開口部の内部における前記側壁と前記突出部との間の距離をＨ２、前記開口部の内部に配置された前記絶縁体の比誘電率をεrとした場合、Ｈ１／（Ｈ２／εr）＞２４．６４という関係を満足するように、前記電極ユニットは構成されている、請求項２〜５のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記電極ユニットにおいて、前記印加電極に前記電力が供給されたとき、前記印加電極と前記接地電極との間に電力伝達線路が形成され、
前記電極ユニットにおいて前記被処理物と対向する面において、前記電力伝達線路の開放端が形成されるとともに、前記開放端において発生する電界によりプラズマが発生するように、前記電極ユニットは構成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記反応ガス供給部は、前記開放端から離れた位置において、前記空間に前記反応ガスを供給するため、前記接地電極に形成された反応ガス供給口を含む、請求項７に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記第１の距離を規定する、前記印加電極と前記被処理物とのそれぞれにおける最近接点を結ぶ線分上において、前記印加電極に電力を供給することにより形成される電界の最も高い電界強度をＥp、最も低い電界強度をＥsとした場合、Ｅp／Ｅs＞１１．８という条件を満足するように、前記電極ユニットが構成されている、請求項１〜８のいずれか１項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】
この発明は、プラズマを用いた処理を行なうプラズマ処理装置に関し、より特定的には、被処理物と対向させる電極ユニットを備えるプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、半導体や液晶表示装置などの各種デバイスの多層構造を形成するため、エッチング、成膜、アッシング、表面親水化などの表面処理を行なう装置が用いられている。そして、このような表面処理を行なう装置としてはプラズマを用いた表面処理装置が広く使用されている。その中でも近年、高速処理、装置の低価格化、装置占有面積の低減などを目的として、大気圧近傍の圧力でプラズマを発生させ、当該プラズマを用いて被処理物（試料）に対する処理を行なう大気圧プラズマ処理装置が開発されている。
【０００３】
上記大気圧プラズマ処理装置は、電源と、試料に対向する電極ユニットを備える。電極ユニットは、電源からの電力が印加される印加電極と、この印加電極と絶縁体を介して対向した接地電極とをまとめて構成したものである。そして、この電極ユニットを試料に対向させた状態で電源からの電力を印加電極に印加する。この結果、印加電極と接地電極間の領域のうち、試料に近接した領域のみで大気圧プラズマが発生する。このとき、該電極ユニットと試料間に形成される隙間を反応ガス流路として、この反応ガス流路を通じてプラズマに反応ガスを供給する。この結果、プラズマ中で生じた活性種により試料の処理を行なうことができる。このようなプラズマ処理装置は、たとえば特許文献１に開示されている。以下、図１９を参照して特許文献１に開示された従来のプラズマ処理装置を説明する。図１９は、従来のプラズマ処理装置を示す断面模式図である。図１９に示されたプラズマ処理装置は、いわゆる電極浮上型高圧浮上電極を備えるプラズマ処理装置である。
【０００４】
図１９に示したプラズマ処理装置は、大気圧プラズマ処理装置であって、電極浮上型高圧浮上電極１００および試料台１０７を備える。電極浮上型高圧浮上電極１００は、内側電極１０３、外側電極１０４及び絶縁体１０５により構成される。電極浮上型高圧浮上電極１００と試料１０８を固定した試料固定部１１７を含む試料台１０７は所定の気体雰囲気内に配置される。電極浮上型高圧浮上電極１００と試料１０８とは対向して配置されている。
【０００５】
電極浮上型高圧浮上電極１００を構成する外側電極１０４には、その下面に高圧反応ガス供給口１０１が形成されている。この高圧反応ガス供給口１０１はガス供給路１１２に接続されている。また、内側電極１０３の下面には反応ガス排気口１０２が形成されている。この反応ガス排気口１０２はガス排気路１１３に接続されている。なお、外側電極１０４と内側電極１０３との下面は、ほぼ同じ高さになっている（同じ平面を構成するように配置されている）。また、外側電極１０４と内側電極１０３との下面上には、図示しないが絶縁体からなる保護膜が形成されている。
【０００６】
次に、図１９に示したプラズマ処理装置の動作を簡単に説明する。高圧反応ガス供給口１０１より電極浮上型高圧浮上電極１００と試料１０８との間に高圧反応ガスを供給すると、高圧反応ガス供給口１０１から、反応ガス排気口１０２若しくは周囲の気体雰囲気に向う反応ガス流１１０が形成される。供給された高圧反応ガスと周囲の気体雰囲気との差圧によって、電極浮上型高圧浮上電極１００は試料１０８の表面から間隔Ｄだけ浮上する。この間隔Ｄが狭いため、電極浮上型高圧浮上電極１００と試料１０８に挟まれる部分には、高圧反応ガス供給口１０１から反応ガス排気口１０２に向かう反応ガス流路、および、高圧反応ガス供給口１０１から電極浮上型高圧浮上電極１００周囲の気体雰囲気に向かう反応ガス流路が形成される。これらの反応ガス流路は、低コンダクタンスな気体流路となる。このため、電極浮上型高圧浮上電極１００と試料１０８とに挟まれる部分には、高圧反応ガスが充満する高圧反応ガス領域が形成される。
この時、高圧反応ガスにより電極浮上型高圧浮上電極１００を試料１０８に対して浮上させず、電極浮上型高圧浮上電極１００と試料１０８との間隔が間隔Ｄとなるように、試料１０８に近接させて電極浮上型高圧浮上電極１００を配置するようにしてもよい。この場合も、高圧反応ガス供給口１０１から反応ガス排気口１０２にむかう反応ガス流路、また高圧反応ガス供給口１０１から電極周囲にむかう反応ガス流路は低コンダクタンスな気体流路となる。そのため、電極浮上型高圧浮上電極１００と試料１０８とに挟まれる部分に高圧反応ガス領域を形成する事が出来る。
【０００７】
また、内側電極１０３は図示されない電源に接続され、同時に外側電極１０４は接地されている。この結果、内側電極１０３と外側電極１０４とに挟まれる絶縁体１０５部分には電力伝達線路が形成される。つまり、電源より発生した電力は内側電極１０３に印加され、内側電極１０３と外側電極１０４との間で形成される電力伝達線路を通じて電力伝達線路開放端１０６に達する。この電力伝達線路開放端１０６の近傍では、強い電界強度の電界が形成される。この結果、電極浮上型高圧浮上電極１００と試料１０８との間に形成された高圧反応ガス領域のうち、高圧反応ガス供給口１０１より離れた位置（電力伝達線路開放端１０６近傍の領域）に局所的な大気圧プラズマ１０９が発生する。そして、大気圧プラズマ１０９で発生した活性種により試料１０８の成膜、加工、表面処理を行なうことができる。また、矢印１１６に示した方向において、試料１０８と電極浮上型高圧浮上電極１００とを相対移動させる事によって、試料１０８の表面全体の処理を行なうこともできる。
【０００８】
上記特許文献１では、上記プラズマ処理装置においては、電力が印加された内側電極１０３と試料１０８との間に形成される電界に起因してプラズマが発生するわけではなく、電力が印加された内側電極１０３と接地された外側電極１０４との間に形成される電界により大気圧プラズマが発生する。このため、試料１０８に直接プラズマが接触せず、したがって、このプラズマにより試料１０８が損傷を受けることがないとしている。
【０００９】
また、反応ガスを噴出する高圧反応ガス供給口１０１が、大気圧プラズマ１０９が発生する領域と離れた位置にあるために、反応ガス供給口１０１の直下に発生する乱流部分においてプラズマ処理を行なうことは無い。そのため、プラズマ処理の処理速度や処理特性の均一性に優れるとしている。
【特許文献１】特開２０００−３０６８４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、上述した従来のプラズマ処理装置は以下のような課題を有する。
【００１１】
図２０は、図１９に示した内側電極１０３と外側電極１０４とが絶縁体１０５を介して対向する部分のうち、試料１０８に隣接する部分を示す部分拡大断面模式図である。つまり、図２０は、電力伝達線路開放端１０６周辺領域を示す。図２０から分かるように、内側電極１０３および外側電極１０４において試料１０８に対向する面（下面）が同じ平面を構成するようになっている。このとき、電力伝達線路開放端１０６周辺の電磁界分布をシミュレーションにより求めた。
【００１２】
なお、当該シミュレーションにおいては、内側電極１０３、外側電極１０４を共に完全導体とし、試料１０８も完全導体とした。また内側電極１０３に周波数ｆ＝１３．５６（ＭＨｚ）の高周波電力を印加した。また、このとき、内側電極１０３が外側電極１０４に対して１（Ｖ）だけ高電位になるようにした。また絶縁体１０５はアルミナとした。この絶縁体１０５を構成するアルミナの比誘電率εrを９．６、誘電正接ｔａｎδを０．００６とした。また、絶縁体１０５には、電力伝達線路開放端１０６の部分で電界集中が起きるように切り込み１１１を入れた。また図２０において内側電極１０３と外側電極１０４の間隔がもっとも狭い部分の距離Ｈは３．０ｍｍとした。また内側電極１０３と試料１０８との間隔Ｇは５．５ｍｍとした。そして、試料１０８が導電体である場合において、試料１０８が接地されている場合、および接地されていない場合について、電磁界分布を求めた。
【００１３】
その結果、試料１０８が接地されているか、接地されていないかに関わらず、上記のような条件下で、内側電極１０３と試料１０８の間の領域である領域１２０では内側電極１０３から試料１０８に向かって２４０［Ｖ／ｍ］の強い電界が発生するという結果を得た。そして、このような強い電界が形成されると、投入電力の増大に伴い、内側電極１０３と試料１０８との間で大気圧プラズマが発生し、当該大気圧プラズマによって試料１０８の表面が損傷を受ける。また、内側電極１０３と試料１０８との間で大気圧プラズマが発生しない電力を投入電力の上限とすると、内側電極１０３と外側電極１０４との間に発生する大気圧プラズマの分解も低くなり、その結果処理速度も低くなる。
【００１４】
そして、上記の結果は、試料１０８が金属である場合は言うまでも無く、試料１０８がガラス基板上に金属配線がなされたような多層膜である場合においても同様に適用される。また、上記の結果は、図２０に示すように内側電極１０３および外側電極１０４の下面が絶縁体１０５で被覆されている場合についてのものであるが、上記のような問題は内側電極１０３および外側電極１０４を絶縁体１０５で被覆しない場合であっても、同様に発生する。また、上記の結果は、絶縁体１０５において、電力伝達線路開放端１０６の部分で電界集中が起きるように切り込み１１１を形成した場合についての結果であるが、上記のような問題は切り込み１１１を形成しない場合であっても、同様に発生する。
【００１５】
また図１９に示したプラズマ処理装置では、外側電極１０４、絶縁体１０５、および内側電極１０３において試料１０８に対向する面（下面）が平面を構成する（同一平面上に位置する）。そのため、反応ガス流１１０に垂直な方向（反応ガス流１１０に垂直で、試料１０８の上部表面に平行な方向）に反応ガス流量の分布が発生した場合、この反応ガス流量分布を解消するように、反応ガス流１１０に対して垂直な方向に優先的に反応ガスを移動させるような反応ガスの流れが発生せず、したがって、このような反応ガス流量の分布を維持したままプラズマ１０９中に反応ガスが供給されることになり、この結果、試料１０８に対するプラズマ処理において、加工量分布あるいは成膜量分布等の処理特性分布が発生する。
【００１６】
また同時に、外側電極１０４、絶縁体１０５、および内側電極１０３において試料１０８に対向する面（下面）が平面を構成するため、大気圧プラズマ１０９が発生する部分に優先的に反応ガスを流す構造となっておらず、したがって、大気圧プラズマ１０９が発生する部分に供給されない反応ガスは、結果的にプラズマ処理に寄与せず、そのまま反応ガス排気口１０２に排気されることになる。この場合、反応ガス利用効率が低下することになる。
【００１７】
この発明は、上記のような課題を解決するために成されたものであり、この発明の目的は、被処理物（試料）がプラズマにより損傷を受けず、且つ高い処理速度を達成するプラズマ処理装置を提供することである。
【００１８】
この発明の別の目的は、プラズマ処理の均一性や反応ガスの利用効率といった処理の質を高めることが可能なプラズマ処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この発明に従ったプラズマ処理装置は、電極ユニットと反応ガス供給部とを備える。電極ユニットは印加電極、絶縁体および接地電極を含む。印加電極にはプラズマを形成するために電源から電力が供給される。接地電極は、印加電極と絶縁体を挟んで対向する。反応ガス供給部は、プラズマによるプラズマ処理に用いられる反応ガスを、電極ユニットと被処理物との間の空間に供給する。ここで、被処理物は、電極ユニットと空間を隔てて対向するように保持される。被処理物において前記電極ユニットと対向する表面から印加電極までの最短距離である第１の距離が、被処理物の表面から接地電極までの最短距離である第２の距離より大きくなるように、印加電極および接地電極の配置は決定されている。
【００２０】
このようにすれば、印加電極に電力を供給したときに印加電極近傍で電界強度の高い電界を発生させることにより、分解度の高いプラズマを発生させた場合に、被処理物の近傍に形成される電界の電界強度を十分小さくできる。このため、被処理物の表面近傍でプラズマが発生するまでの電力を高くすることが出来、被処理物の表面を損傷することなく、より高い処理速度で処理を行なうことが出来る。また、印加電極から被処理物（試料）に向う強い電界は発生しない。このため、印加電極と試料とを繋ぐようなプラズマも発生しないので、このようなプラズマが被処理物に直接接触する事を防止できる。したがって、当該プラズマが被処理物に直接接触することにより被処理物が損傷を受ける事を防止できる。
【００２１】
また、本発明によるプラズマ処理装置では、被処理物から見て、印加電極を接地電極より相対的に離れた位置に配置することにより、電極ユニットと被処理物との間の空間において、印加電極と被処理物との間の空間の高さは、接地電極と被処理物との間の空間の高さより大きくなる。電極ユニットと被処理物との間の空間において、このような高さの異なる部分が存在する場合、当該空間に流速分布の不均一な反応ガスが流れると、高さの相対的に高い領域（印加電極と被処理物との間の領域：すなわち引込部）に反応ガスが流れこむ。そして当該引込部では、反応ガスの流速分布を均一化させる流れ（つまり、流速が早い部分から、流速が遅い部分に向かう反応ガスの流れ）が発生する。この結果、第１の距離と第２の距離とが等しいような場合（被処理物から見て印加電極と接地電極とが同一平面を構成するように、ほぼ同じ距離の位置に配置されている場合）と比較して、反応ガスの流速分布を均一化できる。このため、プラズマ処理の処理特性分布や処理速度分布などの均一性を高めることができる。また、上記引込部は印加電極の近傍であるため高い電界強度の電界が発生する。このため、当該引込部はプラズマが形成されている領域と重なる。したがって、プラズマが形成された部分において反応ガスの流速分布が均一化されるため、この点からもプラズマ処理の処理特性分布、処理速度分布などを均一化することができる。
【００２２】
また、プラズマが発生している上記引込部での印加電極と被処理物との間隔は周囲（接地電極が配置された部分）より広くなっているので、当該引込部のコンダクタンスは高くなる。このため、引込部は、より反応ガスが流れやすい流路となる。そのため、電極ユニットと被処理物との間の空間に供給された反応ガスは、プラズマが発生している印加電極の上記引込部に集合することになる。この結果、印加電極の引込部が形成されない場合（第１の距離と第２の距離とが等しいような場合）に比べて、プラズマ中をより多くの反応ガスが流れることになる。したがって、反応ガスの利用効率を増加させる事が出来る。このように、上記プラズマ処理装置では、プラズマ処理の均一性や反応ガスの利用効率など、プラズマ処理の質を高めることができる。
【００２３】
上記プラズマ処理装置において、接地電極は、被処理物と対向する被処理物側表面を有していてもよい。この被処理物側表面は、被処理物の上記表面とほぼ平行な方向に延びていてもよい。接地電極の被処理物側表面には複数の開口部が形成されていてもよい。印加電極は、接地電極における複数の開口部のそれぞれの内部において、絶縁体を介して開口部の側壁と対向するように配置された突出部を含んでもよい。被処理物の表面から突出部までの最短距離である上記第１の距離が、被処理物の表面から接地電極の被処理物側表面までの最短距離である上記第２の距離より大きくなるように、突出部は被処理物側表面より開口部の内部に向けて後退した位置に配置されることが好ましい。複数の開口部は、電極ユニットと被処理物との間の空間において反応ガスの流れる方向に対して交差する方向に延びるように形成されることが好ましい。また、複数の開口部は、互いに平行に延びるように形成されることが好ましい。
【００２４】
この場合、接地電極の複数の開口部の内部に、後退した状態で印加電極の突出部を配置することにより、当該開口部において印加電極の上記引込部を容易に形成することができる。また、当該引込部となる複数の開口部を、反応ガスの流れる方向に対して交差する方向に、互いに平行に延びるように配置するので、電極ユニットと被処理物との間の空間を流れる反応ガスが、１つだけの開口部（引込部）ではなく、複数の開口部（引込部）に流れ込む（引込部への流れ込みを複数回繰返す）ことになる。この結果、複数の引込部において繰返し流速分布が均一化されることになるので、プラズマ処理の処理特性分布、処理速度分布などをより均一化することができる。また、引込部はプラズマが形成されたプラズマ処理を行なう領域でもあるため、反応ガスを複数のプラズマに供給することになる。この結果、反応ガスの利用効率を向上させることができる。
【００２５】
上記プラズマ処理装置において、反応ガスの流れる方向に対して、開口部の延びる方向の成す角度をθ、開口部の延びる方向における開口部の長さをＬ、反応ガスの流れる方向に対して垂直な方向における、複数の開口部のうちの隣接する２つの開口部の間の距離をＷとした場合、Ｌ×ｓｉｎθ＞Ｗという関係式を満足するように、開口部の配置および形状を決定することが好ましい。
【００２６】
この場合、反応ガスの流れる方向から見て、開口部（引込部）を通過せずに電極ユニットと被処理物との間の空間を流れるような流通経路を無くすことができる。このため、反応ガスは、かならずいずれかの開口部（引込部）に流れ込むことになる。このため、反応ガスの流速分布の均一化を確実に行なうことができる。したがって、プラズマ処理の処理特性分布、処理速度分布などをより均一化することができる。また同時に、被処理物の表面は、必ずいずれかの開口部直下、すなわちプラズマ発生部の直下を通ることになり、プラズマ発生部の直下を通過せずに加工されない被処理物（被加工物）の表面部分が発生せず、加工量分布を均一化することが出来る。
【００２７】
上記プラズマ処理装置では、反応ガスの流れる方向に対して、開口部の延びる方向の成す角度が９０°であってもよい。この場合、電極ユニットと被処理物との間の空間を流れる反応ガスは、形成された開口部（引込部）の全てを通過することになる。このため、反応ガスの流速分布の均一化を確実に行なうことができる。したがって、プラズマ処理の処理特性分布、処理速度分布などをより均一化することができる。また、形成された全ての開口部（引込部）に反応ガスを順次送り込むことになるので、反応ガスの利用効率も向上させることができる。
【００２８】
この発明に従ったプラズマ処理装置は、電極ユニットと反応ガス供給部とを備える。電極ユニットは印加電極、絶縁体および接地電極を含む。印加電極には、プラズマを形成するために電源から電力が供給される。接地電極は、印加電極と絶縁体を挟んで対向する。反応ガス供給部は、プラズマによるプラズマ処理に用いられる反応ガスを、電極ユニットと被処理物との間の空間に供給する。ここで、被処理物は、電極ユニットと空間を隔てて対向するように保持される。接地電極は、被処理物と対向する被処理物側表面を有する。被処理物側表面は、被処理物の上記表面とほぼ平行な方向に延びる。接地電極の被処理物側表面には開口部が形成されている。印加電極は、接地電極における開口部の内部において、絶縁体を介して開口部の対向する側壁に挟まれるように配置される突出部を含む。この突出部は、被処理物側に向かうにつれて幅が狭くなる断面形状を有する。突出部での上記断面形状を示す断面と同じ断面において、接地電極における開口部の対向する側壁の間の距離が、突出部の表面に沿って被処理物側に向かうにつれて狭くなるように、開口部は形成されている。被処理物において電極ユニットと対向する表面から突出部までの最短距離である第１の距離が、被処理物の表面から接地電極の被処理物側表面までの最短距離である第２の距離と同じになるように、または第１の距離が第２の距離より大きくなるように、印加電極および接地電極の配置が決定されている。
【００２９】
このようにすれば、実験的に印加電極から被処理物へ向かう強い電界強度の電界が形成され難いことを発明者は見出した。つまり、上述のように印加電極の突出部をいわゆる楔形にし、接地電極の開口部の側壁も、当該突出部の表面に沿って傾斜させることで、被処理物の表面近傍に発生する電界の電界強度を下げることができる。この結果、被処理物の表面近傍において、高い電界強度に起因するプラズマの発生を抑制することができる。したがって、被処理物表面近傍にプラズマが発生し被処理物表面を損傷するまでを電極ユニットへの投入電力の上限とすると、前記投入電力の上限が大きくなり、被処理物を損傷せずより高い処理速度を達成するプラズマ処理装置を実現することが出来る。
【００３０】
上記プラズマ処理装置において、第１の距離をＨ１、開口部の内部における側壁と突出部との間の距離をＨ２、開口部の内部に配置された絶縁体の比誘電率をεrとした場合、Ｈ１／（Ｈ２／εr）＞２４．６４という関係を満足するように、前記電極ユニットは構成されていてもよい。この場合、被処理物の表面近傍での電界について、電界強度を十分小さくすることができる。このため、被処理物の表面近傍でのプラズマの発生を抑制できる。この結果、同様に被処理物表面近傍にプラズマが発生し被処理物表面を損傷するまでを電極ユニットへの投入電力の上限とすると、前記投入電力の上限が大きくなり、被処理物を損傷せずより高い処理速度を達成するプラズマ処理装置を実現することが出来る。
【００３１】
上記プラズマ処理装置では、電極ユニットにおいて、印加電極に電力が供給されたとき、印加電極と接地電極との間に電力伝達線路が形成されることが好ましい。電極ユニットにおいて被処理物と対向する面において、電力伝達線路の開放端が形成されるとともに、開放端において発生する電界によりプラズマが発生するように、前記電極ユニットは構成されていてもよい。この場合、電極ユニットと被処理物との間の空間（反応ガスが流通する空間）においてプラズマを確実に発生させることができる。このため、プラズマ処理を効率的に実施できる。
【００３２】
上記プラズマ処理装置において、反応ガス供給部は、開放端から離れた位置において、電極ユニットと被処理物との間の空間に反応ガスを供給するため、接地電極に形成された反応ガス供給口を含んでいてもよい。この場合、反応ガス供給口の近傍では、反応ガスの流れに乱れ（流速分布の不均一や乱流の発生など）がある。そして、そのような流れに乱れのある反応ガスをプラズマに供給してプラズマ処理を実施すると、プラズマ処理の処理特性や処理速度などに不均一が発生し、処理品質が低下する恐れがある。そこで、上述のようにプラズマが形成される領域である開放端から離れた位置に反応ガス供給口を配置すれば、その反応ガス供給口から開放端（プラズマが形成される領域）にまで反応ガスが流通する過程で、反応ガスの流れの乱れが小さくなる。この結果、前記乱れによる処理特性不均一化、処理速度の不均一化を防止できる。
【００３３】
上記プラズマ処理装置では、上記第１の距離を規定する、印加電極と被処理物とのそれぞれにおける最近接点を結ぶ線分上において、印加電極に電力を供給することにより形成される電界の最も高い電界強度をＥp、最も低い電界強度をＥsとした場合、Ｅp／Ｅs＞１１．８という条件を満足するように、電極ユニットが構成されていてもよい。
【００３４】
この場合、印加電極に大きな電力を供給して分解度の高いプラズマを発生させても、被処理物の近傍では電界強度が十分小さくなるため、被処理物の近傍におけるプラズマの発生を抑制できる。この結果、同様に被処理物表面近傍にプラズマが発生し被処理物表面を損傷するまでを電極ユニットへの投入電力の上限とすると、前記投入電力の上限が大きくなり、被処理物を損傷せずより高い処理速度を達成するプラズマ処理装置を実現することが出来る。
【発明の効果】
【００３５】
このように、本発明によれば、印加電極に大きな電力を供給して分解度の高いプラズマを発生させても、被処理物の近傍では電界強度が十分小さくなるため、被処理物の近傍におけるプラズマの発生を抑制できる。この結果、同様に被処理物表面近傍にプラズマが発生し被処理物表面を損傷するまでを電極ユニットへの投入電力の上限とすると、前記投入電力の上限が大きくなり、被処理物を損傷せずより高い処理速度を達成するプラズマ処理装置を実現することが出来る。
【００３６】
また、プラズマ処理の均一性や反応ガスの利用効率など、プラズマ処理の質を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。
【００３８】
（実施の形態１）
図１は、本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態１を示す断面模式図である。図２は、図１に示した線分ＩＩ−ＩＩにおける断面模式図である。図３は、図１に示したプラズマ処理装置の電極ユニットの下面を示す模式図である。図４は、図１に示したプラズマ処理装置における電極ユニットの部分拡大断面模式図である。図１〜図４を参照して、本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態１を説明する。なお、図１は図２に示した線分Ｉ−Ｉにおける断面模式図に対応する。
【００３９】
図１に示すように、本発明によるプラズマ処理装置は、被処理物である試料６の表面に対向するように配置される電極ユニット１１を備える。なお、本発明によるプラズマ処理装置は、プラズマを用いた処理を行なう装置であって、たとえば、エッチング装置、アッシング装置、成膜装置などとして用いることができる。電極ユニット１１は、内側電極１と、この内側電極１の周囲に配置された絶縁体２と、絶縁体２の周囲に配置された外側電極３とを備える。外側電極３には、電極ユニット１１と試料６との間において発生するプラズマを用いた処理に用いられる反応ガスを、電極ユニット１１と試料６との間の空間に供給するための反応ガス供給路５２が形成されている。反応ガス供給路５２は、外側電極３の下面に形成された反応ガス供給口５に接続されている。なお、反応ガス供給路５２は図示しない反応ガスタンクや流量調整装置などに接続されている。矢印５３に示したように、反応ガス供給路５２中を流れる反応ガスは、反応ガス供給口５を介して電極ユニット１１と試料６との間の空間に供給される。供給された反応ガスは、矢印１２に示すように試料６と電極ユニット１１との間の空間を流通する。
【００４０】
そして、外側電極３においては、内側電極１から見て反応ガス供給路５２が形成された側とは反対側において、反応ガス排気路５１が形成されている。この反応ガス排気路５１は、外側電極３の下面に形成された反応ガス排気口４に接続されている。そして、この反応ガス排気口４から、矢印５４に示すように反応ガス排気路５１を介して反応ガスが電極ユニット１１と試料６との間の空間から排出される。なお、反応ガス排気路５１は図示しない排気ポンプやフィルタなどと接続されている。
【００４１】
外側電極３の下面には、内側電極１が位置する領域に開口部４９が形成されている。また、外側電極３の下面からこの開口部４９の側壁４６を介して外側電極３の内周面上にまで延在するように外側電極保護膜８が形成されている。また、この開口部４９は、外側電極３の下部表面に向かうにつれてその幅が狭くなるように形成されている。また、内側電極１の先端部５７は、開口部４９の内部に侵入した状態で配置されている。この先端部５７は、試料６により近い先端側（下端側）に向かうほどその幅が狭くなるような、いわゆる楔型の形状となっている。そして、この内側電極１の先端部５７表面には内側電極保護膜７が形成されている。試料６の表面から外側電極３の下部表面４７までの間の距離は、図４に示すように距離Ｇとなっている。また、外側電極３の下部表面４７から見て、内側電極１の先端部５７の最下点５８は、図４に示すように距離Ａだけ上方へ（外側電極３の内側へ）引込まれた状態となっている。この結果、開口部４９には引込部５６が形成される。また、内側電極１と外側電極３とはそれぞれ電源１３に接続されている。なお、外側電極３は接地されている。
【００４２】
図２からもわかるように、反応ガス供給路５２および反応ガス排気路５１の断面形状（平面形状）は細長い長方形状である。また、外側電極３に形成された開口部４９、および内側電極１の先端部５７の断面形状（平面形状）も、細長い長方形状である。反応ガス供給路５２および反応ガス排気路５１の長方形状である断面形状の長軸方向は、外側電極３に形成された開口部４９、および内側電極１の先端部５７の長方形状である断面形状の長軸方向とほぼ同じ方向となっている。また、図３に示すように、外側電極３の開口部４９において、内側電極１の先端部５７表面に形成された内側電極保護膜７が露出する引込部５６も、その平面形状は長方形状であり、長軸を有する。そして、反応ガス排気口４および反応ガス供給口５の長方形状である平面形状における長軸と、引込部５６の長方形状である平面形状の長軸とは、ほぼ同じ方向に延びる。
【００４３】
次に、図１〜図４に示したプラズマ処理装置の動作を簡単に説明する。まず、電極ユニット１１と試料６とは、所定の気体雰囲気内に配置される。次に、既に述べたように電極ユニット１１は試料６に対して、外側電極３と試料６との間の距離Ｇを調整可能なように相対移動が可能となっている。また、電極ユニット１１は、試料６に対して、上述した距離Ｇを維持したまま、試料６の表面に対して平行な方向に移動可能となっている。
【００４４】
そして、図１に示すように試料６の上部表面上に電極ユニット１１を配置した状態で、矢印５３に示すように、反応ガス供給路５２および反応ガス供給口５を介して所望の反応ガスを試料６と電極ユニット１１との間の空間に供給する。一方、反応ガス排気口４および反応ガス排気路５１を介して試料６と電極ユニット１１との間の空間から反応ガスを含むガスの排気を行なう。この結果、試料６と電極ユニット１１との間の空間（反応ガス流路）においては、矢印１２に示す方向に反応ガスの流れが形成される。
【００４５】
また、図１に示すように、内側電極１は電源１３に接続されている。また、外側電極３も電源１３に接続されるとともに接地されている。内側電極１と外側電極３に挟まれる絶縁体２、絶縁体からなる内側電極保護膜７および外側電極保護膜８の部分には電力伝達線路が形成される。この電力伝達線路は、内側電極１と外側電極３とが試料６と対向する部分（引込部５６の内部）において開放端となって終端する。この結果、図１に示した反応ガス供給口５とは離れた位置（引込部５６の内部）に、図４に示すように電力伝達線路開放端１０が形成されることになる。そして、電源１３において発生した電力は、内側電極１と外側電極３との間に形成される電力伝達線路を通じて電力伝達線路開放端１０にまで達する。この結果、電力伝達線路開放端１０の近傍においては高い電界強度を示す電界が発生する。このようにして、高い電界強度を示す電界が発生することにより、電力伝達線路開放端１０の近傍に（つまり引込部５６の内部において）局所的なプラズマ９が発生する。そして、図１の矢印１２に示した反応ガス流によってプラズマ９中に反応ガスが供給される。この結果、プラズマ９中で活性種が発生する。そして、この活性種により、試料６表面の加工、あるいは試料６表面への成膜、表面処理等の処理を行なうことができる。
【００４６】
図１〜図４に示したプラズマ処理装置の電極ユニット１１において、本発明の効果を確認するため、内側電極１と外側電極３に電源１３を接続して電力を供給した場合に発生する電磁界分布をシミュレーション計算により求めた。なお、用いた解析用のソフトは、アンソフト社（登録商標）製の高周波電磁界解析ソフトであるＨＦＳＳ（登録商標）のバージョン９．１を用いた。収束条件としては、ΔＥ＝０．００００１という条件を用い、メッシュは自動メッシュ生成により生成されたものを用いた。また、シミュレーション計算の条件として、内側電極１と外側電極３とは完全導体とした。そして、図４に示した内側電極１と外側電極３との間の距離Ｈは３．０ｍｍとし、外側電極３の下部表面４７と試料６の上部表面との間の距離Ｇを５．５ｍｍとした。また、内側電極１の先端部５７の最下点５８と外側電極３の下部表面４７との間の距離Ａを２．２ｍｍとした。また、絶縁体であるセラミックからなる内側電極保護膜７および外側電極保護膜８の材質を、比誘電率εr＝９．６、誘電正接ｔａｎδ＝０．００６のアルミナとした。そして、内側電極１に周波数ｆ＝１３．５６（ＭＨｚ）の高周波電力を印加した。このとき、内側電極１が外側電極３に対して１（Ｖ）だけ高電位になるように設定した。
【００４７】
このような条件でシミュレーション計算を行なった結果、電力伝達線路開放端１０の近傍には高い電界強度の電界（高電界とも言う）が発生することがわかった。たとえば、内側電極１の先端部５７の最下点５８を通り、試料６の上部表面に対する角度が垂直となるような線分６０を仮定する。この線分６０上において、内側電極１の先端部５７近傍の領域６１で発生する電界の電界強度は４１３（Ｖ／ｍ）となった。一方、発生する電界の電界強度の値は、電力伝達線路開放端１０から離れるに従い急激に低下する。そして、上述した線分６０と試料６の上部表面とが交差する電極直下の地点５９近傍、すなわち試料６の表面近傍の領域６２では、発生する電界の電界強度が３５（Ｖ／ｍ）にまで低下していた。さらに、内側電極１の真下では、内側電極１から試料６に向かう高い電界強度の電界（強い電界）が発生していないことがわかった。
【００４８】
このように、電力伝達線路開放端１０近傍では高い電界強度の電界が発生するが、電力伝達線路開放端１０から離れるに従って形成される電界の電界強度は低下する。このため、内側電極１および外側電極３に大きな電力を投入すると、電力伝達線路開放端１０の近傍では分解度の高いプラズマ９が発生する一方、試料６の近傍（領域６２）においては形成される電界の電界強度が低いためにプラズマが発生しない。このため、試料６の表面にプラズマ９が直接接触することはない。この結果、試料６の表面がプラズマによって損傷を受けることがない。また、内側電極１から試料６に向かう強い電界が発生しないので、内側電極１と試料６との間を繋ぐようなプラズマも発生しない。このため、このようなプラズマに起因して試料６の表面に損傷が発生することを防止できる。
【００４９】
次に、上述した構成のプラズマ処理装置において、外側電極３の下部表面と内側電極１の先端部５７の最下点５８との間の距離Ａを変更した場合の電界強度分布についても、シミュレーションを行なった。具体的なシミュレーションを行なった系の構成を、図５〜図８に示す。図５は、内側電極１の引込量である距離Ａを３．２ｍｍとした場合の電極ユニット１１の部分拡大断面模式図である。図６は、内側電極１の引込量である距離Ａを４．２ｍｍとした場合の電極ユニット１１の部分拡大断面模式図である。図７は、内側電極１の引込量である距離Ａを５．２ｍｍとした場合の電極ユニットの部分拡大断面模式図である。図８は、内側電極１の引込量である距離Ａを７．２ｍｍとした場合の電極ユニット１１の部分拡大断面模式図である。
【００５０】
図５に示した系では、線分６０上において最も高い電界強度（すなわち領域６１において形成される電界の電界強度）をＥp、線分６０上において形成される電界の最も低い電界強度（すなわち領域６２において形成される電界の電界強度）をＥsとすると、Ｅp＝４２５（Ｖ／ｍ）、Ｅs＝２３（Ｖ／ｍ）であった。また、図６に示した系においても、同様にＥp、Ｅsを求めると、Ｅp＝４７０（Ｖ／ｍ）、Ｅs＝１４（Ｖ／ｍ）であった。また、図７に示した系においては、Ｅp＝４７２（Ｖ／ｍ）、Ｅs＝８．２（Ｖ／ｍ）であった。また、図８に示した系においては、Ｅp＝４２７（Ｖ／ｍ）、Ｅs＝３．０（Ｖ／ｍ）となっていた。
【００５１】
すなわち、上述した内側電極１の引込量である距離Ａを大きくするのに従って、内側電極１近傍である領域６１における電界の電界強度である最も高い電界強度（Ｅp）は大きな値のまま維持されているのに対して、試料６の上部表面近傍である領域６２における電界の電界強度である最も低い電界強度（Ｅs）は次第に小さくなっている。このことは、内側電極１の近傍においては高い電界強度の発生に基づいて分解度の高いプラズマ９が発生することを示す。一方、試料６の近傍においては、電界強度が十分低いために試料６の表面に損傷を発生させるようなプラズマが発生しないことを示す。この結果、試料６の表面に損傷を発生させることなく、分解度の高いプラズマ９を利用した処理速度の速いプラズマ処理を実施することが可能であることが分かる。
【００５２】
また、図４〜図８に示したシミュレーション結果から、少なくとも引込量である距離Ａを２．２ｍｍ以上とした場合に、内側電極１の先端部５７近傍においては十分高い電界強度の電界を形成できる一方で、試料６の上部表面近傍に発生する電界の電界強度を小さくできることがわかる。したがって、上述した引込量である距離Ａを２．２ｍｍ以上とすれば、上述のような試料６の表面に損傷を発生させることなく、分解度の高いプラズマ９を用いた高い処理速度のプラズマ処理を行なうことが可能なプラズマ処理装置を実現できることがわかる。
【００５３】
また、上述した系では、外側電極３と試料６の上部表面との間の距離Ｇは５．５ｍｍとしていたが、距離Ｇを５．５ｍｍよりも小さくすると、内側電極１の最下点５８と試料６の上部表面との間の距離（距離Ａ＋距離Ｇ）が小さくなる。このため、上述のように試料６の表面におけるプラズマによる損傷の発生を防止しつつ、高速度のプラズマ処理を実現するためには、内側電極１の引込量に対応する距離Ａを、上述した距離Ｇの減少分だけ大きくする必要がある。また、内側電極１と外側電極３との間の距離Ｈおよび内側電極１と外側電極３の間の絶縁体である内側電極保護膜７および外側電極保護膜８の材料（アルミナ）の比誘電率εr＝９．６から、内側電極１と外側電極３との間の実質的な距離を求めることができる。具体的には、内側電極１と外側電極３との間の実質的な距離＝距離Ｈ／比誘電率εr＝３．０／９．６＝０．３１２５ｍｍとなる。このため、距離Ｈが大きくなった場合に、内側電極１の先端部５７近傍において距離Ｈを変更する前と同じ電界強度の電界を発生させるためには、距離Ｈが増加分に対応して、内側電極１に印加する電圧を大きくする必要がある。このとき、試料６の表面近傍において発生する電界の電界強度を十分小さくするためには、内側電極１と試料６との間の距離（距離Ａ＋距離Ｇ）も電圧の増加に対応して大きくする必要がある。
【００５４】
そのため、内側電極１の外側電極３に対する引込量である距離Ａと、外側電極３と試料６との間の距離Ｇとの和（距離Ａ＋距離Ｇ）は、内側電極１と外側電極３との間の絶縁体（内側電極保護膜７および外側電極保護膜８）の材質の比誘電率εrを考慮した実質的な距離（距離Ｈ／比誘電率εr）と所定の関係を持つように決定する必要がある。つまり、（距離Ａ＋距離Ｇ）は、内側電極１と外側電極３との間の絶縁体（内側電極保護膜７および外側電極保護膜８）の材質の比誘電率εrを考慮した実質的な距離（距離Ｈ／比誘電率εr）との相対値を用いて決定することができる。具体的には、図４に示した系では、（距離Ａ＋距離Ｇ）／（Ｈ／εr）＝（２．２＋５．５）／（３．０／９．６）＝２４．６４となる。また、図５〜図８に示した系では、（距離Ａ＋距離Ｇ）／（Ｈ／εr）の値はいずれも２４．６４以上になる。したがって、（Ａ＋Ｇ）／（Ｈ／εr）＞２４．６４という条件を満足するときに、試料６近傍に発生する、内側電極１から試料６に向かう電界の電界強度を十分小さくでき（つまり、試料６の表面がプラズマによって損傷を受けることを防止でき）、同時に分解度の高いプラズマによる処理速度の高いプラズマ処理を実施することできる。つまり、上記条件を満足するような構成とすることで、試料６の表面におけるプラズマによる損傷の発生を防止するとともに、処理速度の高いプラズマ処理を実施可能なプラズマ処理装置を実現できる。
【００５５】
また、図４〜図８に示したシミュレーション結果からわかるように、いずれの系においてもＥp／Ｅs＞１１．８となっている。つまり、Ｅp／Ｅs＞１１．８という条件を満足すれば、内側電極１の近傍（領域６１）には高い電界強度に基づく分解度の高いプラズマ９を発生させることができるとともに、試料６の近傍には試料６の表面に損傷を発生させるプラズマは発生しない。したがって、Ｅp／Ｅs＞１１．８となるように、内側電極１、外側電極３、絶縁体（内側電極保護膜７および外側電極保護膜８）のサイズや形状などを調整することによっても、試料６の表面を損傷することなく、処理速度の高いプラズマ処理を行なうことが可能なプラズマ処理装置を実現することができる。
【００５６】
また、図１〜図４に示した本発明によるプラズマ処理装置においては、電極ユニット１１の下面に引込部５６が形成されている。この引込部５６が形成されることによって、プラズマ処理の処理特性および処理速度分布の均一化を図ることができる。以下、図９を参照しながらより具体的に説明する。図９は、引込部５６が形成されることによる処理特性および処理速度分布の均一化の効果を説明するための模式図である。図９では、図３に示した電極ユニット１１の下面図と、引込部５６前後における反応ガスの流速分布を示すグラフとが示されている。
【００５７】
図９に示すように、電極ユニット１１の下面側に反応ガス供給口５から供給された反応ガスは、流速分布１４に示すように反応ガスの流れる方向に対して垂直な方向（幅方向）における中央部での流速が最も速く、幅方向での端部に向かうにつれてその流速が小さくなるというような流速分布を有している。なお、流速分布１４を示すグラフの横軸は流速を、縦軸は幅方向での位置を示す。そして、図９に示すように、流速分布１４を有する反応ガスが引込部５６に到達すると、当該反応ガスが引込部５６内部へと流入する。この結果、矢印１６に示すような反応ガスの流れ（幅方向の中央部から端部へ向かう反応ガスの流れ）が引込部５６内において発生する。この矢印１６で示した流れは、反応ガスの流速分布を均一化させる流れとなる。そして、引込部５６を通過した反応ガスの、引込部５６直後における流速分布は、図９の流速分布１５のような状態となる。流速分布１５のグラフから分かるように、引込部５６を通過した反応ガスの流速分布１５は、引込部５６に入る前の流速分布１４に比べて明らかに均一化された状態となる。なお、流速分布１５を示すグラフの横軸は流速を、縦軸は幅方向での位置を示す。
【００５８】
上述のように、本発明によるプラズマ処理装置では、電極ユニット１１が試料６の上部表面に対して所定の距離Ｇだけ離れて配置される。この結果、電極ユニット１１と試料６との間には反応ガスが流通する空間（流路）が形成される。そして、反応ガス供給口５より所望の反応ガスが、反応ガス供給口５からこの電極ユニット１１と試料６との間の流路に供給される。同時に、反応ガス排気口４より反応ガスなどのガスの排気を行なうことによって、試料６と電極ユニット１１との間に形成される反応ガスの流路には、図１の矢印１２に示すような反応ガス流が形成される。そして、電力伝達線路開放端１０の近傍に発生したプラズマ９中で発生する活性種により、試料６表面の加工、あるいは試料６表面における成膜、表面処理などの処理が行なわれる。このとき、反応ガス供給口５から反応ガスを反応ガス流路に供給するときに発生する流速分布や、試料６の上部表面に対する電極ユニット１１の下部表面に対する傾きなどの装置構成の条件によって、引込部５６に発生するプラズマ９へと到達する前段階で、図９に示すように反応ガスが流速分布１４を有する場合がある。
【００５９】
ここで、本発明によるプラズマ処理装置においては、上述のように引込部５６における内側電極１の先端部５７と試料６の上部表面との間の距離は（距離Ｇ＋距離Ａ）となる。一方、引込部５６以外の部分においては、反応ガス流路の高さ（試料６の上部表面と電極ユニット１１を構成する外側電極３の下部表面との間の距離）は距離Ｇである。すなわち、引込部５６においては、反応ガス流路の高さが他の部分に比べて距離Ａだけ高くなっている。このため、図９に示すように引込部５６においては矢印１６に示すような反応ガスの流れ（流速が速い中央部分から、流速が相対的に遅い端部に向かう反応ガスの流れ）が発生する。そのため、引込部５６が形成されていない場合に比べて、引込部５６、すなわちプラズマ９が形成されている部分における反応ガスの流速分布（反応ガスの流れる方向に対してほぼ垂直な方向（幅方向）における流速分布）が均一化される。この結果、プラズマ９を用いたプラズマ処理の処理特性分布や処理速度分布を均一化することができる。このような効果は、電極ユニット１１を試料６に対向させて配置し、試料６と電極ユニット１１との間に形成される反応ガス流路に反応ガスを供給し、電力伝達線路開放端１０の近傍に発生したプラズマ９中に発生する活性種を用いて試料６の加工、成膜、表面処理などの処理を行なうプラズマ処理装置において、内側電極１を外側電極３よりも引込ませた構造による効果ということができる。
【００６０】
（実施の形態２）
図１０は、本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態２を示す断面模式図である。図１０を参照して、本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態２を説明する。なお、図１０は図１に対応する。
【００６１】
図１０に示したプラズマ処理装置は、基本的には図１〜図４に示したプラズマ処理装置と同様の構造を備えるが、電極ユニット１１を構成する内側電極１および外側電極３の構造が異なる。すなわち、内側電極１の先端部５７の断面形状は矩形状となっている。また、電極ユニット１１の下部表面における外側電極３の開口部４９を構成する側壁も、内側電極１の先端部５７の側壁と平行な方向、すなわち試料６の上部表面に対して垂直な方向に延びるように形成されている。このような内側電極１の先端部５７の断面形状がいわゆる矩形状である場合であっても、図１〜図４に示したプラズマ処理装置と同様に、外側電極３の下部表面から内側電極１の先端部５７の下部表面までの距離Ａがゼロより大きくなるように、開口部４９内において内側電極１を外側電極３の下部表面から後退して配置することで、図１〜図４に示したプラズマ処理装置と同様の効果を得ることができる。
【００６２】
（実施の形態３）
図１１は、本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態３を示す断面模式図である。図１２は、図１１に示したプラズマ処理装置における矢印２０〜２４に示した部分での反応ガスの流速分布を示すグラフである。図１１および図１２を参照して、本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態３を説明する。
【００６３】
図１１および図１２に示したプラズマ処理装置は、基本的には図１〜図４に示したプラズマ処理装置と同様の構造を備えるが、図１に示す電極ユニット１１に対応するマルチ電極ユニット１７の構造が異なる。すなわち、図１１に示したプラズマ処理装置においては、マルチ内側電極１８とマルチ外側電極１９とによりマルチ電極ユニット１７が構成されている。マルチ内側電極１８においては、その下部に４つの先端部５７ａ〜５７ｄが形成されている。一方、マルチ外側電極１９においては、上述したマルチ内側電極１８の先端部１７ａ〜１７ｄを挿入するための開口部４９ａ〜４９ｄが互いに平行に延びるように形成されている。先端部５７ａ〜５７ｄおよび開口部４９ａ〜４９ｄの平面形状は、図１に示したプラズマ処理装置の先端部５７および開口部４９の平面形状と同様に、長方形状となっている。なお、個々の先端部５７ａ〜５７ｄと開口部４９ａ〜４９ｄとに囲まれる部分には、引込部５６ａ〜５６ｄが形成される。試料６の上部表面とマルチ外側電極１９の下部表面との間の距離Ｇ、およびマルチ外側電極１９の下部表面からのマルチ内側電極１８の先端部５７ａ〜５７ｄの引込量である距離Ａは、図１〜図４に示したプラズマ処理装置における距離Ｇおよび距離Ａと同様の値に設定することができる。
【００６４】
次に、図１１に示したプラズマ処理装置の動作を簡単に説明する。マルチ内側電極１８およびマルチ外側電極１９に接続された電源１３によって発生した電力は、マルチ内側電極１８に印加される。この結果、このマルチ内側電極１８の４つの先端部分である先端部５７ａ〜５７ｄとマルチ外側電極１９の４つの開口部４９ａ〜４９ｄとにより形成される引込部５６ａ〜５６ｄにおいて大気圧プラズマ２５〜２８が発生する。このとき、反応ガス供給路５２および反応ガス供給口５を介して反応ガスをマルチ外側電極１９と試料６との間の反応ガス流路に供給する。また一方で、反応ガス排気口４から反応ガス排気路５１を介して反応ガスを含むガスを上述した反応ガス流路から排出する。この結果、マルチ電極ユニット１７と試料６との間の反応ガス流路においては、矢印２０〜２４に示すような反応ガスの流れが形成される。そして、この反応ガスの流れによって大気圧プラズマ２５〜２８に供給された反応ガスは、当該プラズマ２５〜２８によって分解され、活性種が形成される。この活性種を用いて、所望の表面処理を試料６に対して行なうことができる。
【００６５】
このとき、反応ガス供給口５から供給された直後の反応ガスにおいて、反応ガスの流れる方向に対して垂直な方向（幅方向）での流速分布が不均一な分布となっている場合を考える。図１２に示したグラフは、図１１の矢印２０〜２４に示した位置での反応ガスの幅方向における流速分布を示している。矢印２０〜２４には、それぞれ図１２のグラフ（Ａ）〜（Ｅ）が対応している。図１２に示したグラフ（Ａ）〜（Ｅ）においては、横軸が流速を示し、縦軸が幅方向での位置を示している。図１２に示したグラフ（Ａ）のように、反応ガス供給口５から供給された直後の反応ガスが幅方向において不均一な流速分布２９を有していると仮定する。この場合、引込部５６ａに反応ガスが到達したときには、図９において説明した場合と同様に幅方向に反応ガスの流速を均一化する流れが引込部５６ａにおいて発生する。この結果、この引込部５６ａを通過した後の矢印２１に示した反応ガスの流れでは、反応ガスの流速分布が図１２のグラフ（Ｂ）において示すような流速分布３０となる。グラフ（Ａ）の流速分布２９とグラフ（Ｂ）の流速分布３０とを比較すると、反応ガスが引込部５６ａを通過することにより、反応ガスの幅方向における流速分布が均一化されていることがわかる。
【００６６】
そして、この反応ガスが次の引込部５６ｂに到達すると、図９において説明した場合と同様に、反応ガスの流速分布をより均一化するような流れが引込部５６ｂにおいて発生する。その結果、引込部５６ｂを通過した反応ガスの矢印２２に示した部分の流れにおいては、反応ガスの流速分布が図１２のグラフ（Ｃ）に示した流速分布３１となる。流速分布３１と流速分布３０とを比較すると、流速分布３１の方が幅方向においてより均一化されていることがわかる。流速分布３１においては、ほぼ完全に反応ガスの幅方向における流速分布が均一化された状態となっている。そして、この後引込部５６ｃ、５６ｄを通過する反応ガスの流れにおいては、図１２のグラフ（Ｄ）、（Ｅ）に示すように均一な反応ガスの流速分布３２、３３が維持される。このように、プラズマ２６（つまり引込部５６ｂ）よりも下流側のプラズマ２７、２８（つまり引込部５６ｃ、５６ｄ）に流入する反応ガスは、幅方向の流速分布が均一化されているため、当該プラズマ２７、２８におけるプラズマ処理では、処理特性や処理速度などの条件を幅方向において均一化することができる。
【００６７】
このように、図１１に示したプラズマ処理装置では、マルチ内側電極１８の先端部５７ａ〜５７ｄをマルチ電極ユニット１７の内部に引込ませて配置する（マルチ外側電極１９の下部表面よりも後退させた状態で配置する）。そして、図１１に示したプラズマ処理装置では、このようにして反応ガスの流れる方向に複数の引込部５６ａ〜５６ｄを形成する。この結果、図１１に示したプラズマ処理装置は、複数のプラズマを発生させるような図１１に示したマルチ電極ユニット１７を備えることになる。このプラズマ処理装置では、反応ガスの流れにおける上流部分の引込部５６ａ、５６ｂにおいて、反応ガスの幅方向における流速分布を均一化させることができる。そのため、その後の引込部５６ｃ、５６ｄにおけるプラズマ処理特性が幅方向においてより均一化されることになる。この結果、図１〜図４に示すように、電極ユニット１１の下部表面に１つだけ引込部５６が形成される場合よりも、プラズマ処理の処理特性を均一化させることができる。また、マルチ電極ユニット１７を用いるので、プラズマ２５〜２８のように複数のプラズマを発生させることができる。この結果、プラズマ処理の処理効率を向上させることができる。
【００６８】
なお、図１１には、１度に４つのプラズマ２５〜２８を発生させることができるように、マルチ内側電極１８において４つの先端部５７ａ〜５７ｄおよびマルチ外側電極１９において４つの開口部４９ａ〜４９ｄを形成した場合を示した。しかし、マルチ電極ユニット１７において発生させるプラズマの数は４つに限られることなく、さらにより多くのプラズマを発生させるようにマルチ電極ユニット１７を構成してもよい。このとき、プラズマが発生する引込部５６ａ〜５６ｄの数を増やすほど、幅方向における反応ガスの処理特性の均一化効果を高めることができるので、プラズマ処理の幅方向における処理特性の均一化をより確実に行なうことができる。
【００６９】
（実施の形態４）
図１３は、本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態４を示す断面模式図である。図１４は、図１３の線分ＸＩＶ−ＸＩＶにおける断面を示す平面模式図である。図１５は、図１３に示したプラズマ処理装置の斜めマルチライン電極ユニットの下面を示す模式図である。図１３〜図１５を参照して、本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態４を説明する。なお、図１３は図１４の線分ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩにおける断面に対応する。
【００７０】
図１３〜図１５に示したプラズマ処理装置は、基本的には図１１に示した本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態３と同様の構造を備えるが、プラズマ３６〜４１を発生させるための引込部５６ａ〜５６ｆの数（具体的には斜めマルチライン内側電極３４に形成された先端部５７ａ〜５７ｆの数および斜めマルチライン外側電極３５に形成された開口部４９ａ〜４９ｆの数）が異なる。さらに、図１３〜図１５に示したプラズマ処理装置においては、マルチライン電極ユニット４５における引込部５６ａ〜５６ｆが、反応ガスの流れる方向（図１５に示した線分６７に示した方向）に対して傾斜する方向に延びるように形成されている点が異なる。すなわち、図１５に示した反応ガス供給口５から反応ガス排気口４に向けて、矢印６３に示すように流れる反応ガスの流れる方向を示す線分６７に対して、引込部５６ａ〜５６ｆの延びる方向を示す線分６８は角度θで交わるように、斜めマルチライン電極ユニット４５が構成されている。
【００７１】
図１３からもわかるように、斜めマルチライン外側電極３５の下部表面に対して、斜めマルチライン内側電極３４の先端部５７ａ〜５７ｆは、斜めマルチライン電極ユニット４５の内側に距離Ａだけ引込まれた状態になっている。このため、引込部５６ａ〜５６ｆにおいては、斜めマルチライン電極ユニット４５の下部表面における他の領域に比べて、試料６の上部表面から斜めマルチライン電極ユニット４５の表面までの距離が距離Ａだけ広くなる。したがって、図１５の矢印４２に示すように、反応ガス供給口５から流れてくる反応ガスは引込部５６ａ〜５６ｆのそれぞれに引込まれる。これは、上述のように試料６の上部表面からの高さが距離Ａだけ高くなっているため、引込部５６ａ〜５６ｆのコンダクタンスが他の部分のコンダクタンスよりも大きくなっているためである。この結果、流れてきた反応ガスは、矢印４２に示されるように、プラズマ３６〜４１が発生している引込部５６ａ〜５６ｆに集まるように流れる。その後、引込部５６ａ〜５６ｆに流れ込んだ反応ガスは、矢印４３に示されるように引込部５６ａ〜５６ｆの中を流れる。その後、引込部５６ａ〜５６ｆにおける反応ガス排気口４側の端部では、矢印４４に示すように引込部５６ａ〜５６ｆの端部から広がるように反応ガスが外側へ流れ出る。そして、矢印６４に示すように、反応ガスは反応ガス排気口４へ吸い込まれる。このような構成により、図１３〜図１５に示したプラズマ処理装置では、引込部５６ａ〜５６ｆが形成されない場合に比べて、プラズマ３６〜４１が形成された部分（引込部５６ａ〜５６ｆ）により多くの反応ガスが流れることになる。この結果、反応ガスの利用効率を高めることができる。
【００７２】
なお、図１３〜図１５に示すようにガスの流れに対して斜めに延びるように引込部５６ａ〜５６ｆを配置する場合、隣接する引込部の間の距離や、反応ガスの流れに対する引込部５６ａ〜５６ｆの延在方向の傾斜角度については、以下のように好ましい条件がある。以下、図１６を用いて説明する。図１６は、隣接する引込部の間の距離と、引込部の延びる方向と反応ガスの流れる方向とのなす角度との関係を説明するための模式図である。図１６に示すように、隣接する引込部５６の間の距離を距離Ｗ、引込部５６の延在方向での長さを長さＬ、矢印６３に示される反応ガスの流れに沿った方向に延びる線分６７に対する、引込部５６の延在方向を示す線分６８のなす角度を角度θとした場合、Ｌ×ｓｉｎθ＞Ｗという条件を満たすように角度θ、長さＬ、距離Ｗを設定することが望ましい。なお、ここで距離Ｗは、矢印６３に示された反応ガスの流れ方向に垂直な方向（幅方向）における、隣接する引込部５６の間の距離を示す。
【００７３】
このようにすれば、矢印６３に示した方向に沿って流れる反応ガスは、必ずいずれかの引込部５６に引込まれることになる。つまり、引込部５６に取込まれることなくそのまま引込部５６の間を通過する反応ガスを無くすことができる。上述のように、引込部５６はプラズマが形成される領域となっている。この結果、全ての反応ガスがプラズマの形成された領域へ供給されるので、反応ガスの利用効率をより向上させることができる。また、上記の条件を満足するように角度θ、長さＬおよび距離Ｗを設定すれば、均一なプラズマ処理を実施することができる。この結果、試料６の全面に対して均一なプラズマ処理を迅速に行なうことが可能になる。
【００７４】
（実施の形態５）
図１７は、本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態５を示す断面模式図である。図１８は、図１７に示したプラズマ処理装置の電極ユニットの部分拡大断面模式図である。図１７および図１８を参照して、本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態５を説明する。
【００７５】
図１７および図１８に示したプラズマ処理装置は、基本的には図１〜図４に示したプラズマ処理装置と同様の構造を備えるが、外側電極３の下部表面の位置と内側電極１の先端部５７の最下点５８との垂直方向における位置が一致している点（試料６の上部表面から外側電極３の下部表面までの距離と、試料６の上部表面から先端部５７の最下点５８までの距離とが等しい点）が異なる。つまり、図１７および図１８に示したプラズマ処理装置は、図１〜図４に示したプラズマ処理装置において、引込量に該当する距離Ａを０とした場合に該当する。このような構成について、本発明の実施の形態１において用いた手法と同様な手法を用いて、内側電極１および外側電極３に電力を投入したときに形成される電界の強度分布をシミュレーションにより求めた。その結果、内側電極１の先端部５７の最下点５８と試料６の地点５９とを結ぶ線分６０上において、内側電極１近傍の最も電界強度が高い部分（領域６１に示した部分）での電界強度は３９８（Ｖ／ｍ）となった。一方、線分６０上の試料６の表面近傍（その領域６２に示した部分であって、最も電界強度が低くなった部分）での電界強度は１９０（Ｖ／ｍ）となった。
【００７６】
つまり、図１７および図１８に示すように、内側電極１の先端部５７の形状を図１７および図１８のように楔型（試料６に近づくにつれてその幅が狭くなるような形状）とし、外側電極３の開口部４９の側面を内側電極１の先端部５７の側面と平行な方向に延びるような傾斜した形状とすれば、図１に示したように先端部５７を電極ユニット１１の内側へと後退させなくても、従来のプラズマ処理装置に比べて内側電極１から試料６に向かう電界強度の高い電界が形成されにくいことがわかった。この場合も、内側電極１と外側金属３の間でなく試料６の近傍でプラズマが発生する電力を従来方式より高くすることが出来、従って試料６に損傷を与えることなく高い処理速度を有するプラズマ処理装置を実現できる。
【００７７】
しかしこの時、図１〜８に示されるように内側電極１を電極ユニット１１の内側に引き込むほうが、引き込まない場合に比べて試料６表面近傍の電界強度がより小さくなり、従ってより多くの投入電力を印加でき、試料６に損傷を与えることなく、更に高い処理速度を実現できる事はいうまでもない。
【００７８】
上述した本発明に従ったプラズマ処理装置の一例である図１〜図１６に示したプラズマ処理装置の特徴的な構成を要約すれば、プラズマ処理装置は、電極ユニット（電極ユニット１１、マルチ電極ユニット１７、斜めマルチライン電極ユニット４５：以下、電極ユニット１１等とも呼ぶ）と反応ガス供給部（反応ガス供給路５２、反応ガス供給口５）とを備える。電極ユニットは印加電極（内側電極１、マルチ内側電極１８、斜めマルチライン内側電極３４：以下、内側電極１等とも呼ぶ）、絶縁体２、および接地電極（外側電極３、マルチ外側電極１９、斜めマルチライン外側電極３５：以下、外側電極３等とも呼ぶ）を含む。印加電極（内側電極１等）にはプラズマを形成するために電源１３から電力が供給される。接地電極（外側電極３等）は、印加電極（内側電極１等）と絶縁体２を挟んで対向する。反応ガス供給部（反応ガス供給路５２、反応ガス供給口５）は、プラズマによるプラズマ処理に用いられる反応ガスを、電極ユニット（電極ユニット１１等）と被処理物（試料６）との間の空間に供給する。ここで、被処理物（試料６）は、電極ユニット（電極ユニット１１等）と空間を隔てて対向するように保持される。被処理物（試料６）において前記電極ユニット（電極ユニット１１等）と対向する表面から印加電極（内側電極１等）までの最短距離である第１の距離（距離Ａ＋距離Ｇ）が、被処理物（試料６）の表面から接地電極（外側電極３等）までの最短距離である第２の距離（距離Ｇ）より大きくなるように、印加電極（内側電極１等）および接地電極（外側電極３等）の配置は決定されている。
【００７９】
図１１〜図１６に示したプラズマ処理装置において、接地電極（マルチ外側電極１９、斜めマルチライン外側電極３５：以下、マルチ外側電極１９等とも呼ぶ）は、被処理物（試料６）と対向する被処理物側表面（下部表面４７）を有していてもよい。この被処理物側表面（下部表面４７）は、被処理物（試料６）の上記表面とほぼ平行な方向に延びていてもよい。接地電極（マルチ外側電極１９等）の被処理物側表面（下部表面４７）には複数の開口部４９ａ〜４９ｆが形成されている。印加電極（マルチ内側電極１８、斜めマルチライン内側電極３４：以下、マルチ内側電極１８等とも呼ぶ）は、接地電極（マルチ外側電極１９等）における複数の開口部４９ａ〜４９ｆのそれぞれの内部において、絶縁体２を介して開口部４９ａ〜４９ｆの側壁と対向するように配置された突出部（先端部５７ａ〜５７ｆ）を含んでもよい。被処理物（試料６）の表面から突出部（先端部５７ａ〜５７ｆ）までの最短距離である上記第１の距離（距離Ａ＋距離Ｇ）が、被処理物（試料６）の表面から接地電極（マルチ外側電極１９等）の被処理物側表面（下部表面４７）までの最短距離である上記第２の距離（距離Ｇ）より大きくなるように、つまり上記距離Ａがゼロより大きくなるように、突出部（先端部５７ａ〜５７ｆ）は被処理物側表面（下部表面４７）より開口部４９ａ〜４９ｆの内部に向けて後退した位置に配置されることが好ましい。複数の開口部４９ａ〜４９ｆは、電極ユニット（マルチ電極ユニット１７、斜めマルチライン電極ユニット４５：以下、マルチ電極ユニット１７等とも呼ぶ）と被処理物（試料６）との間の空間において反応ガスの流れる方向に対して交差する方向に延びるように形成されることが好ましい。また、複数の開口部４９ａ〜４９ｆは、互いに平行に延びるように形成されることが好ましい。
【００８０】
また、図１３などに示すプラズマ処理装置において、反応ガスの流れる方向（図１５における線分６７の延びる方向）に対して、開口部４９ａ〜４９ｆの延びる方向（図１５における線分６８の延びる方向）の成す角度をθ、開口部４９ａ〜４９ｆの延びる方向における開口部の長さをＬ（図１６における引込部５６の延在方向での長さＬ）、反応ガスの流れる方向（図１６における線分６７の延びる方向）に対して垂直な方向における、複数の開口部のうちの隣接する２つの開口部（隣接する引込部５６）の間の距離をＷとした場合、Ｌ×ｓｉｎθ＞Ｗという関係式を満足するように、開口部の配置および形状（具体的には、引込部５６ａ〜５６ｆを形成するための開口部４９ａ〜４９ｆのサイズ、形状、配置など）を決定することが好ましい。
【００８１】
また、図１１および図１２に示すように、上記プラズマ処理装置では、反応ガスの流れる方向（図１１の矢印２０で示す方向）に対して、開口部４９ａ〜４９ｄ、すなわち引込部５６ａ〜５６ｄの延びる方向の成す角度が９０°であってもよい。この場合、マルチ電極ユニット１７と試料６との間の空間を流れる反応ガスは、形成された引込部５６ａ〜５６ｄの全てを通過することになる。このため、反応ガスの流速分布の均一化を確実に行なうことができる。
【００８２】
この発明に従ったプラズマ処理装置は、図１〜図９、図１１〜１８に示すように、電極ユニット（電極ユニット１１、マルチ電極ユニット１７、斜めマルチライン電極ユニット４５：以下、電極ユニット１１等とも呼ぶ）と反応ガス供給部（反応ガス供給路５２、反応ガス供給口５）とを備える。電極ユニットは印加電極（内側電極１、マルチ内側電極１８、斜めマルチライン内側電極３４：以下、内側電極１等とも呼ぶ）、絶縁体２および接地電極（外側電極３、マルチ外側電極１９、斜めマルチライン外側電極３５：以下、外側電極３等とも呼ぶ）を含む。印加電極（内側電極１等）には、プラズマを形成するために電源１３から電力が供給される。接地電極（外側電極３等）は、印加電極（内側電極１等）と絶縁体２を挟んで対向する。反応ガス供給部（反応ガス供給路５２、反応ガス供給口５）は、プラズマによるプラズマ処理に用いられる反応ガスを、電極ユニット（電極ユニット１１等）と被処理物（試料６）との間の空間に供給する。ここで、被処理物（試料６）は、電極ユニット（電極ユニット１１等）と空間を隔てて対向するように保持される。接地電極（外側電極３等）は、被処理物（試料６）と対向する被処理物側表面（下部表面４７）を有する。被処理物側表面（下部表面４７）は、被処理物（試料６）の上記表面とほぼ平行な方向に延びる。接地電極（外側電極３等）の被処理物側表面（下部表面４７）には開口部４９、４９ａ〜４９ｆが形成されている。印加電極（内側電極１等）は、接地電極（外側電極３等）における開口部４９、４９ａ〜４９ｆの内部において、絶縁体２を介して開口部４９、４９ａ〜４９ｆの対向する側壁に挟まれるように配置される突出部（先端部５７、５７ａ〜５７ｆ）を含む。この突出部（先端部５７、５７ａ〜５７ｆ）は、図１などに示すように被処理物側（試料６）に向かうにつれて幅が狭くなる断面形状を有する。突出部（先端部５７、５７ａ〜５７ｆ）での上記断面形状を示す断面と同じ断面において、接地電極（外側電極３等）における開口部４９、４９ａ〜４９ｆの対向する側壁の間の距離が、突出部（先端部５７、５７ａ〜５７ｆ）の表面に沿って被処理物（試料６）側に向かうにつれて狭くなるように、開口部４９、４９ａ〜４９ｆは形成されている。被処理物（試料６）において電極ユニット（図１７の電極ユニット１１）と対向する表面から突出部（図１８の先端部５７）までの最短距離である第１の距離（図１７の距離Ｇ）が、被処理物（試料６）の表面から接地電極（図１７の外側電極３）の被処理物側表面（下部表面）までの最短距離である第２の距離（図１７の距離Ｇ）と同じになるように、または第１の距離（図４における距離Ａ＋距離Ｇ）が第２の距離（図４における距離Ｇ）より大きくなるように、印加電極（内側電極１等）および接地電極（外側電極３等）の配置が決定されている。
【００８３】
上記プラズマ処理装置において、第１の距離（図４に示した距離Ａ＋距離Ｇ）をＨ１、開口部４９、４９ａ〜４９ｆの内部における側壁と突出部（先端部５７、５７ａ〜５７ｆ）との間の距離（図４に示した距離Ｈ）をＨ２、開口部４９、４９ａ〜４９ｆの内部に配置された絶縁体（内側電極保護膜７および外側電極保護膜８）の比誘電率をεrとした場合、Ｈ１／（Ｈ２／εr）＞２４．６４という関係を満足するように、前記電極ユニット（電極ユニット１１等）は構成されていてもよい。つまり、上記数式の条件を満足するように、内側電極１等と外側電極３等の配置、内側電極保護膜７および外側電極保護膜８の材質などを決定してもよい。この場合、図４〜図８を用いて説明したように、試料６の表面近傍での電界について、電界強度を十分小さくすることができる。
【００８４】
上記プラズマ処理装置では、電極ユニット（電極ユニット１１等）において、印加電極（内側電極１等）に電力が供給されたとき、印加電極（内側電極１等）と接地電極（外側電極３等）との間に電力伝達線路が形成されることが好ましい。電極ユニット（電極ユニット１１等）において被処理物（試料６）と対向する面において、電力伝達線路の開放端１０が形成されるとともに、開放端１０において発生する電界によりプラズマ９、２５〜２８、３６〜４１が発生するように、前記電極ユニット（電極ユニット１１等）は構成される。この場合、電極ユニット１１等と試料６との間の空間（反応ガスが流通する空間）においてプラズマ９、２５〜２８、３６〜４１を確実に発生させることができる。
【００８５】
上記プラズマ処理装置において、反応ガス供給部（反応ガス供給路５２、反応ガス供給口５）は、開放端１０から離れた位置において、電極ユニット（電極ユニット１１等）と被処理物（試料６）との間の空間に反応ガスを供給するため、接地電極（外側電極３等）に形成された反応ガス供給口５を含んでいる。この場合、反応ガス供給口５から開放端１０（プラズマが形成される領域である引込部５６、５６ａ〜５６ｆ）にまで反応ガスが流通する過程で、反応ガスの流れの乱れが小さくなる。この結果、プラズマ処理の質の低下を避けることができる。
【００８６】
上記プラズマ処理装置では、上記第１の距離（距離Ａ＋距離Ｇ）を規定する、印加電極（内側電極１等）と被処理物（試料６）とのそれぞれにおける最近接点（図４に示した先端部５７の最下点５８および試料６の表面の地点５９）を結ぶ線分（線分６０）上において、印加電極（内側電極１等）に電力を供給することにより形成される電界の最も高い電界強度をＥp、最も低い電界強度をＥsとした場合、Ｅp／Ｅs＞１１．８という条件を満足するように、電極ユニット（電極ユニット１１等）が構成されていてもよい。具体的には、引込部５６、５６ａ〜５６ｆの構造について、図１〜図８に示したような、被処理物（試料６）に対する配置となるように、電極ユニット１１等を構成する内側電極１等および外側電極３等の形状および配置を決定してもよい。この場合、内側電極１等に大きな電力を供給して分解度の高いプラズマを発生させても、試料６の近傍では電界強度が十分小さくなるため、試料６の近傍におけるプラズマの発生を抑制できる。
【００８７】
今回開示された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と考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態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が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態１を示す断面模式図である。
【図２】図１に示した線分ＩＩ−ＩＩにおける断面模式図である。
【図３】図１に示したプラズマ処理装置の電極ユニットの下面を示す模式図である。
【図４】図１に示したプラズマ処理装置における電極ユニットの部分拡大断面模式図である。
【図５】内側電極の引込量である距離Ａを３．２ｍｍとした場合の電極ユニットの部分拡大断面模式図である。
【図６】内側電極の引込量である距離Ａを４．２ｍｍとした場合の電極ユニットの部分拡大断面模式図である。
【図７】内側電極の引込量である距離Ａを５．２ｍｍとした場合の電極ユニットの部分拡大断面模式図である。
【図８】内側電極の引込量である距離Ａを７．２ｍｍとした場合の電極ユニットの部分拡大断面模式図である。
【図９】引込部が形成されることによる処理特性および処理速度分布の均一化の効果を説明するための模式図である。
【図１０】本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態２を示す断面模式図である。
【図１１】本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態３を示す断面模式図である。
【図１２】図１１に示したプラズマ処理装置における矢印に示した部分での反応ガスの流速分布を示すグラフである。
【図１３】本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態４を示す断面模式図である。
【図１４】図１３の線分ＸＩＶ−ＸＩＶにおける断面を示す平面模式図である。
【図１５】図１３に示したプラズマ処理装置の斜めマルチライン電極ユニットの下面を示す模式図である。
【図１６】隣接する引込部の間の距離と、引込部の延びる方向と反応ガスの流れる方向とのなす角度との関係を説明するための模式図である。
【図１７】本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態５を示す断面模式図である。
【図１８】図１７に示したプラズマ処理装置の電極ユニットの部分拡大断面模式図である。
【図１９】従来のプラズマ処理装置を示す断面模式図である。
【図２０】図１９に示した内側電極と外側電極とが絶縁体を介して対向する部分のうち、試料に隣接する部分を示す部分拡大断面模式図である。
【符号の説明】
【００８９】
１  内側電極、２  絶縁体、３  外側電極、４  反応ガス排気口、５  反応ガス供給口、６  試料、７  内側電極保護膜、８  外側電極保護膜、９，２５〜２８，３６〜４１  プラズマ、１０  開放端、１１  電極ユニット、１２，１６，２０〜２４，４２〜４４，５３，５４，６３，６４  矢印、１３  電源、１４，１５  流速分布、１７  マルチ電極ユニット、１８  マルチ内側電極、１９  マルチ外側電極、２９〜３３  流速分布、３４  斜めマルチライン内側電極、３５  斜めマルチライン外側電極、４５  斜めマルチライン電極ユニット、４６  側壁、４７  下部表面、４９，４９ａ〜４９ｆ  開口部、５１  反応ガス排気路、５２  反応ガス供給路、５６，５６ａ〜５６ｆ  引込部、５７，５７ａ〜５７ｆ  先端部、５８  最下点、５９  地点、６０，６７，６８  線分、６１，６２  領域。
【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】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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