(57)【要約】【課題】プラズマ発生領域で短時間にワークの被処理面を均一化する処理が可能な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、第１の電極２と、第１の電極２と対向配置される第２の電極３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、第１の電極２と第２の電極３との間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、第１の電極２に向けて処理ガスを噴出するノズル５とを備え、第１の電極２と第２の電極３との間に電圧を印加することにより、ノズル５から噴出された処理ガスを活性化してプラズマを生成し、該プラズマによりワーク１０の被処理面１０１をプラズマ処理するよう構成されているプラズマ処理装置１であって、第２の電極３の第１の電極２と対向する面側に、ノズル５の外周側に周方向に沿って凸部３１と凹部３２とが形成されてなり、凸部３１と第１の電極２との距離が凹部３２と第１の電極２との距離よりも狭く配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と、
前記第１の電極と対向配置される第２の電極と、
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、
前記第１の電極と前記第２の電極との間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、
前記第１の電極に向けて前記処理ガスを噴出するノズルとを備え、
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、前記ノズルから噴出された前記処理ガスを活性化して前記プラズマを生成し、該プラズマによりワークの被処理面をプラズマ処理するよう構成されているプラズマ処理装置であって、
前記第２の電極の前記第１の電極と対向する面側に、前記ノズルの外周側に周方向に沿って凸部と凹部が形成されてなり、前記凸部と前記第１の電極との距離が前記凹部と前記第１の電極との距離よりも狭く配置されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記ノズルから噴出される前記処理ガスは、前記第１の電極に沿って放射状に広がるよう構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】
前記凸部は、前記ノズルの外周側に周方向に沿って間欠的に形成されている請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記凸部は、前記ノズルの周りに全周にわたって環状または螺旋状に形成されている請求項１ないし３のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記凸部は、前記ノズルからの距離が異なる複数の位置に形成されている請求項１ないし４のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記凸部は、前記ノズルから前記第２の電極の外周に向かって、当該凸部の影響が緩和されるように形成されている請求項５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記凸部は、前記ノズルの中心軸を中心とする半径方向の幅が前記第２の電極の外周に向かって漸減している請求項５または６に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記凸部は、その高さが前記第２の電極の外周に向かって漸減している請求項５ないし７のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記凸部は、前記ノズルの中心軸を中心とする半径方向のピッチが前記第２の電極の外周に向かって漸増している請求項５ないし８のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記第２の電極は、少なくとも前記第１の電極と対向する面側が誘電体部で覆われている請求項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】
前記ノズルは、前記誘電体部に形成されている請求項１０に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記誘電体部は、平板状に形成されている請求項１０または１１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１３】
前記ノズルは、前記第２の電極の前記第１の電極と対向する面の中心部に設けられている請求項１ないし１２のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１４】
前記第１の電極に対して前記第２の電極を移動するための移動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。
【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。）が用いられている。
【０００３】
従来、プラズマＣＶＭでは電極若しくはワークを走査するなどして、互いの位置関係を変化させながら処理する方法が一般的に行われている（例えば、特許文献１）。この方法の場合、例えば、エッチング加工後のワーク表面の加工痕は、ワークに対面する側の電極の面形状に依存することが分かっている。例えば、当該電極の面形状が平坦面である場合には、ワークの被処理面の加工痕９０は、図１０に示すように、中央が深く、その両端に向かって浅くなっているような形状となる。そのため、ワーク表面を平坦化（均一化）するためには、電極の走査処理幅を極めて小さくしなければならない。その結果、電極がワークを往復する回数が増加し、加工時間が長期化するという問題がある。
これを解決するためには、電極そのものを変更する必要がある。
【０００４】
【特許文献１】特開平１−１３５８２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、プラズマ発生領域で短時間にワークの被処理面を均一化する処理が可能な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、第１の電極と、
前記第１の電極と対向配置される第２の電極と、
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、
前記第１の電極と前記第２の電極との間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、
前記第１の電極に向けて前記処理ガスを噴出するノズルとを備え、
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、前記ノズルから噴出された前記処理ガスを活性化して前記プラズマを生成し、該プラズマによりワークの被処理面をプラズマ処理するよう構成されているプラズマ処理装置であって、
前記第２の電極の前記第１の電極と対向する面側に、前記ノズルの外周側に周方向に沿って凸部と凹部が形成されてなり、前記凸部と前記第１の電極との距離が前記凹部と前記第１の電極との距離よりも狭く配置されていることを特徴とする。
これにより、凸部が径方向や周方向に適度に分散して配置することができ、短時間にワークの被処理面を均一化することができる。
【０００７】
本発明のプラズマ処理装置では、前記ノズルから噴出される前記処理ガスは、前記第１の電極に沿って放射状に広がるよう構成されていることが好ましい。
これにより、処理ガスが第１の電極に沿って均一に流れるので、第１の電極に設置した被処理面全体に均一にプラズマを発生することができる。
本発明のプラズマ処理装置では、前記凸部は、前記ノズルの外周側に周方向に沿って間欠的に形成されていることが好ましい。
これにより、凸部がノズルの周方向に分散して配置されているので、ノズルの全周にわたって環状に形成された凸部に比べ、凸部の影響をより緩和することができる。その結果、ワークの被処理面を均一に加工することができる。
【０００８】
本発明のプラズマ処理装置では、前記凸部は、前記ノズルの周りに全周にわたって環状または螺旋状に形成されていることが好ましい。
これにより、凸部がノズルの全周わたって環状に配置されているので、ワークの被処理面を周方向に均一に加工することができる。
本発明のプラズマ処理装置では、前記凸部は、前記ノズルからの距離が異なる複数の位置に形成されていることが好ましい。
これにより、凸部がノズルからの距離が異なる複数の位置に配置されているので、ワークの被処理面を径方向により均一に加工することができる。
【０００９】
本発明のプラズマ処理装置では、前記凸部は、前記ノズルから前記第２の電極の外周に向かって、当該凸部の影響が緩和されるように形成されていることが好ましい。
これにより、ノズルから第２の電極の外周に向かってプラズマ密度が増大するのを防止（相殺）することができ、その結果、被処理面を均一にすることができる。
本発明のプラズマ処理装置では、前記凸部は、前記ノズルの中心軸を中心とする半径方向の幅が前記第２の電極の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、ノズルから第２の電極の外周に向かってプラズマ密度が増大するのを確実に防止（相殺）することができ、その結果、被処理面をより均一にすることができる。
【００１０】
本発明のプラズマ処理装置では、前記凸部は、その高さが前記第２の電極の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、ノズルから第２の電極の外周に向かってプラズマ密度が増大するのを確実に防止（相殺）することができ、その結果、被処理面をより均一にすることができる。
本発明のプラズマ処理装置では、前記凸部は、前記ノズルの中心軸を中心とする半径方向のピッチが前記第２の電極の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、ノズルから第２の電極の外周に向かってプラズマ密度が増大するのを確実に防止（相殺）することができ、その結果、被処理面をより均一にすることができる。
【００１１】
本発明のプラズマ処理装置では、前記第２の電極は、少なくとも前記第１の電極と対向する面側が誘電体部で覆われていることが好ましい。
これにより、第１の電極と第２の電極との間において、電極である金属等が露出しないため、アーク放電を防止し、電界を均一に発生させることができる。
本発明のプラズマ処理装置では、前記ノズルは、前記誘電体部に形成されていることが好ましい。
これにより、第１の電極と第２の電極との間において、電極である金属等が露出しないため、電界を均一に発生させ、グローライクな放電を得ることができる。
【００１２】
本発明のプラズマ処理装置では、前記誘電体部は、平板状に形成されていることが好ましい。
これにより、第１の電極と対面する誘電体部の面が実質的に平坦に形成されるので、処理ガスの乱れを防止することができ、処理ガスの流れを制御することができる。
本発明のプラズマ処理装置では、前記ノズルは、前記第２の電極の前記第１の電極と対向する面の中心部に設けられていることが好ましい。
これにより、噴出された処理ガスが第２の電極の外周側に向かって放射状に流れるので、第１の電極と第２の電極との間の全体に均一に処理ガスを流すことができる。
本発明のプラズマ処理装置では、前記第１の電極に対して前記第２の電極を移動するための移動手段を備えることが好ましい。
これにより、第２の電極を走査することができるので、ワークの被処理面全体を短時間にプラズマ処理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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＞
（１）プラズマ処理装置
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中のＡ−Ａ線断面図、図３は、第２の電極の底面図、図４は、ワークの加工痕形状を示す縦断面図である。
なお、以下の説明では、図１および図４中の上側を「上」、下側を「下」という。また、図３では、理解を容易にするため、凸部にハッチングを施した。
【００１４】
図１に示すように、プラズマ処理装置１は、ワーク１０に対して移動しない第１の電極２と、ワーク１０を介して第１の電極２と対向して設けられ、ワーク１０に対して移動する第２の電極３と、第２の電極３の下端部を覆う誘電体部４と、ワーク１０の被処理面１０１（第１の電極２の方向）に向けて処理ガスを噴出するノズル５と、処理ガスをノズル５に導く処理ガス供給流路６と、第１の電極２および第２の電極３間に電圧を印加する電源７２を備えた電源回路７と、第１の電極２および第２の電極３間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とを備えている。
このプラズマ処理装置１は、第１の電極２および第２の電極３間に電圧を印加することにより、処理ガスを活性化して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。
【００１５】
本実施形態では、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。
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、ワーク１０に対して固定した電極であり、導線７１を介して直接接地されている。そして、第１の電極２はワーク１０の台としての機能を有するため、第１の電極２の上面に、ワーク１０が接触して設置されている。
【００１６】
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、第１の電極２の形状は、例えば平板状、円柱状など、特に限定されない。
第２の電極３には、その下面（ワーク１０と対向する面）に凸部（凸条）３１と凹部（溝）３２が形成されている。なお、これら凸部３１および凹部３２については、それぞれ後に詳細に説明する。
【００１７】
また、第２の電極３の下端部には、本体４１と、本体４１よりも外径が拡径している拡径部４２とからなる誘電体部４が形成されている。すなわち、第２の電極３の下端部側面３５に該側面３５を覆うように円筒状の本体４１が形成されている。そして、第２の電極３の下面と本体４１の下面とに接合した板状の拡径部４２が形成されている。
このように、第２の電極３の下面に拡径部４２が接合されていることにより、第１の電極２と第２の電極３との間において、電極である金属等が露出しないため、電極間に電界を均一に発生させることができる。
【００１８】
また、第２の電極３の下端部側面３５に本体４１が形成され、第２の電極３の下面に拡径部４２が接合されているため、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。
【００１９】
また、拡径部４２が第２の電極３の下面にワーク１０と対向して設けられていることにより、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。
第２の電極３の下面の中心部３６には、ノズル５が形成されている。そして、該ノズル５は、第２の電極の上面に開口し、第２の電極３の内部に上下方向に延在して設けられる処理ガス供給流路６と連通している。
【００２０】
なお、処理ガス供給流路６の横断面形状は、例えば、円形状、帯状など、特に限定されない。
また、拡径部下面４２１の中心部４２２には、ノズル５が開口して、ワーク１０に望むように設けられている。そして、第２の電極３の下面の中心部３６と拡径部下面４２１の中心部４２２とを結ぶ線分２０上に、該拡径部４２を貫通してノズル５が設けられている。
【００２１】
なお、ノズル５の孔の形状は、例えば、円形状、帯状、四角状など特に限定されない。
このように、線分２０上に誘電体拡径部４２を貫通してノズル５が形成されていることにより、第２の電極３の内周側からガスをワーク１０に噴出できるため、処理ガスを第２の電極３と第１の電極２との間の空間（以下、「プラズマ発生領域３０」という。）に効率的かつ均一に供給することができる。
なお、本体４１の形状は、例えば円柱状や方形状など、特に限定されない。
【００２２】
また、拡径部４２の形状は、例えば、平板状、円柱状などが挙げられるが、平板状であることが好ましい。これにより、ワークと対面する拡径部下面４２１が実質的に平坦に形成されるので、処理ガスの流れを確実に制御することができる。
このような誘電体部４（本体４１、拡径部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、電界におけ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。
【００２３】
第２の電極３は、その上端部が誘電体部４から露出している。そして、この第２の電極３は、電圧を印加するための電極であるため、該露出した位置で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。
第２の電極３の形状は、略円柱状に形成され、誘電体部４の本体４１で覆われた部分の上端部側で外径が縮径している。このような形状により、誘電体体本体４１と密着するため、第２の電極３の電流密度を高めることができる。
【００２４】
第２の電極３の構成材料としては、特に限定されないが、第１の電極２と同様の材料が挙げられる。
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。
【００２５】
第２の電極３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１の電極２に、導線７１を介して、高周波電源７２が接続されており、これにより、電源回路７が構成されている。この電源回路７は、その一部、すなわち、第１の電極２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、その第１の電極２と第２の電極３との間には、電界が発生し、ガスが供給されると、放電が生じて、プラズマが発生する。
【００２６】
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。
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。
【００２７】
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、第２の電極３の上面に開口し、第２の電極３の内部に形成された処理ガス供給流路６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。
【００２８】
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。
【００２９】
（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。
【００３０】
（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。
【００３１】
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。
【００３２】
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にプラズマが発生するため、微細な加工をすることができる。
【００３３】
さて、前述したように、第２の電極３の下面には、凸部（凸条）３１と凹部（溝）３２とが形成されている。
凸部３１が形成された部位は、第１の電極２との距離が局所的に小さくなるので、そこでの電界強度が強くなる。その結果、そこでのプラズマ密度が大きくなり、その他の部分（凹部３２）よりも優先的にプラズマ処理が施される（強化される）。
そのため、凸部３１は、第２の電極３の下面に適度に分散配置されていることが好ましい。特に、凸部３１は、当該下面のノズル５を中心とした周方向や径方向に沿って所定のパターンで配置されることがより好ましい。
【００３４】
以下、凸部３１の配置の好ましい例を説明する。
凸部３１は、図３に示すように、ノズル５を中心としてノズル５の周りに全周にわたって環状に形成されている。このように、凸部３１が環状に形成されているので、ワーク１０の被処理面１０１を周方向に、ムラなく、均一に加工することができる。
また、凸部３１は、ノズル５からの距離が異なる複数の位置に形成されている。本実施形態では、図３に示すように、ノズル５を中心として半径が異なる４つの環状の凸部３１ａ〜３１ｄが形成されている。このように、半径が異なる複数の凸部３１ａ〜３１ｄが形成されていることにより、ワーク１０の被処理面１０１を径方向に均一に加工することができる。また、複数の凸部３１ａ〜３１ｄでプラズマ処理が強化されるので、被処理面１０１を均一かつ平坦に加工することもできる。
【００３５】
本実施形態のように、第２の電極３の下面にノズル５が形成されたプラズマ処理装置１では、ノズル５から噴出された処理ガスは、ノズル５から第２の電極３の外周側に向かって放射状に流れる。そのため、第２の電極３の外周端部３３ほど、処理ガスが電界に晒される時間が長くなるので、そこでのプラズマ密度が高くなる。すなわち、ノズル５直下のプラズマ発生領域３０よりも、第２の電極３の外周端部３３直下のプラズマ発生領域３０の方がプラズマ力は大きくなり、加工の度合いも大きくなる。
【００３６】
したがって、ワーク１０の被処理面１０１を均一に加工するためには、ノズル５直下のプラズマ発生領域３０から第２の電極３の外周端部３３直下のプラズマ発生領域３０に向かうほど加工の影響を緩和することが好ましい。
すなわち、当該加工の影響を小さくするためには、処理ガスの影響によるプラズマ密度の増大分を相殺し、均一化することが好ましい。
【００３７】
このような加工の影響を緩和する方法としては、例えば、（ａ）凸部３１の線分２０を中心とする半径方向の幅（以下、単に「幅」という。）を漸減する方法、（ｂ）凸部３１の線分２０を中心とする半径方向のピッチ（以下、単に「ピッチ」という。）を漸増する方法（後述する第２実施形態）、（ｃ）凸部３１の高さを漸減する方法（後述する第３実施形態）、などにより行うことができる。
【００３８】
本実施形態では、前記加工の影響を緩和する方法として、（ａ）の凸部３１の線分２０を中心とする半径方向の幅を漸減する方法を一例に挙げて説明する。
なお、前記加工の影響を緩和する方法は、前記（ａ）〜（ｃ）の方法うちの任意の２以上を組合せてもよい。
本実施形態において、凸部３１は、図１および図３に示すように、ノズル５に隣接する凸部３１ａから第２の電極３の外周端部３３の凸部３１ｄに向けて、凸部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの順に、その幅が徐々に減少している。また、各凸部３１ａ〜３１ｄの高さは、それぞれ同じに設定されている。また、凹部３２の幅も、同じに設定されている。その結果、凸部３１のピッチは、第２の電極の外周に向かうほど徐々に小さくなっている。ただし、凸部３１のピッチは、径方向に一定であってもよい。
【００３９】
このように、凸部３１の幅が徐々に減少することにより、凸部３１ａから凸部３１ｄに向かってプラズマ密度が増大するのを確実に防止できるので、各凸部３１ａ〜３１ｄにおけるプラズマ力をより均一にすることができる。
これらの凸部３１ａ〜３１ｄの幅ｗ１は、特に限定されないが、それぞれ０．１〜１ｍｍであることが好ましく、０．３〜０．８ｍｍであることが好ましい。このような範囲であることにより、プラズマ密度の大きさを制御することができるので、第２の電極３の外周端部３３に向かってプラズマ密度が増大するのをより確実に防止できる。したがって、各凸部３１ａ〜３１ｄにおいてプラズマ力を均一に制御でき、ワーク１０の被処理面１０１を均一に加工することができる。
【００４０】
なお、凸部３１の最小幅（凸部３１ｄ）は、凸部３１の最大幅（凸部３１ａ）に対して、３０〜９５％であることが好ましく、５０〜９０％であることがより好ましい。凸部３１の最小幅が凸部３１の最大幅に対してこのような範囲であることにより、電界強度が均一になるので、各凸部３１ａ〜３１ｄにおけるプラズマ密度を適切に調節できる。
また、凸部３１の高さｈ２は、０．１〜１０ｍｍであるのが好ましく、２〜８ｍｍであるのがより好ましい。このような範囲であることにより、電界強度の強さを制御することができるので、第２の電極３の外周端部３３に向かってプラズマ密度が増大するのをより確実に防止できる。したがって、各凸部３１ａ〜３１ｄにおいてプラズマ力を均一に制御でき、ワーク１０の被処理面１０１を均一に加工することができる。
【００４１】
また、隣接する凸部３１間の溝、すなわち、凹部３２の線分２０を中心とする半径方向の幅ｗ２は、０．１〜１ｍｍであることが好ましく、０．３〜０．８ｍｍであることが好ましい。このような範囲により、第２の電極３を走査したときに、隣接する凸部３１と過不足なく重ね合わせることができるので、ワーク１０の被処理面１０１を均一に、かつ平坦に加工することができる。
【００４２】
このような凸部３１では、凸部３１の下端面とワーク１０の距離ｈ１が、凹部３２の底面３２１とワーク１０との距離よりも局所的に短くなっている。
かかる距離ｈ１は、電源回路７の出力や、ワーク１０に施すプラズマ処理の種類等を考慮して適宜設定される。常圧でプラズマ処理する場合、インピーダンス、ガス流量、ガス放電寿命等より０．１〜５ｍｍであるのがより好ましい。これにより、凸部３１直下におけるプラズマ発生領域３０での電界強度が大きくなるので、プラズマ処理を強化することができる。
【００４３】
また、誘電体部４は、ワーク１０から所定距離（図１中、ｈ３で示す長さ）だけ離れた位置に配置される。かかる距離ｈ３は、電源回路７の出力や、ワーク１０に施すプラズマ処理の種類等を考慮して適宜設定される。常圧でプラズマ処理する場合、インピーダンス、ガス流量、ガス放電寿命、ガス圧力等より０．１〜５ｍｍであるのがより好ましい。これにより、アーク放電を起こすことなく、プラズマ発生領域３０に電界を確実に発生させることができる。
【００４４】
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。
【００４５】
（２）プラズマ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。
ワーク１０を第１の電極２の中央に設置する。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、所定の流量で処理ガス供給流路６に供給される。そして、処理ガス供給流路６に供給されたガスは、ノズル５から噴出される。
ノズル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、ノズル５の真下のワーク１０にあたって、放射状にノズル５から離間する方向（第２の電極３の外周方向）へ流れる。
【００４６】
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、プラズマ発生領域３０に電界が発生する。
プラズマ発生領域３０に流入した処理ガスは、放電によって活性化され、プラズマが発生する。
このとき、第１の電極２と第２の電極３との距離が局部的に近い凸部３１ａ〜３１ｄ直下のプラズマ発生領域３０において、電界強度が強くなり、プラズマ力が強化される。そして、処理ガスが、凸部３１ａから凸部３１ｄへと放射状に流れることにより、徐々にプラズマ密度が増大する。その結果、凸部３１ａから凸部３１ｄへ向かうほど、プラズマ力が更に強化される。しかし、凸部３１ａから凸部３１ｄへと各凸部３１ａ〜３１ｄの幅が減少しているので、プラズマ密度が緩和（相殺）され、各凸部３１ａ〜３１ｄにおけるプラズマ力が均一化される。
【００４７】
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（エッチングやダイシング等）が施される。
このようなプラズマ処理装置１では、第１の電極２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２の電極３を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。
【００４８】
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２の電極３を走査した後、所定のピッチ分（例えば、凸部３１ｄの幅分だけ）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。
また、上記の第２の電極３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。
【００４９】
以上のような動作により、まず、図４の実線で示すように、各凸部３１ａ〜３１ｄに対応する４つの加工痕１０２ａ〜１０２ｄが連続して重なり合い、各加工痕１０２ａ〜１０２ｄのそれぞれの最大深部１０３ａ〜１０３ｄが実質的に同じ深さになる。そして、第２の電極３が凸部３１の半ピッチ移動することにより、各加工痕１０２ａ〜１０２ｄが、図４の点線で示す位置に移動し、図４の実線で示す加工痕１０２ａ〜１０２ｄの間を埋めるように形成される。その結果、見かけ上、８個の最大深部１０３が面方向に連続して、同じ深さで、かつ、適度に分布しているので、被処理面１０１を実質的に平坦に加工することができる。
【００５０】
特に、各凸部３１ａ〜３１ｄがそれぞれ同じ高さ、同じピッチであっても、凸部３１ａから凸部３１ｄへと、その幅が漸減しているので、各凸部３１ａ〜３１ｄにおけるプラズマ密度が均一化され、被処理面１０１をより平坦かつ均一に加工することができる。
また、各凸部３１ａ〜３１ｄのピッチが第２の電極３の外周に向かって漸減していても、上記と同様に被処理面１０１をより平坦かつ均一に加工することができる。
【００５１】
なお、第２の電極３を移動する代わりに、ワーク１０が設置された第１の電極２を移動させてもよい。
以上説明したプラズマ処理装置１は、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。
【００５２】
＜第２実施形態＞
図５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、第２の電極の底面図である。
なお、図５では、理解を容易にするため、凸部にハッチングを施した。
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。
【００５３】
本実施形態のプラズマ処理装置１は、凸部３１における加工の影響を緩和する方法として、（ｂ）凸部３１のピッチ（隣接する凸部３１同士の形成間隔）を漸増する方法を用いていること以外は第１実施形態と同様である。
すなわち、本実施形態のプラズマ処理装置１は、図５に示すように、凸部３１ａと凸部３１ｂとのピッチよりも凸部３１ｂと凸部３１ｃとのピッチの方が大きくなるように形成されている。また、凸部３１ｂと凸部３１ｃとのピッチよりも凸部３１ｃと凸部３１ｄとのピッチの方が大きくなるように形成されている。
【００５４】
凸部３１のピッチが漸増することにより、凸部３１ａから凸部３１ｃに向かうほど、隣接する凸部３１同士の距離が離間するので、凸部３１におけるプラズマ処理の影響が緩和される。
凸部３１の最小ピッチ（凸部３１ａと凸部３１ｂのピッチ）は、凸部３１の最大ピッチ（凸部３１ｃと凸部３１ｄのピッチ）に対して、３０〜９５％であることが好ましく、５０〜９０％であることがより好ましい。凸部３１の最小ピッチが凸部３１の最大ピッチに対してこのような範囲であることにより、第２の電極３の下面における凸部３１の配設密度が小さくなるので、各凸部３１ａ〜３１ｄにおけるプラズマ処理の影響が緩和される。
なお、本実施形態では、各凸部３１ａ〜３１ｃの幅および高さは、それぞれ同じに設定される。
【００５５】
＜第３実施形態＞
図６は、本発明のプラズマ処理装置の第３実施形態の概略構成を示す第２の電極の下端部の拡大縦断面図である。
なお、以下の説明では、図６中の上側を「上」、下側を「下」という。
以下、第３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。
【００５６】
本実施形態のプラズマ処理装置１は、凸部３１における加工の影響を緩和する方法として、（ｃ）凸部３１の高さを漸減する方法を用いていること以外は第１実施形態と同様である。
すなわち、本実施形態のプラズマ処理装置１は、図６に示すように、凸部３１ａ〜凸部３１ｄに向かって、各凸部３１ａ〜３１ｄの高さが減少する（各凸部３１ａ〜３１ｄの下端面と被処理面１０１との距離が長くなる）ように形成されている。なお、凹部３２の底面３２１と被処理面１０１との距離は、一定に設定されている。
【００５７】
凸部３１ａ〜３１ｄの高さを除々に減少することにより、電界強度が小さくなるので、凸部３１ａ〜凸部３１ｄに向かってプラズマ密度が増大することによるプラズマ力の増大を相殺することができる。したがって、各凸部３１ａ〜３１ｄ同士でプラズマ力が均一となり、ワーク１０の被処理面１０１を均一かつ平坦に加工することができる。
凸部３１の最小高さ（凸部３１ｄ）は、凸部３１の最大高さ（凸部３１ａ）に対して、１０〜９５％であることが好ましく、５０〜９０％であることがより好ましい。凸部３１の最小高さが凸部３１の最大高さに対してこのような範囲であることにより、各凸部３１ａ〜３１ｄにおける電界強度を適切に制御できるので、各凸部３１ａ〜３１ｄにおけるプラズマ力を均一にすることができる。
なお、本実施形態では、各凸部３１ａ〜３１ｄの幅およびピッチは、それぞれ同じに設定される。
【００５８】
＜第４実施形態＞
図７は、本発明のプラズマ処理装置の第４実施形態の概略構成を示す、第２の電極の底面図である。
なお、図７では、理解を容易にするため、凸部にハッチングを施した。
以下、第４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。
【００５９】
本実施形態のプラズマ処理装置１は、外周側から２番目までの凸部３１ｃおよび凸部３１ｄが周方向に沿って間欠的に形成されている点で第１実施形態と異なる。また、各凸部３１ａ〜３１ｄの幅が同じであるため、各凸部３１ａ〜３１ｄのピッチも同じである点で第１実施形態と異なる。
本実施形態のプラズマ処理装置１は、図７に示すように、凸部３１ｄの周方向のピッチが、凸部３１ｃの周方向のピッチよりも大きくなるように形成されている。
【００６０】
凸部３１がノズル方向に５の周方向に沿って間欠的に形成されていることにより、環状に形成された凸部３１よりも凸部３１の配設密度が小さくなるので、凸部３１の存在によりプラズマ処理の影響が緩和される。
また、凸部３１の周方向のピッチを大きくすることにより、凸部３１の配設密度がより小さくなるので、凸部３１の存在によりプラズマ処理の影響がより緩和される。
なお、本実施形態では、各凸部３１ａ〜３１ｃの幅、高さおよび径方向のピッチは、それぞれ同じに設定されているが、前述した第１〜第３実施形態のうちの任意の少なくとも１つを組み合わせてもよい。
【００６１】
＜第５実施形態＞
図８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、第２の電極の底面図である。
なお、図８では、理解を容易にするため、凸部にハッチングを施した。
以下、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。
【００６２】
本実施形態のプラズマ処理装置１は、凸部３１ａ〜凸部３１ｄのそれぞれが周方向に沿って間欠的に形成されている点で第１実施形態と異なる。また、各凸部３１ａ〜３１ｄの幅が同じであるため、各凸部３１ａ〜３１ｄのピッチも同じである点で第１実施形態と異なる。
本実施形態のプラズマ処理装置１は、図８に示すように、径方向に隣接する凸部３１同士において、一方の凸部３１が他方の間欠部３４に隣接するように形成されている。
【００６３】
本実施形態では、凸部３１ａの間欠部３４ａに凸部３１ｂが隣接し、凸部３１ｂの間欠部３４ｂに凸部３１ａおよび３１ｃが隣接し、凸部３１ｃの間欠部３４ｃに凸部３１ｂおよび３１ｄが隣接し、凸部３１ｄの間欠部３４ｄに凸部３１ｃが隣接している。
このように、凸部３１と間欠部３４とが隣接するように形成されていることにより、加工痕１０２の最大深部１０３が被処理面１０１に適度に分散して配置されるので、比較的少ない凸部３１の占有率で被処理面１０１を均一に加工することができる。また、凸部３１の周方向の配設密度を細かく設定することもできる。
なお、本実施形態では、各凸部３１ａ〜３１ｃの幅、高さおよび径方向のピッチは、それぞれ同じに設定されているが、前述した第１〜第３実施形態のうちの任意の少なくとも１つを組み合わせてもよい。
【００６４】
＜第６実施形態＞
図９は、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、第２の電極の底面図である。
なお、図９では、理解を容易にするため、凸部にハッチングを施した。
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。
【００６５】
本実施形態のプラズマ処理装置１は、凸部（凸条）３１がノズル５を中心として第２の電極３の外周端部３３へ螺旋状に形成されていること以外は第１実施形態と同様である。
このように、凸部３１が螺旋状に形成されることにより、凸部３１の幅、高さおよびピッチのそれぞれを自由に連続して変えることができる。
また、凸部３１が螺旋状に形成されていることにより、凸部３１の幅、高さおよびピッチの任意の２以上のものを組み合わせて連続的に変えることもできる。
【００６６】
さらに、凸部３１が螺旋状に形成されていることにより、第２の電極３を回転走査することで、より一層均一にかつ確実にワーク１０の被処理面１０１を加工することができる。
凸部３１は、図９に示すように、１本で螺旋状に形成されているが、２本以上で螺旋状に形成されていてもよい。
【００６７】
また、螺旋状に形成された凸部３１の全部または一部がその長手方向に沿って間欠的に形成されていてもよい。
なお、本実施形態のプラズマ処理装置１は、第１実施形態の凸部３１が同心円状に配置されたものと同様の効果を有する。
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。
【００６８】
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。例えば、第１実施形態と第３実施形態との構成を組み合わせたもの、第１実施形態と第４実施形態との構成を組み合わせたもの、第３実施形態と第４実施形態との構成を組み合わせたもの、第１実施形態と第３実施形態と第４実施形態との構成を組み合わせたもの等であってもよい。
【００６９】
なお、第２の電極３は、その下面（凸部３１および凹部３２）が誘電体部４に覆われていれば、その外周面が誘電体部４に覆われていなくてもよい。これにより、プラズマ発生領域３０に金属などの電極材料が露出しないため、少ない量の誘電体材料で、電界の集中によるワーク１０の破損などを効率的に防止することができる。
また、ノズル５は、線分２０上に形成されていなくとも、周方向に沿って形成された凸部３１の内側に形成されていればよい。
また、第２の電極を移動する移動手段は、特に限定されず、例えば、各種移動機構が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【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中のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１中の第２の電極の底面図である。
【図４】ワークの加工痕形状を示す縦断面図である。
【図５】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第２の電極の底面図である。
【図６】本発明のプラズマ処理装置の第３実施形態の概略構成を示す第２の電極の下端部の拡大縦断面図である。
【図７】本発明のプラズマ処理装置の第４実施形態の概略構成を示す第２の電極の底面図である。
【図８】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第２の電極の底面図である。
【図９】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第２の電極の底面図である。
【図１０】従来のプラズマ処理装置を用いた場合のワークの加工痕形状を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１……プラズマ処理装置  ２……第１の電極  ３……第２の電極  ３１、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ……凸部  ３２……凹部  ３２１……底面  ３３……外周端部  ３４、３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ……間欠部  ３５……下端部側面  ３６……中心部  ４……誘電体部  ４１……本体  ４２……拡径部  ４２１……拡径部下面  ４２２……中心部  ５……ノズル  ６……処理ガス供給流路  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ー  ８３……バルブ  ８４……処理ガス管  １０……ワーク  １０１……被処理面  １０２、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ……加工痕  １０３……最大深部  ２０……線分  ３０……プラズマ発生領域  ９０……加工痕  ｈ１……凸部とワークとの距離  ｈ２……凸部の高さ  ｈ３……誘電体部とワークとの距離  ｗ１……凸部の幅  ｗ２……凹部の幅
【図１】
2008117717.tif 000003
【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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