(57)【要約】【課題】プラズマ処理を効率よく行うことができる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、印加電極２と、ワーク１００を載置するとともに印加電極２の対向電極としての機能を併有するパレット（第１の電極）４と、プラズマ処理用のガスを供給するガス供給手段１１と、印加電極２とパレット４との間に電圧を印加する第１の回路（電源部）８を備え、パレット４を載置するテーブル６の下面６３には、振動子９が配設されており、この振動子９によりパレット４とワーク１００とを一体的に振動させながらワーク１００の被処理面１１０を処理するよう構成されている。また、この振動子９による振動により、被処理面１１０と対向面３０との間に、被処理面１１０に節が位置する定在波を発生させるのが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを介して対向するように配置される第１の電極および第２の電極と、
前記ワークの被処理面にプラズマを生成するためのガスを供給するガス供給手段と、
前記ガス供給手段により供給されたガスを活性化してプラズマを生成するように、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部とを備え、
前記ガス供給手段および前記電源部の作動により発生したプラズマにより前記被処理面を処理するプラズマ処理装置であって、
電圧を印加することにより振動する振動子を備え、該振動子により前記第１の電極、前記第２の電極および前記ワークのうちの少なくとも１つを振動させながら前記被処理面を処理するよう構成したことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記振動子は、前記第１の電極、前記第２の電極または前記ワークのうちの少なくとも１つを振動させることにより、前記被処理面と、該被処理面と対向する前記第１の電極または前記第２の電極の対向面との間に定在波を発生させる請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記定在波は、前記被処理面と前記対向面との間に、前記被処理面にほぼ直交する方向に生じる請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記定在波は、当該定在波の節を前記処理面に位置する請求項２または３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記定在波は、前記被処理面と前記対向面との離間距離に応じて、前記節が前記処理面に位置するように、その周波数の大きさが適宜設定される請求項４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記定在波は、その周波数が１×１０５〜１×１０８Ｈｚの範囲内に設定される請求項１ないし５のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記被処理面と前記対向面との間にプラズマを生成した後、前記被処理面と前記対向面との間に定在波を発生させる請求項２ないし６のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記ワークは、前記第１の電極に載置されており、
前記振動子により前記第１の電極と前記ワークとを一体的に振動させる請求項１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】
前記ワークは、前記第１の電極に載置されており、
前記振動子により前記第２の電極を振動させる請求項１ないし７のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記ガス供給手段は、前記第２の電極を貫通して設けられ、前記ガスを前記第２の電極と前記ワークとの間に噴出する少なくとも１つのノズルを有する請求項８または９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、ワークをプラズマ処理するプラズマ処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラズマを発生させ、そのプラズマにより被処理物である基板（ワーク）の表面を処理（プラズマ処理）し、基板の表面改質を行うプラズマ処理装置が知られている。
このようなプラズマ処理装置は、基板を介して、上下に対向配置される１対の電極を有しており、１対の電極のうちの一方の電極と基板との間隙に所定のガスを供給しつつ、１対の電極間に電圧を印加して放電を生じさせ、プラズマを発生させる。発生したプラズマ中では、電界により加速された電子がガス分子と衝突し、励起分子、ラジカル原子、正イオン、負イオンなどの活性種を生成する。これら活性種の一部が、基板の表面や表面付近で各種反応が生じることによって、基板が表面改質されるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
ところで、基板の表面に対するプラズマ処理を効率よく行うには、表面改質に関与する活性種を、基板の表面付近に長時間滞在させること、換言すれば基板表面に長時間接触させることが重要である。しかしながら、一対の電極間で発生した活性種は、電極間さらにはチャンバー内を拡散することから、基板の表面付近に前記活性種を局所的に長時間滞在させることは難しく、プラズマ処理の処理効率の向上を十分に図れていないのが実情である。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−８５９９７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、プラズマ処理を効率よく行うことができる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、ワークを介して対向するように配置される第１の電極および第２の電極と、
前記ワークの被処理面にプラズマを生成するためのガスを供給するガス供給手段と、
前記ガス供給手段により供給されたガスを活性化してプラズマを生成するように、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部とを備え、
前記ガス供給手段および前記電源部の作動により発生したプラズマにより前記被処理面を処理するプラズマ処理装置であって、
電圧を印加することにより振動する振動子を備え、該振動子により前記第１の電極、前記第２の電極および前記ワークのうちの少なくとも１つを振動させながら前記被処理面を処理するよう構成したことを特徴とする。
これにより、電界により加速された電子とガスの構成材料とが衝突する機会が増加して、ガスの活性効率が向上することとなり、その結果プラズマ処理を効率よく行うことができる。
【０００７】
本発明のプラズマ処理装置では、前記振動子は、前記第１の電極、前記第２の電極または前記ワークのうちの少なくとも１つを振動させることにより、前記被処理面と、該被処理面と対向する前記第１の電極または前記第２の電極の対向面との間に定在波を発生させることが好ましい。
これにより、定在波の節に対応する領域にプラズマを偏在させることができるようになる。
【０００８】
本発明のプラズマ処理装置では、前記定在波は、前記被処理面と前記対向面との間に、前記被処理面にほぼ直交する方向に生じることが好ましい。
本発明のプラズマ処理装置では、前記定在波は、当該定在波の節を前記処理面に位置することが好ましい。
これにより、プラズマ中で発生した活性種が、音響放射圧（定在波）による力を受け、ワークの被処理面付近に移動してこの位置で捕捉される。したがって、活性種が、ワークの被処理面付近に長時間滞在し、この被処理面と十分に反応する。その結果、被処理面に対して、良好なプラズマ処理を効率よく行うことができる。
【０００９】
本発明のプラズマ処理装置では、前記定在波は、前記被処理面と前記対向面との離間距離に応じて、前記節が前記処理面に位置するように、その周波数の大きさが適宜設定されることが好ましい。
かかる構成とすることにより、比較的容易かつ確実に節を被処理面に位置させることができる。
【００１０】
本発明のプラズマ処理装置では、前記定在波は、その周波数が１×１０５〜１×１０８Ｈｚの範囲内に設定されることが好ましい。
これにより、被処理面と対向面との間に発生させた定在波において、より大きな音響放射圧を得ることができ、この力により、プラズマ中で発生した活性種を、被処理面付近に長時間滞在させることができる。
【００１１】
本発明のプラズマ処理装置では、前記被処理面と前記対向面との間にプラズマを生成した後、前記被処理面と前記対向面との間に定在波を発生させることが好ましい。
これにより、定在波によるガスの粗密が形成されるのに先立って、プラズマが発生する。その結果、活性種が継続的に被処理面に供給されることとなり、被処理面のプラズマ処理をより円滑に行うことができる。
【００１２】
本発明のプラズマ処理装置では、前記ワークは、前記第１の電極に載置されており、
前記振動子により前記第１の電極と前記ワークとを一体的に振動させることが好ましい。
かかる構成とすることにより、電界により加速された電子とガスの構成材料とが衝突する機会を増加させることができる。
【００１３】
本発明のプラズマ処理装置では、前記ワークは、前記第１の電極に載置されており、
前記振動子により前記第２の電極を振動させることが好ましい。
かかる構成とすることにより、電界により加速された電子とガスの構成材料とが衝突する機会を増加させることができる。
本発明のプラズマ処理装置では、前記ガス供給手段は、前記第２の電極を貫通して設けられ、前記ガスを前記第２の電極と前記ワークとの間に噴出する少なくとも１つのノズルを有することが好ましい。
このような構成のガス供給手段では、ノズルにより第２の電極側からワーク側に向けてガスが噴出されるので、プラズマ中で発生した活性種が、このガスの流れに乗ってワーク側に向かって流れる。このため、活性種が、被処理面に当たった後、ワークの縁部側に拡散してしまうことが懸念される。これに対して、本発明によると、活性種がワークの表面付近に捕捉されるので、ガス供給手段がこのような構成であっても、活性種がワークの表面付近に長時間滞在し、ワークに対するプラズマ処理を効率よく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明のプラズマ処理装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明のプラズマ処理装置の第１実施形態を模式的に示す断面図（一部ブロック図を含む）、図２は、図１に示すプラズマ処理装置が備える印加電極とワークとの間に定在波が発生している状態を示す模式図である。なお、以下の説明では、図１中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【００１５】
図１に示すように、プラズマ処理装置１は、プラズマを生成し、そのプラズマにより、被処理物である、例えばワーク（基板）１００の被処理面（表面）１１０をプラズマ処理する装置であり、ワーク１００を介して対向するように配置される印加電極２およびパレット（第１の電極）４と、印加電極２のワーク１００と対向する側の面に配設された誘電体層３と、パレット４を支持するテーブル６と、テーブル６のパレット４と反対側の面に配設され電圧を印加することにより振動する振動子９と、印加電極２とパレット４との間に電圧（高周波電圧）を印加する第１の回路（電源部）８と、振動子９に電圧を印加する第２の回路１０と、被処理面１１０にプラズマを生成するためのガスを供給するガス供給手段１１とを備えている。
【００１６】
パレット４は、凹部４１を有し、この凹部４１内にワーク１００を収納することにより支持するとともに、印加電極２の対向電極（アース電極）として、印加電極２（誘電体層３）とパレット４との間に電界を発生させる。
ワーク１００の支持部材としてこのようなパレット４を用いることにより、ワーク１００を容易かつ確実に支持することができるとともに、パレット４が対向電極としての機能を兼ねているので、別途対向電極を設置する必要がなく、構成の簡素化が図れる。
【００１７】
ここで、凹部４１は、パレット４の上面４２側にワーク１００の形状に対応して形成され、凹部４１内には、ワーク１００が挿入（嵌入）される。このような構成とすることにより、簡単な構成で、ワーク１００を容易かつ確実に支持することができ、プラズマ処理中にワーク１００がパレット４に対しずれを生じて、例えば処理ムラが生じるという不都合も防止される。また、パレット４に対するワーク１００の着脱も容易である。
【００１８】
凹部４１の深さは、図示のようにワーク１００の厚さと等しいか、またはワーク１００の厚さより小さいものとされる。前者の場合、パレット４の上面４２とワーク１００の被処理面１１０とにより実質的に段差のない平坦面が構成され、その結果、後述する誘電体層３との間の離間距離が一定となり、これらの間で定在波（定常波）を確実に発生させることができることから、ワーク１００に対し均一で良好なプラズマ処理を施すことができる。
【００１９】
パレット４の構成材料としては、パレット４が電極としての機能を発揮し得るものであればよく、特に限定されるものではないが、例えば、銅、アルミニウム、鉄、銀のような金属単体、ステンレス鋼、真鍮、アルミニウム合金のような各種合金、金属間化合物、各種炭素材料等の導電性が良好な導電性材料が挙げられる。また、パレット４は、それぞれ、異なる導電性材料で構成された層を２層以上積層した積層体で構成されていてもよい。
【００２０】
ワーク１００は、凹部４１内に収納された状態で、本発明のプラズマ処理装置１により凹部４１内で露出する被処理面１１０が処理されるものである。
このワーク１００は、特に限定されないが、例えば、石英ガラス、無アルカリガラスのような各種ガラス、アルミナ、シリカ、チタニアのような各種セラミックス、シリコン、ガリウム−ヒ素、ＩＴＯのような各種半導体材料、および、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、アクリル樹脂のような各種プラスチック（樹脂材料）等で構成された基板状のものが挙げられる。
【００２１】
ワーク１００の形状としては、板状（基板）、層状、フィルム状等が挙げられる。このようなワーク１００としては、例えば、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置等に用いられるディスプレイパネル、ガラスチップ、半導体チップ、セラミックスチップ等が挙げられる。
また、ワーク１００の形状（平面視での形状）は、四角形のものに限らず、例えば円形および楕円形等のものであってもよい。
ワーク１００の厚さは、特に限定されないが、通常は、０．３〜１．２ｍｍ程度であるのが好ましく、０．５〜０．７ｍｍ程度であるのがより好ましい。
【００２２】
テーブル６は、パレット４を支持・固定するものである。
テーブル６は、その上面に開口する凹部６１を有し、この凹部６１内にパレット４が、水平方向に固定され、かつ、テーブル６の振動と一体となって上下方向（後述する振動子９による振動方向）に振動可能な状態で挿入（嵌入）されている。この場合、凹部６１の深さは、パレット４の厚さと等しいのが好ましい。すなわち、テーブル６の上面６２と凹部６１内に挿入されたパレット４の上面４２とが、実質的に段差の無い平坦面（連続面）で構成されているのが好ましい。これにより、プラズマ処理装置１でプラズマ処理を施すに際し、誘電体層３の下面とテーブル６の上面６２との距離と、誘電体層３の下面とパレット４の上面４２との距離とを等しくして、後述する定在波をこれらの間で確実に発生させることができることから、ワーク１００に対し均一で良好なプラズマ処理を施すことができる。
【００２３】
テーブル６の構成材料としては、特に限定されないが、各種絶縁性材料が好適に用いられ、例えば、石英ガラス、無アルカリガラスのような各種ガラス、二酸化ケイ素、窒化ケイ素のような各種セラミックス、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミドのような各種プラスチック（樹脂材料）等が挙げられる。
振動子９は、本実施形態では、第２の回路１０に接続された状態で、テーブル６の下面（パレット４が載置される側と反対側の表面）に配設されるものである。この振動子９さらに第２の回路１０の構成については、後に詳述する。
【００２４】
印加電極２は、パレット４の対向電極として機能し、ワーク１００および誘電体層３を介して印加電極２とパレット４との間に電界を発生させるものである。
この印加電極２は、本実施形態では、その下面（誘電体層３を介してワーク１００に対向する面）が平面をなし、パレット４の形状に対応するように、略四角形の板状となっており、印加電極２の下面（ワーク１００に対向する面）と、ワーク１００の被処理面１１０とが、略平行になるように設置されている。
【００２５】
本実施形態では、この印加電極２と上述したパレット４とにより、一対の平行平板型の電極が構成される。
印加電極２の構成材料としては、パレット４と同様に、印加電極２が電極としての機能を発揮し得るものであればよく、特に限定されるものではないが、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、各種炭素材料等の導電性が良好な材料が挙げられる。
【００２６】
また、印加電極２は、異なる導電性材料で構成された層を２層以上積層した積層体で構成されていてもよい。さらに、印加電極２を構成する導電性材料は、パレット４の構成材料と同一であっても、異なっていてもよい。
なお、印加電極２の平面形状は、前述した四角形に限らず、例えば、円形、楕円形、その他異形のものであってもよい。また、印加電極２は、複数あってもよい。
【００２７】
また、誘電体層３は、印加電極２の下面（ワーク１００に対面する側の面）に配置（接合）されている。
なお、本実施形態では、印加電極２と誘電体層３とにより第２の電極が構成され、この誘電体層３の下側の面がワーク１００の被処理面１１０と対向する対向面３０を構成する。
【００２８】
この誘電体層３を設けることにより、印加電極２とパレット４との間に電圧を印加してプラズマを発生させた際、アーク放電が発生するのを防止でき、良好（均一）なグロー放電を生じさせることができる。その結果、印加電極２とパレット４との間に良好なプラズマを発生させることができる。
誘電体層３の構成材料としては、誘電体層３が誘電体としての機能を発揮し得るものであればよく、特に限定されるものではないが、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のようなプラスチック（樹脂材料）、石英ガラスのような各種ガラスおよび無機酸化物等が挙げられる。なお前記無機酸化物としては、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２等の金属酸化物、ＢａＴｉＯ３（チタン酸バリウム）等の複合酸化物等が挙げられる。
【００２９】
なお、誘電体層３の構成材料として、２５℃における比誘電率が１０以上である誘電体を用いることにより、低電圧で高密度のプラズマを発生させることができ、プラズマ処理の処理効率がより向上するという利点も得られる。
また、誘電体層３の比誘電率の上限は、特に限定されないが、比誘電率が１０〜１００程度のものが好ましい。比誘電率が１０以上である誘電体には、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２等の金属酸化物、ＢａＴｉＯ３等の複合酸化物が該当する。
【００３０】
誘電体層３の厚さは、特に限定されないが、０．０１〜４．０ｍｍ程度であるのが好ましく、１．０〜２．０ｍｍ程度であるのがより好ましい。誘電体層３の厚さが厚すぎると、プラズマ（所望の放電）を発生させるために高電圧を要することがあり、また、薄すぎると、電圧印加時に絶縁破壊が起こり、アーク放電が発生するおそれがある。
なお、本発明において、誘電体層３の配置は、省略してもよい。この場合、印加電極２により第２の電極が構成され、この印加電極２の下側の面が被処理面１１０と対向する対向面を構成する。
【００３１】
ガス供給手段１１は、印加電極２とワーク１００との間に、プラズマを発生させるためのガスを供給するものである。
このガス供給手段は、本実施形態では、印加電極２および誘電体層３（第２の電極）を貫通して設けられた７つのノズル（ガス噴出管）１６と、各ノズル１６に対応して設けられた分岐管１２１を有するガス供給管１２と、ガス供給管１２の上流端側に接続され、所定のガス（処理ガス＋キャリアガス）を充填し印加電極２とワーク１００との間に供給するガスボンベ（ガス供給源）１３と、ガスボンベ１３から供給されたガスの流量を調整するレギュレータ（流量調整手段）１４とを有している。
【００３２】
レギュレータ１４は、ガスボンベ１３より下流側（ノズル１６側）に配置される。また、ガス供給管１２のレギュレータ１４より下流側には、ガス供給管１２内の流路を開閉するバルブ１５（流路開閉手段）１５が設けられ、このバルブ１５を開閉することにより、この下流側へのガスの供給の有無を制御する。そして、バルブ１５の下流側において、ガス供給管１２は、複数に分岐した分岐管１２１となっており、さらに、これら分岐管１２１の下流端は、それぞれに対応するノズル１６が接続される。
【００３３】
なお、ノズル１６は、本実施形態のように７つ設けられているものに限定されず、少なくとも１つ設けられていればよく、７つより多くてもよく、それ以下であってもよい。
かかる構成のガス供給手段１１において、バルブ１５が開いた状態で、ガスボンベ１３からガスを送出すると、このガスは、ガス供給管１２内を流れ、レギュレータ１４で流量が調節された後、各分岐管１２１に分流される。その後、各ノズル１６より印加電極２（誘電体層３）とワーク１００との間に噴出（供給）される。かかる構成のガス供給手段１１によれば、すなわち、印加電極２および誘電体層３を貫通して設けられた複数のノズル１６により印加電極２とワーク１００との間にガスを供給する構成とすることにより、印加電極２とワーク１００との間にガスをより均一に供給することができる。その結果、これら同士の間に効率良くプラズマを発生させることができ、ワーク１００に対するプラズマ処理をより均一、かつ良好に行うことができる。
【００３４】
また、この印加電極２とワーク１００との間に供給するガスとしては、特に限定されないが、例えば、Ｏ２ガス等の処理ガス（主にプラズマ処理に寄与するガス）とＨｅガス等のキャリアガスとからなる混合ガスが好適に用いられる。なお、本明細書中において、「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。
なお、本実施形態では、ガスボンベ１３内には、混合ガス（処理ガス＋キャリアガス）が充填されているが、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、ガス供給管１２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。
また、処理ガスとしては、印加電極２とパレット４との間に電圧を印加すること（放電）によってプラズマを発生するガスであれば、上述したようなＯ２ガスに限定されず、処理目的により種々のガスを用いることができる。
【００３５】
他の処理ガスとしては、例えば、下記のガスを用いることができる。
例えば、ワーク１００の被処理面１１０を撥水（撥液）化することを目的とするプラズマ処理では、処理ガスとして、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ６、ＣＣｌＦ３、ＳＦ６等のフッ素原子含有化合物ガスが用いられる。
また、被処理面１１０を親水（親液）化することを目的とするプラズマ処理では、処理ガスとして、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のうちの一方または双方を含有するものが用いられる。これにより、ワーク１００の被処理面１１０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。
【００３６】
また、ワーク１００の被処理面１１０に電気的、光学的機能を付加することを目的とするプラズマ処理では、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＳｎＯ２等の金属酸化物薄膜をワーク１００の被処理面１１０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）等を含有するものが用いられる。
【００３７】
また、エッチング処理やダイシング処理を目的とするプラズマ処理では、例えばハロゲン系ガスが用いられ、レジスト処理や有機物汚染の除去を目的とするプラズマ処理では、例えば酸素系ガスが用いられる。表面クリーニングや表面改質を目的とするプラズマ処理では、例えばＡｒ、Ｎ２等の不活性ガスが処理ガスとして用いられ、不活性ガスのプラズマで表面クリーニングや表面改質が行われる。
【００３８】
また、キャリアガスとしては、Ｈｅガスに限られず、この他、例えば、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ等の希ガス、Ｎ２ガス等を用いることができ、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。
なお、混合ガス中における処理ガスの占める割合（混合比）は、プラズマ処理の種類によっても異なるが、処理ガスの割合が大きすぎると、プラズマ（放電）が発生し難くなったり、プラズマ処理の効率が低下したりするため、例えば、混合ガス中の処理ガスの割合が１〜１０％程度であるのが好ましく、５〜１０％程度であるのがより好ましい。
【００３９】
供給するガスの流量は、ガスの種類、プラズマ処理の目的、処理の程度等に応じて適宜決定され、特に限定されるものではないが、通常は、３０ＳＣＣＭ〜３ＳＬＭ程度であるのが好ましい。
ここで、誘電体層３とワーク１００との間（間隙）に、ガス供給手段１１を用いて所定のガスを供給し、印加電極２とパレット４との間に、所定の電圧、例えば、高周波電圧（電圧）を印加すると、印加電極２とパレット４との間、すなわち誘電体層３とワーク１００との間に電界が発生することに起因して、放電、すなわち、グロー放電（バリア放電）が生じる。この放電により、供給されたガスが活性化（電離、イオン化、励起等）され、プラズマが発生する。そして、このプラズマ中で生じた励起分子、ラジカル原子、正イオンおよび負イオン等の活性種２０により、ワーク１００の被処理面１１０が処理（プラズマ処理）される。
【００４０】
誘電体層３とワーク１００との離間距離（対向面３０と被処理面１１０との距離）は、後述する高周波電源８２の出力、ワーク１００に施すプラズマ処理の種類、ワーク１００の厚さ等の諸条件を考慮して適宜決定されるが、通常は、０．３〜２ｍｍ程度であるのが好ましく、０．３〜１ｍｍ程度であるのがより好ましいこれにより、誘電体層３とワーク１００との間に必要かつ十分な電界を発生させることができる。
【００４１】
なお、この誘電体層３とワーク１００との離間距離は、被処理面１１０に均一で適正なプラズマ処理を行う上で重要な条件の１つである（ガスの種類や流量、印加電圧等も同様）とともに、誘電体層３とワーク１００との間に後述する定在波を発生させるのに重要な条件である。従って、本発明のプラズマ処理装置１では、例えば印加電極２またはテーブル６の少なくとも一方を上下方向に移動可能とし、誘電体層３とワーク１００との離間距離を調整可能とした構成であるのが好ましい。
【００４２】
また、本実施形態では、印加電極２は、図１に示すように、導線（ケーブル）８１を介して、高周波電源（電源部）８２に接続され、また、パレット４は、導線８１および導通状態と非導通状態とに切り替えるスイッチ８３を介して、高周波電源８２に接続されており、これにより、印加電極２とパレット４との間に電圧（高周波電圧）を印加するための第１の回路（電源部）８が構成されている。この第１の回路８は、その一部、すなわち、パレット４側の導線８１がアース（接地）されている。
【００４３】
パレット４は、スイッチ８３が閉じると導線８１が導通してアースされ、これにより、パレット４と印加電極２との間への高周波電圧（電圧）の印加が可能となり、また、スイッチ８３が開くと、その導線８１が非導通状態（切電状態）となり、パレット４と印加電極２との間には電圧は印加されず、プラズマは発生しない。
ワーク１００にプラズマ処理を施すときは、高周波電源８２が作動し、かつスイッチ８３が閉じて、パレット４と印加電極２との間に電圧が印加される。このとき、そのパレット４と印加電極２との間には、電界が発生し、ガス供給手段１１よりガスが供給されると、放電が生じて、このガスを活性化することによりプラズマを生成する。
【００４４】
高周波電源８２の周波数は、特に限定されないが、１０〜５０ＭＨｚ程度であるのが好ましく、１０〜４０ＭＨｚ程度であるのがより好ましい。
なお、図示されていないが、第１の回路８は、高周波電源８２の周波数を変える周波数調整手段（回路）や、高周波電源８２のパワー（電力）調整手段を有していてもよい。これにより、必要に応じ、ワーク１００に対するプラズマ処理の処理条件を調整することができる。
【００４５】
ここで、本発明者は、上記問題点、すなわち、ワーク（基板）１００の被処理面（表面）１１０付近にプラズマ中に生成された活性種２０を長時間滞在させることが出来ないことに起因して、プラズマ処理の処理効率の向上が十分に図れていない点に鑑み、鋭意検討を重ねた結果、振動子９によりパレット４とワーク１００とを一体的に振動させながら、プラズマにより被処理面１１０を処理することにより上記問題点を解決できることを見出した。特に、振動子９により被処理面１１０と対向面３０との間に定在波を発生させ、さらに、この定在波の節が被処理面１１０に位置する構成とすることにより、上記問題点がより改善されることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００４６】
以下、振動子９について詳述する。
振動子９は、第２の回路１０に接続された状態で、テーブル６の下面６３、すなわちテーブル６を介してパレット４の下側には、第２の回路１０に接続された振動子９が配設されている。
振動子９は、第２の回路１０により電源供給されることにより振動して、印加電極２とワーク１００とを一体的に振動させる機能を有するものである。
【００４７】
この振動子９は、本実施形態では、一対の電極９２、９３と、これら一対の電極９２、９３との間に、これらの双方に接触するように設けられた圧電体９１とを有し、上側の電極である電極９２がテーブル６の下面６３に接合されている。
圧電体９１は、圧電性物質により構成され、板状に形成される。かかる構成とすることにより、一対の電極９２、９３との間に電圧を印加した際に、変形する振動板として機能を確実に発揮させることができる。
【００４８】
圧電性物質としては、特に限定されず、例えば水晶（ＳｉＯ２）や、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、チタン酸ジルコン酸ランタン鉛（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、メタニオブ酸鉛（ＰｂＮｂ２Ｏ６）、ＰＺＴ（ジルコン酸鉛とチタン酸鉛の固溶体）等の圧電セラミックス、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の圧電高分子膜、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等が挙げられる。かかる圧電性物質で圧電体９１を構成することにより、一対の電極９２、９３との間に電圧を印加した際に、圧電体９１を好適に変形させることができ、圧電体９１に振動板としての機能を確実に発揮させることができる。
【００４９】
圧電体９１は、本実施形態では、略四角形の板状をなしている。圧電体９１の形状（平面視での形状）は、四角形のものに限らず、例えば円形、楕円形等のものであってもよい。
圧電体９１の厚さは、特に限定されないが、０．０１〜４．０ｍｍ程度であるのが好ましく、０．１〜２．０ｍｍ程度であるのがより好ましい。
【００５０】
また、１対の電極９２、９３は、前述した印加電極２と同様の構成のものとすることができる。
一対の電極のうち一方の電極９２は、導線（ケーブル）１０１および高周波電源１０２の周波数を調整するレギュレータ（周波数調整手段）１０４を介して、交流電源１０２に接続され、他方の電極９３は、導線１０１および導通状態と非導通状態とに切り替えるスイッチ１０３を介して、交流電源１０２に接続されており、これにより、振動子９に交流電圧を印加するための第２の回路１０が構成されている。
【００５１】
スイッチ１０３が閉じると導線１０１が導通し、電極９２、９３間への交流電圧の印加が可能となり、スイッチ１０３が開くと、その導線１０１が非導通状態（切電状態）となり、電極９２、９３間に電圧は印加されない。
振動子９を振動させるときには、交流電源１０２が作動し、かつスイッチ１０３を閉じて、圧電体９１に交流電圧が印加される。このとき、圧電体９１は、その圧電効果によって上下に伸縮（変形）し、この変形に追従することにより、その上側に配置されている電極９２、テーブル６、パレット４およびワーク１００が上下に振動する。このように、パレット４とワーク１００が一体的に振動した状態で、ワーク１００と誘電体層３との間にガスを供給すると、誘電体層３とワーク１００との間の空間も振動することから、電界により加速された電子とガスの構成材料とが衝突する機会が増加して、ガスの活性効率が向上することとなる。その結果、被処理面１１０のプラズマ処理を効率よく行うことができる。
【００５２】
そして、レギュレータ１０４により高周波電源１０２の周波数を調整することにより、誘電体層３とワーク１００との間の空間に、周期的な粗密（音波）を発生させることができる。この音波（進行波）は、被処理面１１０に対してほぼ直交する方向に進行し、対向面３０で反射して反射波を発生させるが、この反射波と進行波とが重なり合うことにより、被処理面１１０と対向面３０との間に、図２に示すような被処理面１１０に対してほぼ直交する定在波Ｗが発生することとなる。
【００５３】
ここで、定在波Ｗは、音波の伝播方向に対して１／４波長の間隔で音圧の節Ｗ１と腹Ｗ２が交互に存在しており、節Ｗ１の位置は粗密の変化のない、もしくは、粗密の変化の小さい安定な場所になっている。
一般に、このような定在波Ｗの音場中に、音波の波長に比べて十分に小さい微小物体を投入すると、その物体は音圧の腹Ｗ２から節Ｗ１に向かう力（音響放射圧による力）を受け、音圧の節Ｗ１に対応する位置（領域）に捕捉されるという現象が見られることが知られている。そのため、このような定在波が発生している被処理面１１０と対向面３０との間にプラズマを生成すると、節Ｗ１に対応する領域にプラズマ（活性種２０）を偏在させることができるようになる。
【００５４】
一方、定在波の波長の整数倍の定数をｎ、音波の周波数をｆ［Ｈｚ］、音波の速度（空気中、２７３Ｋ、１ａｔｍ）をＣ０［ｍ／ｓｅｃ］、被処理面１１０と対向面３０との離間距離（ギャップ）をＬ［ｍｍ］、気体の温度をＴ［Ｋ］としたとき、周期ｎは、下記式１の関係を満足することから、定在波Ｗの節Ｗ１と腹Ｗ２の位置は、例えば、周波数ｆ、離間距離Ｌおよび気体温度Ｔのうちの少なくとも１つのパラメータを適宜設定することにより変化することとなる。すなわち、前記パラメータを適宜設定することにより、節Ｗ１および腹Ｗ２の位置を任意の位置に移動させることができる。
ｆ＝ｎＣ０／２Ｌ・√（Ｔ／２７３）・１０３  ……  式１
【００５５】
そこで、ワーク１００と印加電極２との間にプラズマを発生させた状態で、ワーク１００側の節Ｗ１の位置が、ワーク１００の被処理面１１０と一致するように、周波数ｆ、離間距離Ｌおよび気体温度Ｔのうちの少なくとも１つのパラメータを設定して、定在波Ｗを発生させる。これにより、プラズマ中で発生した活性種２０が、音響放射圧（定在波）による力を受け、ワーク１００の被処理面１１０付近（定在波Ｗの節Ｗ１の位置）に移動してこの位置で捕捉される。したがって、活性種２０が、ワーク１００の被処理面１１０付近に長時間滞在し、この被処理面１１０と十分に反応する。その結果、被処理面１１０に対して、良好なプラズマ処理を効率よく行うことができる。
【００５６】
なお、被処理面１１０と対向面３０との離間距離は、前述したように、誘電体層３とワーク１００との間に必要かつ十分な電界を発生し得るような大きさに設定されることから、前記離間距離の大きさに応じて、節Ｗ１を被処理面１１０に位置させるには、周波数ｆの大きさを適宜設定する構成とするのが好ましい。かかる構成とすることにより、比較的容易かつ確実に節Ｗ１を被処理面１１０に位置させることができる。
【００５７】
ワーク１００と印加電極２の間に発生させる定在波Ｗの周波数は、１×１０５〜１×１０８Ｈｚ程度の間で設定するのが好ましく、１×１０５〜５×１０７Ｈｚ程度の間で設定するのがより好ましい。
なお、本実施形態では、振動子９は、ワーク１００のほぼ全体と重なるように設けられている。かかる構成とすることにより、ワーク１００の被処理面１１０全面において、前述のような音響放射圧による力によって均一に活性種２０を捕捉し得ることから、均一かつ効率よく被処理面１１０のプラズマ処理を行うことができる。
【００５８】
また、定在波Ｗを発生させる動作は、ワーク１００と印加電極２の間にプラズマを発生させる動作の後に行われるのが好ましい。プラズマを発生させた後に、定在波Ｗを発生させる構成とすることにより、定在波Ｗによる空気の粗密が形成されるのに先立って、プラズマが発生する。その結果、活性種２０が継続的に被処理面１１０に供給されることとなり、被処理面１１０のプラズマ処理をより円滑に行うことができる。
【００５９】
なお、図示されていないが、第２の回路１０は、交流電源１０２のパワー（電力）調整手段を有していてもよい。これにより、必要に応じ、定在波Ｗの発生条件を調整することができる。
また、本実施形態では、振動子９は、テーブル６の下面６３に配設されているが、パレット４の上面４２に配設するようにしてもよく、下面６３および上面４２の双方に配設するようにしてもよい。しかしながら、パレット４の上面４２に振動子９を配設すると、振動子９の表面が、活性種２０に曝されるおそれがあることから、その振動特性を維持するのが難しい。したがって、本実施形態のように、振動子９は、パレット４の下面に配設するのが好ましい。
【００６０】
次に、上述した本発明のプラズマ処理装置１の作用（動作）を説明する。
［１］  まず、パレット４（第１の電極）に載置（支持）されたワーク１００の被処理面１１０にプラズマ処理を施す際は、第１の回路８の作動により、高周波電源８２を作動させるとともに、スイッチ８３を閉じる。また、ガス供給手段１１の作動により、バルブ１５を開き、レギュレータ１４によりガスの流量を調整しつつ、ガスボンベ１３からガスを送出する。
【００６１】
これにより、ガスボンベ１３から送出されたガスは、ガス供給管１２内を流れ、各分岐管１２１に分流され、各ノズル１６より誘電体層３とワーク１００との間に噴出（供給）される。一方、高周波電源８２の作動により、印加電極２とパレット４との間に高周波電圧が印加され、これらの間に電界が発生する。
ここで、印加電極２とワーク１００との間に流入したガスは、電界が発生している部位、すなわち、被処理面１１０と対向面３０との間で、放電により活性化され、プラズマが発生する。
【００６２】
［２］  次に、交流電源１０２とレギュレータ１０４を作動させるとともに、スイッチ１０３を閉じる。
これにより、振動子９が所定の振動数で振動し、被処理面１１０と対向面３０との間に、節Ｗ１の位置が被処理面１１０に位置する定在波Ｗが発生する。その結果、プラズマ中で発生した活性種２０が、音響放射圧（定在波）による力を受け、ワーク１００の被処理面１１０付近（定在波Ｗの節Ｗ１の位置）に移動してこの位置で捕捉される。したがって、活性種２０が、ワーク１００の被処理面１１０付近に長時間滞在し、この被処理面１１０と十分に反応する。その結果、被処理面１１０に対して、良好なプラズマ処理を効率よく行うことができる。
【００６３】
なお、本実施形態で説明したような構成のガス供給手段１１では、ノズル１６により印加電極２側からワーク１００側に向けてガスが噴出されるので、プラズマ中で発生した活性種２０が、このガスの流れに乗ってワーク１００側に向かって流れる。このため、活性種２０が、被処理面１１０に当たった後、テーブル６（ワーク１００）の縁部側に拡散してしまうことが懸念される。
【００６４】
しかしながら、本実施形態では、テーブル６の下面６３に振動子９が配設され、被処理面１１０と対向面３０との間に、ワーク１００側の節Ｗ１が被処理面１１０に位置する定在波Ｗが発生するように構成したので、活性種２０が、被処理面１１０付近に捕捉される。したがって、活性種２０が、ワーク１００の被処理面１１０付近に長時間滞在し、ワーク１００の被処理面１１０に対し、良好なプラズマ処理を効率よく行うことができる。
すなわち、本発明は、ガス供給手段１１がこのような構成の場合に適用するのが、特に有効である。
【００６５】
＜第２実施形態＞
図３は、本発明のプラズマ処理装置の第２実施形態を模式的に示す断面図（一部ブロック図を含む）である。以下、図３に示す第２実施形態について説明するが、前記第１実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
図３に示す第２実施形態は、ガス供給手段１１の構成が異なり、それ以外は前記第１実施形態と同様である。すなわち、ガス供給手段１１は、ノズル１６および分岐管１２１を有しておらず、ガス供給管１２が、その下流端側が印加電極２とワーク１００との間に位置するように設置されている。
【００６６】
このような構成のガス供給手段１１では、バルブ１５が開いた状態で、ガスボンベ１３からは所定のガスが送出され、このガスは、ガス供給管１２内を流れ、レギュレータ１４で流量を調節された後、ガス供給管１２の下流端に形成されたガス流出口から、印加電極２（誘電体層３）とワーク１００との間に導入（供給）される。
この第２実施形態においても、前記第１実施形態と同様の作用・効果が得られる。
【００６７】
＜第３実施形態＞
図４は、本発明のプラズマ処理装置の第３実施形態を模式的に示す断面図（一部ブロック図を含む）である。以下、図４に示す第３実施形態について説明するが、前記第１実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
図４に示す第３実施形態は、印加電極２およびノズル１６の構成が異なり、振動子９がワーク１００側に設けられているのに代えて、印加電極２側に設けられていること以外は、前記第１実施形態と同様である。
【００６８】
本実施形態のプラズマ処理装置１では、図４に示すように、印加電極２は、その下面２２が被処理面１１０と比較して小さくなっており、ノズル１６は、この印加電極２および誘電体層３を貫通するように１つ形成され、さらに、振動子９は、絶縁体９４を介して印加電極２の外周面の一部を覆うように形成されている。
かかる構成のプラズマ処理装置１では、印加電極２またはワーク１００を走査するに際して、互いの位置関係を変化させながらワーク１００の被処理面１１０にプラズマ処理が施される。
【００６９】
この第３実施形態においても、前記第１実施形態と同様の作用・効果が得られる。
なお、本実施形態のプラズマ処理装置１では、前記第１実施形態と比較して、プラズマ発生領域が小さくなっている。そのため、定在波を発生させる領域も小さくなることから、振動子９により被処理面１１０と対向面３０との間に定在波を比較的容易かつ安定的に発生させることができる。
【００７０】
以上、本発明のプラズマ処理装置を、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く、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物や、工程が付加されていてもよい。
また、本発明は、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。
【００７１】
なお、前記各実施形態では、パレット４と印加電極２との位置関係が固定されているが、テーブル６および印加電極２の少なくともいずれかに移動手段を設け、パレット４と印加電極２とが相対的に移動する構成としてもよい。これにより、より面積の広いワーク１００を、効率を良くプラズマ処理することができる。
さらに、小片状をなすワーク１００を、パレット４上に複数個載置して処理するようにしてもよく、この場合、複数個のワーク１００を一括してプラズマ処理することができる。その結果、生産性の向上に寄与する。
【００７２】
また、前記各実施形態では、パレット４とワーク１００とを一体的に振動させる場合と、印加電極２を振動させる場合とについて説明したが、このような場合に限定されず、パレット４、印加電極２またはワーク１００のうちの少なくとも１つを振動させていればよく、例えば、ワーク１００を単独で振動させるものであってもよいし、パレット４、印加電極２およびワーク１００の全てを振動させるものであってもよい。
【００７３】
さらに、印加電極２とパレット４との間に印加される電圧は、高周波によるものに限られず、例えば、パルス波やマイクロ波によるものであってもよい。
なお、前記各実施形態のように、パレット４に対向電極の機能を持たせず、印加電極２の対向電極となる電極を別途設けてもよい。この場合、対向電極をパレット４の下面に接合し、この対向電極の下面に絶縁体を介して振動子９を配設するようにしてもよく、対向電極の上面に絶縁体を介して振動子９を配設し、この振動子９の上面をパレット４の下面に接合するようにしてもよい。前者の場合には、振動子９の圧電体９１が伸縮すると、その上側に配置された絶縁体、対向電極、パレット４およびワーク１００が振動し、ワーク１００の上方に音波（定在波）が発生する。一方、後者の場合には、振動子９の圧電体９１が伸縮すると、その上側に配置されたパレット４およびワーク１００が振動し、ワーク１００の上方に音波が発生する。
【実施例】
【００７４】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１．被処理基板のプラズマ処理
（実施例１）
図１に示す前記第１実施形態のプラズマ処理装置１を用意し、パレット４にワーク（被処理基板）を載置し、被処理基板に以下の条件のプラズマ処理（エッチング）を施した。
なお、被処理基板は、長さ５０ｍｍ×幅５０ｍｍ×厚さ０．５ｍｍのＳｉＯ２基板を用いた。
【００７５】
また、プラズマ処理の条件は、以下のとおりとした。
印加電力                          ：  ５０Ｗ
高周波電源８２の周波数            ：  ４０．６８ＭＨｚ
処理ガス                          ：  ＣＦ４
キャリアガス                      ：  Ｈｅ
処理ガスとキャリアガスとの混合比  ：  １００：１
ガス流量                          ：  １５００ｓｃｃｍ
被処理基板と誘電体層３との距離    ：  ０．４ｍｍ
雰囲気                            ：  大気圧
雰囲気の温度                      ：  ２５℃
定数ｎ（ｎ波長）                  ：  ０．７５
定在波の周波数                    ：  １５８４４４１Ｈｚ
【００７６】
（実施例２）
比例定数ｎが０．５０に、定在波の周波数が１０５６２９４Ｈｚとなるように振動子９を振動させた以外は、前記実施例１と同様にして、被処理基板にプラズマ処理を施した。
（実施例３）
被処理基板と誘電体層３との距離を０．５ｍｍとし、定在波の周波数が１２６７５５３Ｈｚとなるように振動子９を振動させた以外は、前記実施例１と同様にして、被処理基板にプラズマ処理を施した。
（比較例）
振動子９の振動を省略した以外は、前記実施例１と同様にして、被処理基板にプラズマ処理を施した。
【００７７】
２．プラズマ処理後のＳｉＯ２層のエッチング量の測定
前記各実施例および前記比較例でプラズマ処理が施された被処理基板の被処理面１１０におけるエッチング量を測定し、その平均値を求めた。なお、この測定はラムダエース（大日本スクリーン製）を用いて行った。
その結果を表１に示す。
【００７８】
【表１】
2008066253.tif 000003
【００７９】
表１に示すように、各実施例では、被処理面１１０のエッチング量がほぼ等しかった。これに対して、比較例では、被処理面１１０のエッチング量が各実施例と比較して少なかった。このことは、プラズマ中で発生した活性種２０が、音響放射圧（定在波）による力を受け、被処理面１１０付近に長時間滞在し、その結果、被処理面１１０に対して、良好なプラズマ処理が施されたことを示唆する結果であった。
なお、前記第２実施形態および第３実施形態のプラズマ処理装置１をそれぞれ用いた以外は、前記実施例１〜３と同様にして被処理基板の被処理面１１０をエッチングして、そのエッチング量を測定したが、前記と同様の結果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明のプラズマ処理装置の第１実施形態を模式的に示す断面図である。
【図２】図１に示すプラズマ処理装置が備える印加電極とワークとの間に定在波が発生している状態を示す模式図である。
【図３】本発明のプラズマ処理装置の第２実施形態を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明のプラズマ処理装置の第３実施形態を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００８１】
１……プラズマ処理装置  ２……印加電極  ２２……下面  ２０……活性種  ３……誘電体層  ３０……対向面  ４……パレット  ４１……凹部  ４２……上面  ６……テーブル  ６１……凹部  ６２……上面  ６３……下面  ８……第１の回路  ８１……導線  ８２……高周波電源  ８３……スイッチ  ９……振動子  ９１……圧電体  ９２、９３……電極  ９４……絶縁体  １０……第２の回路  １０１……導線  １０２……交流電源  １０３……スイッチ  １０４……レギュレータ  １１……ガス供給手段  １２……ガス供給管  １２１……分岐管  １３……ガスボンベ  １４……レギュレータ  １５……バルブ  １６……ノズル  １００……ワーク  １１０……被処理面
【図１】
2008066253.tif 000004
【図２】
2008066253.tif 000005
【図３】
2008066253.tif 000006
【図４】
2008066253.tif 000007