(57)【要約】【課題】  一様な処理を行うことが可能なプラズマ処理方法及び装置を提供する。【解決手段】  被処理物１７の近傍に配置されたプラズマ源１９にガスを供給しつつ、上記プラズマ源に設けられた電極又は上記被処理物に電力を供給することによりプラズマを発生させ、このプラズマによって生成された活性粒子を上記被処理物の一部位に作用させ、上記被処理物を加工するプラズマ処理を行うプラズマ処理方法であって、上記プラズマの発光強度をモニタリングして上記被処理物の加工処理の終点検出を行う。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物の近傍に配置されたプラズマ源にガスを供給しつつ、上記プラズマ源に設けられた電極又は上記被処理物に電力を供給することによりプラズマを発生させ、このプラズマによって生成された活性粒子を上記被処理物の一部位に作用させ、上記被処理物を加工するプラズマ処理を行うプラズマ処理方法であって、
上記プラズマの発光強度をモニタリングして上記被処理物の加工処理の終点検出を行うプラズマ処理方法。
【請求項２】
被処理物の近傍に配置されたプラズマ源にガスを供給しつつ、上記プラズマ源に設けられた電極又は上記被処理物に電力を供給することによりプラズマを発生させ、このプラズマによって生成された活性粒子を上記被処理物の一部位に作用させつつ、上記プラズマ源と上記被処理物の相対位置を変化させながら、上記被処理物を加工するプラズマ処理方法であって、
上記プラズマの発光強度をモニタリングした結果を、上記プラズマ源と上記被処理物の相対位置変化速度にフィードバックして上記被処理物の加工処理を行うプラズマ処理方法。
【請求項３】
被処理物の近傍に配置させたプラズマ源にガスを供給しつつ、上記プラズマ源に設けられた電極又は上記被処理物に電力を供給することによりプラズマを発生させ、このプラズマによって生成された活性粒子を上記被処理物の一部位に作用させ、上記被処理物を加工するプラズマ処理方法であって、
上記電極又は上記被処理物に供給する電力、電圧、又は電流をモニタリングして加工処理の終点検出を行うプラズマ処理方法。
【請求項４】
被処理物の近傍に配置させたプラズマ源にガスを供給しつつ、上記プラズマ源に設けられた電極又は上記被処理物に電力を供給することによりプラズマを発生させ、このプラズマによって生成された活性粒子を上記被処理物の一部位に作用させつつ、上記プラズマ源と上記被処理物の相対位置を変化させながら、上記被処理物を加工するプラズマ処理方法であって、
上記電極又は上記被処理物に供給する電力、電圧、又は電流をモニタリングした結果を、上記プラズマ源と上記被処理物の相対位置変化速度にフィードバックして上記被処理物の加工処理を行うプラズマ処理方法。
【請求項５】
被処理物の近傍に配置させたプラズマ源にガスを供給しつつ、上記プラズマ源に設けられた電極又は上記被処理物に整合回路を介して高周波電力を供給することによりプラズマを発生させ、上記プラズマによって生成された活性粒子を上記被処理物の一部位に作用させ、上記被処理物を加工するプラズマ処理方法であって、
上記整合回路内の可変リアクタンス素子の値をモニタリングして上記被処理物の加工処理の終点検出を行うプラズマ処理方法。
【請求項６】
被処理物の近傍に配置させたプラズマ源にガスを供給しつつ、上記プラズマ源に設けられた電極又は上記被処理物に整合回路を介して高周波電力を供給することによりプラズマを発生させ、このプラズマによって生成された活性粒子を上記被処理物の一部位に作用させつつ、上記プラズマ源と上記被処理物の相対位置を変化させながら、上記被処理物を加工するプラズマ処理方法であって、
上記整合回路内の可変リアクタンス素子の値をモニタリングした結果を、上記プラズマ源と上記被処理物の相対位置変化速度にフィードバックして上記被処理物の加工処理を行うプラズマ処理方法。
【請求項７】
１００００Ｐａから３気圧の圧力下で処理を行う請求項１〜６のいずれか１つに記載のプラズマ処理方法。
【請求項８】
電極が設けられ、被処理物の表面の一部位にプラズマを発生させるプラズマ源と、
上記プラズマ源にガスを供給するガス供給装置と、
上記電極又は上記被処理物に電力を供給する電源と、
上記プラズマの発光強度をモニタリングする発光モニタと、
上記発光強度をモニタリングした結果に基づいてプラズマ処理の終点検出を行う終点検出器とを備えるプラズマ処理装置。
【請求項９】
電極が設けられ、被処理物の表面の一部位にプラズマを発生させるプラズマ源と、
上記プラズマ源にガスを供給するガス供給装置と、
上記電極又は上記被処理物に電力を供給する電源と、
上記プラズマ源と上記被処理物の相対位置を変化させる機構と、
上記プラズマの発光強度をモニタリングする発光モニタと、
上記発光強度をモニタリングした結果を、上記プラズマ源と上記被処理物の相対位置変化速度にフィードバックする機構とを備えるプラズマ処理装置。
【請求項１０】
電極が設けられ、被処理物の表面の一部位にプラズマを発生させるプラズマ源と、
上記プラズマ源にガスを供給するガス供給装置と、
上記電極又は上記被処理物に電力を供給する電源と、
電力、電圧、又は電流をモニタリングする電力、電圧、又は電流モニタと、
電力、電圧、又は電流をモニタリングした結果に基づいてプラズマ処理の終点検出を行う終点検出器とを備えるプラズマ処理装置。
【請求項１１】
電極が設けられ、被処理物の表面の一部位にプラズマを発生させるプラズマ源と、
上記プラズマ源にガスを供給するガス供給装置と、
上記電極又は上記被処理物に電力を供給する電源と、
上記プラズマ源と上記被処理物の相対位置を変化させる機構と、
電力、電圧、又は電流をモニタリングする電力、電圧、又は電流モニタと、
電力、電圧、又は電流をモニタリングした結果を、上記プラズマ源と上記被処理物の相対位置変化速度にフィードバックする機構とを備えるプラズマ処理装置。
【請求項１２】
電極が設けられ、被処理物の表面の一部位にプラズマを発生させるプラズマ源と、
上記プラズマ源にガスを供給するガス供給装置と、
上記電極又は上記被処理物に整合回路を介して高周波電力を供給する電源と、
上記整合回路内の可変リアクタンス素子の値をモニタリングする機構と、
上記可変リアクタンス素子の値をモニタリングした結果に基づいてプラズマ処理の終点検出を行う終点検出器とを備えるプラズマ処理装置。
【請求項１３】
電極が設けられ、被処理物の表面の一部位にプラズマを発生させるプラズマ源と、
上記プラズマ源にガスを供給するガス供給装置と、
上記電極又は上記被処理物に整合回路を介して高周波電力を供給する電源と、
上記プラズマ源と上記被処理物の相対位置を変化させる機構と、
上記整合回路内の可変リアクタンス素子の値をモニタリングする機構と、
上記可変リアクタンス素子の値をモニタリングした結果を、上記プラズマ源と上記被処理物の相対位置変化速度にフィードバックする機構とを備えるプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理物の表面の一部位にプラズマ処理を行うプラズマ処理方法及び装置に関し、詳しくは、被処理物に線状部分を加工するプラズマ処理を行うプラズマ処理方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、表面に薄膜が形成された基板に代表される被処理物にパターニング加工を行う場合、レジストプロセスが用いられる。その一例を図１３Ａ〜図１３Ｄに示す。
図１３Ａ〜図１３Ｄにおいて、まず、被処理物３７の表面に感光性レジスト３８を塗布する（図１３Ａ）。次に、露光機を用いて露光した後現像すると、レジスト３８が所望の形状にパターニングできる（図１３Ｂ）。そして、被処理物３７を真空容器内に載置し、真空容器内にプラズマを発生させ、レジスト３８をマスクとして被処理物３７をエッチング加工すると、被処理物３７の表面が所望の形状にパターニングされる（図１３Ｃ）。最後に、レジスト３８を酸素プラズマや有機溶剤などで除去することで、加工が完了する（図１３Ｄ）。
以上のようなレジストプロセスは、微細パターンを精度良く形成するのに適しているため、半導体などの電子デバイスの製造において重要な役割を果たすに至った。しかしながら、工程が複雑であるという欠点がある。
そこで、レジストプロセスを用いない新しい加工方法が検討されている。その一例として、図１３Ａに示すような１マイクロプラズマ源９９を搭載したプラズマ処理装置が提案されつつある。マイクロプラズマ源９９の概略構成は図１〜図３と同様であるため、図面の簡略化のため、以下、図１〜図３を使用してマイクロプラズマ源９９を説明する。
【０００３】
図１に、マイクロプラズマ源９９と同様なマイクロプラズマ源の分解図を示す。マイクロプラズマ源は、セラミック製の外側板１、内側板２及び３、外側板４から成り、外側板１及び４には、外側ガス流路５及び外側ガス噴出口６が設けられ、内側板２及び３には、内側ガス流路７及び内側ガス噴出口８が設けられている。内側ガス噴出口８から噴出するガスの原料ガスは、ガス供給装置により供給され、外側板１に設けられた内側ガス供給口９から、内側板２に設けられた貫通穴１０を介して、内側ガス流路７に導かれる。また、外側ガス噴出口６から噴出するガスの原料ガスは、ガス供給装置により供給され、外側板１に設けられた外側ガス供給口１１から、内側板２に設けられた貫通穴１２、内側板３に設けられた貫通穴１３を介して、外側ガス流路５に導かれる。高周波電力が印加される電極１４は、内側板２及び３に設けられた電極固定穴１５に挿入され、外側板１及び４に設けられた貫通穴１６を通して高周波電力供給のための配線と冷却が行われる。
図２に、マイクロプラズマ源９９と同様なマイクロプラズマ源を、ガス噴出口側から見た平面図を示す。外側板１、内側板２及び３、外側板４が設けられ、外側板１と内側板２の間と、内側板３と外側板４の間に外側ガス噴出口６が設けられ、内側板２及び３の間に内側ガス噴出口８が設けられている。
図３に、被処理物としての薄板１７及びマイクロプラズマ源９９と同様なマイクロプラズマ源を、薄板１７に垂直な面で切った断面を示す。マイクロプラズマ源は、セラミック製の外側板１、内側板２及び３、外側板４から成り、外側板１及び４には、外側ガス流路５及び外側ガス噴出口６が設けられ、内側板２及び３には、内側ガス流路７及び内側ガス噴出口８が設けられている。高周波電力が印加される電極１４には、外側板１及び４に設けられた貫通穴１６を通して高周波電力供給のための電源１８との配線や冷却が行われる。内側板２及び３は、その最下部がテーパー形状をなし、より微細な線状領域をプラズマ処理できるようになっている。なお、マイクロプラズマ源の開口部としての内側ガス噴出口８がなす微細線の太さは０．１ｍｍである。
このような構成のマイクロプラズマ源を搭載したプラズマ処理装置において、内側ガス噴出口からヘリウム（Ｈｅ）を、外側ガス噴出口から６フッ化硫黄（ＳＦ６）を供給しつつ、電極１４に高周波電力を供給することにより、シリコン製薄板１７表面の一部位としての微小な線状部分をエッチング処理することができる。これは、ヘリウムと６フッ化硫黄の大気圧近傍の圧力下における放電のしやすさの差（ヘリウムの方が格段に放電しやすい）を利用することで、ヘリウムが高濃度となる内側ガス噴出口８の近傍にのみマイクロプラズマを発生させることができるからである。このような構成については、例えば、未公開自社出願の特願２００２−２５４３２４号明細書に詳しく述べられている。
また、線方向にガスを流す方式が、例えば、未公開自社出願の特願２００２−３８１０３号明細書に述べられている。また、２つの電極間に電界を印加する方式について、特許文献１に述べられている。
【特許文献１】特開平０９−４９０８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記プラズマ処理装置においては、加工面積が一定にならなかったり、処理残りが生じたり、逆に処理が過多となったりするという課題があった。とくに、マイクロプラズマ源９９と被処理物９７の相対位置を動かしながら処理する場合、処理速度がばらついていると、一定速度で動かしながら処理しても、加工線幅や処理結果が一様にならないという課題があった。
本発明は、上記課題に鑑み、一様な処理を行うことが可能なプラズマ処理方法及び装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願の第１発明のプラズマ処理方法は、被処理物の近傍に配置されたプラズマ源にガスを供給しつつ、上記プラズマ源に設けられた電極又は上記被処理物に電力を供給することによりプラズマを発生させ、このプラズマによって生成された活性粒子を上記被処理物の一部位に作用させ、上記被処理物を加工するプラズマ処理を行うプラズマ処理方法であって、
上記プラズマの発光強度をモニタリングして上記被処理物の加工処理の終点検出を行うことを特徴とする。
本願の第２発明のプラズマ処理方法は、被処理物の近傍に配置されたプラズマ源にガスを供給しつつ、上記プラズマ源に設けられた電極又は上記被処理物に電力を供給することによりプラズマを発生させ、このプラズマによって生成された活性粒子を上記被処理物の一部位に作用させつつ、上記プラズマ源と上記被処理物の相対位置を変化させながら、上記被処理物を加工するプラズマ処理方法であって、
上記プラズマの発光強度をモニタリングした結果を、上記プラズマ源と上記被処理物の相対位置変化速度にフィードバックして上記被処理物の加工処理を行うことを特徴とする。
本願の第３発明のプラズマ処理方法は、被処理物の近傍に配置させたプラズマ源にガスを供給しつつ、上記プラズマ源に設けられた電極又は上記被処理物に電力を供給することによりプラズマを発生させ、このプラズマによって生成された活性粒子を上記被処理物の一部位に作用させ、上記被処理物を加工するプラズマ処理方法であって、
上記電極又は上記被処理物に供給する電力、電圧、又は電流をモニタリングして加工処理の終点検出を行うことを特徴とする。
本願の第４発明のプラズマ処理方法は、被処理物の近傍に配置させたプラズマ源にガスを供給しつつ、上記プラズマ源に設けられた電極又は上記被処理物に電力を供給することによりプラズマを発生させ、このプラズマによって生成された活性粒子を上記被処理物の一部位に作用させつつ、上記プラズマ源と上記被処理物の相対位置を変化させながら、上記被処理物を加工するプラズマ処理方法であって、
上記電極又は上記被処理物に供給する電力、電圧、又は電流をモニタリングした結果を、上記プラズマ源と上記被処理物の相対位置変化速度にフィードバックして上記被処理物の加工処理を行うことを特徴とする。
本願の第５発明のプラズマ処理方法は、被処理物の近傍に配置させたプラズマ源にガスを供給しつつ、上記プラズマ源に設けられた電極又は上記被処理物に整合回路を介して高周波電力を供給することによりプラズマを発生させ、上記プラズマによって生成された活性粒子を上記被処理物の一部位に作用させ、上記被処理物を加工するプラズマ処理方法であって、
上記整合回路内の可変リアクタンス素子の値をモニタリングして上記被処理物の加工処理の終点検出を行うことを特徴とする。
本願の第６発明のプラズマ処理方法は、被処理物の近傍に配置させたプラズマ源にガスを供給しつつ、上記プラズマ源に設けられた電極又は上記被処理物に整合回路を介して高周波電力を供給することによりプラズマを発生させ、このプラズマによって生成された活性粒子を上記被処理物の一部位に作用させつつ、上記プラズマ源と上記被処理物の相対位置を変化させながら、上記被処理物を加工するプラズマ処理方法であって、
上記整合回路内の可変リアクタンス素子の値をモニタリングした結果を、上記プラズマ源と上記被処理物の相対位置変化速度にフィードバックして上記被処理物の加工処理を行うことを特徴とする。
本願の第７発明のプラズマ処理方法は、第１〜６のいずれか１つの発明において、１００００Ｐａから３気圧の圧力下で処理を行うことを特徴とする。
本願の第８発明のプラズマ処理装置は、電極が設けられ、被処理物の表面の一部位にプラズマを発生させるプラズマ源と、
上記プラズマ源にガスを供給するガス供給装置と、
上記電極又は上記被処理物に電力を供給する電源と、
上記プラズマの発光強度をモニタリングする発光モニタと、
上記発光強度をモニタリングした結果に基づいてプラズマ処理の終点検出を行う終点検出器とを備えることを特徴とする。
本願の第９発明のプラズマ処理装置は、電極が設けられ、被処理物の表面の一部位にプラズマを発生させるプラズマ源と、
上記プラズマ源にガスを供給するガス供給装置と、
上記電極又は上記被処理物に電力を供給する電源と、
上記プラズマ源と上記被処理物の相対位置を変化させる機構と、
上記プラズマの発光強度をモニタリングする発光モニタと、
上記発光強度をモニタリングした結果を、上記プラズマ源と上記被処理物の相対位置変化速度にフィードバックする機構とを備えることを特徴とする。
本願の第１０発明のプラズマ処理装置は、電極が設けられ、被処理物の表面の一部位にプラズマを発生させるプラズマ源と、
上記プラズマ源にガスを供給するガス供給装置と、
上記電極又は上記被処理物に電力を供給する電源と、
電力、電圧、又は電流をモニタリングする電力、電圧、又は電流モニタと、
電力、電圧、又は電流をモニタリングした結果に基づいてプラズマ処理の終点検出を行う終点検出器とを備えることを特徴とする。
本願の第１１発明のプラズマ処理装置は、電極が設けられ、被処理物の表面の一部位にプラズマを発生させるプラズマ源と、
上記プラズマ源にガスを供給するガス供給装置と、
上記電極又は上記被処理物に電力を供給する電源と、
上記プラズマ源と上記被処理物の相対位置を変化させる機構と、
電力、電圧、又は電流をモニタリングする電力、電圧、又は電流モニタと、
電力、電圧、又は電流をモニタリングした結果を、上記プラズマ源と上記被処理物の相対位置変化速度にフィードバックする機構とを備えることを特徴とする。
本願の第１２発明のプラズマ処理装置は、被処理物の表面の一部位にプラズマを発生させるプラズマ源と、
上記プラズマ源にガスを供給するガス供給装置と、
上記電極又は上記被処理物に整合回路を介して高周波電力を供給する電源と、
上記整合回路内の可変リアクタンス素子の値をモニタリングする機構と、
上記可変リアクタンス素子の値をモニタリングした結果に基づいてプラズマ処理の終点検出を行う終点検出器とを備えることを特徴とする。
本願の第１３発明のプラズマ処理装置は、被処理物の表面の一部位にプラズマを発生させるプラズマ源と、
上記プラズマ源にガスを供給するガス供給装置と、
上記電極又は上記被処理物に整合回路を介して高周波電力を供給する電源と、
上記プラズマ源と上記被処理物の相対位置を変化させる機構と、
上記整合回路内の可変リアクタンス素子の値をモニタリングする機構と、
上記可変リアクタンス素子の値をモニタリングした結果を、上記プラズマ源と上記被処理物の相対位置変化速度にフィードバックする機構とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
以上の説明から明らかなように、本願の第１発明のプラズマ処理方法によれば、被処理物の近傍に配置されたプラズマ源にガスを供給しつつ、上記プラズマ源に設けられた電極又は上記被処理物に電力を供給することによりプラズマを発生させ、このプラズマによって生成された活性粒子を上記被処理物の一部位に作用させ、上記被処理物を加工するプラズマ処理を行うプラズマ処理方法であって、上記プラズマの発光強度をモニタリングして上記被処理物の加工処理の終点検出を行うため、一様な処理を行うことができる。
また、本願の第２発明のプラズマ処理方法によれば、被処理物の近傍に配置されたプラズマ源にガスを供給しつつ、上記プラズマ源に設けられた電極又は上記被処理物に電力を供給することによりプラズマを発生させ、このプラズマによって生成された活性粒子を上記被処理物の一部位に作用させつつ、上記プラズマ源と上記被処理物の相対位置を変化させながら、上記被処理物を加工するプラズマ処理方法であって、上記プラズマの発光強度をモニタリングした結果を、上記プラズマ源と上記被処理物の相対位置変化速度にフィードバックして上記被処理物の加工処理を行うため、一様な処理を行うことができる。
また、本願の第３発明のプラズマ処理方法によれば、被処理物の近傍に配置させたプラズマ源にガスを供給しつつ、上記プラズマ源に設けられた電極又は上記被処理物に電力を供給することによりプラズマを発生させ、このプラズマによって生成された活性粒子を上記被処理物の一部位に作用させ、上記被処理物を加工するプラズマ処理方法であって、上記電極又は上記被処理物に供給する電力、電圧、又は電流をモニタリングして加工処理の終点検出を行うため、一様な処理を行うことができる。
また、本願の第４発明のプラズマ処理方法によれば、被処理物の近傍に配置させたプラズマ源にガスを供給しつつ、上記プラズマ源に設けられた電極又は上記被処理物に電力を供給することによりプラズマを発生させ、このプラズマによって生成された活性粒子を上記被処理物の一部位に作用させつつ、上記プラズマ源と上記被処理物の相対位置を変化させながら、上記被処理物を加工するプラズマ処理方法であって、上記電極又は上記被処理物に供給する電力、電圧、又は電流をモニタリングした結果を、上記プラズマ源と上記被処理物の相対位置変化速度にフィードバックして上記被処理物の加工処理を行うため、一様な処理を行うことができる。
また、本願の第５発明のプラズマ処理方法によれば、被処理物の近傍に配置させたプラズマ源にガスを供給しつつ、上記プラズマ源に設けられた電極又は上記被処理物に整合回路を介して高周波電力を供給することによりプラズマを発生させ、上記プラズマによって生成された活性粒子を上記被処理物の一部位に作用させ、上記被処理物を加工するプラズマ処理方法であって、上記整合回路内の可変リアクタンス素子の値をモニタリングして上記被処理物の加工処理の終点検出を行うため、一様な処理を行うことができる。
また、本願の第６発明のプラズマ処理方法によれば、被処理物の近傍に配置させたプラズマ源にガスを供給しつつ、上記プラズマ源に設けられた電極又は上記被処理物に整合回路を介して高周波電力を供給することによりプラズマを発生させ、このプラズマによって生成された活性粒子を上記被処理物の一部位に作用させつつ、上記プラズマ源と上記被処理物の相対位置を変化させながら、上記被処理物を加工するプラズマ処理方法であって、上記整合回路内の可変リアクタンス素子の値をモニタリングした結果を、上記プラズマ源と上記被処理物の相対位置変化速度にフィードバックして上記被処理物の加工処理を行うため、一様な処理を行うことができる。
また、本願の第８発明のプラズマ処理装置によれば、電極が設けられ、被処理物の表面の一部位にプラズマを発生させるプラズマ源と、上記プラズマ源にガスを供給するガス供給装置と、上記電極又は上記被処理物に電力を供給する電源と、上記プラズマの発光強度をモニタリングする発光モニタと、上記発光強度をモニタリングした結果に基づいてプラズマ処理の終点検出を行う終点検出器とを備えるため、一様な処理を行うことができる。
また、本願の第９発明のプラズマ処理装置によれば、電極が設けられ、被処理物の表面の一部位にプラズマを発生させるプラズマ源と、上記プラズマ源にガスを供給するガス供給装置と、上記電極又は上記被処理物に電力を供給する電源と、上記プラズマ源と上記被処理物の相対位置を変化させる機構と、上記プラズマの発光強度をモニタリングする発光モニタと、上記発光強度をモニタリングした結果を、上記プラズマ源と上記被処理物の相対位置変化速度にフィードバックする機構とを備えるため、一様な処理を行うことができる。
また、本願の第１０発明のプラズマ処理装置によれば、電極が設けられ、被処理物の表面の一部位にプラズマを発生させるプラズマ源と、上記プラズマ源にガスを供給するガス供給装置と、上記電極又は上記被処理物に電力を供給する電源と、電力、電圧、又は電流をモニタリングする電力、電圧、又は電流モニタと、電力、電圧、又は電流をモニタリングした結果に基づいてプラズマ処理の終点検出を行う終点検出器とを備えるため、一様な処理を行うことができる。
また、本願の第１１発明のプラズマ処理装置によれば、電極が設けられ、被処理物の表面の一部位にプラズマを発生させるプラズマ源と、上記プラズマ源にガスを供給するガス供給装置と、上記電極又は上記被処理物に電力を供給する電源と、上記プラズマ源と上記被処理物の相対位置を変化させる機構と、電力、電圧、又は電流をモニタリングする電力、電圧、又は電流モニタと、電力、電圧、又は電流をモニタリングした結果を、上記プラズマ源と上記被処理物の相対位置変化速度にフィードバックする機構とを備えるため、一様な処理を行うことができる。
また、本願の第１２発明のプラズマ処理装置によれば、被処理物の表面の一部位にプラズマを発生させるプラズマ源と、上記プラズマ源にガスを供給するガス供給装置と、上記電極又は上記被処理物に整合回路を介して高周波電力を供給する電源と、上記整合回路内の可変リアクタンス素子の値をモニタリングする機構と、上記可変リアクタンス素子の値をモニタリングした結果に基づいてプラズマ処理の終点検出を行う終点検出器とを備えるため、一様な処理を行うことができる。
また、本願の第１３発明のプラズマ処理装置によれば、被処理物の表面の一部位にプラズマを発生させるプラズマ源と、上記プラズマ源にガスを供給するガス供給装置と、
上記電極又は上記被処理物に整合回路を介して高周波電力を供給する電源と、上記プラズマ源と上記被処理物の相対位置を変化させる機構と、上記整合回路内の可変リアクタンス素子の値をモニタリングする機構と、上記可変リアクタンス素子の値をモニタリングした結果を、上記プラズマ源と上記被処理物の相対位置変化速度にフィードバックする機構とを備えるため、一様な処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
（第１実施形態）
【０００８】
以下、本発明の第１実施形態にかかるプラズマ処理装置及びその方法について、図１〜図４を参照して説明する。
【０００９】
図１に、第１実施形態にかかるプラズマ処理装置の、形成すべき線方向に横長のマイクロプラズマ源１９の分解図を示す。図２に、マイクロプラズマ源１９を、ガス噴出口側から見た平面図を示す。図３に、接地された被処理物の一例としての薄板１７、及びマイクロプラズマ源１９を、薄板１７に垂直な面で切った断面を示す。
【００１０】
マイクロプラズマ源１９は、セラミック製の矩形の外側板１、矩形の内側板２及び３、矩形の外側板４から成り、外側板１及び４には、それぞれ、Ｌ字状の外側ガス流路５及び矩形の外側ガス噴出口６が設けられ、内側板２及び３には、それぞれ、Ｌ字状の内側ガス流路７及び矩形の内側ガス噴出口８が設けられている。すなわち、外側板１、内側板２及び３、外側板４が設けられ、外側板１と内側板２の間と、内側板３と外側板４の間に外側ガス噴出口６が設けられ、内側板２及び３の間に内側ガス噴出口８が設けられている。
【００１１】
内側ガス噴出口８から噴出するガスの原料ガスは、外側板１に設けられかつ外部の内側ガス供給装置５１に接続された内側ガス供給口９から、内側板２に設けられた貫通穴１０を介して、内側板２の内側ガス流路７とそれに対向する内側板３の内側ガス流路７に導かれる。
【００１２】
また、外側ガス噴出口６から噴出するガスの原料ガスは、外側板１に設けられかつ外部の外側ガス供給装置５０に接続された外側ガス供給口１１から外側板１の外側ガス流路５に導かれる一方、内側板２に設けられた貫通穴１２、内側板３に設けられた貫通穴１３を介して、外側板４の外側ガス流路５に導かれる。内側ガス供給装置５１と外側ガス供給装置５０は、後述する、制御装置１２７により動作制御される。
高周波電力が印加される横長の矩形の電極１４は、内側板２及び３に設けられた横長の矩形の電極固定穴１５に挿入され、外側板１及び４に設けられた横長の矩形の貫通穴１６を通して高周波電力供給のための電源１８との高周波電力供給のための配線と冷却が行われる。高周波電力供給のための電源１８は、後述する、制御装置１２７により動作制御される。
内側板２及び３は、その最下部がテーパー形状をなし、より微細な線状領域をプラズマ処理できるようになっている。なお、マイクロプラズマ源１９の開口部としての内側ガス噴出口８がなす微細線の太さは０．１ｍｍである。
このような構成のマイクロプラズマ源１９を搭載したプラズマ処理装置において、内側ガス噴出口８からヘリウム（Ｈｅ）を、外側ガス噴出口６から６フッ化硫黄（ＳＦ6）を供給しつつ、電極１４に高周波電力を供給することにより、シリコン製薄板１７の微小な線状部分をエッチング処理することができる。これは、ヘリウムと６フッ化硫黄の大気圧近傍の圧力下における放電のしやすさの差（ヘリウムの方が格段に放電しやすい。）を利用することで、ヘリウムが高濃度となる内側ガス噴出口８の近傍にのみ線状マイクロプラズマを発生させることができるからである。
【００１３】
図４は、本発明の第１実施形態において用いたプラズマ処理装置の構成を示す斜視図である。図４において、被処理物の一例としての薄板１７とプラズマ源１９が対向して配置され、薄板１７とプラズマ源１９間に微細な線状プラズマ２１が発生し、薄板１７上の微細な線状部分をプラズマ処理することができる。プラズマの発光強度をモニタリングする発光モニタ１２１と、発光強度をモニタリングした結果に基づいてプラズマ処理の終点検出を行うための終点検出器１２２が設けられている。
このようなプラズマ源１９は数Ｐａから数気圧まで動作可能であるが、典型的には１００００Ｐａから３気圧程度の範囲の圧力で動作する。とくに、大気圧付近での動作は、厳重な密閉構造や特別な排気装置が不要であるとともに、プラズマや活性粒子の拡散が適度に抑制されるため、特に好ましい。
このような構成のプラズマ処理装置においてプラズマ処理を行うことにより、所定の時間に渡ってプラズマ処理を行う従来方法とは異なり、加工面積が一定となるようなプラズマ処理を実現することができる。また、処理残りが生じたり、逆に処理が過多となったりするようなこともない。すなわち、一様なプラズマ処理を行うことができるようになる。これは、プラズマ処理の状態変化に伴って、発光モニタリング値が変化することを利用するものである。例えば、エッチング処理では、薄板１７上の薄膜がエッチングにより消失すると、薄膜に含まれていた元素に特有の発光が見られなくなり、発光強度が変化する。
或いは、活性粒子中のエッチャントに特有の発光が増加し、発光強度が変化する。膜付け処理においては、薄板１７上に薄膜が堆積すると、薄板１７表面の光の反射率が変化し、発光強度が変化する。終点検出を行うための具体的方法としては、プラズマの発光強度を処理時間で積分した値が所定の値になった時点を終点としてもよいし、発光強度が変化した時点を終点としてもよい。また、図５に示すように、所定の波長の発光強度をモニタリングするためのフィルタ４２７を介して、薄膜に含まれていた元素に特有の発光、又は、活性粒子中のエッチャントに特有の発光を狙ってモニタリングを行うことで、より正確な終点検出が可能となる。
【００１４】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態にかかるプラズマ処理装置及びその方法について、図６を参照して説明する。図６においては、プラズマ源１９を保持する一対のブラケット２２が、レール１２５に噛み合わされたリニアスライダ１２６に連結されており、プラズマ源１９に薄板１７の表面に平行な向きの運動を加えることによって、薄板１７上に長い細線状の処理を施すことが可能となっている。つまり、プラズマ源１９と被処理物の相対位置を変化させる機構が設けられており、さらに、プラズマの発光強度をモニタリングする発光モニタ１２１が設けられ、発光強度をモニタリングした結果に基づいて、制御装置１２７でリニアスライダ１２６の制御量を変化させ、プラズマ源１９と被処理物の相対位置変化速度にフィードバックして、より正確な位置変化速度制御が可能となっている。
このような構成のプラズマ処理装置においてプラズマ処理を行うことにより、所定の位置変化速度をもってプラズマ処理を行う従来方法とは異なり、加工線幅が一定となるようなプラズマ処理が実現できる。また、処理残りが生じたり、逆に処理が過多となったりするようなこともない。すなわち、一様なプラズマ処理を行うことができるようになる。これは、プラズマ処理の状態変化に伴って、発光モニタリング値が変化することを利用するものである。なお、所定の波長の発光強度をモニタリングするためのフィルタを介して、薄膜に含まれていた元素に特有の発光、又は、活性粒子中のエッチャントに特有の発光を狙ってモニタリングを行うことで、より正確な位置変化速度制御が可能となる。
【００１５】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態にかかるプラズマ処理装置及びその方法について、図７を参照して説明する。図７においては、電極１４に供給される高周波電流をモニタリングする電流モニタ１２８が設けられており、電流をモニタリングした結果に基づいてプラズマ処理の終点検出を行うための終点検出器１２２が設けられている。
このような構成のプラズマ処理装置においてプラズマ処理を行うことにより、所定の時間に渡ってプラズマ処理を行う従来方法とは異なり、加工面積が一定となるようなプラズマ処理が実現できる。また、処理残りが生じたり、逆に処理が過多となったりするようなこともない。すなわち、一様なプラズマ処理を行うことができるようになる。これは、プラズマ処理の状態変化に伴って、電流モニタリング値が変化することを利用するものである。例えば、エッチング処理では、薄板１７上の薄膜がエッチングにより消失すると、プラズマのインピーダンスが変化し、一定の電力を供給している場合でも、電流値が変化する。膜付け処理においては、薄板１７上に薄膜が堆積すると、プラズマのインピーダンスが変化し、一定の電力を供給している場合でも、電流値が変化する。終点検出を行うための具体的方法としては、電流を処理時間で積分した値が所定の値になった時点を終点としてもよいし、電流が変化した時点を終点としてもよい。
また、所定の高調波をモニタリングするためのフィルタを介して、電流をモニタリングすることで、より正確な終点検出が可能となる場合がある。また、一定電力で処理を行いつつ、電圧値又は電流値をモニタリングしてもよいし、一定電圧で電力値又は電流値をモニタリングしてもよい。
【００１６】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態にかかるプラズマ処理装置及びその方法について、図８を参照して説明する。図８においては、プラズマ源１９を保持する一対のブラケット２２が、レール１２５に噛み合わされたリニアスライダ１２６に連結されており、プラズマ源１９に薄板１７の表面に平行な向きの運動を加えることによって、薄板１７上に長い微細線状の処理を施すことが可能となっている。つまり、プラズマ源と被処理物の相対位置を変化させる機構が設けられており、さらに、電極１４に供給される高周波電流をモニタリングする電流モニタ１２８が設けられ、電流値をモニタリングした結果に基づいて、制御装置１２７でリニアスライダ１２６の制御量を変化させ、プラズマ源１９と被処理物の相対位置変化速度にフィードバックしてより正確な位置変化速度制御が可能となっている。
このような構成のプラズマ処理装置においてプラズマ処理を行うことにより、所定の位置変化速度をもってプラズマ処理を行う従来方法とは異なり、加工線幅が一定となるようなプラズマ処理が実現できる。また、処理残りが生じたり、逆に処理が過多となったりするようなこともない。すなわち、一様なプラズマ処理を行うことができるようになる。これは、プラズマ処理の状態変化に伴って、電流モニタリング値が変化することを利用するものである。なお、図９に示すように、所定の高調波をモニタリングするためのフィルタ１２９を介してモニタリングを行うことで、より正確な位置変化速度制御が可能となる場合がある。また、一定電力でプラズマ処理を行いつつ、電圧値又は電流値をモニタリングしてもよいし、一定電圧で電力値又は電流値をモニタリングしてもよい。
【００１７】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態にかかるプラズマ処理装置及びその方法について、図１０を参照して説明する。図１０においては、電源１８から、整合回路を構成する可変リアクタンス素子の一例としての可変コンデンサ１３０及び１３１を介して、電極１４に高周波電力が供給される。可変コンデンサ１３０及び１３１の値がモニタリングされ、可変コンデンサ値をモニタリングした結果に基づいてプラズマ処理の終点検出を行うための終点検出器１２２が設けられている。
このような構成のプラズマ処理装置においてプラズマ処理を行うことにより、所定の時間に渡ってプラズマ処理を行う従来方法とは異なり、加工面積が一定となるようなプラズマ処理が実現できる。また、処理残りが生じたり、逆に処理が過多となったりするようなこともない。すなわち、一様なプラズマ処理を行うことができるようになる。これは、プラズマ処理の状態変化に伴って、整合状態が変化することを利用するものである。例えば、エッチング処理では、薄板１７上の薄膜がエッチングにより消失すると、プラズマのインピーダンスが変化し、一定の電力を供給している場合でも、可変リアクタンス素子の値が変化する。膜付け処理においては、薄板１７上に薄膜が堆積すると、プラズマのインピーダンスが変化し、一定の電力を供給している場合でも、可変リアクタンス素子の値が変化する。終点検出を行うための具体的方法としては、可変リアクタンス素子の値が変化した時点を終点とすることが可能である。
【００１８】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態にかかるプラズマ処理装置及びその方法について、図１１を参照して説明する。図１１においては、プラズマ源１９を保持する一対のブラケット２２が、レール１２５に噛み合わされたリニアスライダ１２６に連結されており、プラズマ源１９に薄板１７の表面に平行な向きの運動を加えることによって、薄板１７上に長い微細線状のプラズマ処理を施すことが可能となっている。つまり、プラズマ源１９と被処理物の相対位置を変化させる機構が設けられており、また、電源１８から、整合回路を構成する可変リアクタンス素子の一例としての可変コンデンサ３０及び３１を介して、電極に高周波電力が供給される。さらに、可変コンデンサ１３０及び１３１の値がモニタリングされ、可変コンデンサ値をモニタリングした結果に基づいて、制御装置１２７でリニアスライダ１２６の制御量を変化させ、プラズマ源と被処理物の相対位置変化速度にフィードバックして、より正確な位置変化速度制御することが可能となっている。
このような構成のプラズマ処理装置においてプラズマ処理を行うことにより、所定の位置変化速度をもってプラズマ処理を行う従来方法とは異なり、加工線幅が一定となるような処理が実現できる。また、処理残りが生じたり、逆に処理が過多となったりするようなこともない。すなわち、一様なプラズマ処理を行うことができる。これは、プラズマ処理の状態変化に伴って、電流モニタリング値が変化することを利用するものである。
【００１９】
以上述べた本発明の第１〜第６実施形態において、プラズマ源としてセラミック製の板を４枚用いた場合を例示したが、平行平板型キャピラリタイプや誘導結合型キャピラリタイプなどのキャピラリタイプや、マイクロギャップ方式、誘導結合型チューブタイプなど、様々なプラズマ源を用いることができる。特に、図１２に示すような、ナイフエッジ状の電極１３２を用いるタイプでは、電極と被処理物の距離が近いため、微小部分に極めて高密度のプラズマが形成される。したがって、とくに本発明が有効である。
なお、図１２において、プラズマ源は、セラミック製の外側板１３３、内側板１３４及び１３５、外側板１３６、電極１３２から成り、外側板１３３及び１３６には、外側ガス流路５及び外側ガス噴出口６が設けられ、内側板１３４及び１３５には、内側ガス流路７及び内側ガス噴出口８が設けられている。電極１３２は、その最下部がナイフエッジ状の形状を成し、微細な線状領域をプラズマ処理できるようになっている。
また、被処理物に直流電圧又は高周波電力を供給することにより、プラズマ中のイオンを引き込む作用を強めることも可能である。この場合、電極を接地してもよいし、電極を浮遊電位に保ってもよい。
また、高周波電力を用いて線状プラズマを発生させる場合を例示したが、数百ｋＨｚから数ＧＨｚまでの高周波電力を用いて線状プラズマを発生させることが可能である。あるいは、直流電力を用いてもよいし、パルス電力を供給することも可能である。
また、プラズマ源の開口部をなす微細線の太さが０．１ｍｍである場合を例示したが、プラズマ源の開口部の幅はこれに限定されるものではなく、１ｍｍ以上、場合によっては１００ｍｍ以上と幅の大きいプラズマ源に対しても、本発明は有効である。
また、被処理物表面の線上の領域に処理を行う場合を例示したが、点状あるいは面状の領域を処理する場合においても、本発明は有効である。
【００２０】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明にかかるプラズマ処理方法及び装置は、一様な処理を行うことができて、例えば、表面に薄膜が形成された基板に代表される被処理物に線状部分を加工するなどのパターンニング加工を行う場合等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態で用いたプラズマ源の分解図である。
【図２】本発明の第１実施形態で用いたプラズマ源の平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態で用いたプラズマ源の断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態で用いたプラズマ処理装置の斜視図である。
【図５】本発明の第１実施形態で用いたプラズマ処理装置の斜視図である。
【図６】本発明の第２実施形態で用いたプラズマ処理装置の斜視図である。
【図７】本発明の第３実施形態で用いたプラズマ処理装置の断面図である。
【図８】本発明の第４実施形態で用いたプラズマ処理装置の斜視図である。
【図９】本発明の第４実施形態で用いたプラズマ処理装置の斜視図である。
【図１０】本発明の第５実施形態で用いたプラズマ処理装置の断面図である。
【図１１】本発明の第６実施形態で用いたプラズマ処理装置の斜視図である。
【図１２】本発明の他の実施形態で用いたプラズマ処理装置の断面図である。
【図１３Ａ】従来例で用いたレジストプロセスの工程を示す断面図である。
【図１３Ｂ】従来例で用いたレジストプロセスの工程を示す断面図である。
【図１３Ｃ】従来例で用いたレジストプロセスの工程を示す断面図である。
【図１３Ｄ】従来例で用いたレジストプロセスの工程を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  外側板
２  内側板
３  内側板
４  外側板
５  外側ガス流路
６  外側ガス噴出口
７  内側ガス流路
８  内側ガス噴出口
９  内側ガス供給口
１０  貫通穴
１１  外側ガス供給口
１２  貫通穴
１３  貫通穴
１４  電極
１５  電極固定穴
１６  貫通穴
１７  薄板
１８  電源
１９  プラズマ源
２１  微細な線状プラズマ
２２  ブラケット
５０  外側ガス供給装置
５１  内側ガス供給装置
１２１  発光モニタ
１２２  終点検出器
１２５  レール
１２６  リニアスライダ
１２７  制御装置
１２８  電流モニタ
４２７  フィルタ
【図１】
2004253785.tif 000003
【図２】
2004253785.tif 000004
【図３】
2004253785.tif 000005
【図４】
2004253785.tif 000006
【図５】
2004253785.tif 000007
【図６】
2004253785.tif 000008
【図７】
2004253785.tif 000009
【図８】
2004253785.tif 000010
【図９】
2004253785.tif 000011
【図１０】
2004253785.tif 000012
【図１１】
2004253785.tif 000013
【図１２】
2004253785.tif 000014
【図１３Ａ】
2004253785.tif 000015
【図１３Ｂ】
2004253785.tif 000016
【図１３Ｃ】
2004253785.tif 000017
【図１３Ｄ】
2004253785.tif 000018