(57)【要約】【課題】イオン処理およびラジカル処理を所望の時間配分で実行できる技術を提供する。【解決手段】第１期間には、第１電極に正電位が印加され、第２電極に負電位が印加され、かつ、第３電極が接地電位とされる。これにより、基材の主面にイオン処理が施される。また、第２期間には、第１電極に負電位が印加され、第２印加部および第３電極が接地電位とされる。これにより、基材の主面にラジカル処理が施される。したがって、交互に実行される第１期間および第２期間の時間幅を適宜に設定することで、イオン処理およびラジカル処理を所望の時間配分で実行できる。【選択図】図６
2016160444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の主面に処理を施すプラズマ処理装置であって、
チャンバーと、
前記チャンバー内に設けられ、基準軸の一方側が開放された処理空間を規定する仕切りと、
前記処理空間にガスを供給するガス供給部と、
前記処理空間内で前記基準軸の他方側に配されるプラズマ生成部と、
前記プラズマ生成部に高周波電力を供給する高周波電力供給部と、
前記主面が前記処理空間の前記一方側で前記基準軸と直交するように、前記基材を保持する保持機構と、
前記基準軸に沿う方向に貫通する複数の空隙部を面状に配列して有する面状電極であり、各々が電気的な絶縁部材を介して前記チャンバー内に前記主面と平行に支持され、前記処理空間内において前記基準軸に沿って互いに間隔をあけて配される第１電極ないし第３電極と、
交互に繰り返される第１期間および第２期間のうち、前記第１期間には前記第１電極に正電位を印加し、前記第２期間には前記第１電極に負電位を印加する第１印加部と、
前記第１期間には前記第２電極に負電位を印加し、前記第２期間には前記第２電極を接地電位にする第２印加部と、
前記第３電極を接地電位にする電極接地部と、
を備え、
前記処理空間において、前記他方側から前記一方側にかけて、前記プラズマ生成部、前記第１電極、前記第２電極、前記第３電極、および、前記保持機構に保持される前記基材、が順に配されることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプラズマ処理装置であって、
前記仕切りの表面が誘電体で覆われていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のプラズマ処理装置であって、
前記第１期間において、前記第１電極に印加される正電位の絶対値が前記第２電極に印加される負電位の絶対値より大きいことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のプラズマ処理装置であって、
前記第１期間および前記第２期間は交互に周期的に繰り返され、
前記第１期間の方が前記第２期間よりも長いことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のプラズマ処理装置であって、
前記第１期間および前記第２期間は交互に周期的に繰り返され、
前記第２期間の方が前記第１期間よりも長いことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のプラズマ処理装置であって、
前記第１電極および前記第２電極への印加状態が、処理時間の経過に伴って、前記第１期間の方が前記第２期間よりも長い状態から、前記第２期間の方が前記第１期間よりも長い状態へと移行されることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のプラズマ処理装置であって、
前記基材を接地電位にする基材接地部、を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のプラズマ処理装置であって、
前記保持機構は、前記基材を保持しつつ搬送可能な機構であることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のプラズマ処理装置であって、
前記ガス供給部は、前記処理空間にエッチング処理用のガスを供給することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１０】
チャンバー内に形成され一方側が開放された処理空間内にプラズマを生成し、前記プラズマを用いて基材の主面に処理を施すプラズマ処理方法であって、
前記処理空間の前記一方側に前記主面が配されるように前記基材を保持する保持工程と、
前記処理空間にガスを供給するガス供給工程と、
前記処理空間内にプラズマを生成させるプラズマ生成工程と、
複数の空隙部を面状に配列して有し、前記処理空間内において互いに間隔をあけて配される３つの電極のうち、少なくとも１つの電極に電位を印加する印加工程と、
を備え、
前記印加工程では、
第１電極に正電位を印加し、第２電極に負電位を印加し、かつ、第３電極を接地電位とする第１印加工程と、
前記第１電極に負電位を印加し、前記第２電極および前記第３電極を接地電位とする第２印加工程と、
が交互に繰り返して実行されることを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載のプラズマ処理方法であって、
前記保持工程では、前記処理空間の前記一方側に前記主面が配されるように前記基材を保持搬送することを特徴とするプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマを生成して該プラズマを用いて基材の表面を処理する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
処理ガスをチャンバー内に導入するとともに、チャンバー内の電極に高周波電力を印加して高周波電界を形成し、この高周波電界により処理ガスのプラズマを生成して、基材の主面にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、誘導結合型アンテナを備え、該誘導結合型アンテナによって生成した誘導結合プラズマ（Inductively Coupled Plasma、以下ＩＣＰと略称）を用いて基材の主面に処理を施すプラズマ処理装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３７５１９０９号公報
【特許文献２】特開２０１２−７９８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この種のプラズマ処理技術においては、プラズマ中のイオンを基材の主面に物理的に作用させる（例えば、衝突させる）ことを主体とするイオン処理と、プラズマ中のラジカルを基材の主面に化学的に作用させることを主体とするラジカル処理と、が知られている。例えば、特許文献２には、イオン成膜処理およびラジカル成膜処理の技術が開示されている。
【０００６】
一般に、イオン処理は、異方性でかつ高速の処理であり、処理対象物における処理後の主面が粗くなる。また、ラジカル処理は、等方性でかつ低速の処理であり、処理対象物における処理後の主面が滑らかになる（より具体的には、処理後の主面が化学的に欠陥の少ない主面となる）。このため、処理の特徴が異なるイオン処理およびラジカル処理を所望の時間配分で実行することにより、基材へのプラズマ処理を好適に制御可能な技術が求められていた。
【０００７】
このような技術として、例えば、チャンバー内へ導入する処理ガスの条件（処理ガスの種類、複数の処理ガスの混合比、等）をプラズマ処理中に調節することによって、イオン処理とラジカル処理とを適宜に制御することが考えられる。しかしながら、この場合、導入される処理ガスの調節をするタイミングとチャンバー内の雰囲気が変化するタイミングとに時間差が生じ、イオン処理とラジカル処理とを精度よく制御することが困難である。
【０００８】
本発明は、こうした問題を解決するためになされたもので、イオン処理およびラジカル処理を所望の時間配分で実行することにより基材へのプラズマ処理を好適に制御可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様にかかるプラズマ処理装置は、基材の主面に処理を施すプラズマ処理装置であって、チャンバーと、前記チャンバー内に設けられ、基準軸の一方側が開放された処理空間を規定する仕切りと、前記処理空間にガスを供給するガス供給部と、前記処理空間内で前記基準軸の他方側に配されるプラズマ生成部と、前記プラズマ生成部に高周波電力を供給する高周波電力供給部と、前記主面が前記処理空間の前記一方側で前記基準軸と直交するように、前記基材を保持する保持機構と、前記基準軸に沿う方向に貫通する複数の空隙部を面状に配列して有する面状電極であり、各々が電気的な絶縁部材を介して前記チャンバー内に前記主面と平行に支持され、前記処理空間内において前記基準軸に沿って互いに間隔をあけて配される第１電極ないし第３電極と、交互に繰り返される第１期間および第２期間のうち、前記第１期間には前記第１電極に正電位を印加し、前記第２期間には前記第１電極に負電位を印加する第１印加部と、前記第１期間には前記第２電極に負電位を印加し、前記第２期間には前記第２電極を接地電位にする第２印加部と、前記第３電極を接地電位にする電極接地部と、を備え、前記処理空間において、前記他方側から前記一方側にかけて、前記プラズマ生成部、前記第１電極、前記第２電極、前記第３電極、および、前記保持機構に保持される前記基材、が順に配されることを特徴とする。
【００１０】
本発明の第２の態様にかかるプラズマ処理装置は、本発明の第１の態様にかかるプラズマ処理装置であって、前記仕切りの表面が誘電体で覆われていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の第３の態様にかかるプラズマ処理装置は、本発明の第１の態様または第２の態様にかかるプラズマ処理装置であって、前記第１期間において、前記第１電極に印加される正電位の絶対値が前記第２電極に印加される負電位の絶対値より大きいことを特徴とする。
【００１２】
本発明の第４の態様にかかるプラズマ処理装置は、本発明の第１の態様ないし第３の態様のいずれかにかかるプラズマ処理装置であって、前記第１期間および前記第２期間は交互に周期的に繰り返され、前記第１期間の方が前記第２期間よりも長いことを特徴とする。
【００１３】
本発明の第５の態様にかかるプラズマ処理装置は、本発明の第１の態様ないし第３の態様のいずれかにかかるプラズマ処理装置であって、前記第１期間および前記第２期間は交互に周期的に繰り返され、前記第２期間の方が前記第１期間よりも長いことを特徴とする。
【００１４】
本発明の第６の態様にかかるプラズマ処理装置は、本発明の第１の態様ないし第３の態様のいずれかにかかるプラズマ処理装置であって、前記第１電極および前記第２電極への印加状態が、処理時間の経過に伴って、前記第１期間の方が前記第２期間よりも長い状態から、前記第２期間の方が前記第１期間よりも長い状態へと移行されることを特徴とする。
【００１５】
本発明の第７の態様にかかるプラズマ処理装置は、本発明の第１の態様ないし本発明の第６の態様のいずれかにかかるプラズマ処理装置であって、前記基材を接地電位にする基材接地部、を備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の第８の態様にかかるプラズマ処理装置は、本発明の第１の態様ないし第７の態様のいずれかにかかるプラズマ処理装置であって、前記保持機構は、前記基材を保持しつつ搬送可能な機構であることを特徴とする。
【００１７】
本発明の第９の態様にかかるプラズマ処理装置は、本発明の第１の態様ないし第８の態様のいずれかにかかるプラズマ処理装置であって、前記ガス供給部は、前記処理空間にエッチング処理用のガスを供給することを特徴とする。
【００１８】
本発明の第１０の態様にかかるプラズマ処理方法は、チャンバー内に形成され一方側が開放された処理空間内にプラズマを生成し、前記プラズマを用いて基材の主面に処理を施すプラズマ処理方法であって、前記処理空間の前記一方側に前記主面が配されるように前記基材を保持する保持工程と、前記処理空間にガスを供給するガス供給工程と、前記処理空間内にプラズマを生成させるプラズマ生成工程と、複数の空隙部を面状に配列して有し、前記処理空間内において互いに間隔をあけて配される３つの電極のうち、少なくとも１つの電極に電位を印加する印加工程と、を備え、前記印加工程では、第１電極に正電位を印加し、第２電極に負電位を印加し、かつ、第３電極を接地電位とする第１印加工程と、前記第１電極に負電位を印加し、前記第２電極および前記第３電極を接地電位とする第２印加工程と、が交互に繰り返して実行されることを特徴とする。
【００１９】
本発明の第１１の態様にかかるプラズマ処理方法は、本発明の第１０の態様にかかるプラズマ処理方法であって、前記保持工程では、前記処理空間の前記一方側に前記主面が配されるように前記基材を保持搬送することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の第１の態様ないし第１１の態様では、第１印加工程（第１期間）と第２印加工程（第２期間）とが交互に実行される。
【００２１】
第１印加工程では、第１電極に正電位が印加され、第２電極に負電位が印加され、かつ、第３電極が接地電位とされる。このとき、プラズマ中の陽イオンは、第１電極ないし第３電極の電位差に応じて基材に向けて加速される。プラズマ中の中性ラジカルは、第１電極ないし第３電極を通過して処理空間の全体に拡がる。プラズマ中の電子は、第１電極ないし第３電極の電位差に応じて第１電極の近傍に引きつけられる。このため、第１印加工程が実行される第１期間においては、基材の主面にイオン処理が施される。
【００２２】
また、第２印加工程では、第１電極に負電位が印加され、第２電極および第３電極が接地電位とされる。このとき、プラズマ中の陽イオンは、第１電極ないし第３電極の電位差に応じて第１電極の近傍に引きつけられる。プラズマ中の中性ラジカルは、第１電極ないし第３電極を通過して処理空間の全体に拡がる。プラズマ中の電子は、第１電極ないし第３電極の電位差に応じて基材に向けて加速される。このため、第２印加工程が実行される第２期間においては、基材の主面にラジカル処理が施される。
【００２３】
したがって、第１期間および第２期間の時間幅を適宜に設定することで、イオン処理およびラジカル処理を所望の時間配分で実行でき、基材へのプラズマ処理が好適に制御される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施形態に係るプラズマ処理装置１の概略構成を模式的に示す側面図である。
【図２】プラズマ処理装置１のうち処理空間Ｖの周辺部を示す部分斜視図である。
【図３】プラズマ処理装置１のうち第１電極８１ないし第３電極８３の周辺部を示す部分斜視図である。
【図４】図４は、第１実施形態において、複数の空隙部８１０、複数の空隙部８２０、および、複数の空隙部８３０の配置関係を概念的に示すＸＹ平面図である。
【図５】図５は、他の例において、複数の空隙部８１０、複数の空隙部８２０、および、複数の空隙部８３０の配置関係を概念的に示すＸＹ平面図である。
【図６】印加工程におけるタイミングチャートである。
【図７】基材Ｓおよび基材Ｓに取付けられる接地部１２０の構成を示す分解図である。
【図８】接地部１２０が基材Ｓに取付けられた状態を示す下面図である。
【図９】図８のＡ−Ａ断面から見た端面図である。
【図１０】図８のＢ−Ｂ断面から見た端面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図面では同様な構成および機能を有する部分に同じ符号が付され、下記説明では重複説明が省略される。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であり、本発明の技術的範囲を限定する事例ではない。また、図面においては、理解容易のため、各部の寸法や数が誇張または簡略化して図示されている場合がある。また、一部の図面には、方向を説明するためにＸＹＺ直交座標軸が付されている。該座標軸における＋Ｚ方向は鉛直上方向を示し、ＸＹ平面は水平面である。
【００２６】
＜１  第１実施形態＞
＜１．１  プラズマ処理装置１の構成＞
図１は、第１実施形態に係るプラズマ処理装置１の概略構成を模式的に示す側面図である。図２は、プラズマ処理装置１のうち処理空間Ｖの周辺部を示す部分斜視図である。なお、図１および図２では、後述する絶縁部材５１など一部の構成が省略されて図示されている。
【００２７】
プラズマ処理装置１は、チャンバー１００内に形成された処理空間Ｖにプラズマを生成し、該プラズマを用いて基材Ｓの一方主面Ｓ１に処理を施す装置である。以下では、処理対象たる基材Ｓの上記主面Ｓ１にＩＴＯ膜が形成されている場合について説明する。
【００２８】
プラズマ処理装置１は、主たる構成として、チャンバー１００と、チャンバー１００内において基材Ｓを保持しつつ搬送可能な搬送機構２と、チャンバー１００内において処理空間Ｖの範囲を規定する仕切り３と、処理空間Ｖ内でプラズマを発生させるプラズマ処理部４と、チャンバー１００の底板上面と仕切り３の底板下面との間に配される絶縁板５と、処理空間Ｖ内に配される第１電極８１ないし第３電極８３と、第１電極８１に電位を印加する第１印加部８４と、第２電極８２に電位を印加する第２印加部８５と、第３電極８３を接地電位にする電極接地部８６と、を備える。また、プラズマ処理装置１は、該装置の各部を統括制御する制御部９を備える。
【００２９】
処理空間Ｖは、後述する誘導結合型アンテナ４１によってプラズマ処理が実行される空間である。本実施形態では、一方側（＋Ｚ側）に開口を有する箱状の仕切り３によってチャンバー１００内が仕切られ、一方側が開放された処理空間Ｖが規定されている。仕切り３は、その表面が誘電体で覆われており、電気的な絶縁部材たる絶縁板５を介してチャンバー１００内に支持される。このため、仕切り３は、プラズマ処理部４にて発生するプラズマ範囲（処理空間Ｖの範囲）を制限するシールドとしての機能を有する。
【００３０】
チャンバー１００内には、水平でＸ軸方向に延在する搬送経路面Ｌが仕切り３の上方に規定されている。搬送機構２は、基材Ｓの主面Ｓ１を下向きに保持した状態で搬送経路面Ｌに沿って基材Ｓを搬送する。
【００３１】
チャンバー１００のうち搬送経路面Ｌの−Ｘ側の端部には、基材Ｓをチャンバー１００内に搬入するためのゲート１６０が設けられる。他方、チャンバー１００のうち搬送経路面Ｌの＋Ｘ側の端部には、基材Ｓをチャンバー１００外に搬出するためのゲート１６１が設けられている。また、チャンバー１００のＸ方向両端部には、ロードロックチャンバーや、アンロードロックチャンバーなどの他のチャンバーの開口部が気密を保った形態で接続可能に構成されている。各ゲート１６０、１６１は、開閉を切替可能に構成される。
【００３２】
搬送機構２（保持機構）は、基材Ｓの主面Ｓ１が処理空間Ｖの＋Ｚ側でＺ軸と直交するように基材Ｓを保持しつつ、該基材ＳをＸ方向に沿って搬送する機構である。搬送機構２は、チャンバー１００内でＹ方向において搬送経路面Ｌを挟んで対向配置された複数対の搬送ローラ２１と、これらを同期させて回転駆動する駆動部（図示省略）と、を含んで構成される。搬送ローラ２１は、搬送経路面Ｌの延在方向であるＸ方向に沿って複数対設けられる。なお、図１では、６対の搬送ローラ２１における図示手前側（−Ｙ側）に位置する６つのローラが描かれている。
【００３３】
基材Ｓがゲート１６０を介してチャンバー１００内に搬入されると、各搬送ローラ２１が該基材Ｓの端縁（±Ｙ側の端縁）付近に下方から当接する。そして、駆動部（図示省略）により各搬送ローラ２１が同期回転されることで、基材Ｓが各搬送ローラ２１上に保持され搬送経路面Ｌに沿って搬送される。本実施形態では、各搬送ローラ２１が図示時計回りに回転して基材Ｓが＋Ｘ方向に搬送される態様について説明する。なお、他の態様として、各搬送ローラ２１が図示時計回りおよび反時計回りに回転可能であり基材Ｓが±Ｘ方向に往復搬送される態様が採用されても構わない。
【００３４】
搬送経路面Ｌは、プラズマ処理部４に対向し処理空間Ｖを通過する箇所である被処理箇所Ｐを含む。このため、搬送機構２によって搬送される基材Ｓが被処理箇所Ｐに配される期間中は、主面Ｓ１のうち被処理箇所Ｐに配される部分でプラズマ処理が行われる。他方、基材Ｓが被処理箇所Ｐに配されない期間中は、主面Ｓ１でのプラズマ処理が行わることはない。チャンバー１００内でのプラズマ処理を完了した基材Ｓは、ゲート１６１を介してチャンバー１００から搬出される。
【００３５】
また、プラズマ処理装置１は、チャンバー１００内を搬送される基材Ｓを加熱または冷却する温調部（図示せず）を備えてもよい。温調部は、例えば、搬送経路面Ｌの上方に配置される。
【００３６】
プラズマ処理部４は、誘導結合タイプの高周波アンテナである複数の誘導結合型アンテナ４１（プラズマ生成部）を備える。本実施形態では、処理空間Ｖ内で−Ｚ側に、６個の誘導結合型アンテナ４１がＹ方向に沿って間隔をあけて（好ましくは等間隔で）配列される。各誘導結合型アンテナ４１は、石英などからなる誘電体の保護部材によって覆われて、チャンバー１００の底板を貫通して設けられる。より詳細には、各誘導結合型アンテナ４１は、金属製のパイプ状導体をＵ字形に曲げたものであり、「Ｕ」の字を上下逆向きにした状態でチャンバー１００の底板を貫通して処理空間Ｖの内部に突設されている（図２）。なお、図２では、仕切り３の内部を図示する目的で後述する第１電極８１ないし第３電極８３を点線で示している。各誘導結合型アンテナ４１は、内部に冷却水を循環させるなどして、適宜、冷却されている。誘導結合型アンテナ４１は、ＬＩＡ（Low Inductance Antenna：株式会社イー・エム・ディーの登録商標）とも称される。
【００３７】
各誘導結合型アンテナ４１の一端は、給電器４２およびマッチングボックス４３を介して、高周波電源４４に接続されている。また、各誘導結合型アンテナ４１の他端は接地されている。この構成において、高周波電源４４から各誘導結合型アンテナ４１に高周波電流（例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波電流）が流されると、誘導結合型アンテナ４１の周囲の電界（高周波誘導電界）により電子が加速されて、誘導結合プラズマが発生する。本実施形態では、給電器４２、マッチングボックス４３、および、高周波電源４４によって実現される構成が、誘導結合型アンテナ４１に高周波電力を供給するための高周波電力供給部として機能する。
【００３８】
上述したとおり、誘導結合型アンテナ４１は、Ｕ字形状を呈している。このようなＵ字形状の誘導結合型アンテナ４１は、巻数が未周回の誘導結合型アンテナに相当し、巻数が１回以上の誘導結合型アンテナよりもインダクタンスが低いため、誘導結合型アンテナ４１の両端に発生する高周波電圧が低減され、生成するプラズマへの静電結合に伴うプラズマ電位の高周波揺動が抑制される。このため、対地電位へのプラズマ電位揺動に伴う過剰な電子損失が低減され、プラズマ電位が特に低く抑えられる。
【００３９】
また、プラズマ処理装置１は、処理空間Ｖに処理ガス（例えば、アルゴンガスを含むガス）を供給するガス供給部６を備える。ガス供給部６は、例えば、ガス供給源６１１と、ガス供給源６１１から供給されたガスを送給する配管６１２と、配管６１２を通じて送給されたガスを処理空間Ｖ内に供給するノズル６１４と、を有する。また、配管６１２の経路途中には、管内を流れるガスの流量を自動調整するマスフローコントローラ６１３が設けられる。以上のような構成となっているので、制御部９による制御下で処理空間Ｖに所望の処理ガスの雰囲気（例えば、アルゴン雰囲気）が形成される。この雰囲気においてプラズマ処理部４がプラズマを生成することにより、処理空間Ｖにはイオン、ラジカル、電子等を含むプラズマ雰囲気が形成される。処理ガスとしては、種々のガス（例えば、酸素ガスを含むガス）を採用しうる。
【００４０】
図３は、第１電極８１ないし第３電極８３の周辺を示す部分斜視図である。
【００４１】
第１電極８１ないし第３電極８３の各々は、電気的な絶縁部材５１を介してチャンバー１００内に主面Ｓ１と平行に支持され、処理空間Ｖ内においてＺ軸（基準軸）に沿う方向に沿って互いに間隔をあけて配される。より具体的には、第１電極８１ないし第３電極８３、複数の絶縁部材５１（例えば、セラミックのワッシャー）、および、仕切り３の上端部が、鉛直方向にネジ１１０（絶縁材料を含んで構成されるネジ）で貫通され締付け固定されている。その結果、仕切り３の上部開口が第１電極８１ないし第３電極８３で覆われ、処理空間Ｖにおいて、−Ｚ側から＋Ｚ側にかけて、複数の誘導結合型アンテナ４１（プラズマ生成部）、第１電極８１、第２電極８２、第３電極８３、および、搬送機構２に保持される基材Ｓ、が順に配される。
【００４２】
第１電極８１、第２電極８２、および、第３電極８３は、Ｚ軸（基準軸）に沿う方向に貫通する複数の空隙部をＸＹ平面状に配列して有する面状電極である。第１電極８１、第２電極８２、および、第３電極８３として、例えば、ステンレス鋼の板状部材に複数の空隙部（貫通孔）を穿設したパンチングプレートを採用しうる。第１電極８１は、ＸＹ平面視において円状の複数の空隙部８１０を有する。第２電極８２は、ＸＹ平面視において円状の複数の空隙部８２０を有する。第３電極８３は、ＸＹ平面視において円状の複数の空隙部８３０を有する。
【００４３】
図４は、本実施形態の一例として、複数の空隙部８１０、複数の空隙部８２０、および、複数の空隙部８３０の配置関係を概念的に示すＸＹ平面図である。図５は、他の例として、複数の空隙部８１０、複数の空隙部８２０、および、複数の空隙部８３０の配置関係を概念的に示すＸＹ平面図である。
【００４４】
図４および図５に示す例では、複数の空隙部８１０、複数の空隙部８２０、および、複数の空隙部８３０のＸＹ平面における形成位置が互いに整合している。ここで、「整合する」とは、Ｚ軸方向に伸びる複数の仮想的な直線を想定したとき、該複数の仮想的な直線が、複数の空隙部８１０、複数の空隙部８２０、および、複数の空隙部８３０をＺ軸方向に貫通可能であることを意味する。
【００４５】
このように、各空隙部が整合する態様では、各空隙部が整合しない他の態様に比べて、プラズマ中の陽イオン、ラジカル、電子等が各空隙部を通過しやすい。このため、陽イオン、ラジカル、電子等が各電極の本体部に遮られることなくその空隙部を通過可能となり、プラズマ処理をより効率よく実行できる。図４および図５に示すように上記複数の仮想的な直線がＸＹ平面視で各空隙部の中央を貫通する態様（第１電極８１ないし第３電極８３において対応する各空隙部がＸＹ平面視で同心円となる態様）であれば、プラズマ処理を特に効率よく実行できる。
【００４６】
第１印加部８４は、第１電極８１と電気的に接続されており、第１電極８１に正負のパルス電位を印加可能な双極性のパルス電源である。第２印加部８５は、第２電極８２と電気的に接続されており、負のパルス電位を出力可能な単極性のパルス電源である。第１印加部８４および第２印加部８５としては、例えば、繰り返し周波数が２０〜５００ｋＨｚ（キロヘルツ）程度のパルス電源を採用しうる。電極接地部８６は、第３電極８３と電気的に接続されており、第３電極８３を接地電位に維持する接地部である。プラズマ処理の際には、制御部９が第１印加部８４および第２印加部８５を制御することにより、第１電極８１および第２電極８２への印加態様が調整される。プラズマ処理の詳細については、後述する＜１．２  プラズマ処理＞において、詳細に説明する。
【００４７】
また、プラズマ処理装置１は、チャンバー１００の内部空間を真空状態に減圧可能な排気部７を備える。排気部７は、例えば、それぞれ図示省略の真空ポンプと、一端が真空ポンプに接続され他端がチャンバー１００の内部空間に開口した排気配管と、を有する。また、該排気配管の経路途中には、排気バルブ（図示せず）が設けられる。排気バルブは、排気配管を流れるガスの流量を自動調整できるバルブである。この構成では、真空ポンプが作動された状態で排気バルブが開放されることによって、処理空間Ｖ内の雰囲気が排気される。この際、排気バルブとマスフローコントローラ（図示せず）とが協働することによって、処理空間Ｖが所定のプロセス圧に保たれる。
【００４８】
プラズマ処理装置１が備える各構成要素は制御部９と電気的に接続されており、当該各構成要素は制御部９により制御される。制御部９は、具体的には、例えば、各種演算処理を行うＣＰＵ、プログラム等を記憶するＲＯＭ、演算処理の作業領域となるＲＡＭ、プログラムや各種のデータファイルなどを記憶するハードディスク、ＬＡＮ等を介したデータ通信機能を有するデータ通信部等がバスラインなどにより互いに接続された、一般的なＦＡコンピュータにより構成される。また、制御部９は、各種表示を行うディスプレイ、キーボードおよびマウスなどで構成される入力部等と接続されている。プラズマ処理装置１においては、制御部９の制御下で、基材Ｓに対して定められた処理が実行される。
【００４９】
＜１．２  プラズマ処理＞
以下、本実施形態におけるプラズマ処理の流れについて説明する。
【００５０】
まず、ガス供給部６が、処理空間Ｖに処理ガス（例えば、アルゴンイオンを含むガス）を供給する（ガス供給工程）。これにより、処理空間Ｖには、処理ガスの雰囲気が形成される。
【００５１】
高周波電源４４が各誘導結合型アンテナ４１に高周波電力を供給し、処理空間Ｖ内に誘導結合プラズマが生成される（プラズマ生成工程）。これにより、ガス供給工程で処理空間Ｖに流入された処理ガスがプラズマ化して、処理空間Ｖ内にイオンと電子とが生成される。
【００５２】
図６は、第１電極８１ないし第３電極８３のうち少なくとも１つの電極に電位が印加される印加工程におけるタイミングチャートである。
【００５３】
印加工程では、第１印加工程と第２印加工程とが交互に繰り返して実行される。図６において、第１期間Δｔ１は第１印加工程が実行される期間（例えば、４マイクロ秒）であり、第２期間Δｔ２は第２印加工程が実行される期間（例えば、１マイクロ秒）である。以下では、第１印加工程および第２印加工程の際にプラズマ中に多数存在する陽イオン、ラジカル、電子がどのように作用するかについて、代表例を説明する。もちろん、以下の例とは異なる態様で作用する陽イオン、ラジカル、電子も存在する。
【００５４】
第１印加工程では、第１印加部８４が第１電極８１に正電位１０００Ｖ（ボルト、以下同様）を印加し、第２印加部８５が第２電極８２に負電位−２００Ｖを印加し、かつ、電極接地部８６が第３電極８３を接地電位にする。
【００５５】
このとき、プラズマ中の陽イオンは、第１電極８１ないし第３電極８３の電位差に応じて＋Ｚ方向に加速される。第３電極８３よりも＋Ｚ側の空間は開放されているので、加速した陽イオンは第３電極８３を通過して＋Ｚ方向に飛翔する。プラズマ中の中性ラジカルは、第１電極８１ないし第３電極８３を通過して処理空間Ｖの全体に拡がる。プラズマ中の電子は、第１電極８１ないし第３電極８３の電位差に応じて−Ｚ方向に加速される。第１電極８１よりも−Ｚ側の空間は仕切り３で囲まれており、第１電極８１は正電位とされているため、電子は第１電極８１の近傍に引きつけられる。
【００５６】
このため、第１印加工程が実行される第１期間Δｔ１においては、被処理箇所Ｐに主として陽イオンが作用する。その結果、第１期間Δｔ１中に被処理箇所Ｐに位置する基材Ｓの主面Ｓ１には、陽イオンの物理的な衝突を利用したイオンエッチング処理が施される。一般に、イオンエッチング処理は、異方性でかつ高速の処理であり、エッチング対象物における処理後の主面が粗くなる。
【００５７】
第２印加工程では、第１印加部８４が第１電極８１に負電位−５０Ｖを印加し、第２印加部８５が第２電極８２を接地電位にし、かつ、電極接地部８６が第３電極８３を接地電位にする。
【００５８】
このとき、プラズマ中の陽イオンは、第１電極８１ないし第３電極８３の電位差に応じて−Ｚ方向に加速される。第１電極８１よりも−Ｚ側の空間は仕切り３で囲まれており、第１電極８１は負電位とされているため、陽イオンは第１電極８１の近傍に引きつけられる。プラズマ中の中性ラジカルは、第１電極８１ないし第３電極８３を通過して処理空間Ｖの全体に拡がる。プラズマ中の電子は、第１電極８１の負電位と第２電極８２および第３電極８３の接地電位との電位差に応じて＋Ｚ方向に加速される。第３電極８３よりも＋Ｚ側の空間は開放されているので、加速した電子は第３電極８３を通過して＋Ｚ方向に飛翔する。
【００５９】
このため、第２印加工程が実行される第２期間Δｔ２においては、被処理箇所Ｐに主としてラジカルが作用する。その結果、第２期間Δｔ２中に被処理箇所Ｐに位置する基材Ｓの主面Ｓ１には、ラジカルによる化学反応に起因したラジカルエッチング処理が施される。一般に、ラジカルエッチング処理は、等方性でかつ低速の処理であり、エッチング対象物における処理後の主面が滑らかになる（より具体的には、処理後の主面が化学的に欠陥の少ない主面となる）。
【００６０】
第１印加工程および第２印加工程の双方において、第３電極８３は、接地電位に維持されており、誘導結合型アンテナ４１により発生する電磁界を遮蔽するシールドとして機能する。このため、第３電極８３よりも＋Ｚ側を搬送される基材Ｓへのエッチング処理においてこの電磁界の影響が低減され、エッチング処理がより高精度に制御される。また、第１電極８１ないし第３電極８３は絶縁部材５１を介してチャンバー１００内に支持され、かつ、仕切り３は誘電体で覆われている。このため、第１電極８１ないし第３電極８３に電流が流れたとしても、これら各部からチャンバー１００内の他の部材に電流が流れることは防止される。
【００６１】
未処理の基材Ｓがゲート１６１を介してチャンバー１００内に搬入されると、搬送機構２は処理空間Ｖの＋Ｚ側に主面Ｓ１が配されるように該基材Ｓを水平姿勢で保持する（保持工程）。続いて、搬送機構２は、処理空間Ｖの＋Ｚ側に規定される搬送経路面Ｌに沿って基材Ｓを＋Ｘ方向に搬送する。そして、上記したプラズマ生成工程および印加工程が並行して行われる状態において、基材Ｓが搬送経路面Ｌの被処理箇所Ｐを通過する。これにより、基材Ｓの主面Ｓ１のうち被処理箇所Ｐが配される部分に対してイオンエッチング処理およびラジカルエッチング処理が施される。
【００６２】
この場合において、搬送される基材Ｓが被処理箇所Ｐを通過するのに要する時間（例えば、数十秒から数分）は第１期間Δｔ１や第２期間Δｔ２（例えば、数マイクロ秒）に比べて十分に大きい。このため、厳密には基材Ｓの主面Ｓ１に対してＸ方向に沿って交互にイオンエッチング処理およびラジカルエッチング処理が施されるが、実質的には基材Ｓの主面Ｓ１の全体に対してイオンエッチング処理およびラジカルエッチング処理の双方が施される。
【００６３】
被処理箇所Ｐを通過して主面Ｓ１の全体においてエッチング処理が施された基材Ｓは、ゲート１６１を介してチャンバー１００から搬出される。これにより、１枚の基材Ｓについてプラズマ処理装置１での処理が完了する。
【００６４】
＜１．３  効果＞
本実施形態では、第１期間Δｔ１および第２期間Δｔ２の時間幅を適宜に設定することで、イオンエッチング処理およびラジカルエッチング処理を所望の時間配分で実行可能である。これにより、所望のエッチング処理を基材Ｓの主面Ｓ１に施すことが可能となる。
【００６５】
また、本実施形態では、第１期間Δｔ１において、第１電極８１に正電位が印加され第２電極８２に負電位が印加されるため（すなわち、極性が異なる電位が印加されるため）、電位差がより大きくなる。その結果、陽イオンが＋Ｚ方向により加速して飛翔する。また、第３電極８３が接地電位にされているため、第３電極８３を＋Ｚ方向に通過した陽イオンが第２電極８２によって−Ｚ方向に引きつけられることが防止される。このように、陽イオンが＋Ｚ方向に加速しやすくかつ減速し難い構成となっているので、より効率的にイオンエッチング処理が実行される。
【００６６】
また、本実施形態では、第１期間Δｔ１において、第１電極８１に印加される正電位の絶対値（１０００Ｖ）が第２電極８２に印加される負電位の絶対値（２００Ｖ）より大きい。このため、本実施形態の態様では、陽イオンが第２電極８２に引きつけられて基材Ｓの主面Ｓ１に到達しないという事態をより有効に抑制できる。
【００６７】
また、本実施形態では、第２期間Δｔ２において、プラズマ中の電子が第１電極８１の負電位と第２電極８２および第３電極８３の接地電位との電位差に応じて＋Ｚ方向に加速され、加速した電子は第３電極８３を通過して＋Ｚ方向に飛翔する。このため、仮に基材Ｓの主面Ｓ１にチャージアップ電荷が滞留していた場合であっても、第２期間Δｔ２での主面Ｓ１に対する電子供給によって該チャージアップ電荷が打ち消され、アーク放電の発生が抑制される。アーク放電の発生は主面Ｓ１がダメージを受ける問題やパーティクルが発生する問題等を生じさせるため、第２期間Δｔ２における処理はアーク放電の発生を抑制する点で望ましい。
【００６８】
＜２  第２実施形態＞
図７は、基材Ｓおよび基材Ｓに取付けられる接地部１２０（基材接地部）の構成を示す分解図である。図８は、接地部１２０が基材Ｓに取付けられた状態を示す下面図である。図９は、図８のＡ−Ａ断面から見た端面図である。図１０は、図８のＢ−Ｂ断面から見た端面図である。
【００６９】
以下では、図７〜図１０を参照しつつ第２実施形態について説明するが、第１実施形態と同一の要素については同一の符号を付し重複説明を省略する。
【００７０】
第２実施形態が第１実施形態と異なるのは、処理対象の基材Ｓが接地部１２０によって接地されている点のみである。したがって、以下、この相違点について主に説明する。
【００７１】
接地部１２０は、基材Ｓの主面Ｓ１のうちプラズマ処理の対象とならない非処理領域に電気的に接触するアース電極１２１と、基材Ｓに対してアース電極１２１を押圧する方向に付勢された絶縁性のシール部１２２と、一端がアース電極１２１に接続され他端が接地されたアース線１２３と、を有する。
【００７２】
本実施形態では基材Ｓが水平面視において矩形であるので、主面Ｓ１の非処理領域（例えば、水平面視における端縁）に配設されるアース電極１２１は矩形環状に形成される。シール部１２２は基材Ｓの下面側においてアース電極１２１を覆う部分であるので、シール部１２２はアース電極１２１よりも幅の広い矩形環状に形成される。
【００７３】
また、接地部１２０は、基材Ｓ、アース電極１２１、および、シール部１２２の相対位置関係を固定する複数の固定部材１２４を有する。各固定部材１２４は、基材Ｓ、アース電極１２１、および、シール部１２２の各部を固定保持するための凹部１２５を有する。具体的には、上記各部が上下方向に重ねられた状態で上記各部の側方が凹部１２５に嵌め合わされることで、該凹部１２５と上記各部とが固定される。本実施形態では、４つの固定部材１２４の各凹部１２５が、水平面視における上記各部の四隅に取付けられる。
【００７４】
これにより、基材Ｓ、アース電極１２１、シール部１２２、および、４つの固定部材１２４が一体化した基板ユニットＳＵが形成される。また、基板ユニットＳＵのアース電極１２１にはアース線１２３が接続されているので、基材Ｓはアース電極１２１およびアース線１２３を通じて接地される。
【００７５】
第２実施形態では、搬送機構２によって搬送される基板ユニットＳＵの主面Ｓ１に対してプラズマ処理が実行される。このため、プラズマ処理で基材Ｓの主面Ｓ１にイオンや電子が衝突することによって基材Ｓが帯電したとしても、アース電極１２１およびアース線１２３を通じて基材Ｓ上の電荷が取り除かれる。このため、基材Ｓへのプラズマ処理においてこの電荷の影響が低減され、プラズマ処理がより高精度に制御される。
【００７６】
また、既述の通り、アース電極１２１の下面には絶縁性のシール部１２２が付勢されている。このため、プラズマ処理で基材Ｓの主面Ｓ１に向けて飛翔するイオンおよび電子が直接アース電極１２１に流れることを防止でき、基材Ｓの主面Ｓ１にイオンおよび電子をより衝突させることができる。同様の観点から、基材Ｓの周辺に配される搬送ローラ２１（図１）の外周にも絶縁加工が施されることが望ましい。
【００７７】
＜３  変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。
【００７８】
上記各実施形態では、基材Ｓが保持搬送される態様について説明したが、これに限られるものはない。被処理箇所Ｐが主面Ｓ１の被処理領域を包含する場合には、搬送されず単に保持された基材Ｓに対してプラズマ処理を行うこともできる。
【００７９】
上記実施形態では、搬送機構２によって保持搬送される１枚の基材Ｓにプラズマ処理が実行される態様について説明したが、これに限られるものではない。複数の基材Ｓを面状に配列して保持するキャリア等を用いて、このキャリアに保持される複数の基材Ｓにプラズマ処理が実行されてもよい。
【００８０】
上記各実施形態では、第１期間Δｔ１および第２期間Δｔ２が交互に周期的に繰り返され、第１期間Δｔ１の方が第２期間Δｔ２よりも長い態様（図６）について説明した。この態様では、イオンエッチング処理とラジカルエッチング処理を含むエッチング処理のうちイオンエッチング処理が主体として実行される。ここにおいて、各印加電圧の値、パルス電圧の繰り返し周波数、および、第１期間Δｔ１と第２期間Δｔ２との時間比率、等は適宜に変更可能である。
【００８１】
本実施形態とは別の態様として、第１期間Δｔ１および第２期間Δｔ２が交互に周期的に繰り返され、第２期間Δｔ２の方が第１期間Δｔ１よりも長い態様であってもよい。この態様では、エッチング処理のうちラジカルエッチング処理が主体として実行される。
【００８２】
本実施形態とはさらに別の態様として、第１電極８１および第２電極８２への印加状態が、処理時間の経過に伴って、第１期間Δｔ１の方が第２期間Δｔ２よりも長い状態から第２期間Δｔ２の方が第１期間Δｔ１よりも長い状態へと移行される態様であってもよい。この態様では、イオンエッチング主体の処理からラジカルエッチング主体の処理へと移行される。本態様では、処理速度が速いイオンエッチングが行われた後、処理面の欠陥が少ないラジカルエッチングが行われるため、速度を高速に保ちつつ処理後の主面Ｓ１が滑らかとなる利点が得られる。この場合、上記移行のタイミングで被処理箇所Ｐを基材Ｓが通過していると、基材Ｓの主面Ｓ１におけるプラズマ処理の進行が不均一なものとなる。したがって、基材Ｓを搬送しない状態で上記移行を含むプラズマ処理を実行する場合、本態様の利点を得つつ主面Ｓ１に均一にプラズマ処理を進行させることができる。また、基材Ｓの搬送往路でイオンエッチング主体の先行処理を行い基材Ｓが被処理箇所Ｐを通過した後に上記移行を行って基材Ｓの搬送復路でラジカルエッチング主体の後続処理を行う場合にも、本態様の利点を得つつ主面Ｓ１に均一にプラズマ処理を進行させることができる。
【００８３】
上記各実施形態では、ガス供給部６が処理空間Ｖにエッチング処理用のガスを供給し、基材Ｓに対してエッチング処理が行われる態様について説明したが、これに限られるものではない。例えば、ガス供給部６が処理空間Ｖに成膜処理用のガスを供給し、基材Ｓに対して成膜処理が行われてもよい。
【００８４】
上記実施形態では、第１電極８１ないし第３電極８３が、導電性の板状部材に複数の貫通孔を設けて形成される電極（パンチングプレート）である態様について説明したが、これに限られるものではない。例えば、第１電極８１ないし第３電極８３が、複数の電線を面状に編んで形成される電極（メッシュ電極）であってもよい。
【００８５】
上記第２実施形態では、アース電極１２１およびシール部１２２が矩形環状である態様について説明したが、これに限られるものではない。第２実施形態と同様に矩形の基材Ｓを接地する場合において、例えば、上記矩形の対辺の双方にアース電極およびシール部を設けてもよい。また、第２実施形態とは異なる他の種々の方法で基材Ｓを接地したとしても、第２実施形態と同様の効果を奏する。
【００８６】
また、上記実施形態では、上側が開放された箱状の仕切り３によってチャンバー１００内が仕切られて処理空間Ｖの範囲が規定され、搬送機構２が基材Ｓの主面Ｓ１を下向きにした状態で搬送経路面Ｌに沿って基材Ｓを搬送する態様について説明したが、これに限られるものではない。例えば、下側が開放された箱状の仕切り３によってチャンバー１００内が仕切られて処理空間Ｖの範囲が規定され、搬送機構２が基材Ｓの主面Ｓ１を上向きにした状態で搬送経路面Ｌに沿って基材Ｓを搬送する態様でもよい。
【００８７】
以上、実施形態およびその変形例に係るプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法について説明したが、これらは本発明に好ましい実施形態の例であって、本発明の実施の範囲を限定するものではない。本発明は、その発明の範囲内において、各実施形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００８８】
１  プラズマ処理装置
１００  チャンバー
２  搬送機構
３  仕切り
４  プラズマ処理部
４１  誘導結合型アンテナ
５  絶縁板
６  ガス供給部
７  排気部
９  制御部
８１  第１電極
８２  第２電極
８３  第３電極
８４  第１印加部
８５  第２印加部
８６  電極接地部
Ｌ  搬送経路面
Ｐ  被処理箇所
Ｓ  基材
Ｓ１  主面
Ｖ  処理空間
Δｔ１  第１期間
Δｔ２  第２期間
【図１】
2016160444.tif 000003
【図２】
2016160444.tif 000004
【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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