(57)【要約】【課題】ワークにプラズマ処理を施す際に、そのワークの一部に処理痕を形成することにより、この処理痕を検出することによって、プラズマ処理の際の条件を推定可能にするプラズマ処理方法を提供すること。【解決手段】本発明のプラズマ処理方法は、有効領域１０１ａの全面にエッチング加工を施す方法であって、［１］ワーク１０をプラズマ処理装置の載置部に載置する準備工程と、［２］ワーク１０の非有効領域１０１ｂに処理痕１１０を形成する第１の処理痕形成工程と、［３］有効領域１０１ａにプラズマ処理を施す本処理工程と、［４］非有効領域１０１ｂに処理痕１２０を形成する第２の処理痕形成工程とを有する。各処理痕１１０、１２０の凹部の深さから、各処理痕１１０、１２０を形成する際のエッチング条件を算出することができるので、これにより、本処理におけるエッチング条件を推定することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置された一対の電極間にワークを位置させ、前記ワークの被処理面に処理ガスを供給するとともに、前記一対の電極間に電圧を印加し、それにより前記処理ガスを活性化させてプラズマを発生させ、前記プラズマが発生しているプラズマ発生領域と前記ワークとを相対的に移動することにより、前記被処理面の有効領域に、加工または改質の処理を施すプラズマ処理方法であって、
前記有効領域にプラズマ処理を施す本処理工程と、
前記被処理面の前記有効領域以外の領域にプラズマ処理の処理痕を形成する処理痕形成工程とを有することを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項２】
前記処理痕形成工程は、前記本処理工程の前および後の少なくとも一方において行われる請求項１に記載のプラズマ処理方法。
【請求項３】
前記処理痕形成工程は、前記本処理工程の前および後の双方において行われるものであり、
前記各処理痕を形成する部位を、前記本処理工程の前と後とで異ならせる請求項１に記載のプラズマ処理方法。
【請求項４】
前記本処理工程の前において形成される前記処理痕は、前記本処理工程において前記ワークを前記プラズマ発生領域が走査する際の軌跡の開始位置の近傍に形成される請求項３に記載のプラズマ処理方法。
【請求項５】
前記本処理工程の後において形成される前記処理痕は、前記本処理工程において前記ワークを前記プラズマ発生領域が走査する際の軌跡の終了位置の近傍に形成される請求項３または４に記載のプラズマ処理方法。
【請求項６】
前記処理痕は、前記処理痕形成工程の前記本処理工程に対する時間的な位置を、特定し得る位置に設けられる請求項３ないし５のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項７】
前記処理痕形成工程は、前記本処理工程の途中において行われる請求項２ないし６のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項８】
前記処理痕は、前記プラズマ発生領域と前記ワークとの相対位置を固定した状態で、所定時間のプラズマ処理を施すことによって形成される請求項１ないし７のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項９】
前記処理痕は、前記プラズマ発生領域と前記ワークとを相対的に移動させつつプラズマ処理を施すことによって形成される請求項１ないし７のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項１０】
前記処理痕を形成する際のプラズマ処理は、前記有効領域に対するプラズマ処理と同様の条件で行われる請求項１ないし９のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項１１】
前記処理痕を形成する際のプラズマ処理は、前記有効領域に対するプラズマ処理に対して、処理量が既知の割合で増加または減少するように設定された条件で行われる請求項１ないし９のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項１２】
前記プラズマ処理における前記処理量は、前記プラズマ発生領域と前記ワークとの相対的な移動速度によって調整される請求項１０または１１に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１３】
前記処理痕を、前記被処理面の位置決めに利用する請求項１ないし１２のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
材料の表面を加工する方法の１つとして、電圧または高周波を印加した電極間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。）が知られている。
このようなプラズマＣＶＭでは、電極またはワークを走査するなどして、電極とワークとを相対的に移動し、互いの位置関係を変化させながらワークの被処理面に対し加工処理が行われている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
ところで、プラズマＣＶＭにおける加工条件は、加工処理後の処理に利用したり、品質を保証するための履歴として保存されるため、一般に文書や電子情報の形で記録される。
したがって、加工処理を施したワークと、その加工条件を記した記録とは、常時、一対一の関係を持って管理されなければならない。
しかしながら、ワークと記録の管理が煩雑になるばかりか、人為的なミス等により、この一対一の関係が失われるおそれがある。このような状態になると、加工条件を記した記録を、ワークに対応させることが不可能になり、この記録を参照することができなくなる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１７６８４４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、ワークにプラズマ処理を施す際に、そのワークの一部に処理痕を形成することにより、この処理痕を検出することによって、プラズマ処理の際の条件を推定可能にするプラズマ処理方法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方法は、対向配置された一対の電極間にワークを位置させ、前記ワークの被処理面に処理ガスを供給するとともに、前記一対の電極間に電圧を印加し、それにより前記処理ガスを活性化させてプラズマを発生させ、前記プラズマが発生しているプラズマ発生領域と前記ワークとを相対的に移動することにより、前記被処理面の有効領域に、加工または改質の処理を施すプラズマ処理方法であって、
前記有効領域にプラズマ処理を施す本処理工程と、
前記被処理面の前記有効領域以外の領域にプラズマ処理の処理痕を形成する処理痕形成工程とを有することを特徴とする。
これにより、ワークにプラズマ処理を施す際に、そのワークの一部に処理痕を形成することにより、この処理痕を検出することによって、プラズマ処理の際の条件を推定することができる。
【０００７】
本発明のプラズマ処理方法では、前記処理痕形成工程は、前記本処理工程の前および後の少なくとも一方において行われることが好ましい。
これにより、処理痕形成工程で形成された処理痕から、当該処理痕の形成と時間的に隣接する本処理工程におけるプラズマ処理条件を、より高い確率で推定することができる。
本発明のプラズマ処理方法では、前記処理痕形成工程は、前記本処理工程の前および後の双方において行われるものであり、
前記各処理痕を形成する部位を、前記本処理工程の前と後とで異ならせることが好ましい。
これにより、２つの処理痕から、本処理の開始から終了までのプラズマ処理条件を、処理痕が１つの場合に比べて、より高い確率で推定することができる。
【０００８】
本発明のプラズマ処理方法では、前記本処理工程の前において形成される前記処理痕は、前記本処理工程において前記ワークを前記プラズマ発生領域が走査する際の軌跡の開始位置の近傍に形成されることが好ましい。
これにより、処理痕形成工程と本処理形成工程との間において、プラズマ発生領域の移動に要する時間を短縮し、処理全体の所要時間を短縮することができる。
【０００９】
本発明のプラズマ処理方法では、前記本処理工程の後において形成される前記処理痕は、前記本処理工程において前記ワークを前記プラズマ発生領域が走査する際の軌跡の終了位置の近傍に形成されることが好ましい。
これにより、処理痕形成工程と本処理形成工程との間において、プラズマ発生領域の移動に要する時間を短縮し、処理全体の所要時間を短縮することができる。
【００１０】
本発明のプラズマ処理方法では、前記処理痕は、前記処理痕形成工程の前記本処理工程に対する時間的な位置を、特定し得る位置に設けられることが好ましい。
これにより、各処理痕の配置を視認するのみで、各処理痕の形成順序を容易に特定することができる。
本発明のプラズマ処理方法では、前記処理痕形成工程は、前記本処理工程の途中において行われることが好ましい。
これにより、本処理工程の途中のプラズマ処理条件の情報が追加されることになるため、各処理痕から推定されるプラズマ処理条件の推定精度を、より高めることができる。
【００１１】
本発明のプラズマ処理方法では、前記処理痕は、前記プラズマ発生領域と前記ワークとの相対位置を固定した状態で、所定時間のプラズマ処理を施すことによって形成されることが好ましい。
これにより、プラズマ発生領域とワークとを相対的に移動させつつプラズマ処理を施す場合に比べて、短時間でより大きい処理量を得ることができる。このため、処理痕から推定されるプラズマ処理条件の推定精度を、より高めることができる。
【００１２】
本発明のプラズマ処理方法では、前記処理痕は、前記プラズマ発生領域と前記ワークとを相対的に移動させつつプラズマ処理を施すことによって形成されることが好ましい。
これにより、細長い形状の処理痕が形成されるので、この処理痕の長手方向に沿ってプラズマ処理の処理量を追うことによって、プラズマ処理条件の経時変化の情報をも得ることができる。
【００１３】
本発明のプラズマ処理方法では、前記処理痕を形成する際のプラズマ処理は、前記有効領域に対するプラズマ処理と同様の条件で行われることが好ましい。
これにより、処理痕は、本処理におけるプラズマ処理条件をそのまま示す指標となることができる。
本発明のプラズマ処理方法では、前記処理痕を形成する際のプラズマ処理は、前記有効領域に対するプラズマ処理に対して、処理量が既知の割合で増加または減少するように設定された条件で行われることが好ましい。
これにより、処理痕は、本処理におけるプラズマ処理条件を既知の割合で拡大または縮小したものとなる。このため、例えば、短時間であっても処理量を増幅することができるので、測定限界を超える顕著な処理痕を短時間で形成することが可能となる。したがって、この処理痕は、本処理におけるプラズマ処理条件を、より正確に示し得る指標となる。
【００１４】
本発明のプラズマ処理方法では、前記プラズマ処理における前記処理量は、前記プラズマ発生領域と前記ワークとの相対的な移動速度によって調整されることが好ましい。
プラズマ発生領域とワークとの相対的な移動速度は、例えばＮＣステージのような機構によって厳密に制御することが可能であるため、再現性が高い因子である。このため、この移動速度の因子を適宜設定することにより、プラズマ処理の処理量を厳密に制御することができる。
本発明のプラズマ処理方法では、前記処理痕を、前記被処理面の位置決めに利用することが好ましい。
これにより、例えば、本処理やその後の処理において、処理開始の位置決めを正確に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明のプラズマ処理方法を添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
まず、本発明のプラズマ処理方法に用いるプラズマ処理装置について説明する。
図１は、本発明のプラズマ処理方法に用いるプラズマ処理装置の一例を示す図（断面図、側面、ブロック図）である。
なお、以下の説明では、図１中互いに直交する３つの方向をｘ軸方向、ｙ軸方向およびｚ軸方向とする。そのうち、ワーク１０の被処理面１０１をｘｙ平面とし、被処理面１０１の法線方向をｚ軸方向とする。以下、対応する方向はその他の図においても同様である。また、図１中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【００１６】
図１に示すように、プラズマ処理装置１は、一対の電極（上部電極２１および下部電極２２）と、上部電極２１と下部電極２２との間に処理ガスを供給する処理ガス供給手段３と、上部電極２１と下部電極２２との間に高周波電圧を印加する電力供給手段４と、上部電極２１と下部電極２２とをｘ軸、ｙ軸およびｚ軸方向に相対的に移動する移動手段５と、処理ガス供給手段３、電力供給手段４および移動手段５の作動を制御する制御手段６とを有している。
【００１７】
このプラズマ処理装置１は、ワーク１０を被処理面１０１を上側にして下部電極２２に固定した状態で、処理ガス供給手段３により一対の電極２１、２２間に処理ガスを供給しつつ、電力供給手段４により一対の電極２１、２２間に高周波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、このプラズマが発生するプラズマ発生領域Ｓとワーク１０とを移動手段５により相対的に移動することにより、前記プラズマにより被処理面１０１を局所的にかつ連続してプラズマ処理する装置である。
【００１８】
なお、本願明細書中の「プラズマ処理」は、被処理面１０１の研磨（例えば、被処理面１０１の凹凸を除去し、処理面を平坦化する加工など）、厚さ方向へ貫通または凹没する孔を形成するエッチング加工、所望の平面視形状となるように不要な部分を削除するエッチング加工、被処理面に親水性、撥水性などの所望の特性を発揮させるための表面改質など、プラズマを利用した処理全般を含むものである。
【００１９】
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。
上部電極２１は、例えば四角柱状をなしている。このような上部電極２１は、導線４２を介して後述する高周波電源４１に接続されている。なお、上部電極２１の形状は、円柱状等であってもよく、特に限定されない。
上部電極２１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。
【００２０】
このような上部電極２１は、その下側部分が誘電体部２４によって覆われている。
誘電体部２４は、誘電体材料で構成された四角柱状の形状をなしている。そして、その上面に開口する凹部２４１が形成されていて、この凹部２４１に上部電極２１の下側部分が挿入されている。これにより、一対の電極２１、２２間において、電極である金属等が露出しないため、一対の電極２１、２２間に電界を均一に発生させることができる。また、上部電極２１を誘電体部２４で覆っているため、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。
なお、誘電体部２４の形状は、例えば円錐台や円柱状など、特に限定されない。
【００２１】
このような誘電体部２４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、水晶等の各種ガラス、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効果的に抑制することができる。
【００２２】
下部電極２２は、接地電極としての機能を有する電極であり、導線４２を介して直接接地されている。これにより、下部電極２２の帯電を防止することができ、プラズマ発生領域Ｓに確実に電界を発生させることができる。
また、下部電極２２はワーク１０を載置する載置部としての機能も有する。本実施形態では、下部電極２２の上面２２１にワーク１０が接触して設置（載置）されている。これにより、確実に、ワーク１０の被処理面１０１をプラズマ処理することができる。
下部電極２２の形状は、例えば平板状、円柱状など、特に限定されない。また、下部電極２２の構成材料は、上部電極２１と同様に、特に限定されない。
【００２３】
処理ガス供給手段３は、所定のガスを充填し供給するガスボンベ（ガス供給源）３１と、ガスボンベ３１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）３２と、プラズマ発生領域Ｓに処理ガスを噴出するノズル３３と、ノズル３３とガスボンベ３１とを接続する処理ガス供給流路３４と、マスフローコントローラ３２より下流端側で、処理ガス供給流路３４内の流路を開閉するバルブ３５とを有している。マスフローコントローラ３２およびバルブ３５は、それぞれ、制御手段６に電気的に接続していて、制御手段６によりその作動が制御される。
【００２４】
このような処理ガス供給手段３は、ガスボンベ３１から処理ガスを送り出し、マスフローコントローラ３２により処理ガスの流量を調節する。そして、流量が調整された処理ガスを処理ガス供給流路３４を介してノズル３３からプラズマ発生領域Ｓに導入（供給）する。また、処理ガス供給手段３は、バルブ３５を閉状態とすることにより、プラズマ発生領域Ｓへの処理ガスの供給を停止する。
【００２５】
ガスボンベ３１内に充填する処理ガスとしては、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。
また、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。
【００２６】
この場合、ガスボンベ３１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、処理ガス供給流路３４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。
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。また、処理ガスの解離促進のためにＯ２を混合ガスに混ぜても良い。
【００２７】
ノズル３３は、プラズマ発生領域Ｓに隣接して設置されている。これにより、プラズマ発生領域Ｓに確実に処理ガス（混合ガス）を供給することができる。なお、ノズル３３の配設位置、数および形状などは、プラズマ発生領域Ｓに処理ガスを供給することができれば、特に限定されない。
なお、処理ガス供給手段３によって、一対の電極２１、２２間に供給された処理ガスは、図示しない排気手段により排気されるようになっている。排気手段としては、特に限定されず、例えば真空ポンプやファンなどを用いることができる。
【００２８】
電力供給手段４は、一対の電極２１、２２間に高周波電圧を印加する高周波電源４１と、上部電極２１と高周波電源４１と下部電極２２とを導通する導線４２とを備えている。また、高周波電源４１は、制御手段６によりその作動が制御される図示しない電力調整部を有しており、制御手段６の制御（指令）により、供給する電力の大きさを変更し得るようになっている。また、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４１の周波数を変える周波数調整手段（回路）や、高周波電源４１の印加電圧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。
【００２９】
ワーク１０に対してプラズマ処理を行うときは、高周波電源４１が作動して上部電極２１と下部電極２２との間に高周波電圧が印加される。これにより、上部電極２１と下部電極２２との間に電界が発生し、処理ガス供給手段３により上部電極２１と下部電極２２との間に処理ガス（または混合ガス）が供給されると、放電が生じて、プラズマ発生領域Ｓにプラズマが発生する。
一対の電極２１、２２間に印加する高周波の周波数は、特に限定されないが、１０〜７０ＭＨｚであるのが好ましい。
【００３０】
移動手段５は、プラズマ発生領域Ｓ（すなわち、上部電極２１と下部電極２２の間の領域）とワーク１０とを相対的に、ｘ軸方向およびｙ軸方向に２次元的に移動する第１移動手段５１と、上部電極２１とワーク１０とをｚ軸方向に相対的に移動する第２移動手段５２とで構成されている。
第１移動手段５１としては、下部電極２２をｘ軸方向およびｙ軸方向に移動させるＮＣ（数値制御）ステージ移動装置が用いられている。この第１移動手段５１は、ワーク１０をプラズマ処理する際に、下部電極２２をｘ軸方向およびｙ軸方向に移動することにより、ワーク１０の被処理面１０１をプラズマ発生領域Ｓに対して２次元的に移動する移動手段であり、移動速度（すなわち、プラズマ発生領域Ｓとワーク１０との相対的な移動速度）や停止時間等を調整することができるように構成されている。このような第１移動手段５１の作動は、後述するＮＣ（数値制御）制御装置１５により制御される。
なお、本発明では、例えば下部電極２２側が固定され、第１移動手段５１が上部電極２１側をｘ軸方向およびｙ軸方向に移動させるよう構成されていてもよく、上部電極２１と下部電極２２とをそれぞれｘ軸方向およびｙ軸方向に移動させるよう構成されていてもよい。
【００３１】
一方、第２移動手段５２としては、上部電極２１をｚ軸方向に移動する移動装置が用いられている。この第２移動手段５２により、上部電極２１とワーク１０の被処理面１０１との間の間隙距離を調整することができる。このような第２移動手段５２の作動は、制御手段６により制御される。
なお、本発明では、例えば上部電極２１側が固定され、第２移動手段５２が下部電極２２側をｚ軸方向に移動させるよう構成されていてもよく、上部電極２１と下部電極２２とをそれぞれｚ軸方向に移動させるよう構成されていてもよい。
以上のような構成の移動手段５により、プラズマ発生領域Ｓは、ワーク１０の被処理面１０１の上方の空間において、ワーク１０に対して、相対的に、ｘｙｚの３次元空間内で任意の位置（座標）に移動可能となる。
【００３２】
次に、プラズマ処理装置１の回路構成について説明する。
図１に示すように、このプラズマ処理装置１は、入力等の各操作を行う操作部（入力手段）１１と、記憶手段１２と、プラズマ処理装置１の全体の作動（駆動）を制御する制御手段６と、目標形状データ入力部１３と、表面測定器１４と、ＮＣ制御により第１移動手段５１の作動を制御するＮＣ制御装置１５とを備えている。
【００３３】
操作部１１としては、例えば、キーボード、液晶表示パネル、ＥＬ表示パネル等を備えたタッチパネル等を用いることができ、この場合は、操作部１１は、各種の情報を表示（報知）する表示手段（報知手段）を兼ねるものでもよい。
目標形状データ入力部１３は、ワーク１０の被処理面１０１の目標形状を示す目標形状データを入力する手段である。目標形状データは、目標形状データ入力部１３から制御手段６に入力される。
表面測定器１４は、ワーク１０の被処理面１０１の形状を検出（測定）する検出部と、その検出結果に基づいて、ワーク１０の被処理面１０１の形状を示す形状データを作成するデータ作成部とを有している。被処理面１０１の形状データは、表面測定器１４から制御手段６に入力される。
【００３４】
制御手段６は、例えば、ＣＰＵあるいはこれを備えるマイクロコンピュータやパーソナルコンピュータ等のコンピュータで構成されている。この制御手段６には、操作部１１からの信号、目標形状データ入力部１３および表面測定器１４からのデータ等が、それぞれ入力される。
制御手段６は、予めテストピースを用いて求めた、所定条件（高周波電圧の大きさ、処理ガスの供給量、電極間距離等）でのエッチングレートと、操作部１１からの信号、目標形状データ入力部１３および表面測定器１４からのデータ等とに基づき、予め設定されたプログラムに従って、加工計画データを作成する。そして、制御手段６は、作成された加工計画データに基づいて、プラズマ処理装置１の各部の作動、例えば、ガス供給手段３、電力供給手段４、移動手段５等の作動をそれぞれ制御する。
【００３５】
加工計画データには、例えば、下部電極２２の移動パターン（すなわち、プラズマ発生領域Ｓとワーク１０との相対的な移動パターン）、下部電極２２の移動速度、一対の電極２１、２２間に印加する高周波電圧の大きさ、上部電極２１とワーク１０の離間距離、処理ガスの供給量などのデータが含まれている。
【００３６】
記憶手段１２は、記録媒体を有していて、この記録媒体に、目標形状データ入力部１３で入力された被処理面１０１の目標形状を示す目標形状データ、表面測定器１４に測定された被処理面１０１の形状、前記加工計画データ等を記憶する。記録媒体としては、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリー、ＩＣメモリー等が挙げられる。この記憶手段１２における書き込み（記憶）、書き換え、消去、読み出し等の制御は、制御手段６によりなされる。
【００３７】
ＮＣ制御装置１５は、例えば、ＣＰＵあるいはこれを備えるマイクロコンピュータやパーソナルコンピュータ等のコンピュータで構成されており、ＮＣ制御装置１５には、制御手段６により作成された加工計画データ（すなわち、第１移動手段の駆動パターン）等が入力される。ＮＣ制御装置１５は、制御手段６からの加工計画データ等に基づき、予め設定されたプログラムに従って、ＮＣ制御により第１移動手段５１の作動を制御する。
【００３８】
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、水晶、サファイア等の結晶性材料、石英ガラス、無アルカリガラス等の各種ガラス材料、アルミナ、チタニア等の各種セラミックス材料、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、アクリル樹脂等の各種プラスチック（樹脂材料）等が挙げられる。これらのうち、特に、各種結晶性材料、各種ガラス材料および各種半導体材料で構成された基板に好ましく用いられる。
【００３９】
次に、プラズマ処理装置１の動作（本発明のプラズマ処理方法）を説明する。なお、以下の説明では、ワーク１０の被処理面１０１の一部に設定された有効領域１０１ａにプラズマエッチング加工を施す場合を例にして説明する。
図２は、本発明のプラズマ処理方法を説明するためのプロセスフロー、図３は、本発明のプラズマ処理方法に供されるワークとそこに形成する処理痕の一例を示す平面図である。
なお、図３に示すワーク１０の被処理面１０１は、外縁部とその内側の領域とに分けられており、このうち、内側の領域を有効領域１０１ａとし、外縁部を非有効領域１０１ｂとする。
【００４０】
このうち、有効領域１０１ａは、例えば、エッチング加工を施されて、製品を製造するために使用される領域に該当するものである。
一方、非有効領域１０１ｂは、例えば、有効領域１０１ａを支持するための領域、または、ワーク１０を移動する際に把持する領域であり、最終的には、有効領域１０１ａと切り離されて処分されたり、再利用の原材料に利用されたりする領域に該当するものである。
【００４１】
このような図３に示すワーク１０に対してプラズマ処理を施す方法は、図２に示すように、［Ａ］ワーク１０を下部電極２２の上面２２１上に載置する準備工程と、［Ｂ］ワーク１０の非有効領域１０１ｂに処理痕１１０を形成する第１の処理痕形成工程と、［Ｃ］有効領域１０１ａにプラズマ処理を施す本処理工程と、［Ｄ］非有効領域１０１ｂに処理痕１２０を形成する第２の処理痕形成工程とを有する。
【００４２】
以下、各工程を順次説明する。
［Ａ］準備工程
まず、ワーク１０を、被処理面１０１が上部電極２１に臨むように、下部電極２２の上面２２１上に載置する。
次いで、処理ガス供給手段３のバルブ３５を開く。そして、マスフローコントローラ３２によりガスの流量を調整し、ガスボンベ３１から処理ガスを送り出す。これにより、処理ガスは、処理ガス供給流路３４内を流れノズル３３から噴出される。噴出された処理ガスは、プラズマ発生領域Ｓ（ワーク１０の被処理面１０１）に供給される。
【００４３】
一方、電力供給手段４を作動させることにより、上部電極２１と下部電極２２の間に高周波電圧が印加され、プラズマ発生領域Ｓに電界が生じる。
プラズマ発生領域Ｓ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。このようにして発生したプラズマ（活性化されたガス）は、ワーク１０の被処理面１０１に接触することにより、被処理面１０１にエッチング加工（プラズマ処理）を施すことができる。
プラズマ発生領域Ｓは、上部電極２１とワーク１０の相対位置の変化に応じて移動するため、移動手段５によってワーク１０を移動させることにより、被処理面１０１の任意の領域に局所的なエッチング加工（プラズマ処理）を施すことができる。
【００４４】
［Ｂ］第１の処理痕形成工程
次に、プラズマ発生領域Ｓに非有効領域１０１ｂの処理痕を形成する部位（以下、「処理痕形成部位」とも言う。）が位置するようワーク１０を移動させた後、停止状態で所定時間保持する。これにより、非有効領域１０１ｂにプラズマが作用し、エッチング加工がなされる。その結果、非有効領域１０１ｂにエッチング加工の処理痕１１０が形成される。このように、停止状態で処理痕１１０を形成することにより、後述する移動状態で処理痕を形成する場合に比べ、短時間でより深い凹部を形成することができる。
なお、この処理痕１１０については、後に詳述する。
【００４５】
［Ｃ］本処理工程
次に、プラズマ発生領域Ｓに有効領域１０１ａが位置するようワーク１０を移動させる。そして、有効領域１０１ａに対してエッチング加工（本処理）を施す。
有効領域１０１ａに対するエッチング加工では、例えば、プラズマ発生領域Ｓが有効領域１０１ａの全域を走査するように、ワーク１０を移動させる。これにより、有効領域１０１ａの全域にエッチング加工を施すことができる。
【００４６】
なお、本処理工程において、有効領域１０１ａをプラズマ発生領域Ｓが走査する際の走査パターンは、特に限定されず、例えば、有効領域１０１ａのｘ方向に沿って往復しつつｙ方向に徐々に移動するパターンや、そのｘ方向とｙ方向が反対であるパターン、中心部から外側に向かう渦巻き状パターンや、外側から中心側に向かう渦巻き状パターン等が挙げられる。
また、処理痕１１０の形成後、プラズマ発生領域Ｓを有効領域１０１ａに移動させる際には、ワーク１０を高速で移動させる。これにより、意図しない領域に対するプラズマ処理を最小限に抑制することができる。
【００４７】
［Ｄ］第２の処理痕形成工程
次に、再び、プラズマ発生領域Ｓに非有効領域１０１ｂの処理痕形成部位が位置するようワーク１０を移動させた後、停止状態で所定時間保持する。これにより、非有効領域１０１ｂにエッチング加工の処理痕１２０が形成される。
なお、本処理の後、プラズマ発生領域Ｓを非有効領域１０１ｂに移動させる際には、ワーク１０を高速で移動させる。これにより、意図しない領域に対するプラズマ処理を最小限に抑制することができる。また、この高速での移動の際には、プラズマ発生領域Ｓが有効領域１０１ａを通過するようにしてもよいが、非有効領域１０１ｂを通過するようにするのが好ましい。これにより、有効領域１０１ａに対する不本意なプラズマ処理を防止することができる。
以上のようにして、有効領域１０１ａにエッチング加工が施されるとともに、非有効領域１０１ｂに各処理痕１１０、１２０が形成される。
【００４８】
ここで、各処理痕１１０、１２０について説明する。
これらの処理痕１１０、１２０は、非有効領域１０１ｂのプラズマ発生領域Ｓに接している部分がエッチングされてなるものであり、非有効領域１０１ｂの表面が凹没した凹部形状をなしている。
このような処理痕１１０、１２０は、その凹部の深さを測定することにより、事後に、各処理痕１１０、１２０を形成したときのエッチング条件の履歴を提供することができる。すなわち、ワーク１０をプラズマ処理装置１から取り出した後に、各処理痕１１０、１２０の凹部の深さと、各処理痕１１０、１２０を形成するのにそれぞれ要した時間とから、エッチング加工における加工レート（単位時間当たりの加工量）を推定することができる。
【００４９】
また、各処理痕１１０、１２０の平面視形状は、プラズマ発生領域Ｓの非有効領域１０１ｂに接している部分の平面視形状に等しい。すなわち、各処理痕１１０、１２０の平面視形状は、一般に上部電極２１のワーク１０に臨む面の形状と相似の関係にある。したがって、各処理痕１１０、１２０は、上部電極２１のワーク１０に臨む面の形状をも記録したものとなる。
【００５０】
また、エッチング条件を間接的に示す各処理痕１１０、１２０がワーク１０の一部の非有効領域１０１ｂに形成されていることから、有効領域１０１ａと非有効領域１０１ｂとを切り離すまで、これらは一体的に管理されることとなる。したがって、各処理痕１１０、１２０が、有効領域１０１ａと同一のワーク１０に存在するため、各処理痕１１０、１２０の凹部の深さから算出されるエッチング条件と、有効領域１０１ａに本処理を行った際のエッチング条件とを確実に関連付けることができる。また、このとき、本処理の際に用いた上部電極２１の形状も、併せて知ることができる。
なお、本実施形態では、処理痕１１０と処理痕１２０とを異なる位置に形成する。これにより、処理痕１１０と処理痕１２０とで、互いに個別のエッチング条件の履歴を提供することができる。
【００５１】
ここで、本実施形態では、前記工程［Ｃ］における本処理が、本処理の前に行われる前記工程［Ｂ］における処理痕１１０の形成と、本処理の後に行われる前記工程［Ｄ］における処理痕１２０の形成との間に行われることとなる。したがって、処理痕１１０と処理痕１２０の双方から、前記工程［Ｃ］の本処理におけるエッチング条件が、処理痕１１０から算出されるエッチング条件と、処理痕１２０から算出されるエッチング条件との間にあることを、高い確率で推定することが可能である。
【００５２】
このようなことから、仮に、処理痕１１０と処理痕１２０を形成する際の条件が同じであって、かつ、各処理痕１１０、１２０の凹部の深さがほぼ同様であれば、本処理の開始から終了までのエッチング条件が、前記凹部の深さから算出されるエッチング条件にほぼ等しいことが推定可能であり、また、処理痕１１０または処理痕１２０のいずれか一方のみが形成される場合に比べて、より高い精度での推定が可能になる。
【００５３】
また、図３に示す各処理痕１１０、１２０は、処理痕１１０が被処理面１０１の角部の直近に形成されており、処理痕１２０は処理痕１１０に隣接して形成されている。各処理痕１１０、１２０をこのような配置とすることにより、各処理痕１１０、１２０の配置を視認するのみで、２つの処理痕１１０、１２０の形成順序（形成の本処理工程に対する時間的な位置）を容易に特定することができる。なお、処理痕１１０、１２０の配置は逆にしても良い。
また、前記工程［Ｂ］において処理痕１１０を形成する際のエッチング条件、および、前記工程［Ｄ］において処理痕１２０を形成する際のエッチング条件は、それぞれ本処理におけるエッチング条件と同様であっても異なっていてもよい。
【００５４】
（ｉ）このうち、各処理痕１１０、１２０を形成する際のエッチング条件が、本処理におけるエッチング条件とほぼ同様である場合、各処理痕１１０、１２０が保存するエッチング条件の履歴は、本処理におけるエッチング条件と同様の条件を表すものとなる。したがって、各処理痕１１０、１２０は、本処理におけるエッチング条件をそのまま示す指標となるものとなる。すなわち、各処理痕１１０、１２０の凹部の深さから算出される加工レートは、本処理における加工レートにほぼ等しいと言える。
【００５５】
（ii）一方、各処理痕１１０、１２０を形成する際のエッチング条件が、本処理におけるエッチング条件と異なる場合、すなわち、本処理におけるエッチング条件に対して、エッチング加工の処理量が所定の既知の割合で増加または減少するように設定されている場合、各処理痕１１０、１２０が記録するエッチング条件は、本処理におけるエッチング条件を前記既知の割合で拡大または縮小したものとなる。すなわち、各処理痕１１０、１２０の凹部の深さから算出される加工レートは、本処理における加工レートが前述の所定の割合で増大または低下させたものとなる。
【００５６】
したがって、例えば、各処理痕１１０、１２０の凹部の深さは、処理時間が同じであれば、（ｉ）の場合に比べて深くなったり浅くなったりする。具体的には、エッチング加工の単位時間当たりの処理量が本処理の際の２倍になるような条件で各処理痕１１０、１２０を形成するようにすれば、（ｉ）の場合に比べて２倍深い凹部が形成される。このようにすれば、短時間であっても加工量を増幅することができるので、測定限界を超える十分な深さの凹部を短時間で形成することが可能になる。これにより、各処理痕１１０、１２０は、本処理におけるエッチング条件の履歴を、より正確に示し得る指標となる。また、各処理痕１１０、１２０の形成に要する時間の短縮を図ることもできる。
【００５７】
この場合、各処理痕１１０、１２０を形成する際のエッチング条件を、本処理におけるエッチング条件に対して、エッチング加工の単位時間当たりの処理量が所定の既知の割合で増加または減少するような条件とするためには、エッチング条件として、例えば、高周波の出力、上部電極２１と下部電極２２との離間距離、ガスの供給量（濃度）、排気速度、プラズマ発生領域Ｓとワーク１０との相対的な移動速度等のうちの少なくとも１つを変更すればよい。
これらのパラメータは、いずれも、プラズマ発生領域Ｓに発生するプラズマの濃度を左右する因子であり、プラズマの濃度が高くなれば、エッチング加工の加工量を高めることができ、一方、プラズマの濃度が低くなれば、エッチング加工の加工量を下げることができる。
【００５８】
具体的には、例えば、高周波の出力を高めたり、上部電極２１と下部電極２２との離間距離を短縮することにより、いずれも、プラズマ発生領域Ｓでプラズマを発生させる際に供給される、単位時間あたりのエネルギー量を高めることができる。これにより、プラズマ発生領域Ｓに発生するプラズマの濃度を高めることができる。
また、例えば、ガスの供給量（濃度）を高めたり、排気速度を下げたり、プラズマ発生領域Ｓとワーク１０との相対的な移動速度を下げたりすることにより、いずれも、プラズマの濃度を高めることができる。このうち、プラズマ発生領域Ｓとワーク１０との相対的な移動速度は、例えばＮＣステージのような機構によって厳密に制御することが可能であるため、再現性が高い因子である。このため、この移動速度の因子を適宜設定することにより、プラズマ濃度を厳密に制御することができ、ひいてはエッチング加工の加工量を厳密に制御することができる。
【００５９】
また、各処理痕１１０、１２０は、非有効領域１０１ｂの一部に形成されることから、ワーク１０の被処理面１０１の位置決めをするためのマーカーとしての機能も有する。すなわち、各処理痕１１０、１２０（マーカー）の存在を検出し得る手段を用いることにより、ワーク１０の位置決めを容易に行うことができる。
具体的には、例えば、前記工程［Ｂ］において形成される処理痕１１０の存在を検出することにより、処理痕１１０の位置を基準にして、ワーク１０に対する上部電極２１の相対位置や、ワーク１０の配置方向を正確に決定することができる。このようにしてワーク１０と上部電極２１の位置決めを行うことにより、その後の前記工程［Ｃ］における本処理の開始位置や、さらにその後の各種処理の開始位置を正確に決めることができる。
なお、各処理痕１１０、１２０を検出する手段としては、例えば、凹部の存在を光学的または機械的に検出する手段、被処理面１０１を撮像し、色や明度の差に基づく画像処理により検出する手段等が挙げられる。
【００６０】
ここで、本発明のプラズマ処理方法に供されるワークとそこに形成する処理痕の他の例について、図４〜８に基づいて説明する。
図３では、処理痕１１０と処理痕１２０とを互いに異なる位置に形成する場合について説明したが、図４および図５は、それぞれ、処理痕１１０と処理痕１２０とを同じ位置に形成した例である。
【００６１】
このように処理痕１１０と処理痕１２０とを同じ位置に形成した場合には、処理痕１１０の凹部の深さと処理痕１２０の凹部の深さとの和から、本処理の開始から終了までの平均のエッチング条件を算出することができる。なお、図４は、上部電極２１のワーク１０に臨む面の形状が四角形である場合の処理痕１１０（処理痕１２０）を、また、図５は、上部電極２１のワーク１０に臨む面の形状が円形である場合の処理痕１１０（処理痕１２０）をそれぞれ示している。
【００６２】
また、各処理痕１１０、１２０を形成する際に、図３では、プラズマ発生領域Ｓとワーク１０との相対位置を固定する場合について説明したが、図６は、プラズマ発生領域Ｓとワーク１０との相対的に所定速度で移動させつつ、各処理痕１１０、１２０を形成した例である。この場合、各処理痕１１０、１２０は、ワーク１０の被処理面１０１のうち、プラズマ発生領域Ｓが通過した細長い領域に形成されることとなる。そして、各処理痕１１０、１２０の凹部の深さと、ワーク１０に対するプラズマ発生領域Ｓの移動速度とから、エッチング加工における加工レートを推定することができる。
また、この場合、各処理痕１１０、１２０は、図６に示すように、ワーク１０に対するプラズマ発生領域Ｓの移動方向に沿って細長い形状となる。したがって、この細長い形状の凹部の深さ変化を、長手方向に沿って追うことにより、加工レートの経時変化の情報をも得ることができる。
【００６３】
また、図６に示す各処理痕１１０、１２０は、それぞれ、形成する際のワーク１０に対するプラズマ発生領域Ｓの移動方向が異なっている。この場合、各処理痕１１０、１２０から、ワーク１０のｘ方向に沿ってプラズマ発生領域Ｓが移動したときの加工状態（加工レートやその経時変化の情報）と、ｙ方向に沿ってプラズマ発生領域Ｓが移動したときの加工状態とを、それぞれ個別に推定することができる。これにより、本処理におけるエッチング条件を、より詳細かつ正確に推定することができる。
【００６４】
なお、図７は、図６に示す処理痕１１０と処理痕１２０とが、一部が重なるように形成された例である。この場合、処理痕１１０と処理痕１２０との重複部１３０は、第１の処理痕形成工程におけるエッチング加工と、第２の処理痕形成工程におけるエッチング加工とをそれぞれ経て形成されたものである。すなわち、重複部１３０は、不連続的に形成されたものである。したがって、重複部１３０の凹部の深さを、処理痕１１０や処理痕１２０と比較することによって、このような変則的な形成過程を経た場合の加工レートに対する影響を推定することができる。
さらに、図８は、処理痕１１０、処理痕１２０に加え、本処理の途中に処理痕１４０を形成した例である。
【００６５】
図８の有効領域１０１ａに描かれた矢印は、ワーク１０に対してプラズマ発生領域Ｓが相対的に移動（走査）した軌跡（以下、「軌跡Ｒ１」または「軌跡Ｒ２」と言う。）を示すものである。図８における本処理は、軌跡Ｒ１に沿ってプラズマ発生領域Ｓが移動することによりなされる第１の本処理と、軌跡Ｒ２に沿ってプラズマ発生領域Ｓが移動することによりなされる第２の本処理とに分かれている。そして、処理痕１４０は、第１の本処理と第２の本処理との間に形成されたものである。このような処理痕１４０の凹部の深さを測定することにより、本処理の途中のエッチング条件を推定することができる。したがって、処理痕１４０を形成することにより、本処理工程の途中のエッチング条件の情報が追加されることになるため、各処理痕１１０、１２０から推定されるエッチング条件の推定精度を、より高めることができる。
【００６６】
また、図８に示す処理痕１１０は、この軌跡Ｒ１の開始点の近傍に形成されており、一方、図８に示す処理痕１２０は、軌跡Ｒ２の終了点の近傍に形成されている。さらに、図８に示す処理痕１４０は、軌跡Ｒ１の終了点の近傍および軌跡Ｒ２の開始点の近傍に形成されている。このように、各処理痕１１０、１２０、１４０が、それぞれ、軌跡Ｒ１または軌跡Ｒ２の開始点または終了点の近傍に形成されていることにより、各処理痕１１０、１２０、１４０を形成するために移動するプラズマ発生領域Ｓの移動距離を最小限に抑制することができる。したがって、処理痕形成工程と本処理工程との間においてプラズマ発生領域Ｓの移動に要する時間を短縮し、処理全体の所要時間を短縮することができる。
また、処理痕１１０の形成と第１の本処理との間、第１の本処理（軌跡Ｒ１）と処理痕１４０の形成との間、処理痕１４０の形成と第２の本処理（軌跡Ｒ２）との間、および、第２の本処理（軌跡Ｒ２）と処理痕１２０の形成との間において、それぞれ、意図しない領域に対するプラズマ処理を最小限に抑制することができる。
【００６７】
さらに、各処理痕１１０、１２０、１４０のそれぞれの位置関係から、処理痕１１０の近傍に第１の本処理の開始点があり、処理痕１２０の近傍に第２の本処理の終了点があることを、各処理痕１１０、１２０、１４０の存在の有無を検出することのみで把握することができる。すなわち、各処理痕１１０、１２０、１４０により、本処理の開始点・終了点を特定し、本処理におけるプラズマ発生領域Ｓの走査パターンを、容易に推定することができる。
【００６８】
また、プラズマ処理装置１では、下部電極２２の上面２２１上に複数のワーク１０を順次繰り出すことにより、これら複数のワーク１０の有効領域１０１ａに対してプラズマ処理を施すこともできる。
この場合、複数のワーク１０のうち、少なくとも最初のワーク１０に対しては、前記工程［Ｂ］のようにして処理痕１１０を形成するのが好ましい。また、複数のワーク１０のうち、少なくとも最後のワーク１０に対しては、前記工程［Ｄ］のようにして処理痕１２０を形成するのが好ましい。これにより、前記複数のワーク１０に対する本処理は、時間的に、処理痕１１０の形成と処理痕１２０の形成との間に行われることとなる。このような場合、複数のワーク１０のすべてにおいて、本処理におけるエッチング条件が、処理痕１１０から算出されるエッチング条件と、処理痕１２０から算出されるエッチング条件との間にあることを、高い確率で推定することができる。
【００６９】
以上、本発明のプラズマ処理方法について、図示の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。
例えば、プラズマ処理としては、前述したように、エッチングに限らず、アッシング、表面改質、表面清浄化等を目的にしたものであってもよい。
また、処理痕を形成する工程は、本処理の前または後のいずれか一方のみで行うようにしてもよい。この場合でも、前記実施形態と同様の作用・効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明のプラズマ処理方法に用いるプラズマ処理装置の一例を示す図（断面図、側面、ブロック図）である。
【図２】本発明のプラズマ処理方法を説明するためのプロセスフローである。
【図３】本発明のプラズマ処理方法に供されるワークとそこに形成する処理痕の一例を示す平面図である。
【図４】本発明のプラズマ処理方法に供されるワークとそこに形成する処理痕の他の例を示す平面図である。
【図５】本発明のプラズマ処理方法に供されるワークとそこに形成する処理痕の他の例を示す平面図である。
【図６】本発明のプラズマ処理方法に供されるワークとそこに形成する処理痕の他の例を示す平面図である。
【図７】本発明のプラズマ処理方法に供されるワークとそこに形成する処理痕の他の例を示す平面図である。
【図８】本発明のプラズマ処理方法に供されるワークとそこに形成する処理痕の他の例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１……プラズマ処理装置  １１……操作部  １２……記憶手段  １３……目標形状データ入力部  １４……表面測定器  １５……ＮＣ制御装置  ２１……上部電極  ２２……下部電極  ２２１……上面  ２４……誘電体部  ２４１……凹部  ３……処理ガス供給手段  ３１……ガスボンベ（ガス供給源）  ３２……マスフローコントロ−ラ（流量調整手段）  ３３……ノズル  ３４……処理ガス供給流路  ３５……バルブ  ４……通電手段  ４１……高周波電源  ４２……導線  ５……移動手段  ５１……第１移動手段  ５２……第２移動手段  ６……制御手段  １０……ワーク  １０１……被処理面  １０１ａ……有効領域  １０１ｂ……非有効領域  １１０、１２０、１４０……処理痕  １３０……重複部
【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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