(57)【要約】【課題】プラズマ処理の単位時間当たりの処理量の安定化を図り、これによりワークに目的とする所定の処理量でプラズマ処理を施すことができるプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置を提供すること。【解決手段】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１０を位置させ、ワーク１０の被処理面１０１に処理ガスを供給するとともに、一対の電極間に電圧を印加し、それにより処理ガスを活性化させてプラズマを発生させ、被処理面１０１に対してプラズマ発生領域Ｓを走査することにより、被処理面１０１の内側に設定された有効領域１０１ａにエッチングを施す際に、プラズマ発生領域Ｓが、被処理面１０１の有効領域１０１ａの外側に設定された非有効領域１０１ｂに滞在するときのみ、プラズマ発生領域Ｓ近傍を排気することによって、エッチングレートの安定化を図る。【選択図】図４
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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を処理するとともに、前記プラズマ処理により生じた反応生成物を必要時に排気するプラズマ処理方法であって、
前記プラズマ発生領域が、前記被処理面の前記有効領域に対する前記プラズマ処理の開始から終了までの間に、前記被処理面の前記有効領域以外の非有効領域を少なくとも１回通過するよう、前記プラズマ発生領域と前記ワークとを相対的に移動し、
前記プラズマ発生領域が前記有効領域に位置するときの単位時間当たりの前記排気量が、前記プラズマ発生領域が前記非有効領域に位置するときの単位時間当たりの前記排気量に比べて小さくなるようにしたことを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項２】
前記プラズマ発生領域が前記有効領域に位置している間、前記単位時間当たりの排気量を実質的に０にする請求項１に記載のプラズマ処理方法。
【請求項３】
前記プラズマ発生領域が定期的に前記非有効領域を通過し、かつ、定期的に前記プラズマ処理により生じた反応生成物を排気する請求項２に記載のプラズマ処理方法。
【請求項４】
前記単位時間当たりの排気量が実質的に０である状態から排気を開始するタイミングは、前記プラズマ発生領域が前記有効領域から前記非有効領域に相対的に移動した直後とする請求項２または３に記載のプラズマ処理方法。
【請求項５】
前記単位時間当たりの排気量が実質的に０である状態から排気を開始するとき、前記プラズマ発生領域が前記有効領域から前記非有効領域に相対的に移動する直前から前記排気量を徐々に増大させる請求項２または３に記載のプラズマ処理方法。
【請求項６】
前記プラズマ発生領域が前記有効領域に位置している間において、前記プラズマ処理の処理量の経時的な変化を補うように、前記プラズマ処理条件を調整する請求項１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】
前記プラズマ処理条件は、前記プラズマ発生領域と前記ワークとを相対的に移動する際の移動速度である請求項６に記載のプラズマ処理方法。
【請求項８】
前記非有効領域は、前記被処理面の縁部に設定されている請求項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】
前記プラズマ発生領域は、前記被処理面を往復するとともに、該往復の折り返しで改行するような移動パターンで前記被処理面を走査し、
前記排気は、前記改行の際に行われる請求項１ないし８のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項１０】
前記ワークは、一部に結晶育成時の種部を含む結晶性材料による基板であり、
前記種部は、前記非有効領域である請求項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】
前記種部は細長い形状をなしており、前記プラズマ発生領域は、前記細長い形状の種部に交差するような移動パターンで前記被処理面を走査する請求項１０に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１２】
前記被処理面に対するプラズマ処理は、一筆書きで連続的に行う請求項１ないし１１のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項１３】
対向配置された一対の電極と、
前記一対の電極間に前記ワークを載置する載置部と、
前記一対の電極の少なくとも一方の電極と前記ワークとを相対的に移動する移動手段と、
前記ワークの被処理面にプラズマ処理を行うための処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、
前記プラズマ処理により生じた反応生成物を排気する排気手段と、
前記一対の電極間へ通電する通電手段とを有し、
前記処理ガス供給手段により前記被処理面に前記処理ガスを供給するとともに、前記通電手段により前記一対の電極間へ通電し、前記処理ガスを活性化させてプラズマを発生させ、前記移動手段により前記少なくとも一方の電極と前記ワークとを相対的に移動させることにより、前記被処理面の有効領域を処理するとともに、前記プラズマ処理により生じた反応生成物を必要時に排気するものであり、
前記排気手段は、前記プラズマが発生しているプラズマ発生領域が前記有効領域に位置するときの単位時間当たりの排気量が、前記プラズマ発生領域が前記被処理面の前記有効領域以外の非有効領域に位置するときの前記単位時間当たりの排気量に比べて小さくなるよう作動することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１４】
前記処理ガス供給手段は、前記被処理面近傍に前記処理ガスを供給するガス供給口を備え、
前記排気手段は、前記被処理面近傍に設定された排気口と、前記排気口を介して前記プラズマ処理により生じた反応生成物を排気する排気ポンプと、前記排気量を調整するバルブまたはマスフローコントローラとを備える請求項１３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１５】
前記排気手段は、前記プラズマ発生領域が前記有効領域に位置するとき、前記単位時間当たりの排気量を実質的に０にするよう作動する請求項１３または１４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、プラズマ処理方法および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方法の１つとして、高周波電圧を印加した電極間に反応ガスを含む処理ガスを供給し、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。
【０００３】
このようなプラズマＣＶＭでは、電極をワークに対して２次元的に走査して、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エッチングする方法が行われている（例えば、特許文献１参照）。
ところが、プラズマＣＶＭでは、エッチングの進行とともにエッチングレートが経時的に大きく変化してしまうことが問題となっている。このようにエッチングレートが不安定であると、エッチング量を厳密に制御することが困難となり、ワークを所望の形状に加工することができない。
【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、プラズマ処理の単位時間当たりの処理量の安定化を図り、これによりワークに目的とする所定の処理量でプラズマ処理を施すことができるプラズマ処理方法および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を処理するとともに、前記プラズマ処理により生じた反応生成物を必要時に排気するプラズマ処理方法であって、
前記プラズマ発生領域が、前記被処理面の前記有効領域に対する前記プラズマ処理の開始から終了までの間に、前記被処理面の前記有効領域以外の非有効領域を少なくとも１回通過するよう、前記プラズマ発生領域と前記ワークとを相対的に移動し、
前記プラズマ発生領域が前記有効領域に位置するときの単位時間当たりの前記排気量が、前記プラズマ発生領域が前記非有効領域に位置するときの単位時間当たりの前記排気量に比べて小さくなるようにしたことを特徴とする。
これにより、プラズマ処理の単位時間当たりの処理量の安定化を図り、これによりワークに目的とする所定の処理量でプラズマ処理を施すことができる。
【０００７】
本発明のプラズマ処理方法では、前記プラズマ発生領域が前記有効領域に位置している間、前記単位時間当たりの排気量を実質的に０にすることが好ましい。
これにより、プラズマ発生領域が有効領域に位置している間、プラズマ処理の単位時間当たりの処理量を、比較的高く維持することができる。
本発明のプラズマ処理方法では、前記プラズマ発生領域が定期的に前記非有効領域を通過し、かつ、定期的に前記プラズマ処理により生じた反応生成物を排気することが好ましい。
これにより、前記反応生成物を間欠的に排気することとなり、プラズマ処理の単位時間当たりの処理量が低下と回復とを繰り返すこととなる。その結果、前記単位時間当たりの処理量が著しく低下するのを防止し、プラズマ発生領域が有効領域に位置しているときの前記単位時間当たりの処理量の振れ幅を比較的狭い範囲に抑制することができる。その結果、実際の処理結果を、あらかじめ設定されていた目標処理量により近付けることができる。
【０００８】
本発明のプラズマ処理方法では、前記単位時間当たりの排気量が実質的に０である状態から排気を開始するタイミングは、前記プラズマ発生領域が前記有効領域から前記非有効領域に相対的に移動した直後とすることが好ましい。
これにより、プラズマ発生領域が非有効領域に滞在している間に排気が確実に完了するとともに、プラズマ処理の単位時間当たりの処理量が回復した直後の不安定な処理がなされる範囲が、有効領域にはみ出すのを防止することができる。
【０００９】
本発明のプラズマ処理方法では、前記単位時間当たりの排気量が実質的に０である状態から排気を開始するとき、前記プラズマ発生領域が前記有効領域から前記非有効領域に相対的に移動する直前から前記排気量を徐々に増大させることが好ましい。
これにより、プラズマ発生領域が非有効領域に到達する直前の、プラズマ処理の単位時間当たりの処理量の低下を、排気による前記単位時間当たりの処理量の回復作用によって補うことができる。このようにすれば、前記単位時間当たりの処理量のさらなる安定化を図ることができる。
【００１０】
本発明のプラズマ処理方法では、前記プラズマ発生領域が前記有効領域に位置している間において、前記プラズマ処理の処理量の経時的な変化を補うように、前記プラズマ処理条件を調整することが好ましい。
これにより、有効領域をプラズマ処理する際の単位時間当たりの処理量の低下を抑制することができるため、処理精度のさらなる向上を図ることができる。
【００１１】
本発明のプラズマ処理方法では、前記プラズマ処理条件は、前記プラズマ発生領域と前記ワークとを相対的に移動する際の移動速度であることが好ましい。
前記移動速度は、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。したがって、この移動速度を適宜設定することにより、ラジカルの濃度を厳密に制御することができ、単位時間当たりの処理量を厳密に制御することができる。
【００１２】
本発明のプラズマ処理方法では、前記非有効領域は、前記被処理面の縁部に設定されていることが好ましい。
被処理面の縁部は、製品化に不適切な要素を含んでいることが多いため、縁部に設定された非有効領域に対して、たとえ処理精度が著しく悪化した処理がなされたとしても、それによる精度の低い処理は、製品化に際して差し支えがなく、結果として、有効領域に対して精度の低い処理がなされるのを避けることができる。
【００１３】
本発明のプラズマ処理方法では、前記プラズマ発生領域は、前記被処理面を往復するとともに、該往復の折り返しで改行するような移動パターンで前記被処理面を走査し、
前記排気は、前記改行の際に行われることが好ましい。
これにより、被処理面の各部がプラズマと接触する時間がほぼ同等になる。その結果、例えば、被処理面の全体を均一の単位時間当たりの処理量で処理する場合には、処理量を高い精度で均一化することができる。
【００１４】
本発明のプラズマ処理方法では、前記ワークは、一部に結晶育成時の種部を含む結晶性材料による基板であり、
前記種部は、前記非有効領域であることが好ましい。
種部は、製品化に不適切な要素を含んでいることが多いため、種部に設定された非有効領域に対して、たとえ処理精度が著しく悪化した処理がなされたとしても、それによる精度の低い処理は、製品化に際して差し支えがなく、結果として、有効領域に対して精度の低い処理がなされるのを避けることができる。
【００１５】
本発明のプラズマ処理方法では、前記種部は細長い形状をなしており、前記プラズマ発生領域は、前記細長い形状の種部に交差するような移動パターンで前記被処理面を走査することが好ましい。
これにより、プラズマ発生領域は、有効領域を往復するたびに、種部を一定の周期で通過することができる。したがって、このような往復パターンによれば、有効領域を連続的に効率よく処理することができ、かつ、非有効領域を頻繁に通過するパターンを容易に設定することができるので、単位時間当たりの処理量の振れ幅をより狭くすることができる。
本発明のプラズマ処理方法では、前記被処理面に対するプラズマ処理は、一筆書きで連続的に行うことが好ましい。
これにより、効率よくプラズマ処理を行うことができる。
【００１６】
本発明のプラズマ処理装置は、対向配置された一対の電極と、
前記一対の電極間に前記ワークを載置する載置部と、
前記一対の電極の少なくとも一方の電極と前記ワークとを相対的に移動する移動手段と、
前記ワークの被処理面にプラズマ処理を行うための処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、
前記プラズマ処理により生じた反応生成物を排気する排気手段と、
前記一対の電極間へ通電する通電手段とを有し、
前記処理ガス供給手段により前記被処理面に前記処理ガスを供給するとともに、前記通電手段により前記一対の電極間へ通電し、前記処理ガスを活性化させてプラズマを発生させ、前記移動手段により前記少なくとも一方の電極と前記ワークとを相対的に移動させることにより、前記被処理面の有効領域を処理するとともに、前記プラズマ処理により生じた反応生成物を必要時に排気するものであり、
前記排気手段は、前記プラズマが発生しているプラズマ発生領域が前記有効領域に位置するときの単位時間当たりの排気量が、前記プラズマ発生領域が前記被処理面の前記有効領域以外の非有効領域に位置するときの前記単位時間当たりの排気量に比べて小さくなるよう作動することを特徴とする。
これにより、プラズマ処理の単位時間当たりの処理量の安定化を図り、これによりワークに目的とする所定の処理量でプラズマ処理を施すことができるプラズマ処理装置が得られる。
【００１７】
本発明のプラズマ処理装置では、前記処理ガス供給手段は、前記被処理面近傍に前記処理ガスを供給するガス供給口を備え、
前記排気手段は、前記被処理面近傍に設定された排気口と、前記排気口を介して前記プラズマ処理により生じた反応生成物を排気する排気ポンプと、前記排気量を調整するバルブまたはマスフローコントローラとを備えることが好ましい。
これにより、排気量を厳密に制御し得るプラズマ処理装置が得られる。
【００１８】
本発明のプラズマ処理装置では、前記排気手段は、前記プラズマ発生領域が前記有効領域に位置するとき、前記単位時間当たりの排気量を実質的に０にするよう作動することが好ましい。
これにより、プラズマ発生領域が有効領域に位置している間、プラズマ処理の単位時間当たりの処理量を、比較的高く維持することができるプラズマ処理装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明のプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置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装置について説明する。
図１は、本発明のプラズマ処理装置の実施形態を示す図（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。
【００２０】
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通電手段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、上部電極２１と下部電極２２との間を排気する排気手段６と、処理ガス供給手段３、通電手段４、移動手段５および排気手段６の作動を制御する制御手段７とを有している。
【００２１】
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、通電手段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。
【００２２】
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。
【００２３】
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、例えば円柱状をなしている。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、角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。
また、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。
【００２４】
誘電体部２４は、誘電体材料で構成された円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。
【００２５】
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、石英ガラス等の各種ガラス、水晶等の結晶性材料のような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。
【００２６】
このような上部電極２１および誘電体部２４には、これらを上下に貫通する２つの貫通孔が設けられている。このうち、一方の貫通孔は、上端が処理ガス供給手段３に接続されており、後述するガスボンベから供給された処理ガスを、下端から一対の電極２１、２２間に供給するガス供給口２５として機能する。また、他方の貫通孔は、上端が後述する排気ポンプに接続されており、下端から一対の電極２１、２２間を排気する排気口２６として機能する。
【００２７】
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。
【００２８】
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、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ダイヤモンド等の結晶性材料、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。
【００２９】
処理ガス供給手段３は、所定のガスを充填するガスボンベ（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、ガス供給口２５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７に電気的に接続していて、制御手段７によりその作動が制御される。
【００３０】
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を介してガス供給口２５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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
通電手段４は、上部電極２１および下部電極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。
【００３４】
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および下部電極２２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。
上部電極２１および下部電極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。
【００３５】
移動手段５は、プラズマ発生領域Ｓ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、被処理面１０１を上部電極２１に対して２次元的に移動する移動手段である。
このような第１移動手段５１は、移動速度（すなわち、上部電極２１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、ＮＣ（数値制御）制御装置１５により制御される。
【００３６】
一方、第２移動手段５２は、上部電極２１をｚ軸方向に移動する（ｘ軸方向およびｙ軸方向には移動しない）移動装置が用いられる。この第２移動手段５２により、上部電極２１と被処理面１０１との間の間隙距離（換言すれば、上部電極２１と下部電極２２との電極間距離）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。
以上のような構成の移動手段５により、上部電極２１は、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。
【００３７】
なお、移動手段５としては、本実施形態のものに限定されず、ｘ軸方向、ｙ軸方向およびｚ軸方向の移動を第１移動手段５１および第２移動手段５２のいずれが担っていてもよい。例えば、第１移動手段５１が下部電極２２のｚ軸方向の移動を担い、第２移動手段５２が上部電極２１のｘ軸方向およびｙ軸方向の移動を担っていてもよい。また、第１移動手段５１が下部電極２２のすべての方向（ｘ軸方向、ｙ軸方向およびｚ軸方向）への移動を担っていてもよいし、逆に第２移動手段５２が同様の構成であってもよい。
【００３８】
排気手段６は、排気ポンプ６１と、排気口２６と排気ポンプ６１とを接続する排気流路６２と、排気流路６２内を開閉するバルブ（またはマスフローコントローラ）６３とを有している。バルブ６３は、排気流路６２の開度を任意または多段階に調整し得る電磁バルブ等で構成されており、制御手段７に電気的に接続していて、制御手段７によりその作動が制御される。
【００３９】
このような排気手段６は、プラズマ発生領域Ｓにおいて、ラジカルと被処理面１０１との反応によって生じた反応生成物を、排気口２６を介して排気する。そして、バルブ（またはマスフローコントローラ）６３の開度を調整することにより、排気の際の排気速度が調整され、また、バルブ６３を閉状態とすることにより、排気を停止する。
また、排気手段６は、排気流路６２の途中に、排気した反応生成物を捕捉するフィルタ６４を備えている。このフィルタ６４により、反応生成物中に環境に有害な物質が含まれていたとしても、環境中への放出を防止することができる。
【００４０】
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７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。
【００４１】
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７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、特に、凹凸の有無およびその程度を検出する検出部と、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（凹凸形状プロファイル）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７に入力される。
【００４２】
制御手段７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７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７は、例えば、予めテストピースを用いて求めた、所定条件（上部電極２１および下部電極２２に印加する高周波電圧の出力、上部電極２１および下部電極２１の電極間距離、処理ガスの種類、供給量等の組み合わせ）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（例えば前記凹凸形状プロファイル）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、通電手段４、移動手段５、排気手段６等の作動をそれぞれ制御する。
【００４３】
ここで、被処理面１０１を平坦化する場合の加工計画データは、例えば、以下のようにして作成される。
まず、ワーク１０の形状（平面視形状）に基づいて、下部電極２１の移動パターンを設定する。次いで、被処理面１０１上の凹凸の最も深い点（またはその点よりも下面側の点）と交わる平坦な基準面を設定するとともに、設定した基準面から突出している突出部位の位置とその程度（基準面からの距離）を求める。次いで、予め所定値に設定（固定）されたエッチングレートと、被処理面１０１の各部位における突出の程度とに基づいて、前記突出部位がプラズマ処理領域Ｓを通過する際の下部電極２２の移動速度を決定する。
【００４４】
この移動速度の決定は、まず、被処理面１０１の前記基準面と交わる点をプラズマ発生領域Ｓに通過させる際（すなわち、プラズマ処理する必要のない部位をプラズマ発生領域Ｓに通過させる際）の移動速度を基準移動速度として設定する。次いで、前記突出部位の突出の程度に基づいて、基準移動速度から所定速度だけ遅くした速度を移動速度として決定する。なお、突出の程度が大きいほど、移動速度は遅くなる。
以上により、エッチングレート、移動パターンおよび移動速度の各データを含む加工計画データが作成される。この加工計画データに基づいて、プラズマ処理を行うことにより、前記突出部分を除去することができ、被処理面１０１を平坦化することができる。
【００４５】
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、ＨＤ（ハードディスク）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７によりなされる。
【００４６】
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７により作成された加工計画データ（この中の下部電極２２の移動パターン）等が入力される。ＮＣ制御装置１５は、制御手段７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。
【００４７】
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。
＜第１実施形態＞
まず、本発明のプラズマ処理方法の第１実施形態について説明する。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。
【００４８】
図２は、本発明のプラズマ処理方法の第１実施形態に用いられるワークの一例を示す平面図、図３は、本発明のプラズマ処理方法の第１実施形態を説明するための図（平面図）である。
なお、図２および図３にドットを付した領域として示すワーク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、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。
【００４９】
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。
【００５０】
なお、ワーク１０の外縁部は、一般に切断時のバリや材料の変質部等が高い確率で存在することが知られている。これを考慮すると、ワーク１０の外縁部は製品を製造するためには不適切であるが、本実施形態のようにワーク１０の外縁部を非有効領域１０１ｂとして設定することにより、有効領域１０１ａを製品化に適した品質の高い材料として効率よく利用することができる。
【００５１】
制御手段７は、前述した加工計画データに基づいて、処理ガス供給手段３、通電手段４、移動手段５および排気手段６の作動を制御し、ワーク１０の被処理面１０１に対して所定のシーケンスでプラズマ処理を行う。
具体的には、まず、高周波電源４１を作動させるとともに、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、ガス供給口２５から噴出する。噴出した処理ガスは、被処理面１０１に供給される。一方、高周波電源４１の作動により、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に電界が発生する。
【００５２】
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。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に局所的に接触し、その接触した部位に対しプラズマ処理が施される。第１移動手段５１により、ワーク１０を上部電極２１に対してｘ軸方向およびｙ軸方向に移動することにより、上部電極２１とワーク１０とを相対的に移動し、その移動を所定順序かつ所定ルートで行うことにより、被処理面１０１の全域が連続的にプラズマ処理される。換言すれば、プラズマ発生領域Ｓが被処理面１０１の全域を走査し、これにより被処理面１０１の全域がプラズマ処理される。
【００５３】
本実施形態では、プラズマ発生領域Ｓが被処理面１０１をｘ軸方向に沿って往復するとともに、折り返し点でｙ軸方向に沿って改行する（ｙ軸方向に一定距離移動する）ルート（図３参照）で走査するように、ＮＣ制御装置１５によって下部電極２２を移動する。
ここで、プラズマ発生領域Ｓでは、処理ガスにプラズマが作用して、ラジカル（中性活性種）が発生する。そして、このラジカルは、被処理面１０１（ワーク１０）近傍の原子と反応して、反応生成物を生じさせる。この反応生成物は、気体となってプラズマ発生領域Ｓに拡散し、被処理面１０１から脱離する。このようにして被処理面１０１が徐々にエッチングされる。
【００５４】
ここで、従来のエッチング方法における問題点について説明する。
上記のようなメカニズムのエッチングでは、単位時間当たりのエッチング量（エッチングレート）が、プラズマ発生領域Ｓ中のラジカルの濃度に依存する。このラジカルの濃度は、エッチングの進行に伴って徐々に低下する一方、反応生成物の濃度が徐々に上昇する。すなわち、エッチングの進行に伴って、ラジカルが徐々に反応生成物に置換される。
【００５５】
上記のような理由から、エッチングの進行に伴ってエッチングレートが徐々に低下することが、従来、エッチングの加工精度の観点から問題となっていた。
また、前述した加工計画データは、エッチングレートが一定であることを前提にしたものであるため、エッチングレートの経時的な変化によって、加工結果が、あらかじめ設定されていた目標形状から外れてしまうことが問題であった。このため、従来のプラズマエッチングでは、加工精度に限界があった。
【００５６】
上記のような従来の問題点に対し、プラズマ発生領域Ｓから反応生成物を除去し、ラジカルのワークに対する反応頻度を高めることによって、エッチングレートの経時的な低下を抑制することが試みられてきた。
具体的には、プラズマ発生領域Ｓ近傍を常時排気することにより、発生する反応生成物をプラズマ発生領域Ｓから逐次除去することが試みられた。これにより、エッチングレートの経時的な低下を抑制することができた。
しかしながら、プラズマ発生領域Ｓを常時排気することによって、反応生成物のみでなく、ラジカルも排気されることとなる。このため、ワーク１０のエッチングに寄与するラジカルの濃度が低下し、エッチングレートの全体的な低下を招くことが課題となっていた。
【００５７】
図８は、上述した従来のプラズマ処理におけるエッチングレートの経時的変化を模式的に示すグラフである。
前述したように、反応生成物が排気されない場合には、図８において実線Ａで示すように、エッチングの進行に伴ってエッチングレートが経時的に低下する。このため、エッチングレートの振れ幅が大きく、加工量の制御が困難である。
一方、プラズマ発生領域Ｓの近傍を常時排気した場合には、図８において実線Ｂで示すように、エッチングレートの経時的な低下は抑制されるものの、プラズマ処理の開始から終了までの全体においてエッチングレートが低下する。このため、加工速度が低く、効率が悪い。
【００５８】
上記のような問題に対し、本発明では、エッチングレートが経時的に著しく低下するのを防止する一方、十分な処理効率（処理速度）を確保するべく、プラズマ発生領域Ｓ近傍の排気速度を所定の条件に基づいて制御することとした。また、ワーク１０の被処理面１０１には、一般に、その全面が確実に処理される必要はなく、一部に設置された領域（本実施形態では、有効領域１０１ａ）に対して確実にプラズマ処理されればよい。これらの観点から、排気速度の制御により、プラズマ発生領域Ｓにおけるラジカルの濃度と反応生成物の濃度とを高度に制御し、また、排気するタイミングを制御することによって、被処理面１０１の有効領域１０１ａに対して高精度のエッチング加工を高い効率で施すことができる。
具体的には、本発明では、プラズマ発生領域Ｓが非有効領域１０１ｂに位置するとき、プラズマ発生領域Ｓを排気する排気速度（単位時間当たりの排気量）が、プラズマ発生領域Ｓが有効領域１０１ａに位置するときの排気速度に比べて大きくなるように制御される。
【００５９】
図４は、図３に示す走査ルートの部分図と、この走査ルートにおけるエッチングレートの推移の一例とを示すグラフである。なお、以下の説明では、図４中の左側を「左」、右側を「右」、上側を「上」と言う。
図４に示す走査ルートの開始点ａから被処理面１０１の右側に向かってプラズマ発生領域Ｓが移動すると、プラズマ発生領域Ｓが通過した部分にエッチング加工がなされる。このとき、排気手段６のバルブ６３を閉状態としているため、プラズマ発生領域Ｓは排気されない。したがって、当初は、ラジカルの濃度が高く、比較的高いエッチングレートで加工を行うことができるものの、エッチングの進行とともにラジカルが消費されて、ラジカルの濃度が低下し、図４のグラフに示すように、エッチングレートも徐々に低下する。
プラズマ発生領域Ｓが被処理面１０１の右端部の非有効領域１０１ｂに設定された往復動の折り返し点ｂに達すると、図４の上方に改行され、今度は左側に移動する。
【００６０】
ここで、本実施形態では、排気手段６により、この改行時にのみプラズマ発生領域Ｓ近傍を排気する。すなわち、プラズマ発生領域Ｓが非有効領域１０１ｂにあるときのみ、プラズマ発生領域Ｓ近傍を排気し、プラズマ発生領域Ｓが有効領域１０１ａにあるときには、プラズマ発生領域Ｓ近傍を排気しない（排気速度を０にする）よう排気手段６を制御する。このように排気速度を制御することにより、有効領域１０１ａでは、経時的に徐々に低下するものの比較的高いエッチングレートを確保するとともに、非有効領域１０１ｂでは、プラズマ発生領域Ｓ中の反応生成物を積極的に除去し、その結果、図４のグラフに示すように、低下していたエッチングレートを低下前の水準まで回復させることができる。なお、排気中は、エッチングレートが大きく低下（図８の実線Ｂに示すエッチングレートにまで低下）するが、排気中はプラズマ発生領域Ｓが非有効領域にあるのでエッチングレートが低下しても加工精度に影響は無い。
【００６１】
その後、プラズマ発生領域Ｓが折り返し点ｂから被処理面１０１の左端に向かって移動すると、再び、図４のグラフに示すように、エッチングレートが徐々に低下する。
そして、プラズマ発生領域Ｓが被処理面１０１の左端部の非有効領域１０１ｂに設定された折り返し点ｃに達すると、図４の上方に改行され、再び右側に移動する。
この改行の際にも、前述したようにして、プラズマ発生領域Ｓを排気する。これにより、低下していたエッチングレートを低下前の水準まで回復することができる。なお、排気量はプラズマ発生領域Ｓ内の雰囲気を僅かに流動させる程度の微量でよく、精度よく排気量を制御するには排気手段にマスフローコントローラを用いるのが望ましい。
【００６２】
以上のようにして、プラズマ発生領域Ｓ近傍を間欠的に排気することにより、エッチングレートの低下と回復とを繰り返すこととなる。これにより、エッチングレートが著しく低下するのを防止し、プラズマ発生領域Ｓが有効領域１０１ａに位置しているときのエッチングレートの振れ幅を比較的狭い範囲に抑制することができる。その結果、実際のエッチング量（加工結果）と加工計画データとのズレが抑制され、加工後の形状を、予め設定されていた目標形状により近付けることができる。
【００６３】
また、常時排気するのではなく、間欠的に排気するため、エッチングレート全体が低下するのを抑制することができる。これにより、処理効率（処理速度）が著しく低下するのを防止することができる。
また、上記のように、プラズマ発生領域Ｓが周期的に往復するとともに、往復の折り返しで改行するようなパターンで被処理面１０１を走査することにより、被処理面１０１の各部がプラズマと接触する時間がほぼ同等になる。このため、例えば、被処理面１０１の全体を均一のエッチング量で加工する場合には、エッチング量を高い精度で均一化することができる。
【００６４】
さらに、このような往復パターンは、被処理面１０１を一筆で走査することのできる無駄の少ない走査パターンであり、かつ、一定の周期で被処理面１０１の外縁部に設定された非有効領域１０１ｂを通過することができるパターンである。したがって、この往復パターンによれば、安定したエッチングレートで、有効領域１０１ａを連続的に効率よく、より短時間でエッチングすることができる。
【００６５】
また、プラズマ発生領域Ｓを往復パターンで走査する場合、その行間ピッチは、プラズマ発生領域Ｓの大きさに応じて適宜設定される。具体的には、隣接する行間では、図４に示すように、プラズマ発生領域Ｓが走査した領域同士が重なるように、行間ピッチを調整するのが好ましい。これにより、行間では、少なくとも２回エッチングに供される。このとき、２回のエッチングは、プラズマ発生領域Ｓが異なる方向に進行したときに行われるため、それぞれが、エッチングレートの経時的な低下を相殺するように作用する。このため、行間ピッチを上記のように調整することによって、有効領域１０１ａにおけるエッチングレートが平均化され、例えば、被処理面１０１の全体を均一のエッチング量で加工する場合には、エッチング量をより高い精度で均一化することができる。
【００６６】
ここで、本実施形態のように、排気を停止した状態から各折り返し点ｂ、ｃ（非有効領域１０１ｂ）で排気を行うと、プラズマ発生領域Ｓ中の反応生成物が急速に除去されるため、図４に示すように、エッチングレートが急速に回復する。このように各折り返し点ｂ、ｃでは、エッチングレートが急激に変化するため、加工精度が著しく悪化するおそれがある。
一方、本実施形態では、排気を行う各折り返し点ｂ、ｃを被処理面１０１の非有効領域１０１ｂに設定している。したがって、たとえ加工精度が著しく悪化したとしても、それによる精度の低い加工は非有効領域１０１ｂになされるため差し支えがなく、結果として、有効領域１０１ａに対して精度の低い加工がなされるのを避けることができる。
【００６７】
なお、排気はその開始から終了まで比較的短時間で行えるため、排気操作は、図４に示すように、プラズマ発生領域Ｓが各折り返し点ｂ、ｃの非有効領域１０１ｂに到達した直後に開始するのが好ましい。このようにすれば、各折り返し点ｂ、ｃで非有効領域１０１ｂに滞在している間に排気が確実に完了するとともに、エッチングレートが回復した直後の不安定な加工がなされる範囲が有効領域１０１ａにはみ出すのを防止することができる。
【００６８】
また、上記の観点から、エッチングレートが回復した直後の不安定な加工が有効領域１０１ａに及ばないように、プラズマ発生領域Ｓが非有効領域１０１ｂに滞在する時間を設定するのが好ましい。すなわち、エッチングレートの回復直後の加工が有効領域１０１ａに及ばないように、プラズマ発生領域Ｓの移動速度を設定するのが好ましい。以上のようにすれば、エッチングレートのさらなる安定化を図り、より高精度のエッチング加工を行うことができる。
なお、上記のように、本実施形態では、排気手段６は、プラズマ発生領域Ｓが有効領域１０１ａに位置しているときは排気を停止している（排気速度が０である）が、プラズマ発生領域Ｓが非有効領域１０１ｂに位置しているときの排気速度に比べて小さくなるような排気速度であれば、停止することなく排気するようにしてもよい。
【００６９】
この場合、例えば、プラズマ発生領域Ｓが各折り返し点ｂ、ｃの非有効領域１０１ｂに到達する直前から、排気の速度を徐々に増大するようにするのが好ましい。このように排気速度を徐々に増大することにより、プラズマ発生領域Ｓが非有効領域１０１ｂに到達する直前のエッチングレートの低下を、排気によるエッチングレートの回復作用によって補うことができる。このようにすれば、エッチングレートのさらなる安定化を図ることができる。
【００７０】
また、本実施形態では、図４に示すように、プラズマ発生領域Ｓが有効領域１０１ａに位置する第１の時間帯（排気の間隔）と、プラズマ発生領域Ｓが非有効領域１０１ｂに位置する第２の時間帯とが、周期的に繰り返されるように、ワーク１０の移動が制御される。このようにワーク１０の移動を制御すると、排気が定期的になされ、エッチングレートが周期的に回復することになるので、エッチングレートが著しく低下するのを抑制することができる。
【００７１】
また、第１の時間帯と第２の時間帯とを周期的に複数回繰り返したとき（排気を定期的に行ったとき）には、複数の第１の時間帯は、それぞれがほぼ同じ長さになるよう制御されるのが好ましい。このようにすれば、第１の時間帯においてエッチングレートが低下する際の低下量が、各第１の時間帯で一定になる。このため、エッチング加工の全時間において、エッチングレートの振れ幅をより狭い範囲に抑制することができる。
【００７２】
また、第１の時間帯で、エッチング条件を適宜変化させることにより、エッチングレートの低下を補うのが好ましい。すなわち、第１の時間帯におけるエッチングレートの低下量を補うべく、エッチングレートを高めるようにエッチング条件を経時的に変化させるのが好ましい。このような補正を行うことにより、有効領域１０１ａをエッチングする際のエッチングレートの低下を抑制することができるため、加工精度のさらなる向上を図ることができる。
このとき、エッチングレートを高めるように用いるエッチング条件としては、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（プラズマ発生領域Ｓの走査速度）等のうちの少なくとも１つを用いればよい。
【００７３】
具体的には、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に発生するラジカルの濃度を高めることができ、エッチングレートを高めることができる。
【００７４】
また、ガスの供給量（濃度）を高めたり、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っても、ラジカル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。したがって、この移動速度の因子を適宜設定することにより、ラジカルの濃度を厳密に制御することができ、エッチングレートを厳密に制御することができる。
【００７５】
図５は、図３に示す走査ルートにおけるエッチングレートの推移の他の例と、そのときの走査速度の推移を示すグラフである。
図５に示す走査パターンでは、図４に示す走査パターンと同様の走査速度で走査するが、プラズマ発生領域Ｓが有効領域１０１ａを通過する時間帯（第１の時間帯）の前半部と後半部とで走査速度を異ならせる。具体的には、第１の時間帯の後半部での走査速度が前半部より小さく（遅く）なるよう、ＮＣステージを制御する。このようにすれば、第１の時間帯の後半部において、ラジカルとワーク１０との接触頻度が相対的に増加し、エッチングレートが上昇する。これにより、図４に示す第１の時間帯におけるエッチングレートの低下を補うことができる。その結果、第１の時間帯におけるエッチングレートの振れ幅をより小さくすることができるので、有効領域１０１ａに対する加工精度のさらなる向上を図ることができる。
【００７６】
なお、図５に示す一点鎖線のグラフは、図４に示す走査パターンにおけるエッチングレートおよびそのときの走査速度の推移であり、図５に示す実線のグラフは、破線のグラフに前述したエッチングレートの補正を加味したものおよびそのときの走査速度の推移である。
したがって、上記の走査速度の変更パターンは、あらかじめ設定された加工計画データに基づく走査速度のパターンに重畳させるようにすればよい。すなわち、図５の例は、走査速度が一定になるよう設定された加工計画データ（図５に示す破線のグラフ）に、第１の時間帯の後半部で走査速度を徐々に低下させる変更パターンを重畳させたものである。
【００７７】
以上のようにして、本発明によれば、ワーク１０の被処理面１０１の有効領域１０１ａに対して高精度のプラズマ処理を高い効率で行うことができる。
なお、プラズマ発生領域Ｓの走査パターンは、上述したような往復パターンに限定されず、例えば、被処理面１０１の内側から外側に向かう渦巻き状のパターン、被処理面１０１の外側から内側に向かう渦巻き状のパターン等であってもよい。
【００７８】
＜第２実施形態＞
次に、本発明のプラズマ処理方法の第２実施形態について説明する。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６は、本発明のプラズマ処理方法の第２実施形態に用いられるワークの一例を示す平面図、図７は、本発明のプラズマ処理方法の第２実施形態を説明するための図（平面図）と、エッチングレートの推移の一例を示すグラフである。なお、以下の説明では、図６中および図７中の平面図の左側を「左」、右側を「右」、上側を「上」、下側を「下」と言う。
以下、この図を参照して本発明のプラズマ処理方法の第２実施形態について説明するが、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、ワークにおける有効領域の設定が異なり、それに伴って排気を行う時期が異なること以外は、前記第１実施形態と同様である。
【００７９】
図６に示すワーク１０’は、水晶基板であり、結晶育成時に用いられた種部（種結晶）１０ｃを含んでいる。この種部１０ｃは、ワーク１０’の中心部に位置しており、ワーク１０’の上下方向に沿う帯状の部位である。
水晶基板は、一般に、ブロック状の人工水晶をスライスして得られる。人工水晶は、種水晶を育成することによって製造されるため、その中心部には、育成の核となる種水晶（種部１０ｃ）を含んでいる。したがって、水晶基板も、その中心部に種水晶を含んだものとなる。また、種水晶は、通常細長いものであるため、水晶基板に含まれる種部１０ｃも、帯状の細長いものとなる。
ここで、水晶基板は、一般に多数の個片に分離されて、水晶振動子等の素子に加工されるが、種部１０ｃの部分は、種々の不適合要素を含んでいるため、製品化に適さない場合が多い。
【００８０】
かかる観点から、図６に示すワーク１０’においては、外縁部に加え、この種部１０ｃも非有効領域１０１ｂとして設定するのが好ましい。すなわち、本実施形態では、ワーク１０’の被処理面１０１の外縁部および種部１０ｃの部分を非有効領域１０１ｂとし、被処理面１０１のそれ以外の領域を有効領域１０１ａとされている。このようにすれば、たとえ加工精度が著しく悪化したとしても、それによる精度の低い加工は種部１０ｃに設定された非有効領域１０１ｂになされるため差し支えがなく、結果として、有効領域１０１ａに対して精度の低い加工がなされるのを避けることができる。
各領域１０１ａ、１０１ｂを上記のように設定することにより、被処理面１０１の中心付近にも非有効領域１０１ｂを設定することができるため、非有効領域１０１ｂを頻繁に通過するようなプラズマ発生領域Ｓの走査ルートを比較的自由に選択することができる。
【００８１】
図７に示す走査ルートは、図３〜５に示す走査ルートと同様のルートである。以下、図７に示す走査ルートに基づいて本実施形態を説明する。
図７に示す走査ルートの開始点ａから被処理面１０１の右側に向かってプラズマ発生領域Ｓが移動すると、プラズマ発生領域Ｓが通過した部分にエッチング加工がなされる。なお、このとき、排気手段６のバルブ６３を閉状態としているため、プラズマ発生領域Ｓは排気されない。したがって、当初は、ラジカルの濃度が高く、排気する場合に比べて高いエッチングレートで加工を行うことができるものの、エッチングの進行とともにラジカルが消費されて、ラジカルの濃度が低下し、図７のグラフに示すように、エッチングレートも徐々に低下する。
【００８２】
その後、プラズマ発生領域Ｓが種部１０ｃに設定された非有効領域１０１ｂに達したとき、プラズマ発生領域Ｓ近傍を排気する。すなわち、プラズマ発生領域Ｓが非有効領域１０１ｂにあるときのみ、プラズマ発生領域Ｓ近傍を排気し、プラズマ発生領域Ｓが有効領域１０１ａにある時には、プラズマ発生領域Ｓ近傍を排気しない（排気速度を０にする）よう排気手段６を制御する。このように排気速度を制御することにより、前記第１実施形態と同様に、有効領域１０１ａでは、経時的に徐々に低下するものの比較的高いエッチングレートを確保するとともに、非有効領域１０１ｂでは、プラズマ発生領域Ｓ中の反応生成物を積極的に除去し、その結果、図７のグラフに示すように、低下していたエッチングレートを低下前の水準まで回復させることができる。
その後、プラズマ発生領域Ｓが、種部１０ｃに設定された非有効領域１０１ｂと、被処理面１０１の右端部に設定された非有効領域１０１ｂとの間にあるときは、再び排気を停止した状態で、エッチング加工を行う。このとき、比較的高いエッチングレートでエッチング加工を行うことができるが、エッチングレートは徐々に低下する。
【００８３】
プラズマ発生領域Ｓが被処理面１０１の右端部の非有効領域１０１ｂに設定された折り返し点ｂに達すると、図７の上方に改行され、今度は左側に移動する。
この改行の際にも、前記第１実施形態と同様にしてプラズマ発生領域Ｓ近傍を排気する。これにより、低下していたエッチングレートを低下前の水準まで回復させることができる。
その後、折り返し点ｂから折り返し点ｃまでの間でも、プラズマ発生領域Ｓは種部１０ｃに設定された非有効領域１０１ｂを通過するが、この際にもプラズマ発生領域Ｓ近傍を排気する。
【００８４】
以上のようにして、プラズマ発生領域Ｓ近傍を排気する時間帯と排気しない時間帯とを、より短い周期で繰り返すことにより、エッチングレートの低下と回復とをより短い周期で繰り返すこととなる。これにより、エッチングレートが著しく低下するのを防止するとともに、プラズマ発生領域Ｓが有効領域１０１ａに位置しているときのエッチングレートの振れ幅をより狭い範囲に抑制することができる。
ここで、本実施形態では、図７に示すように、プラズマ発生領域Ｓが有効領域１０１ａに位置する第１の時間帯（排気の間隔）と、プラズマ発生領域Ｓが非有効領域１０１ｂに位置する第２の時間帯とが、周期的に繰り返される。
【００８５】
本実施形態では、前記第１実施形態と比べて、第１の時間帯の間に第２に時間帯が挿入されることによって、第１の時間帯を短く分割することが可能になる。このため、エッチングレートが低下する時間が短縮されることとなり、その結果、エッチングレートの低下量を抑制することができる。
また、本実施形態では、細長い帯状の種部１０ｃの長手方向を横切る（交差する）ように、走査ルートが設定されている。このような走査ルートでは、プラズマ発生領域Ｓが有効領域１０１ａを往復するたびに、種部１０ｃを一定の周期で通過することができる。
【００８６】
図７に示すような被処理面１０１をプラズマ発生領域Ｓが往復するパターンは、被処理面１０１を一筆で走査することのできる無駄の少ない走査パターンであるのに加え、上記のように、種部１０ｃを一定の周期で通過することができる。したがって、このような走査パターンによれば、有効領域１０１ａを連続的に効率よくエッチングすることができ、かつ、エッチングレートの振れ幅の狭い、高精度の加工を行うことができる。
なお、本実施形態では、ワーク１０が水晶基板である場合を例に説明したが、このワーク１０は、結晶育成時の核となる種部を含む結晶性材料（例えば、サファイア等）による基板であれば特に限定されない。
【００８７】
以上、本発明のプラズマ処理方法および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。
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。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明のプラズマ処理装置の実施形態を示す図（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の第１実施形態に用いられるワークの一例を示す平面図である。
【図３】本発明のプラズマ処理方法の第１実施形態を説明するための図（平面図）である。
【図４】図３に示す走査ルートの部分図と、この走査ルートにおけるエッチングレートの推移の一例を示すグラフである。
【図５】図３に示す走査ルートにおけるエッチングレートの推移の他の例と、そのときの走査速度の推移を示すグラフである。
【図６】本発明のプラズマ処理方法の第２実施形態に用いられるワークの一例を示す平面図である。
【図７】本発明のプラズマ処理方法の第２実施形態を説明するための図（平面図）と、エッチングレートの推移の一例を示すグラフである。
【図８】従来のプラズマ処理におけるエッチングレートの経時的変化を模式的に示すグラフである。
【符号の説明】
【００８９】
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  ２５……ガス供給口  ２６……排気口  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）  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……排気手段  ６１……排気ポンプ  ６２……排気流路  ６３……バルブ  ６４……フィルタ  ７……制御手段  １０……ワーク  １０１……被処理面  １０１ａ……有効領域  １０１ｂ……非有効領域  １０ｃ……種部
【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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