JP2005072297A - Plasma treatment method and equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プラズマを用いたプラズマ処理方法および装置に関するものである。 The present invention relates to a plasma processing method and apparatus using plasma.
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ン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14に示す。 In general, a resist process is used when patterning is performed on an object typified by a substrate having a thin film formed on the surface. An example is shown in FIG.
図14において、まず、被処理物22の表面に感光性レジスト23を塗布する(図14(a))。次に、露光機を用いて露光した後現像すると、レジスト23が所望の形状にパターンニングできる(図14(b))。そして、被処理物22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23をマスクとして被処理物22をエッチング加工すると、被処理物22の表面が所望の形状にパターンニングされる(図14(c))。最後に、レジスト23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14(d))。
In FIG. 14, first, a
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。 Since the resist process as described above is suitable for accurately forming a fine pattern, it has played an important role in the manufacture of electronic devices such as semiconductors. However, there is a drawback that the process is complicated.
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1から図3に従来例で用いたマイクロプラズマ源を搭載したプラズマ処理装置の構成を示す。 Therefore, a new processing method that does not use a resist process is being studied. As an example, FIGS. 1 to 3 show the configuration of a plasma processing apparatus equipped with the microplasma source used in the conventional example.
図1に、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、板状電極5から成り、厚さは全て1mmである。また、外側板1及び4には、外側ガス流路6及び外側ガス噴出口7が設けられ、内側板2及び3には、内側ガス流路8及び内側ガス噴出口9が設けられている。内側ガス噴出口9から噴出するガスの原料ガスは、外側板1に設けられた内側ガス供給口10から、内側板2および板状電極5に設けられた貫通穴11を介して、内側ガス流路8に導かれる。
FIG. 1 shows an exploded view of the microplasma source. The microplasma source is composed of a ceramic
また、外側ガス噴出口7から噴出するガスの原料ガスは、外側板1に設けられた外側ガス供給口12から、内側板2と内側板3、および板状電極5に設けられた貫通穴13を介して、外側ガス流路6に導かれる。なお、高周波電源が印加される板状電極5は、内側板2及び3の間に挿入され、引き出し部14を介して電源部に配線される。
Further, the raw material gas of the gas ejected from the outer
図2に、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。 FIG. 2 shows a plan view of the microplasma source as viewed from the gas outlet side.
外側板1、内側板2及び3、外側板4、板状電極5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7が設けられ、内側板2と板状電極5の間と、内側板3と板状電極5の間に内側ガス噴出口9が設けられている。なお、内側ガス噴出口9の線方向の長さeは30mm、外側ガス噴出口7の線方向の長さfは内側ガス噴出口9の線方向の長さeよりも大きく36mmである。また、板状電極5の線方向長さgは30mmとした。
An
図3に、被処理物15及びマイクロプラズマ源を、被処理物15に垂直な面で切った断面を示す。
FIG. 3 shows a cross section of the
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、板状電極5から成り、外側板1及び4には外側ガス噴出口7が設けられ、内側板2及び3には内側ガス噴出口9が設けられている。また、板状電極5は接地電位とし、マイクロプラズマ源と対向となる位置には、高周波電力を印加させる対向電極16を載置させている。なお、マイクロプラズマ源の開口部としての内側板2と板状電極5の間と、内側板3と板状電極5の間の内側ガス噴出口9がなす微細線の幅は0.05mmである。
The microplasma source includes a ceramic
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六フッ化硫黄(SF6)を供給しつつ、対向電極16に高周波電力を印加することにより、被処理物15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、ヘリウムと六フッ化硫黄の大気圧近傍の圧力下における放電しやすさの差(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9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。
In the plasma processing apparatus equipped with the microplasma source having such a configuration, high frequency is supplied to the
また、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、鋭角部を有する板状電極を用いた線状加工について、特に被処理物としてSiを用いたものについては、例えば、未公開自社出願の特願2002−248246号明細書に詳しく述べられている。 In addition, in a plasma processing apparatus equipped with a microplasma source having such a configuration, for example, linear processing using a plate-like electrode having an acute angle portion, particularly using Si as an object to be processed is not disclosed. This is described in detail in Japanese Patent Application No. 2002-248246 filed in-house.
また、大気圧グロープラズマに関する特徴は、特許文献1に述べられている。
Further, characteristics relating to atmospheric pressure glow plasma are described in
上記のプラズマ処理装置を用いて、例えば、ガスとして、ガス流路7にHeを1000sccm、SF6を400sccm供給し、高周波電力を100W供給する条件にて、被処理物15としてSiを30secエッチングすることが可能である。
しかしながら、従来例で述べたプラズマ処理方法および装置によるエッチングにおいては、プラズマ源の板状電極5の厚さを1mmとした場合の線状加工において、線幅430μm〜500μm程度、エッチングレート67μm/min〜100μm/minが限界であるという問題点があった。得られたエッチングプロファイルを図4に示す。なお図4は、図2に示した線方向長さgでの15mmの位置におけるエッチングプロファイルの断面図を示したものである。ここで、最も深くエッチングされた部分の深さをDとしたとき、パターンの底からD×0.8だけ浅い部分の幅をTopの線幅Eと定義すると、Eは430μmであり、エッチングレート67μm/minであった。なお、パターンの底からD×0.2だけ浅い部分のBottomの線幅Fは153μmであった。
However, in the etching by the plasma processing method and apparatus described in the conventional example, in the linear processing when the thickness of the
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、所望の微細線状部分を精度良く高速に加工できる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。 In view of the above-described conventional problems, an object of the present invention is to provide a plasma processing method and apparatus capable of accurately processing a desired fine linear portion at high speed.
上記課題を解決するために、本願の第1発明のプラズマ処理方法は、ガス流路とガス噴出口と電位制御可能な電極を有するプラズマ源を被処理物近傍に載置させ、ガス流路にガスを供給しつつ、電位制御可能な電極に電力を投入させることでプラズマを発生させて、プラズマから発生する活性種およびガスをガス噴出口より被処理物に対して噴出させるプラズマ処理方法であって、被処理物に直接もしくは間接的に接触させた発熱器によって、被処理物を100℃以上に加熱させつつプラズマ処理することを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the plasma processing method of the first invention of the present application is configured such that a plasma source having a gas flow path, a gas ejection port, and a potential-controllable electrode is placed in the vicinity of an object to be processed, This is a plasma processing method in which plasma is generated by supplying electric power to an electrode whose potential can be controlled while supplying a gas, and activated species and gas generated from the plasma are ejected from a gas outlet to a workpiece. Then, the plasma processing is performed while the processing object is heated to 100 ° C. or higher by a heat generator brought into direct or indirect contact with the processing object.
また、本願の第2発明のプラズマ処理方法は、ガス流路とガス噴出口と電位制御可能な電極を有するプラズマ源を被処理物近傍に載置させ、ガス流路にガスを供給しつつ、電位制御可能な電極を接地電位とし、プラズマ源と対向する位置に載置させた電位制御可能な対向電極、もしくは被処理物に電力を投入することでプラズマを発生させて、プラズマから発生する活性種およびガスをガス噴出口より被処理物に対して噴出させるプラズマ処理方法であって、被処理物に直接もしくは間接的に接触させた発熱器によって、被処理物を100℃以上に加熱させつつプラズマ処理することを特徴とする。 Further, in the plasma processing method of the second invention of the present application, a plasma source having a gas flow path, a gas ejection port, and a potential-controllable electrode is placed in the vicinity of an object to be processed, and gas is supplied to the gas flow path. The potential controllable electrode placed at a position facing the plasma source, or the potential controllable electrode placed on the position facing the plasma source, or plasma generated by applying power to the object to be processed, and the activity generated from the plasma A plasma processing method in which seeds and gases are ejected from a gas outlet to an object to be processed, and the object to be processed is heated to 100 ° C. or higher by a heater that is in direct or indirect contact with the object to be processed. It is characterized by plasma processing.
また、本願の第3発明のプラズマ処理方法は、ガス流路とガス噴出口と電位制御可能な電極を有するプラズマ源を被処理物近傍に載置させ、ガス流路にガスを供給しつつ、電位制御可能な電極に電力を投入することでプラズマを発生させて、プラズマから発生する活性種およびガスをガス噴出口より被処理物に対して噴出させるプラズマ処理方法であって、プラズマ源の一部に直接もしくは間接的に発熱器を接触させ、プラズマ源から発生する輻射熱により、被処理物を100℃以上に加熱させつつプラズマ処理することを特徴とする。 In the plasma processing method of the third invention of the present application, a plasma source having a gas flow path, a gas ejection port, and a potential-controllable electrode is placed in the vicinity of the object to be processed, and gas is supplied to the gas flow path. A plasma processing method for generating plasma by applying electric power to an electrode whose potential can be controlled, and ejecting active species and gas generated from the plasma to an object to be processed from a gas outlet. A heating device is brought into contact with the part directly or indirectly, and plasma processing is performed while heating the object to be processed to 100 ° C. or more by radiant heat generated from a plasma source.
また、本願の第4発明のプラズマ処理方法は、ガス流路とガス噴出口と電位制御可能な電極を有するプラズマ源を被処理物近傍に載置させ、ガス流路にガスを供給しつつ、電位制御可能な電極を接地電位とし、プラズマ源と対向する位置に載置させた電位制御可能な対向電極、もしくは被処理物に電力を投入することでプラズマを発生させて、プラズマから発生する活性種およびガスをガス噴出口より被処理物に対して噴出させるプラズマ処理方法であって、プラズマ源の一部に直接もしくは間接的に発熱器を接触させ、プラズマ源から発生する輻射熱により、被処理物を100℃以上に加熱させつつプラズマ処理することを特徴とする。 Further, in the plasma processing method of the fourth invention of the present application, a plasma source having a gas flow path, a gas ejection port, and a potential-controllable electrode is placed in the vicinity of an object to be processed, and gas is supplied to the gas flow path. The potential controllable electrode placed at a position facing the plasma source, or the potential controllable electrode placed on the position facing the plasma source, or plasma generated by applying power to the object to be processed, and the activity generated from the plasma A plasma processing method in which seeds and gas are ejected from a gas outlet to an object to be processed, where a heat generator is brought into contact with a part of the plasma source directly or indirectly, and the object is processed by radiant heat generated from the plasma source. Plasma treatment is performed while heating an object to 100 ° C. or higher.
このとき、本願の第1乃至第4発明のプラズマ処理方法において、好適には、ガス噴出口、対向電極もしくはプラズマ源に載置させた電極が、線状もしくは長方形を為し、被処理物に対して線状にプラズマ処理することが望ましい。 At this time, in the plasma processing methods of the first to fourth inventions of the present application, preferably, the gas ejection port, the counter electrode, or the electrode placed on the plasma source has a linear or rectangular shape, and is to be processed. On the other hand, it is desirable to perform a plasma treatment in a linear form.
また、本願の第1乃至第4発明のプラズマ処理方法において、好適には、ガス流路およびガス噴出口が2系統あり、第1のガス噴出口が第2のガス噴出口より内側に位置し、第1のガス噴出口から不活性ガスを含むガスおよび活性種を噴出しつつ、第2のガス噴出口から反応性ガスを含むガスおよび活性種を噴出することが望ましい。 In the plasma processing methods of the first to fourth inventions of the present application, preferably, there are two systems of gas flow paths and gas outlets, and the first gas outlet is located inside the second gas outlet. It is desirable to eject the gas containing reactive gas and the active species from the second gas jet outlet while jetting the gas containing inert gas and the active species from the first gas jet outlet.
また、好適には、前記不活性ガスは、He、Ar、Ne、Xeのいずれかであることが望ましい。 Preferably, the inert gas is any one of He, Ar, Ne, and Xe.
さらに、好適には、前記反応性ガスは、SF6、CF4などのCxFy(x及びyは自然数)、NF3、O2、Cl2、HBr等のハロゲン含有ガスを少なくとも1種類以上含むことが望ましい。 Further preferably, the reactive gas contains at least one kind of halogen-containing gas such as CxFy (x and y are natural numbers) such as SF 6 and CF 4 , NF 3 , O 2 , Cl 2 , and HBr. Is desirable.
本願の第1乃至第4発明のプラズマ処理方法において、好適には、被処理物の有する融点の2/3以下の温度に被処理物を加熱することが望ましい。 In the plasma processing methods of the first to fourth inventions of the present application, it is preferable that the object to be processed is heated to a temperature not higher than 2/3 of the melting point of the object to be processed.
本願の第1乃至第4発明のプラズマ処理方法において、好適には、被処理物は、体積抵抗率が108(Ω・cm)以下である基板もしくは薄膜を有することが望ましい。 In the plasma processing methods of the first to fourth inventions of the present application, it is preferable that the object to be processed has a substrate or a thin film having a volume resistivity of 10 8 (Ω · cm) or less.
本願の第1乃至第4発明のプラズマ処理方法において、好適には、被処理物は、体積抵抗率が10-6(Ω・cm)以下である基板もしくは薄膜を有することが望ましい。 In the plasma processing methods of the first to fourth inventions of the present application, it is preferable that the object to be processed has a substrate or a thin film having a volume resistivity of 10 −6 (Ω · cm) or less.
本願の第1乃至第4発明のプラズマ処理方法において、好適には、大気圧近傍の圧力において処理することが望ましい。 In the plasma processing methods of the first to fourth inventions of the present application, it is preferable to perform processing at a pressure close to atmospheric pressure.
本願の第1乃至第4発明のプラズマ処理方法において、好適には、発熱器、もしくは輻射熱により被処理物を加熱させる温度が300℃以上であることが望ましい。 In the plasma processing methods of the first to fourth inventions of the present application, it is preferable that the temperature at which the workpiece is heated by a heat generator or radiant heat is 300 ° C. or higher.
また、本願の第5発明のプラズマ処理装置は、ガス流路と、ガス流路を経由して大気中にガスを噴出させることが可能なガス噴出口と、電位制御可能な電極を有するプラズマ処理装置であって、被処理物に直接もしくは間接的に接触させることが可能な位置に、100℃以上の発熱能力を有する発熱器を備えたことを特徴とする。 Further, the plasma processing apparatus of the fifth invention of the present application is a plasma processing having a gas flow channel, a gas jet port capable of jetting gas into the atmosphere via the gas flow channel, and a potential controllable electrode. The apparatus is characterized in that a heater having a heat generation capability of 100 ° C. or higher is provided at a position where the apparatus can be directly or indirectly brought into contact with an object to be processed.
また、本願の第6発明のプラズマ処理装置は、ガス流路と、ガス流路を経由して大気中にガスを噴出させることが可能なガス噴出口と、電位制御可能な電極を有するプラズマ源を備え、プラズマ源と対向となる位置に電位制御可能な対向電極を備えたプラズマ処理装置であって、被処理物に直接もしくは間接的に接触させることが可能な位置に、100℃以上の発熱能力を有する発熱器を備えたことを特徴とする。 The plasma processing apparatus according to the sixth invention of the present application is a plasma source having a gas flow path, a gas jet port capable of jetting gas into the atmosphere via the gas flow path, and a potential controllable electrode. A plasma processing apparatus having a counter electrode capable of controlling the potential at a position facing the plasma source, and generating heat of 100 ° C. or more at a position where it can be directly or indirectly brought into contact with an object to be processed It is characterized by having a heat generator having capacity.
また、本願の第7発明のプラズマ処理装置は、ガス流路と、ガス流路を経由して大気中にガスを噴出させることが可能なガス噴出口と、電位制御可能な電極を有するプラズマ処理装置であって、プラズマ源の一部に直接もしくは間接的に接触させることが可能な位置に、100℃以上の発熱能力を有する発熱器を備えたことを特徴とする。 Further, the plasma processing apparatus of the seventh invention of the present application is a plasma processing having a gas flow channel, a gas jet port capable of jetting gas into the atmosphere via the gas flow channel, and a potential controllable electrode. The apparatus is characterized in that a heater having a heat generation capability of 100 ° C. or higher is provided at a position where it can be directly or indirectly brought into contact with a part of the plasma source.
更に、本願の第8発明のプラズマ処理装置は、ガス流路と、ガス流路を経由して大気中にガスを噴出させることが可能なガス噴出口と、電位制御可能な電極を有するプラズマ源を備え、プラズマ源と対向となる位置に電位制御可能な対向電極を備えたプラズマ処理装置であって、プラズマ源の一部に直接もしくは間接的に接触させることが可能な位置に、100℃以上の発熱能力を有する発熱器を備えることを特徴とする。 Further, the plasma processing apparatus of the eighth invention of the present application is a plasma source having a gas flow channel, a gas jet port capable of jetting gas into the atmosphere via the gas flow channel, and a potential controllable electrode. A plasma processing apparatus having a counter electrode capable of controlling the potential at a position facing the plasma source, at a position where it can be directly or indirectly brought into contact with a part of the plasma source at 100 ° C. or higher It is characterized by including a heat generator having a heat generation capacity of
このとき、本願の第5乃至第8発明のプラズマ処理装置において、好適には、ガス噴出口、対向電極もしくはプラズマ源に載置させた電極が、線状もしくは長方形を為すことが望ましい。 At this time, in the plasma processing apparatuses according to the fifth to eighth inventions of the present application, it is preferable that the gas ejection port, the counter electrode, or the electrode placed on the plasma source has a linear or rectangular shape.
更に、本願の第5乃至第8発明のプラズマ処理装置において、好適には、ガス流路およびガス噴出口が2系統あり、第1のガス噴出口が第2のガス噴出口より内側に位置することが望ましい。 Furthermore, in the plasma processing apparatuses according to the fifth to eighth inventions of the present application, preferably, there are two systems of gas flow paths and gas outlets, and the first gas outlet is located inside the second gas outlet. It is desirable.
以上のように、本願の第1発明のプラズマ処理方法によれば、大気圧近傍の圧力において、ガス流路とガス噴出口と電位制御可能な電極を有するプラズマ源を被処理物近傍に載置させ、ガス流路にガスを供給しつつ、電位制御可能な電極に電力を投入させることでプラズマを発生させて、プラズマから発生する活性種およびガスをガス噴出口より被処理物に対して噴出させるプラズマ処理方法であって、被処理物に直接もしくは間接的に接触させた発熱器によって、被処理物を100℃以上に加熱させつつプラズマ処理することにより、所望の微細線状部分を精度良く高速に加工できるプラズマ処理方法及び装置を提供することができる。 As described above, according to the plasma processing method of the first invention of the present application, a plasma source having a gas flow path, a gas jet port, and a potential-controllable electrode is placed in the vicinity of an object to be processed at a pressure near atmospheric pressure. The plasma is generated by supplying power to the potential controllable electrode while supplying the gas to the gas flow path, and the active species and gas generated from the plasma are ejected from the gas outlet to the object to be processed. A plasma processing method is performed, and a desired fine line-shaped portion is accurately obtained by performing plasma processing while heating the object to be processed to 100 ° C. or higher by a heater that is directly or indirectly brought into contact with the object to be processed. A plasma processing method and apparatus capable of processing at high speed can be provided.
また、本願の第2発明のプラズマ処理方法によれば、大気圧近傍の圧力において、ガス流路とガス噴出口と電位制御可能な電極を有するプラズマ源を被処理物近傍に載置させ、ガス流路にガスを供給しつつ、電位制御可能な電極を接地電位とし、プラズマ源と対向する位置に載置させた電位制御可能な対向電極、もしくは被処理物に電力を投入することでプラズマを発生させて、プラズマから発生する活性種およびガスをガス噴出口より被処理物に対して噴出させるプラズマ処理方法であって、被処理物に直接もしくは間接的に接触させた発熱器によって、被処理物を100℃以上に加熱させつつプラズマ処理することにより、所望の微細線状部分を精度良く高速に加工する、例えば厚さ1mmの板状電極において、線幅350μm程度、エッチングレート150μm/min程度を実現するプラズマ処理方法及び装置を提供することができる。 Further, according to the plasma processing method of the second invention of the present application, a plasma source having a gas flow path, a gas outlet, and a potential controllable electrode is placed in the vicinity of an object to be processed at a pressure near atmospheric pressure, While supplying gas to the flow channel, the potential controllable electrode is set to the ground potential, and the plasma is generated by supplying power to the potential controllable counter electrode placed at a position facing the plasma source or the object to be processed. A plasma processing method in which activated species and gas generated from plasma are jetted from a gas outlet to a workpiece, and the workpiece is treated by a heater that is in direct or indirect contact with the workpiece. For example, in a plate electrode having a thickness of 1 mm, a line width of about 350 μm can be obtained by processing a desired fine linear portion with high accuracy by performing a plasma treatment while heating the object to 100 ° C. or higher. It is possible to provide a plasma processing method and apparatus for implementing about Chin Great 150 [mu] m / min.
また、本願の第3発明のプラズマ処理方法によれば、大気圧近傍の圧力において、ガス流路とガス噴出口と電位制御可能な電極を有するプラズマ源を被処理物近傍に載置させ、ガス流路にガスを供給しつつ、電位制御可能な電極に電力を投入することでプラズマを発生させて、プラズマから発生する活性種およびガスをガス噴出口より被処理物に対して噴出させるプラズマ処理方法であって、プラズマ源の一部に直接もしくは間接的に発熱器を接触させ、プラズマ源から発生する輻射熱により、被処理物を100℃以上に加熱させつつプラズマ処理することにより、所望の微細線状部分を精度良く高速に加工する、例えば厚さ1mmの板状電極において、線幅350μm程度、エッチングレート150μm/min程度を実現するプラズマ処理方法及び装置を提供することができる。 Further, according to the plasma processing method of the third invention of the present application, a plasma source having a gas flow path, a gas ejection port, and a potential-controllable electrode is placed in the vicinity of an object to be processed at a pressure near atmospheric pressure, Plasma treatment in which plasma is generated by supplying power to a potential-controllable electrode while supplying gas to the flow path, and activated species and gas generated from the plasma are ejected from the gas outlet to the workpiece. A method in which a heat generator is brought into contact with a part of a plasma source directly or indirectly, and the object to be processed is subjected to plasma treatment while being heated to 100 ° C. or more by radiant heat generated from the plasma source. Plasma processing for processing a linear portion with high accuracy at high speed, for example, a plate electrode having a thickness of 1 mm, realizing a line width of about 350 μm and an etching rate of about 150 μm / min Methods and apparatus can be provided.
また、本願の第4発明のプラズマ処理方法によれば、大気圧近傍の圧力において、ガス流路とガス噴出口と電位制御可能な電極を有するプラズマ源を被処理物近傍に載置させ、ガス流路にガスを供給しつつ、電位制御可能な電極を接地電位とし、プラズマ源と対向する位置に載置させた電位制御可能な対向電極、もしくは被処理物に電力を投入することでプラズマを発生させて、プラズマから発生する活性種およびガスをガス噴出口より被処理物に対して噴出させるプラズマ処理方法であって、プラズマ源の一部に直接もしくは間接的に発熱器を接触させ、プラズマ源から発生する輻射熱により、被処理物を100℃以上に加熱させつつプラズマ処理することにより、所望の微細線状部分を精度良く高速に加工する、例えば厚さ1mmの板状電極において、線幅350μm程度、エッチングレート150μm/min程度を実現するプラズマ処理方法及び装置を提供することができる。 Further, according to the plasma processing method of the fourth invention of the present application, a plasma source having a gas flow path, a gas outlet, and an electrode whose potential can be controlled is placed in the vicinity of an object to be processed at a pressure near atmospheric pressure, While supplying gas to the flow channel, the potential controllable electrode is set to the ground potential, and the plasma is generated by supplying power to the potential controllable counter electrode placed at a position facing the plasma source or the object to be processed. A plasma processing method in which activated species and gas generated from plasma are ejected from a gas ejection port to an object to be treated, wherein a heat generator is brought into contact with a part of the plasma source directly or indirectly, and the plasma By processing the object to be processed at 100 ° C. or higher by radiant heat generated from the source, a desired fine linear portion is processed at high speed with high accuracy. For example, a plate having a thickness of 1 mm In extreme, it is possible to provide a plasma processing method and apparatus for implementing about line width 350 .mu.m, the order of the etching rate 150 [mu] m / min.
また、本願の第5発明のプラズマ処理装置によれば、ガス流路と、ガス流路を経由して大気中にガスを噴出させることが可能なガス噴出口と、電位制御可能な電極を有するプラズマ源であって、被処理物に直接もしくは間接的に接触させることが可能な位置に、100℃以上の発熱能力を有する発熱器を備えたことにより、所望の微細線状部分を精度良く高速に加工する、例えば厚さ1mmの板状電極において、線幅350μm程度、エッチングレート150μm/min程度を実現するプラズマ処理方法及び装置を提供することができる。 In addition, according to the plasma processing apparatus of the fifth invention of the present application, the gas flow path, the gas ejection port capable of ejecting the gas into the atmosphere via the gas flow path, and the potential controllable electrode are provided. By providing a heat source with a heat generation capability of 100 ° C. or higher at a position where the plasma source can be directly or indirectly brought into contact with the object to be processed, a desired fine linear portion can be accurately and quickly For example, it is possible to provide a plasma processing method and apparatus that achieves a line width of about 350 μm and an etching rate of about 150 μm / min in a plate-like electrode having a thickness of 1 mm, for example.
また、本願の第6発明のプラズマ処理装置によれば、ガス流路と、ガス流路を経由して大気中にガスを噴出させることが可能なガス噴出口と、電位制御可能な電極を有するプラズマ源を備え、プラズマ源と対向となる位置に電位制御可能な対向電極を備えたプラズマ処理装置であって、被処理物に直接もしくは間接的に接触させることが可能な位置に、100℃以上の発熱能力を有する発熱器を備えたことにより、所望の微細線状部分を精度良く高速に加工する、例えば厚さ1mmの板状電極において、線幅350μm程度、エッチングレート150μm/min程度を実現するプラズマ処理方法及び装置を提供することができる。 In addition, according to the plasma processing apparatus of the sixth invention of the present application, the gas flow path, the gas ejection port capable of ejecting gas into the atmosphere via the gas flow path, and the potential controllable electrode are provided. A plasma processing apparatus having a plasma source and a counter electrode capable of controlling the potential at a position facing the plasma source, at a position where the object can be directly or indirectly brought into contact with an object to be processed at 100 ° C. or higher By providing a heat generator with the heat generation capability, a desired fine line-shaped portion can be processed with high accuracy and high speed. For example, a plate electrode with a thickness of 1 mm achieves a line width of about 350 μm and an etching rate of about 150 μm / min. It is possible to provide a plasma processing method and apparatus.
また、本願の第7発明のプラズマ処理装置によれば、ガス流路と、ガス流路を経由して大気中にガスを噴出させることが可能なガス噴出口と、電位制御可能な電極を有するプラズマ源であって、プラズマ源の一部に直接もしくは間接的に接触させることが可能な位置に、100℃以上の発熱能力を有する発熱器を備えたことにより、所望の微細線状部分を精度良く高速に加工する、例えば厚さ1mmの板状電極において、線幅350μm程度、エッチングレート150μm/min程度を実現するプラズマ処理方法及び装置を提供することができる。 In addition, according to the plasma processing apparatus of the seventh invention of the present application, the gas flow path, the gas jet port capable of jetting gas into the atmosphere via the gas flow path, and the potential controllable electrode are provided. By providing a heat source with a heat generation capability of 100 ° C. or higher at a position where the plasma source can be directly or indirectly brought into contact with a part of the plasma source, the desired fine linear portion can be accurately obtained. It is possible to provide a plasma processing method and apparatus that realizes a line width of about 350 μm and an etching rate of about 150 μm / min in a plate electrode having a thickness of 1 mm, for example, which is well processed at high speed.
また、本願の第8発明のプラズマ処理装置によれば、ガス流路と、ガス流路を経由して大気中にガスを噴出させることが可能なガス噴出口と、電位制御可能な電極を有するプラズマ源を備え、プラズマ源と対向となる位置に電位制御可能な対向電極を備えたプラズマ処理装置であって、プラズマ源の一部に直接もしくは間接的に接触させることが可能な位置に、100℃以上の発熱能力を有する発熱器を備えたことにより、所望の微細線状部分を精度良く高速に加工する、例えば厚さ1mmの板状電極において、線幅350μm程度、エッチングレート150μm/min程度を実現するプラズマ処理方法及び装置を提供することができる。 Moreover, according to the plasma processing apparatus of the eighth invention of the present application, the gas flow path, the gas jet port capable of jetting gas into the atmosphere via the gas flow path, and the potential controllable electrode are provided. A plasma processing apparatus including a plasma source and having a counter electrode capable of controlling a potential at a position facing the plasma source, wherein the plasma processing apparatus can be directly or indirectly brought into contact with a part of the plasma source. By providing a heat generator having a heat generation capability of ℃ or higher, a desired fine linear portion is processed at high speed with high precision. For example, in a plate electrode having a thickness of 1 mm, a line width of about 350 μm and an etching rate of about 150 μm / min A plasma processing method and apparatus for realizing the above can be provided.
(実施の形態1)
以下、本発明の第1実施形態について、図1から図9を参照して説明する。なお、図1から図3に示すマイクロプラズマ源の基本的な構成及び動作については従来例で説明したので、ここでは詳細は省略する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Since the basic configuration and operation of the microplasma source shown in FIGS. 1 to 3 have been described in the conventional example, the details are omitted here.
マイクロプラズマ源は数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。特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、とくに好ましい。 The microplasma source can operate from several Pa to several atmospheres, but typically operates at a pressure in the range of about 10,000 Pa to 3 atmospheres. In particular, operation near atmospheric pressure is particularly preferable because a strict airtight structure and a special exhaust device are unnecessary, and diffusion of plasma and active particles is moderately suppressed.
ここで図5に示すように、内側ガス流路8を介して内側ガス噴出口9から不活性ガスとしてのHeを1000sccm、外側ガス流路6を介して外側ガス噴出口7から反応性ガスとしてのSF6を400sccm供給しつつ、板状電極5を接地電位とし、対向電極16に高周波電源17より13.56MHzの高周波電力を100Wの大きさで印加することによりマイクロプラズマ18を発生させ、生成された活性粒子としてのヘリウムイオンとフッ素ラジカルを被処理物15としてのSiに照射した。また同時に、対向電極16に対し厚さ1mmのガラス板19を介して発熱器20を接触させ、被処理物表面の温度を100℃、200℃、300℃、330℃、360℃に変化させた。そして、このような処理条件の各温度において、被処理物15としてのSiに30秒間エッチング処理を実施した。なお、ガラス板19は、対向電極16と発熱器20間を絶縁するものである。またこの時、プラズマ源と被処理物15間の距離は0.3mmとした。
Here, as shown in FIG. 5, He is 1000 sccm as an inert gas from the
図6から図8は順に、Siのエッチングレート、Topの線幅E、Bottomの線幅Fを温度変化に対してプロットしたものを示す。なお、Topの線幅EとBottomの線幅Fは図4で定義した通りである。また各点の値は、エッチングにより得られた線方向の加工長さ約30mmを、接触式段差計を用いて5mm間隔で7点測定して平均値を算出した値である。これらの図より、温度を高くするにつれてエッチングレートが向上し、Topの線幅が細線化した。この時、360℃の温度にてエッチングレート161μm/min、Topの線幅349μmであった。 FIGS. 6 to 8 show, in order, plots of the Si etching rate, the Top line width E, and the Bottom line width F against temperature changes. The line width E of Top and the line width F of Bottom are as defined in FIG. Further, the value of each point is a value obtained by measuring an average processing length of about 30 mm in a line direction obtained by etching at 7 points at intervals of 5 mm using a contact-type step gauge. From these figures, the etching rate was improved as the temperature was increased, and the top line width was narrowed. At this time, the etching rate was 161 μm / min at a temperature of 360 ° C., and the top line width was 349 μm.
このように、被処理物の温度が高くなるとエッチングレートが大きくなる理由として、活性種と被処理物の化学反応が促進される、または再付着する反応性生物の揮発が促進されることが考えられる。次に、温度が高くなるにつれて、Bottomの線幅がほとんど変化せずにTopの線幅が細線化する理由として、Siの表面における自然酸化膜の形成の有無が、1つの原因であると推測できる。この推測を、図9に示した模式図を用いて説明する。図9は板状電極5と、ある深さまでエッチングを進行させた際の被処理物15として用いたSiのエッチング形状を示している。この図のように、エッチング中は、板状電極5の先端部G部とI点間の強電界により放電が発生しエッチングが進行するが、同時にこの系の中で比較的距離の小さい先端部G部とH点間でも放電が発生しやすい。この時、被処理物であるSiが室温に近い温度であれば、Siの表面に充分な自然酸化膜が形成されないため、板状電極5の先端部G部とI点間のエッチングの進行とともに、H点付近でのエッチングも進行する。しかしSiの温度が高くなると、例えばSiの自然酸化膜が形成されやすいH点近傍でのエッチングレートが低下するが、自然酸化膜が形成されにくいI点近傍ではエッチングが進行することが推測できる。なお、自然酸化膜の形成速度の違いは、大気中からプラズマ中に僅かに混入した酸素分子が解離して発生する酸素ラジカルに起因するものと考えられる。従って図中では、J近傍、H近傍、I近傍の順に大気から混入する酸素濃度が高く、酸化されやすいことが予想できる。このため、Siが高温になるにつれてTopの線幅が細線化すると考えられる。
As described above, the reason why the etching rate increases as the temperature of the object to be treated increases is that the chemical reaction between the active species and the object to be treated is promoted, or the volatilization of the reactive organism that reattaches is promoted. It is done. Next, as the temperature rises, the bottom line width hardly changes as the bottom line width changes, and the reason why the top line width is thinned is probably due to the presence or absence of the formation of a natural oxide film on the Si surface. it can. This estimation will be described with reference to the schematic diagram shown in FIG. FIG. 9 shows the plate-
(実施の形態2)
次に、本発明の第2実施形態について、図1から図4と、図9から図13を参照して説明する。なお、図1から図3に示すマイクロプラズマ源の基本的な構成及び動作については従来例で説明したので、ここでは詳細は省略する。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4 and FIGS. 9 to 13. Since the basic configuration and operation of the microplasma source shown in FIGS. 1 to 3 have been described in the conventional example, the details are omitted here.
マイクロプラズマ源は数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。特に、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、とくに好ましい。 The microplasma source can operate from several Pa to several atmospheres, but typically operates at a pressure in the range of about 10,000 Pa to 3 atmospheres. In particular, operation near atmospheric pressure is particularly preferable because a strict sealing structure and a special exhaust device are not required, and diffusion of plasma and active particles is moderately suppressed.
ここで図10に示すように、内側ガス流路8を介して内側ガス噴出口9から不活性ガスとしてのHeを1000sccm、外側ガス流路6を介して外側ガス噴出口7から反応性ガスとしてのSF6を400sccm供給しつつ、板状電極5を接地電位とし、対向電極16に高周波電源17より13.56MHzの高周波電力を100Wの大きさで印加することによりマイクロプラズマ18を発生させ、生成された活性粒子としてのヘリウムイオンとフッ素ラジカルを被処理物15としてのSiに照射した。また同時に、板状電極5に対し厚さ1mmのガラス板19を介して発熱器20を接触させ、板状電極5からの輻射熱により、被処理物表面のプラズマ処理領域21近傍に位置する線幅1mmの範囲の温度を100℃、200℃、300℃、330℃、360℃に変化させた。そして、このような処理条件の各温度において、被処理物15としてのSiに30秒間エッチング処理を実施した。なお、ガラス板19は、板状電極5と発熱器20間を絶縁するものである。またこの時、プラズマ源と被処理物15間の距離は0.3mmとした。
Here, as shown in FIG. 10, He is 1000 sccm as an inert gas from the
図11から図13は順に、Siのエッチングレート、Topの線幅E、Bottomの線幅Fを温度変化に対してプロットしたものを示す。なお、Topの線幅EとBottomの線幅Fは図4で定義した通りである。また各点の値は、エッチングにより得られた線方向の加工長さ約30mmを、接触式段差計を用いて5mm間隔で7点測定して平均値を算出した値である。これらの図より、温度を高くするにつれてエッチングレートが向上し、Topの線幅が細線化した。この時、360℃の温度にてエッチングレート149μm/min、Topの線幅340μmであった。 FIGS. 11 to 13 sequentially show Si etching rate, Top line width E, and Bottom line width F plotted against temperature changes. The line width E of Top and the line width F of Bottom are as defined in FIG. Further, the value of each point is a value obtained by measuring an average processing length of about 30 mm in a line direction obtained by etching at 7 points at intervals of 5 mm using a contact-type step gauge. From these figures, the etching rate was improved as the temperature was increased, and the top line width was narrowed. At this time, the etching rate was 149 μm / min at a temperature of 360 ° C., and the top line width was 340 μm.
このように、被処理物の温度が高くなるとエッチングレートが大きくなる理由として、活性種と被処理物の化学反応が促進される、または再付着する反応性生物の揮発が促進されることが考えられる。次に、温度が高くなるにつれて、Bottomの線幅がほとんど変化せずにTopの線幅が細線化する理由として、Siの表面における自然酸化膜の形成の有無が、1つの原因であると推測できる。この推測を、図9に示した模式図を用いて説明する。図9は板状電極5と、ある深さまでエッチングを進行させた際の被処理物15として用いたSiのエッチング形状を示している。この図のように、エッチング中は、板状電極5の先端部G部とI点間の強電界により放電が発生しエッチングが進行するが、同時にこの系の中で比較的距離の小さい先端部G部とH点間でも放電が発生しやすい。この時、被処理物であるSiが室温に近い温度であれば、Siの表面に充分な自然酸化膜が形成されないため、板状電極5の先端部G部とI点間のエッチングの進行とともに、H点付近でのエッチングも進行する。しかしSiの温度が高くなると、例えばSiの自然酸化膜が形成されやすいH点近傍でのエッチングレートが低下するが、自然酸化膜が形成されにくいI点近傍ではエッチングが進行することが推測できる。なお、自然酸化膜の形成速度の違いは、大気中からプラズマ中に僅かに混入した酸素分子が解離して発生する酸素ラジカルに起因するものと考えられる。従って図中では、J近傍、H近傍、I近傍の順に大気から混入する酸素濃度が高く、酸化されやすいことが予想できる。このため、Siが高温になるにつれてTopの線幅が細線化すると考えられる。
As described above, the reason why the etching rate increases as the temperature of the object to be treated increases is that the chemical reaction between the active species and the object to be treated is promoted, or the volatilization of the reactive organism that reattaches is promoted. It is done. Next, as the temperature rises, the bottom line width hardly changes as the bottom line width changes, and the reason why the top line width is thinned is probably due to the presence or absence of the formation of a natural oxide film on the Si surface. it can. This estimation will be described with reference to the schematic diagram shown in FIG. FIG. 9 shows the plate-
以上述べた本発明の実施形態において、プラズマ源として平行平板型タイプとしてのナイフエッジ電極のものを用いる場合を例示したが、その他の平行平板タイプ、誘導結合型タイプなど、平行平板型キャピラリタイプや、他方式のキャピラリタイプ、マイクロギャップ方式、誘導結合型チューブタイプ、針状電極タイプなど、様々なプラズマ源を用いることができる。 In the embodiment of the present invention described above, the case of using a knife edge electrode as a parallel plate type as the plasma source has been exemplified, but other parallel plate types, inductively coupled types, and the like, parallel plate type capillary types, Various plasma sources such as other types of capillary type, microgap type, inductive coupling type tube type, and needle electrode type can be used.
また、プラズマ源の有する電位制御可能な電極を接地電位とし、対向電極に電力を供給させた場合についてのみ例示したが、これに限らずプラズマ源の有する電位制御可能な電極に電力を供給し、対向電極を接地電位とした場合にも同様の効果が得られる。また、プラズマ源の有する電位制御可能な電極と対向電極の双方に電力を供給した場合にも同様の効果が得られる。さらには、プラズマ源の有する電位制御可能な電極と対向電極の片方にのみ電力を供給し、他方を浮遊電位とした場合にも同様の効果が得られる。 Moreover, the potential controllable electrode of the plasma source is set to the ground potential, and only the case where power is supplied to the counter electrode is illustrated, but not limited thereto, power is supplied to the potential controllable electrode of the plasma source, The same effect can be obtained when the counter electrode is set to the ground potential. The same effect can be obtained when power is supplied to both the potential controllable electrode and the counter electrode of the plasma source. Further, the same effect can be obtained when electric power is supplied to only one of the potential controllable electrode and the counter electrode of the plasma source and the other is set to a floating potential.
また、高周波電力を用いてマイクロプラズマ源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マイクロプラズマ源を発生させることが可能である。あるいは、直流電圧を用いてもよいし、直流パルス電圧、高周波パルス電力を供給することも可能である。特に直流電圧では、プラズマ中のイオンを引き込む作用を強め、加工速度もしくは成膜速度を向上させることも可能である。さらに、パルス電力を供給した場合は、アーク放電への移行を抑制しつつ、高効率なプラズマを生成することも可能である。 Moreover, although the case where the microplasma source was generated using high frequency power was illustrated, it is possible to generate the microplasma source using high frequency power from several hundred kHz to several GHz. Alternatively, a DC voltage may be used, or a DC pulse voltage or a high frequency pulse power can be supplied. In particular, with a DC voltage, it is possible to enhance the action of attracting ions in the plasma and improve the processing speed or the film formation speed. Furthermore, when pulse power is supplied, it is possible to generate highly efficient plasma while suppressing the transition to arc discharge.
また、被処理物に直流電圧または高周波電力を供給することにより、マイクロ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、プラズマ源の有する電位制御可能な電極を接地してもよいし、電極を用いないタイプのマイクロプラズマ源を利用する場合にも、本発明の適用が可能である。 In addition, by supplying a DC voltage or high frequency power to the object to be processed, it is possible to enhance the action of drawing ions in the microplasma. In this case, the potential controllable electrode of the plasma source may be grounded, or the present invention can be applied to the case of using a microplasma source that does not use an electrode.
また、被処理物上の金属部または半導体部に高周波電力、直流電圧、パルス状直流電圧、パルス状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、加工速度もしくは成膜速度を向上させることも可能である。 In addition, by supplying high-frequency power, DC voltage, pulsed DC voltage, and pulsed high-frequency power to the metal part or semiconductor part on the object to be processed, the action of drawing ions in the plasma is strengthened, and the processing speed or film forming speed is increased. It is also possible to improve.
また、プラズマ処理としてエッチングについてのみ例示したが、プラズマ処理はこれに限定されるものではなく、プラズマクリーニング、CVD、スパッタリングやプラズマドーピング等の様々なプラズマ処理についても適用できる。 Further, although only the etching is illustrated as the plasma treatment, the plasma treatment is not limited to this, and can be applied to various plasma treatments such as plasma cleaning, CVD, sputtering, and plasma doping.
また、温度として100℃から360℃までについて述べてが、これに限るものでない。100℃以上で効果があり、300℃以上になると格別の効果を得られる。さらに温度が高いほど表面酸化の効果が高くなり、好ましい。しかし、融点の2/3以上まで温度を高くすると、被処理物が構造変化しやすくなり好ましくない。 Further, the temperature is described from 100 ° C. to 360 ° C., but is not limited thereto. There is an effect at 100 ° C. or higher, and a special effect can be obtained at 300 ° C. or higher. Furthermore, the higher the temperature, the higher the effect of surface oxidation, which is preferable. However, if the temperature is increased to 2/3 or higher of the melting point, the structure of the object to be processed is likely to change, which is not preferable.
また、被処理物としてSiを用いる場合を例示したが、被処理物はこれに限定されるものではなく、石英やモリブデンなど種々の基板のプラズマ処理、または、種々の膜がコーティングされた被処理物のプラズマ処理に適用できる。HeとO2の混合ガスを用いてフォトレジストやポリイミドに代表される樹脂等のエッチング加工を行うこともできる。また、シート状の被処理物をロール・トゥ・ロール方式で搬送しつつ、連続的にプラズマ処理することもできる。あるいは、種々の被処理物の表面にプラズマCVD法による薄膜堆積を行うこともできる。中でも、被処理物の体積抵抗率が108(Ω・cm)以下である場合、被処理物は半導体層もしくは金属層となり、体積抵抗率が108(Ω・cm)より大きい絶縁体層に比べて、酸素と反応して酸化膜を形成しやすく、高い効果を得られる。さらに、10-6(Ω・cm)以下である場合、被処理物は金属層となり、さらに酸素と反応しやすくなるため、格別の効果を得られる。 Moreover, although the case where Si was used as an object to be processed was illustrated, the object to be processed is not limited to this, and plasma processing of various substrates such as quartz and molybdenum, or an object to be processed coated with various films Applicable to plasma processing of objects. Etching of a resin typified by photoresist or polyimide can also be performed using a mixed gas of He and O2. In addition, plasma processing can be continuously performed while a sheet-like object to be processed is conveyed by a roll-to-roll method. Alternatively, thin film deposition by plasma CVD can be performed on the surface of various objects to be processed. In particular, when the volume resistivity of the object to be processed is 10 8 (Ω · cm) or less, the object to be processed becomes a semiconductor layer or a metal layer, and the insulator layer has a volume resistivity larger than 10 8 (Ω · cm). In comparison, it is easy to react with oxygen to form an oxide film, and a high effect can be obtained. Furthermore, when it is 10 −6 (Ω · cm) or less, the object to be treated becomes a metal layer, and it becomes easier to react with oxygen, so that a special effect can be obtained.
また、不活性ガスとしてHeを、反応性ガス・エッチング性ガスとしてSF6を用いる場合を例示したが、これら以外のガスを適宜用いることができることはいうまでもない。例えば、不活性ガスとして、大気圧下で比較的放電開始電圧の低いHe、Ne、Ar、Kr、Xeなどを、反応性・エッチング性ガスとして、反応性の高い酸素やハロゲン元素を含む、O2、CF4などのCxFy(x及びyは自然数)、NF3、Cl2、HBr等のガスを用いることができる。 Further, the case where He is used as the inert gas and SF 6 is used as the reactive gas / etching gas is exemplified, but it goes without saying that other gases can be used as appropriate. For example, an inert gas such as He, Ne, Ar, Kr, or Xe that has a relatively low discharge start voltage under atmospheric pressure, and a reactive / etching gas that contains highly reactive oxygen or halogen elements. 2 or a gas such as CxFy such as CF 4 (where x and y are natural numbers), NF 3 , Cl 2 , and HBr.
また、マイクロプラズマ源の開口部をなす微細線の幅が0.05mmである場合を例示したが、マイクロ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、概ね1mm以下であることが好ましい。マイクロプラズマ源の幅が小さいほど、プラズマによって発生した粒子が、被処理物表面の微細線状部分より外側に触れにくくなり、微細線状部分に限定された領域のみを加工することができるという利点がある。一方、マイクロプラズマ源を構成する部品の加工精度や、繰り返し処理による形状の経時変化などを考慮すると、あまり極端に小さくすることも避けるべきである。 Moreover, although the case where the width | variety of the fine line which makes the opening part of a microplasma source was 0.05 mm was illustrated, the width | variety of the opening part of a microplasma source is not limited to this, It should be 1 mm or less in general Is preferred. The smaller the width of the microplasma source, the more difficult it is for the particles generated by the plasma to touch the outside of the fine linear portion of the surface of the object to be processed, and only the region limited to the fine linear portion can be processed. There is. On the other hand, considering the processing accuracy of the components constituting the microplasma source and the change over time of the shape due to repeated processing, it should be avoided to make it extremely small.
また、マイクロプラズマ源の開口部と被処理物との距離は、概ね1mm以下であることが好ましい。さらに、マイクロプラズマ源の開口部と被処理物との距離が0.5mm以下であることがより好ましい。マイクロプラズマ源の開口部と被処理物との距離が小さいほど、プラズマによって発生した活性粒子が、基板表面の微細線状部分より外側に触れにくくなり、微細線状部分に限定された領域のみを加工することができるという利点がある。一方、マイクロプラズマ源を構成する部品の加工精度や、繰り返し処理による形状の経時変化、さらには、マイクロプラズマ源の開口部と被処理物との距離の再現性や安定性などを考慮すると、あまり極端に小さくすることは避けるべきであり、概ね0.03mm以上であることが好ましい。 Further, the distance between the opening of the microplasma source and the object to be processed is preferably approximately 1 mm or less. Furthermore, it is more preferable that the distance between the opening of the microplasma source and the object to be processed is 0.5 mm or less. The smaller the distance between the opening of the microplasma source and the object to be processed, the more difficult it is for the active particles generated by the plasma to touch the outside of the fine linear portion of the substrate surface, and only the region limited to the fine linear portion. There is an advantage that it can be processed. On the other hand, considering the processing accuracy of the parts that make up the microplasma source, changes over time due to repeated processing, and the reproducibility and stability of the distance between the opening of the microplasma source and the object to be processed, It should be avoided to make it extremely small, and is preferably approximately 0.03 mm or more.
また、内側ガス噴出口より噴出するガスの流量に対する外側ガス噴出口より噴出するガスの流量比率が1%よりも大きいと、外側ガス噴出口から噴出するガスによってプラズマを微細領域に発生させる効果が大きいという利点がある。一方、流量比率が大きすぎるとプラズマが極端に発生しにくくなるため、概ね200%以下であることが好ましい。 Further, if the flow rate ratio of the gas ejected from the outer gas jet port to the flow rate of the gas jetted from the inner gas jet port is larger than 1%, the effect of generating plasma in the fine region by the gas jetted from the outer gas jet port is obtained. There is an advantage of being large. On the other hand, if the flow rate ratio is too large, plasma is extremely difficult to be generated, and therefore it is preferably approximately 200% or less.
また、マイクロプラズマ源の開口部が微細線状をなしている場合を例示したが、マイクロプラズマ源の開口部が微細点状をなしてもよい。この場合、微細点状プラズマの直径方向のサイズを制御でき、マイクロプラズマ源の開口部の代表寸法が1mm以下である場合に、とくに格別の効果を奏する。 Moreover, although the case where the opening part of the microplasma source has formed the fine line shape was illustrated, the opening part of the microplasma source may form a fine dot shape. In this case, the size of the fine dot plasma in the diameter direction can be controlled, and particularly when the representative dimension of the opening of the microplasma source is 1 mm or less, a special effect is achieved.
本発明のプラズマ処理方法および装置は、所望の微細線状部分を精度良く高速に加工する、例えば厚さ1mmの板状電極において、線幅350μm程度、エッチングレート150μm/min程度を実現でき、電子デバイス等の微細線形状加工だけでなく、微細穴形状加工の用途にも適用できる。 The plasma processing method and apparatus of the present invention can process a desired fine linear portion at high speed with high accuracy. For example, in a plate electrode having a thickness of 1 mm, a line width of about 350 μm and an etching rate of about 150 μm / min can be realized. It can be applied not only to fine line shape processing such as devices but also to fine hole shape processing.
1 外側板
2 内側板
3 内側板
4 外側板
5 板状電極
7 外側ガス噴出口
9 内側ガス噴出口
15 被処理物
16 対向電極
DESCRIPTION OF
Claims (21)
被処理物に直接もしくは間接的に接触させた発熱器によって、被処理物を100℃以上に加熱させつつプラズマ処理すること
を特徴とするプラズマ処理方法。 A plasma source having a gas flow channel, a gas ejection port, and a potential controllable electrode is placed in the vicinity of the object to be processed, and plasma is supplied by supplying power to the potential controllable electrode while supplying gas to the gas flow channel. A plasma processing method in which activated species and gas generated from plasma are ejected from a gas ejection port to an object to be treated,
A plasma processing method, characterized in that plasma processing is performed while heating an object to be processed at 100 ° C. or higher by a heat generator brought into direct or indirect contact with the object to be processed.
被処理物に直接もしくは間接的に接触させた発熱器によって、被処理物を100℃以上に加熱させつつプラズマ処理すること
を特徴とするプラズマ処理方法。 A plasma source having a gas flow channel, a gas ejection port, and a potential-controllable electrode is placed in the vicinity of the object to be processed, and the potential-controllable electrode is set to the ground potential while supplying gas to the gas flow channel. Plasma is generated by applying electric power to a counter electrode capable of controlling the potential placed on the opposite position or the object to be processed, and the active species and gas generated from the plasma are applied to the object to be processed from the gas outlet. A plasma processing method for jetting
A plasma processing method, characterized in that plasma processing is performed while heating an object to be processed at 100 ° C. or higher by a heat generator brought into direct or indirect contact with the object to be processed.
プラズマ源の一部に直接もしくは間接的に発熱器を接触させ、プラズマ源から発生する輻射熱により、被処理物を100℃以上に加熱させつつプラズマ処理すること
を特徴とするプラズマ処理方法。 A plasma source having a gas flow path, a gas ejection port, and a potential controllable electrode is placed near the object to be processed, and plasma is supplied by supplying power to the potential controllable electrode while supplying gas to the gas flow path. A plasma processing method in which activated species and gas generated from plasma are ejected from a gas ejection port to an object to be treated,
A plasma processing method, wherein a heat generator is brought into contact with a part of a plasma source directly or indirectly, and the object to be processed is heated to 100 ° C. or more by radiant heat generated from the plasma source.
プラズマ源の一部に直接もしくは間接的に発熱器を接触させ、プラズマ源から発生する輻射熱により、被処理物を100℃以上に加熱させつつプラズマ処理すること
を特徴とするプラズマ処理方法。 A plasma source having a gas flow channel, a gas ejection port, and a potential-controllable electrode is placed in the vicinity of the object to be processed, and the potential-controllable electrode is set to the ground potential while supplying gas to the gas flow channel. Plasma is generated by applying electric power to a counter electrode capable of controlling the potential placed on the opposite position or the object to be processed, and the active species and gas generated from the plasma are applied to the object to be processed from the gas outlet. A plasma processing method for jetting
A plasma processing method, wherein a heat generator is brought into contact with a part of a plasma source directly or indirectly, and the object to be processed is heated to 100 ° C. or more by radiant heat generated from the plasma source.
被処理物に直接もしくは間接的に接触させることが可能な位置に、100℃以上の発熱能力を有する発熱器を備えたこと
を特徴とするプラズマ処理装置。 A plasma processing apparatus having a gas flow channel, a gas jet port capable of jetting gas into the atmosphere via the gas flow channel, and an electrode capable of controlling the potential,
A plasma processing apparatus comprising a heat generator having a heat generation capability of 100 ° C. or higher at a position where the object can be directly or indirectly brought into contact with an object to be processed.
被処理物に直接もしくは間接的に接触させることが可能な位置に、100℃以上の発熱能力を有する発熱器を備えたこと
を特徴とするプラズマ処理装置。 A gas flow path, a gas jet port capable of jetting gas into the atmosphere via the gas flow path, and a plasma source having a potential controllable electrode, the potential control at a position facing the plasma source A plasma processing apparatus with possible counter electrodes,
A plasma processing apparatus comprising a heat generator having a heat generation capability of 100 ° C. or higher at a position where the object can be directly or indirectly brought into contact with an object to be processed.
プラズマ源の一部に直接もしくは間接的に接触させることが可能な位置に、100℃以上の発熱能力を有する発熱器を備えたこと
を特徴とするプラズマ処理装置。 A plasma processing apparatus having a gas flow channel, a gas jet port capable of jetting gas into the atmosphere via the gas flow channel, and an electrode capable of controlling the potential,
A plasma processing apparatus comprising a heat generator having a heat generation capability of 100 ° C. or higher at a position where it can be directly or indirectly brought into contact with a part of a plasma source.
プラズマ源の一部に直接もしくは間接的に接触させることが可能な位置に、100℃以上の発熱能力を有する発熱器を備えたこと
を特徴とするプラズマ処理装置。 A gas flow path, a gas jet port capable of jetting gas into the atmosphere via the gas flow path, and a plasma source having a potential controllable electrode, the potential control at a position facing the plasma source A plasma processing apparatus with possible counter electrodes,
A plasma processing apparatus comprising a heat generator having a heat generation capability of 100 ° C. or higher at a position where it can be directly or indirectly brought into contact with a part of a plasma source.
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