JP2006079988A - Plasma treatment device - Google Patents

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Yusuke Ehata
裕介 江畑
Yasuyuki Izuru
恭幸 居鶴
Shinya Okazaki
真也 岡崎
Kazuhiko Furukawa
和彦 古川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma treatment device in which a treated substance is not damaged by the plasma while a high treatment speed is achieved, and furthermore which has uniform treatment characteristics. <P>SOLUTION: This plasma treatment device is equipped with an electrode unit 11, a reacting gas supply passage 52, and a reacting gas supply port 5. The electrode unit 11 includes an inner electrode 1, an insulating body 2, and the outside electrode 3. An electric power is supplied to the inside electrode 1 from a power supply source 13 in order to form the plasma. The outside electrode 3 is opposed to the inside electrode 1 pinching the insulating body 2. The reacting gas supply passage 52 and the reacting gas supply port 5 supply the reacting gas used for the plasma treatment by the plasma into a space between the electrode unit 11 and a sample 6. The arrangement of the inside electrode 1 and the outside electrode 3 is decided so that the shortest distance (distance A+distance B) in the sample 6 from the surface of the sample 6 opposed to the electrode unit 11 to the inside electrode 1 becomes larger than the distance G which is the shortest distance from the surface of the sample 6 to the outside electrode 3. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、プラズマを用いた処理を行なうプラズマ処理装置に関し、より特定的には、被処理物と対向させる電極ユニットを備えるプラズマ処理装置に関する。   The present invention relates to a plasma processing apparatus that performs processing using plasma, and more particularly to a plasma processing apparatus that includes an electrode unit that faces an object to be processed.

現在、半導体や液晶表示装置などの各種デバイスの多層構造を形成するため、エッチング、成膜、アッシング、表面親水化などの表面処理を行なう装置が用いられている。そして、このような表面処理を行なう装置としてはプラズマを用いた表面処理装置が広く使用されている。その中でも近年、高速処理、装置の低価格化、装置占有面積の低減などを目的として、大気圧近傍の圧力でプラズマを発生させ、当該プラズマを用いて被処理物（試料）に対する処理を行なう大気圧プラズマ処理装置が開発されている。   Currently, in order to form a multilayer structure of various devices such as semiconductors and liquid crystal display devices, apparatuses that perform surface treatment such as etching, film formation, ashing, and surface hydrophilization are used. And as a device for performing such surface treatment, a surface treatment device using plasma is widely used. Among them, in recent years, plasma is generated at a pressure close to atmospheric pressure for the purpose of high-speed processing, cost reduction of the apparatus, reduction of the area occupied by the apparatus, and the like. An atmospheric pressure plasma processing apparatus has been developed.

上記大気圧プラズマ処理装置は、電源と、試料に対向する電極ユニットを備える。電極ユニットは、電源からの電力が印加される印加電極と、この印加電極と絶縁体を介して対向した接地電極とをまとめて構成したものである。そして、この電極ユニットを試料に対向させた状態で電源からの電力を印加電極に印加する。この結果、印加電極と接地電極間の領域のうち、試料に近接した領域のみで大気圧プラズマが発生する。このとき、該電極ユニットと試料間に形成される隙間を反応ガス流路として、この反応ガス流路を通じてプラズマに反応ガスを供給する。この結果、プラズマ中で生じた活性種により試料の処理を行なうことができる。このようなプラズマ処理装置は、たとえば特許文献１に開示されている。以下、図１９を参照して特許文献１に開示された従来のプラズマ処理装置を説明する。図１９は、従来のプラズマ処理装置を示す断面模式図である。図１９に示されたプラズマ処理装置は、いわゆる電極浮上型高圧浮上電極を備えるプラズマ処理装置である。   The atmospheric pressure plasma processing apparatus includes a power source and an electrode unit facing the sample. The electrode unit is a configuration in which an application electrode to which power from a power source is applied and a ground electrode facing the application electrode via an insulator are collectively formed. And the electric power from a power supply is applied to an application electrode in the state which this electrode unit was made to oppose a sample. As a result, atmospheric pressure plasma is generated only in a region close to the sample in the region between the application electrode and the ground electrode. At this time, a gap formed between the electrode unit and the sample is used as a reaction gas channel, and the reaction gas is supplied to the plasma through the reaction gas channel. As a result, the sample can be processed by the active species generated in the plasma. Such a plasma processing apparatus is disclosed in Patent Document 1, for example. Hereinafter, a conventional plasma processing apparatus disclosed in Patent Document 1 will be described with reference to FIG. FIG. 19 is a schematic cross-sectional view showing a conventional plasma processing apparatus. The plasma processing apparatus shown in FIG. 19 is a plasma processing apparatus provided with a so-called electrode floating type high voltage floating electrode.

図１９に示したプラズマ処理装置は、大気圧プラズマ処理装置であって、電極浮上型高圧浮上電極１００および試料台１０７を備える。電極浮上型高圧浮上電極１００は、内側電極１０３、外側電極１０４及び絶縁体１０５により構成される。電極浮上型高圧浮上電極１００と試料１０８を固定した試料固定部１１７を含む試料台１０７は所定の気体雰囲気内に配置される。電極浮上型高圧浮上電極１００と試料１０８とは対向して配置されている。   The plasma processing apparatus shown in FIG. 19 is an atmospheric pressure plasma processing apparatus, and includes an electrode floating type high voltage floating electrode 100 and a sample stage 107. The electrode floating type high voltage floating electrode 100 includes an inner electrode 103, an outer electrode 104 and an insulator 105. The sample stage 107 including the electrode levitation type high-voltage levitation electrode 100 and the sample fixing part 117 to which the sample 108 is fixed is disposed in a predetermined gas atmosphere. The electrode levitation type high voltage levitation electrode 100 and the sample 108 are arranged to face each other.

電極浮上型高圧浮上電極１００を構成する外側電極１０４には、その下面に高圧反応ガス供給口１０１が形成されている。この高圧反応ガス供給口１０１はガス供給路１１２に接続されている。また、内側電極１０３の下面には反応ガス排気口１０２が形成されている。この反応ガス排気口１０２はガス排気路１１３に接続されている。なお、外側電極１０４と内側電極１０３との下面は、ほぼ同じ高さになっている（同じ平面を構成するように配置されている）。また、外側電極１０４と内側電極１０３との下面上には、図示しないが絶縁体からなる保護膜が形成されている。   A high pressure reaction gas supply port 101 is formed on the lower surface of the outer electrode 104 constituting the electrode floating type high voltage floating electrode 100. The high-pressure reaction gas supply port 101 is connected to a gas supply path 112. A reaction gas exhaust port 102 is formed on the lower surface of the inner electrode 103. The reaction gas exhaust port 102 is connected to a gas exhaust path 113. Note that the lower surfaces of the outer electrode 104 and the inner electrode 103 have substantially the same height (arranged so as to constitute the same plane). Further, although not shown, a protective film made of an insulator is formed on the lower surfaces of the outer electrode 104 and the inner electrode 103.

次に、図１９に示したプラズマ処理装置の動作を簡単に説明する。高圧反応ガス供給口１０１より電極浮上型高圧浮上電極１００と試料１０８との間に高圧反応ガスを供給すると、高圧反応ガス供給口１０１から、反応ガス排気口１０２若しくは周囲の気体雰囲気に向う反応ガス流１１０が形成される。供給された高圧反応ガスと周囲の気体雰囲気との差圧によって、電極浮上型高圧浮上電極１００は試料１０８の表面から間隔Ｄだけ浮上する。この間隔Ｄが狭いため、電極浮上型高圧浮上電極１００と試料１０８に挟まれる部分には、高圧反応ガス供給口１０１から反応ガス排気口１０２に向かう反応ガス流路、および、高圧反応ガス供給口１０１から電極浮上型高圧浮上電極１００周囲の気体雰囲気に向かう反応ガス流路が形成される。これらの反応ガス流路は、低コンダクタンスな気体流路となる。このため、電極浮上型高圧浮上電極１００と試料１０８とに挟まれる部分には、高圧反応ガスが充満する高圧反応ガス領域が形成される。
この時、高圧反応ガスにより電極浮上型高圧浮上電極１００を試料１０８に対して浮上させず、電極浮上型高圧浮上電極１００と試料１０８との間隔が間隔Ｄとなるように、試料１０８に近接させて電極浮上型高圧浮上電極１００を配置するようにしてもよい。この場合も、高圧反応ガス供給口１０１から反応ガス排気口１０２にむかう反応ガス流路、また高圧反応ガス供給口１０１から電極周囲にむかう反応ガス流路は低コンダクタンスな気体流路となる。そのため、電極浮上型高圧浮上電極１００と試料１０８とに挟まれる部分に高圧反応ガス領域を形成する事が出来る。 Next, the operation of the plasma processing apparatus shown in FIG. 19 will be briefly described. When a high-pressure reaction gas is supplied between the electrode floating type high-pressure levitation electrode 100 and the sample 108 from the high-pressure reaction gas supply port 101, the reaction gas from the high-pressure reaction gas supply port 101 toward the reaction gas exhaust port 102 or the surrounding gas atmosphere. A stream 110 is formed. Due to the differential pressure between the supplied high-pressure reaction gas and the surrounding gas atmosphere, the electrode floating type high-pressure floating electrode 100 floats from the surface of the sample 108 by a distance D. Since the distance D is narrow, a reaction gas flow path from the high-pressure reaction gas supply port 101 to the reaction gas exhaust port 102 and a high-pressure reaction gas supply port are provided between the electrode floating type high-pressure floating electrode 100 and the sample 108. A reaction gas flow path is formed from 101 to a gas atmosphere around electrode levitation type high voltage levitation electrode 100. These reaction gas channels are gas channels with low conductance. Therefore, a high-pressure reaction gas region filled with the high-pressure reaction gas is formed in a portion sandwiched between the electrode floating type high-pressure floating electrode 100 and the sample 108.
At this time, the electrode levitation type high voltage levitation electrode 100 is not levitated with respect to the sample 108 by the high pressure reaction gas, and the electrode levitation type high voltage levitation electrode 100 and the sample 108 are brought close to the sample 108 so that the distance D is the distance D. The electrode floating type high voltage floating electrode 100 may be arranged. Also in this case, the reaction gas flow path extending from the high pressure reaction gas supply port 101 to the reaction gas exhaust port 102 and the reaction gas flow path extending from the high pressure reaction gas supply port 101 to the periphery of the electrode are low conductance gas flow paths. Therefore, a high-pressure reaction gas region can be formed in a portion sandwiched between the electrode floating type high-pressure floating electrode 100 and the sample 108.

また、内側電極１０３は図示されない電源に接続され、同時に外側電極１０４は接地されている。この結果、内側電極１０３と外側電極１０４とに挟まれる絶縁体１０５部分には電力伝達線路が形成される。つまり、電源より発生した電力は内側電極１０３に印加され、内側電極１０３と外側電極１０４との間で形成される電力伝達線路を通じて電力伝達線路開放端１０６に達する。この電力伝達線路開放端１０６の近傍では、強い電界強度の電界が形成される。この結果、電極浮上型高圧浮上電極１００と試料１０８との間に形成された高圧反応ガス領域のうち、高圧反応ガス供給口１０１より離れた位置（電力伝達線路開放端１０６近傍の領域）に局所的な大気圧プラズマ１０９が発生する。そして、大気圧プラズマ１０９で発生した活性種により試料１０８の成膜、加工、表面処理を行なうことができる。また、矢印１１６に示した方向において、試料１０８と電極浮上型高圧浮上電極１００とを相対移動させる事によって、試料１０８の表面全体の処理を行なうこともできる。   The inner electrode 103 is connected to a power source (not shown), and at the same time, the outer electrode 104 is grounded. As a result, a power transmission line is formed in the insulator 105 portion sandwiched between the inner electrode 103 and the outer electrode 104. That is, the electric power generated from the power source is applied to the inner electrode 103 and reaches the power transmission line open end 106 through the power transmission line formed between the inner electrode 103 and the outer electrode 104. An electric field having a strong electric field strength is formed in the vicinity of the open end 106 of the power transmission line. As a result, among the high-pressure reaction gas region formed between the electrode-floating type high-pressure levitation electrode 100 and the sample 108, it is locally located at a position away from the high-pressure reaction gas supply port 101 (region near the power transmission line open end 106). Atmospheric pressure plasma 109 is generated. Then, film formation, processing, and surface treatment of the sample 108 can be performed by the active species generated by the atmospheric pressure plasma 109. Further, the entire surface of the sample 108 can be processed by relatively moving the sample 108 and the electrode floating type high voltage floating electrode 100 in the direction indicated by the arrow 116.

上記特許文献１では、上記プラズマ処理装置においては、電力が印加された内側電極１０３と試料１０８との間に形成される電界に起因してプラズマが発生するわけではなく、電力が印加された内側電極１０３と接地された外側電極１０４との間に形成される電界により大気圧プラズマが発生する。このため、試料１０８に直接プラズマが接触せず、したがって、このプラズマにより試料１０８が損傷を受けることがないとしている。   In Patent Document 1, in the plasma processing apparatus, plasma is not generated due to an electric field formed between the inner electrode 103 to which electric power is applied and the sample 108, but the inner side to which electric power is applied. Atmospheric pressure plasma is generated by an electric field formed between the electrode 103 and the grounded outer electrode 104. For this reason, the plasma is not in direct contact with the sample 108, and therefore the sample 108 is not damaged by this plasma.

また、反応ガスを噴出する高圧反応ガス供給口１０１が、大気圧プラズマ１０９が発生する領域と離れた位置にあるために、反応ガス供給口１０１の直下に発生する乱流部分においてプラズマ処理を行なうことは無い。そのため、プラズマ処理の処理速度や処理特性の均一性に優れるとしている。
特開２０００−３０６８４８号公報 In addition, since the high-pressure reactive gas supply port 101 that ejects the reactive gas is located away from the region where the atmospheric pressure plasma 109 is generated, plasma processing is performed in a turbulent flow portion that is generated directly below the reactive gas supply port 101. There is nothing. Therefore, it is said that the uniformity of the processing speed and processing characteristics of plasma processing is excellent.
JP 2000-306848 A

しかし、上述した従来のプラズマ処理装置は以下のような課題を有する。   However, the conventional plasma processing apparatus described above has the following problems.

図２０は、図１９に示した内側電極１０３と外側電極１０４とが絶縁体１０５を介して対向する部分のうち、試料１０８に隣接する部分を示す部分拡大断面模式図である。つまり、図２０は、電力伝達線路開放端１０６周辺領域を示す。図２０から分かるように、内側電極１０３および外側電極１０４において試料１０８に対向する面（下面）が同じ平面を構成するようになっている。このとき、電力伝達線路開放端１０６周辺の電磁界分布をシミュレーションにより求めた。   FIG. 20 is a partially enlarged schematic cross-sectional view showing a portion adjacent to the sample 108 among the portions where the inner electrode 103 and the outer electrode 104 shown in FIG. 19 face each other with the insulator 105 interposed therebetween. That is, FIG. 20 shows an area around the power transmission line open end 106. As can be seen from FIG. 20, the inner electrode 103 and the outer electrode 104 are configured so that the surfaces (lower surfaces) facing the sample 108 form the same plane. At this time, the electromagnetic field distribution around the open end 106 of the power transmission line was obtained by simulation.

なお、当該シミュレーションにおいては、内側電極１０３、外側電極１０４を共に完全導体とし、試料１０８も完全導体とした。また内側電極１０３に周波数ｆ＝１３．５６（ＭＨｚ）の高周波電力を印加した。また、このとき、内側電極１０３が外側電極１０４に対して１（Ｖ）だけ高電位になるようにした。また絶縁体１０５はアルミナとした。この絶縁体１０５を構成するアルミナの比誘電率εrを９．６、誘電正接ｔａｎδを０．００６とした。また、絶縁体１０５には、電力伝達線路開放端１０６の部分で電界集中が起きるように切り込み１１１を入れた。また図２０において内側電極１０３と外側電極１０４の間隔がもっとも狭い部分の距離Ｈは３．０ｍｍとした。また内側電極１０３と試料１０８との間隔Ｇは５．５ｍｍとした。そして、試料１０８が導電体である場合において、試料１０８が接地されている場合、および接地されていない場合について、電磁界分布を求めた。 In the simulation, both the inner electrode 103 and the outer electrode 104 are complete conductors, and the sample 108 is also a complete conductor. Further, high frequency power having a frequency f = 13.56 (MHz) was applied to the inner electrode 103. At this time, the inner electrode 103 is set to a high potential by 1 (V) with respect to the outer electrode 104. The insulator 105 was alumina. The relative dielectric constant ε r of alumina constituting the insulator 105 was 9.6, and the dielectric loss tangent tan δ was 0.006. Further, the insulator 105 was provided with a notch 111 so that electric field concentration occurred at the open end 106 of the power transmission line. In FIG. 20, the distance H between the inner electrode 103 and the outer electrode 104 where the distance is the narrowest is 3.0 mm. The distance G between the inner electrode 103 and the sample 108 was 5.5 mm. Then, in the case where the sample 108 is a conductor, the electromagnetic field distribution was obtained for the case where the sample 108 was grounded and the case where it was not grounded.

その結果、試料１０８が接地されているか、接地されていないかに関わらず、上記のような条件下で、内側電極１０３と試料１０８の間の領域である領域１２０では内側電極１０３から試料１０８に向かって２４０［Ｖ／ｍ］の強い電界が発生するという結果を得た。そして、このような強い電界が形成されると、投入電力の増大に伴い、内側電極１０３と試料１０８との間で大気圧プラズマが発生し、当該大気圧プラズマによって試料１０８の表面が損傷を受ける。また、内側電極１０３と試料１０８との間で大気圧プラズマが発生しない電力を投入電力の上限とすると、内側電極１０３と外側電極１０４との間に発生する大気圧プラズマの分解も低くなり、その結果処理速度も低くなる。   As a result, regardless of whether the sample 108 is grounded or not, the region 120, which is a region between the inner electrode 103 and the sample 108, faces the sample 108 from the inner electrode 103 under the above-described conditions. As a result, a strong electric field of 240 [V / m] was generated. When such a strong electric field is formed, atmospheric pressure plasma is generated between the inner electrode 103 and the sample 108 as the input power increases, and the surface of the sample 108 is damaged by the atmospheric pressure plasma. . Further, when the power that does not generate atmospheric pressure plasma between the inner electrode 103 and the sample 108 is set as the upper limit of the input power, the decomposition of the atmospheric pressure plasma generated between the inner electrode 103 and the outer electrode 104 is also reduced. Result processing speed is also reduced.

そして、上記の結果は、試料１０８が金属である場合は言うまでも無く、試料１０８がガラス基板上に金属配線がなされたような多層膜である場合においても同様に適用される。また、上記の結果は、図２０に示すように内側電極１０３および外側電極１０４の下面が絶縁体１０５で被覆されている場合についてのものであるが、上記のような問題は内側電極１０３および外側電極１０４を絶縁体１０５で被覆しない場合であっても、同様に発生する。また、上記の結果は、絶縁体１０５において、電力伝達線路開放端１０６の部分で電界集中が起きるように切り込み１１１を形成した場合についての結果であるが、上記のような問題は切り込み１１１を形成しない場合であっても、同様に発生する。   Of course, the above result is applied to the case where the sample 108 is a multilayer film in which metal wiring is formed on a glass substrate. In addition, the above results are for the case where the lower surfaces of the inner electrode 103 and the outer electrode 104 are covered with the insulator 105 as shown in FIG. Even when the electrode 104 is not covered with the insulator 105, the same occurs. In addition, the above result is a result when the notch 111 is formed in the insulator 105 so that electric field concentration occurs at the open end 106 of the power transmission line. However, the above problem is that the notch 111 is formed. Even if not, it occurs in the same way.

また図１９に示したプラズマ処理装置では、外側電極１０４、絶縁体１０５、および内側電極１０３において試料１０８に対向する面（下面）が平面を構成する（同一平面上に位置する）。そのため、反応ガス流１１０に垂直な方向（反応ガス流１１０に垂直で、試料１０８の上部表面に平行な方向）に反応ガス流量の分布が発生した場合、この反応ガス流量分布を解消するように、反応ガス流１１０に対して垂直な方向に優先的に反応ガスを移動させるような反応ガスの流れが発生せず、したがって、このような反応ガス流量の分布を維持したままプラズマ１０９中に反応ガスが供給されることになり、この結果、試料１０８に対するプラズマ処理において、加工量分布あるいは成膜量分布等の処理特性分布が発生する。   In the plasma processing apparatus shown in FIG. 19, the surface (lower surface) facing the sample 108 in the outer electrode 104, the insulator 105, and the inner electrode 103 forms a plane (located on the same plane). Therefore, when a distribution of the reaction gas flow rate occurs in a direction perpendicular to the reaction gas flow 110 (a direction perpendicular to the reaction gas flow 110 and parallel to the upper surface of the sample 108), the reaction gas flow rate distribution is canceled. Therefore, there is no reaction gas flow that preferentially moves the reaction gas in a direction perpendicular to the reaction gas flow 110, and thus the reaction in the plasma 109 is performed while maintaining the distribution of the reaction gas flow rate. As a result, gas is supplied, and as a result, a processing characteristic distribution such as a processing amount distribution or a film formation amount distribution occurs in the plasma processing of the sample 108.

また同時に、外側電極１０４、絶縁体１０５、および内側電極１０３において試料１０８に対向する面（下面）が平面を構成するため、大気圧プラズマ１０９が発生する部分に優先的に反応ガスを流す構造となっておらず、したがって、大気圧プラズマ１０９が発生する部分に供給されない反応ガスは、結果的にプラズマ処理に寄与せず、そのまま反応ガス排気口１０２に排気されることになる。この場合、反応ガス利用効率が低下することになる。   At the same time, the surface (bottom surface) facing the sample 108 in the outer electrode 104, the insulator 105, and the inner electrode 103 constitutes a flat surface, so that the reaction gas flows preferentially to the portion where the atmospheric pressure plasma 109 is generated. Therefore, the reactive gas that is not supplied to the portion where the atmospheric pressure plasma 109 is generated does not contribute to the plasma processing and is exhausted to the reactive gas exhaust port 102 as it is. In this case, the reaction gas utilization efficiency is lowered.

この発明は、上記のような課題を解決するために成されたものであり、この発明の目的は、被処理物（試料）がプラズマにより損傷を受けず、且つ高い処理速度を達成するプラズマ処理装置を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to achieve a plasma processing in which an object to be processed (sample) is not damaged by plasma and achieves a high processing speed. Is to provide a device.

この発明の別の目的は、プラズマ処理の均一性や反応ガスの利用効率といった処理の質を高めることが可能なプラズマ処理装置を提供することである。   Another object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of improving processing quality such as uniformity of plasma processing and utilization efficiency of reaction gas.

この発明に従ったプラズマ処理装置は、電極ユニットと反応ガス供給部とを備える。電極ユニットは印加電極、絶縁体および接地電極を含む。印加電極にはプラズマを形成するために電源から電力が供給される。接地電極は、印加電極と絶縁体を挟んで対向する。反応ガス供給部は、プラズマによるプラズマ処理に用いられる反応ガスを、電極ユニットと被処理物との間の空間に供給する。ここで、被処理物は、電極ユニットと空間を隔てて対向するように保持される。被処理物において前記電極ユニットと対向する表面から印加電極までの最短距離である第１の距離が、被処理物の表面から接地電極までの最短距離である第２の距離より大きくなるように、印加電極および接地電極の配置は決定されている。   The plasma processing apparatus according to the present invention includes an electrode unit and a reactive gas supply unit. The electrode unit includes an application electrode, an insulator, and a ground electrode. Electric power is supplied to the application electrode from a power source to form plasma. The ground electrode is opposed to the application electrode with the insulator interposed therebetween. The reactive gas supply unit supplies a reactive gas used for plasma processing with plasma to a space between the electrode unit and the object to be processed. Here, the object to be processed is held so as to face the electrode unit across a space. In the workpiece, the first distance that is the shortest distance from the surface facing the electrode unit to the application electrode is larger than the second distance that is the shortest distance from the surface of the workpiece to the ground electrode. The arrangement of the application electrode and the ground electrode has been determined.

このようにすれば、印加電極に電力を供給したときに印加電極近傍で電界強度の高い電界を発生させることにより、分解度の高いプラズマを発生させた場合に、被処理物の近傍に形成される電界の電界強度を十分小さくできる。このため、被処理物の表面近傍でプラズマが発生するまでの電力を高くすることが出来、被処理物の表面を損傷することなく、より高い処理速度で処理を行なうことが出来る。また、印加電極から被処理物（試料）に向う強い電界は発生しない。このため、印加電極と試料とを繋ぐようなプラズマも発生しないので、このようなプラズマが被処理物に直接接触する事を防止できる。したがって、当該プラズマが被処理物に直接接触することにより被処理物が損傷を受ける事を防止できる。   In this way, when power is supplied to the application electrode, an electric field having a high electric field strength is generated in the vicinity of the application electrode. The electric field strength of the electric field to be sufficiently reduced For this reason, the electric power until plasma is generated in the vicinity of the surface of the workpiece can be increased, and the processing can be performed at a higher processing speed without damaging the surface of the workpiece. In addition, a strong electric field from the application electrode toward the object to be processed (sample) is not generated. For this reason, since the plasma which connects an applied electrode and a sample is not generated, it can prevent that such plasma contacts a processed material directly. Therefore, it is possible to prevent the object to be processed from being damaged when the plasma directly contacts the object to be processed.

また、本発明によるプラズマ処理装置では、被処理物から見て、印加電極を接地電極より相対的に離れた位置に配置することにより、電極ユニットと被処理物との間の空間において、印加電極と被処理物との間の空間の高さは、接地電極と被処理物との間の空間の高さより大きくなる。電極ユニットと被処理物との間の空間において、このような高さの異なる部分が存在する場合、当該空間に流速分布の不均一な反応ガスが流れると、高さの相対的に高い領域（印加電極と被処理物との間の領域：すなわち引込部）に反応ガスが流れこむ。そして当該引込部では、反応ガスの流速分布を均一化させる流れ（つまり、流速が早い部分から、流速が遅い部分に向かう反応ガスの流れ）が発生する。この結果、第１の距離と第２の距離とが等しいような場合（被処理物から見て印加電極と接地電極とが同一平面を構成するように、ほぼ同じ距離の位置に配置されている場合）と比較して、反応ガスの流速分布を均一化できる。このため、プラズマ処理の処理特性分布や処理速度分布などの均一性を高めることができる。また、上記引込部は印加電極の近傍であるため高い電界強度の電界が発生する。このため、当該引込部はプラズマが形成されている領域と重なる。したがって、プラズマが形成された部分において反応ガスの流速分布が均一化されるため、この点からもプラズマ処理の処理特性分布、処理速度分布などを均一化することができる。   Further, in the plasma processing apparatus according to the present invention, the application electrode is arranged in a space between the electrode unit and the object to be processed by disposing the application electrode at a position relatively distant from the ground electrode as viewed from the object to be processed. The height of the space between the workpiece and the workpiece is larger than the height of the space between the ground electrode and the workpiece. In the space between the electrode unit and the object to be processed, when such a portion having a different height exists, when a reaction gas having a non-uniform flow velocity distribution flows in the space, a region having a relatively high height ( The reaction gas flows into a region between the application electrode and the object to be processed (that is, the drawing portion). In the drawing portion, a flow that makes the flow velocity distribution of the reaction gas uniform (that is, a flow of the reaction gas from a portion having a high flow velocity toward a portion having a low flow velocity) is generated. As a result, when the first distance and the second distance are equal (the application electrode and the ground electrode are disposed at substantially the same distance so as to form the same plane when viewed from the object to be processed. Compared to the case), the flow velocity distribution of the reaction gas can be made uniform. For this reason, it is possible to improve the uniformity of the processing characteristic distribution and processing speed distribution of the plasma processing. In addition, since the lead-in portion is in the vicinity of the application electrode, an electric field having a high electric field strength is generated. For this reason, the said lead-in part overlaps with the area | region in which the plasma is formed. Therefore, since the flow velocity distribution of the reaction gas is made uniform in the portion where the plasma is formed, the processing characteristic distribution, the processing speed distribution, etc. of the plasma processing can be made uniform from this point.

また、プラズマが発生している上記引込部での印加電極と被処理物との間隔は周囲（接地電極が配置された部分）より広くなっているので、当該引込部のコンダクタンスは高くなる。このため、引込部は、より反応ガスが流れやすい流路となる。そのため、電極ユニットと被処理物との間の空間に供給された反応ガスは、プラズマが発生している印加電極の上記引込部に集合することになる。この結果、印加電極の引込部が形成されない場合（第１の距離と第２の距離とが等しいような場合）に比べて、プラズマ中をより多くの反応ガスが流れることになる。したがって、反応ガスの利用効率を増加させる事が出来る。このように、上記プラズマ処理装置では、プラズマ処理の均一性や反応ガスの利用効率など、プラズマ処理の質を高めることができる。   Further, since the gap between the application electrode and the object to be processed in the drawing portion where the plasma is generated is wider than the surroundings (the portion where the ground electrode is disposed), the conductance of the drawing portion becomes high. For this reason, a drawing-in part turns into a flow path where a reactive gas flows more easily. Therefore, the reaction gas supplied to the space between the electrode unit and the object to be processed gathers in the drawing portion of the application electrode where plasma is generated. As a result, more reactive gas flows in the plasma than when the drawing-in portion of the application electrode is not formed (when the first distance is equal to the second distance). Therefore, the utilization efficiency of the reaction gas can be increased. As described above, the plasma processing apparatus can improve the quality of the plasma processing such as the uniformity of the plasma processing and the utilization efficiency of the reaction gas.

上記プラズマ処理装置において、接地電極は、被処理物と対向する被処理物側表面を有していてもよい。この被処理物側表面は、被処理物の上記表面とほぼ平行な方向に延びていてもよい。接地電極の被処理物側表面には複数の開口部が形成されていてもよい。印加電極は、接地電極における複数の開口部のそれぞれの内部において、絶縁体を介して開口部の側壁と対向するように配置された突出部を含んでもよい。被処理物の表面から突出部までの最短距離である上記第１の距離が、被処理物の表面から接地電極の被処理物側表面までの最短距離である上記第２の距離より大きくなるように、突出部は被処理物側表面より開口部の内部に向けて後退した位置に配置されることが好ましい。複数の開口部は、電極ユニットと被処理物との間の空間において反応ガスの流れる方向に対して交差する方向に延びるように形成されることが好ましい。また、複数の開口部は、互いに平行に延びるように形成されることが好ましい。   In the plasma processing apparatus, the ground electrode may have a workpiece side surface facing the workpiece. The workpiece side surface may extend in a direction substantially parallel to the surface of the workpiece. A plurality of openings may be formed on the surface of the ground electrode on the workpiece side. The application electrode may include a protrusion that is disposed inside each of the plurality of openings in the ground electrode so as to face the side wall of the opening via an insulator. The first distance, which is the shortest distance from the surface of the workpiece to the protruding portion, is larger than the second distance, which is the shortest distance from the surface of the workpiece to the workpiece-side surface of the ground electrode. In addition, it is preferable that the protrusion is disposed at a position retracted from the surface on the workpiece side toward the inside of the opening. The plurality of openings are preferably formed to extend in a direction intersecting the direction in which the reaction gas flows in the space between the electrode unit and the object to be processed. The plurality of openings are preferably formed so as to extend in parallel to each other.

この場合、接地電極の複数の開口部の内部に、後退した状態で印加電極の突出部を配置することにより、当該開口部において印加電極の上記引込部を容易に形成することができる。また、当該引込部となる複数の開口部を、反応ガスの流れる方向に対して交差する方向に、互いに平行に延びるように配置するので、電極ユニットと被処理物との間の空間を流れる反応ガスが、１つだけの開口部（引込部）ではなく、複数の開口部（引込部）に流れ込む（引込部への流れ込みを複数回繰返す）ことになる。この結果、複数の引込部において繰返し流速分布が均一化されることになるので、プラズマ処理の処理特性分布、処理速度分布などをより均一化することができる。また、引込部はプラズマが形成されたプラズマ処理を行なう領域でもあるため、反応ガスを複数のプラズマに供給することになる。この結果、反応ガスの利用効率を向上させることができる。   In this case, by arranging the projecting portion of the application electrode in a retracted state inside the plurality of openings of the ground electrode, the drawing-in portion of the application electrode can be easily formed in the opening. In addition, since the plurality of openings serving as the drawing-in portions are arranged so as to extend in parallel to each other in a direction intersecting with the direction in which the reaction gas flows, the reaction flowing in the space between the electrode unit and the object to be processed The gas flows into a plurality of openings (drawing portions) instead of only one opening (drawing portion) (the flow into the drawing portion is repeated a plurality of times). As a result, the flow velocity distribution is repeatedly made uniform in the plurality of lead-in portions, so that the plasma processing characteristic distribution, the processing speed distribution, and the like can be made more uniform. Further, since the drawing portion is also a region where plasma processing is performed in which plasma is formed, the reactive gas is supplied to a plurality of plasmas. As a result, the utilization efficiency of the reaction gas can be improved.

上記プラズマ処理装置において、反応ガスの流れる方向に対して、開口部の延びる方向の成す角度をθ、開口部の延びる方向における開口部の長さをＬ、反応ガスの流れる方向に対して垂直な方向における、複数の開口部のうちの隣接する２つの開口部の間の距離をＷとした場合、Ｌ×ｓｉｎθ＞Ｗという関係式を満足するように、開口部の配置および形状を決定することが好ましい。   In the above plasma processing apparatus, the angle formed by the direction in which the opening extends is θ, the length of the opening in the direction in which the opening extends is L, and the direction perpendicular to the direction in which the reaction gas flows. When the distance between two adjacent openings in the direction is W, the arrangement and shape of the openings are determined so as to satisfy the relational expression L × sin θ> W. Is preferred.

この場合、反応ガスの流れる方向から見て、開口部（引込部）を通過せずに電極ユニットと被処理物との間の空間を流れるような流通経路を無くすことができる。このため、反応ガスは、かならずいずれかの開口部（引込部）に流れ込むことになる。このため、反応ガスの流速分布の均一化を確実に行なうことができる。したがって、プラズマ処理の処理特性分布、処理速度分布などをより均一化することができる。また同時に、被処理物の表面は、必ずいずれかの開口部直下、すなわちプラズマ発生部の直下を通ることになり、プラズマ発生部の直下を通過せずに加工されない被処理物（被加工物）の表面部分が発生せず、加工量分布を均一化することが出来る。   In this case, when viewed from the direction in which the reaction gas flows, it is possible to eliminate a flow path that flows through the space between the electrode unit and the object to be processed without passing through the opening (drawing portion). For this reason, the reaction gas always flows into one of the openings (withdrawal portions). For this reason, the flow velocity distribution of the reaction gas can be made uniform. Therefore, the processing characteristic distribution, processing speed distribution, etc. of the plasma processing can be made more uniform. At the same time, the surface of the workpiece always passes directly under any of the openings, that is, directly under the plasma generation portion, and does not pass through the plasma generation portion and is not processed (workpiece). No surface portion is generated, and the processing amount distribution can be made uniform.

上記プラズマ処理装置では、反応ガスの流れる方向に対して、開口部の延びる方向の成す角度が９０°であってもよい。この場合、電極ユニットと被処理物との間の空間を流れる反応ガスは、形成された開口部（引込部）の全てを通過することになる。このため、反応ガスの流速分布の均一化を確実に行なうことができる。したがって、プラズマ処理の処理特性分布、処理速度分布などをより均一化することができる。また、形成された全ての開口部（引込部）に反応ガスを順次送り込むことになるので、反応ガスの利用効率も向上させることができる。   In the plasma processing apparatus, the angle formed by the direction in which the opening extends may be 90 ° with respect to the direction in which the reaction gas flows. In this case, the reaction gas flowing through the space between the electrode unit and the object to be processed passes through all the formed openings (withdrawals). For this reason, the flow velocity distribution of the reaction gas can be made uniform. Therefore, the processing characteristic distribution, processing speed distribution, etc. of the plasma processing can be made more uniform. In addition, since the reaction gas is sequentially fed into all the formed openings (withdrawals), the utilization efficiency of the reaction gas can be improved.

この発明に従ったプラズマ処理装置は、電極ユニットと反応ガス供給部とを備える。電極ユニットは印加電極、絶縁体および接地電極を含む。印加電極には、プラズマを形成するために電源から電力が供給される。接地電極は、印加電極と絶縁体を挟んで対向する。反応ガス供給部は、プラズマによるプラズマ処理に用いられる反応ガスを、電極ユニットと被処理物との間の空間に供給する。ここで、被処理物は、電極ユニットと空間を隔てて対向するように保持される。接地電極は、被処理物と対向する被処理物側表面を有する。被処理物側表面は、被処理物の上記表面とほぼ平行な方向に延びる。接地電極の被処理物側表面には開口部が形成されている。印加電極は、接地電極における開口部の内部において、絶縁体を介して開口部の対向する側壁に挟まれるように配置される突出部を含む。この突出部は、被処理物側に向かうにつれて幅が狭くなる断面形状を有する。突出部での上記断面形状を示す断面と同じ断面において、接地電極における開口部の対向する側壁の間の距離が、突出部の表面に沿って被処理物側に向かうにつれて狭くなるように、開口部は形成されている。被処理物において電極ユニットと対向する表面から突出部までの最短距離である第１の距離が、被処理物の表面から接地電極の被処理物側表面までの最短距離である第２の距離と同じになるように、または第１の距離が第２の距離より大きくなるように、印加電極および接地電極の配置が決定されている。   The plasma processing apparatus according to the present invention includes an electrode unit and a reactive gas supply unit. The electrode unit includes an application electrode, an insulator, and a ground electrode. Electric power is supplied to the application electrode from a power source in order to form plasma. The ground electrode is opposed to the application electrode with the insulator interposed therebetween. The reactive gas supply unit supplies a reactive gas used for plasma processing with plasma to a space between the electrode unit and the object to be processed. Here, the object to be processed is held so as to face the electrode unit across a space. The ground electrode has an object-side surface that faces the object to be processed. The workpiece side surface extends in a direction substantially parallel to the surface of the workpiece. An opening is formed on the surface of the ground electrode on the workpiece side. The application electrode includes a protrusion that is disposed inside the opening of the ground electrode so as to be sandwiched between opposing sidewalls of the opening via an insulator. This protrusion has a cross-sectional shape whose width becomes narrower toward the object to be processed. In the same cross section as the cross section showing the above cross-sectional shape at the protrusion, the opening is formed such that the distance between the opposing side walls of the opening in the ground electrode becomes narrower toward the object to be processed along the surface of the protrusion. The part is formed. A first distance that is the shortest distance from the surface facing the electrode unit to the protrusion in the workpiece is a second distance that is the shortest distance from the surface of the workpiece to the workpiece-side surface of the ground electrode; The arrangement of the application electrode and the ground electrode is determined so as to be the same or so that the first distance is larger than the second distance.

このようにすれば、実験的に印加電極から被処理物へ向かう強い電界強度の電界が形成され難いことを発明者は見出した。つまり、上述のように印加電極の突出部をいわゆる楔形にし、接地電極の開口部の側壁も、当該突出部の表面に沿って傾斜させることで、被処理物の表面近傍に発生する電界の電界強度を下げることができる。この結果、被処理物の表面近傍において、高い電界強度に起因するプラズマの発生を抑制することができる。したがって、被処理物表面近傍にプラズマが発生し被処理物表面を損傷するまでを電極ユニットへの投入電力の上限とすると、前記投入電力の上限が大きくなり、被処理物を損傷せずより高い処理速度を達成するプラズマ処理装置を実現することが出来る。   In this way, the inventor has found that it is difficult to form an electric field having a strong electric field strength from the applied electrode to the object to be processed experimentally. That is, as described above, the protruding portion of the application electrode is formed into a so-called wedge shape, and the side wall of the opening portion of the ground electrode is inclined along the surface of the protruding portion, so that the electric field generated in the vicinity of the surface of the object to be processed. The strength can be lowered. As a result, generation of plasma due to high electric field strength can be suppressed in the vicinity of the surface of the workpiece. Accordingly, if the upper limit of the input power to the electrode unit is the time until plasma is generated near the surface of the object to be processed and the surface of the object to be processed is damaged, the upper limit of the input power increases, and the object to be processed is not damaged. A plasma processing apparatus that achieves a processing speed can be realized.

上記プラズマ処理装置において、第１の距離をＨ１、開口部の内部における側壁と突出部との間の距離をＨ２、開口部の内部に配置された絶縁体の比誘電率をεrとした場合、Ｈ１／（Ｈ２／εr）＞２４．６４という関係を満足するように、前記電極ユニットは構成されていてもよい。この場合、被処理物の表面近傍での電界について、電界強度を十分小さくすることができる。このため、被処理物の表面近傍でのプラズマの発生を抑制できる。この結果、同様に被処理物表面近傍にプラズマが発生し被処理物表面を損傷するまでを電極ユニットへの投入電力の上限とすると、前記投入電力の上限が大きくなり、被処理物を損傷せずより高い処理速度を達成するプラズマ処理装置を実現することが出来る。 In the above plasma processing apparatus, when the first distance is H1, the distance between the side wall and the protrusion inside the opening is H2, and the relative permittivity of the insulator disposed inside the opening is ε r , H1 / (H2 / ε r )> 24.64, the electrode unit may be configured. In this case, the electric field strength can be sufficiently reduced with respect to the electric field in the vicinity of the surface of the workpiece. For this reason, generation | occurrence | production of the plasma in the surface vicinity of a to-be-processed object can be suppressed. As a result, if the upper limit of the input power to the electrode unit is the same until plasma is generated in the vicinity of the surface of the workpiece and the surface of the workpiece is damaged, the upper limit of the input power is increased and the workpiece is damaged. Therefore, it is possible to realize a plasma processing apparatus that achieves a higher processing speed.

上記プラズマ処理装置では、電極ユニットにおいて、印加電極に電力が供給されたとき、印加電極と接地電極との間に電力伝達線路が形成されることが好ましい。電極ユニットにおいて被処理物と対向する面において、電力伝達線路の開放端が形成されるとともに、開放端において発生する電界によりプラズマが発生するように、前記電極ユニットは構成されていてもよい。この場合、電極ユニットと被処理物との間の空間（反応ガスが流通する空間）においてプラズマを確実に発生させることができる。このため、プラズマ処理を効率的に実施できる。   In the plasma processing apparatus, when power is supplied to the application electrode in the electrode unit, a power transmission line is preferably formed between the application electrode and the ground electrode. The electrode unit may be configured such that an open end of the power transmission line is formed on a surface of the electrode unit facing the object to be processed, and plasma is generated by an electric field generated at the open end. In this case, plasma can be reliably generated in the space between the electrode unit and the object to be processed (the space in which the reaction gas flows). For this reason, plasma processing can be implemented efficiently.

上記プラズマ処理装置において、反応ガス供給部は、開放端から離れた位置において、電極ユニットと被処理物との間の空間に反応ガスを供給するため、接地電極に形成された反応ガス供給口を含んでいてもよい。この場合、反応ガス供給口の近傍では、反応ガスの流れに乱れ（流速分布の不均一や乱流の発生など）がある。そして、そのような流れに乱れのある反応ガスをプラズマに供給してプラズマ処理を実施すると、プラズマ処理の処理特性や処理速度などに不均一が発生し、処理品質が低下する恐れがある。そこで、上述のようにプラズマが形成される領域である開放端から離れた位置に反応ガス供給口を配置すれば、その反応ガス供給口から開放端（プラズマが形成される領域）にまで反応ガスが流通する過程で、反応ガスの流れの乱れが小さくなる。この結果、前記乱れによる処理特性不均一化、処理速度の不均一化を防止できる。   In the plasma processing apparatus, the reactive gas supply unit is configured to provide a reactive gas supply port formed in the ground electrode in order to supply the reactive gas to the space between the electrode unit and the object to be processed at a position away from the open end. May be included. In this case, in the vicinity of the reaction gas supply port, there is a turbulence in the flow of the reaction gas (nonuniform flow velocity distribution, turbulent flow, etc.) When the plasma processing is performed by supplying the reaction gas having such a turbulent flow to the plasma, the processing characteristics and processing speed of the plasma processing may be uneven and the processing quality may be deteriorated. Therefore, if the reactive gas supply port is disposed at a position away from the open end, which is the region where plasma is formed as described above, the reactive gas extends from the reactive gas supply port to the open end (region where plasma is formed). In the process of circulation, the disturbance of the flow of the reaction gas is reduced. As a result, non-uniform processing characteristics and non-uniform processing speed due to the disturbance can be prevented.

上記プラズマ処理装置では、上記第１の距離を規定する、印加電極と被処理物とのそれぞれにおける最近接点を結ぶ線分上において、印加電極に電力を供給することにより形成される電界の最も高い電界強度をＥp、最も低い電界強度をＥsとした場合、Ｅp／Ｅs＞１１．８という条件を満足するように、電極ユニットが構成されていてもよい。 In the plasma processing apparatus, the highest electric field formed by supplying power to the application electrode on the line segment that connects the closest points of the application electrode and the object to be processed, which defines the first distance. When the electric field strength is E p and the lowest electric field strength is E s , the electrode unit may be configured to satisfy the condition of E p / E s > 11.8.

この場合、印加電極に大きな電力を供給して分解度の高いプラズマを発生させても、被処理物の近傍では電界強度が十分小さくなるため、被処理物の近傍におけるプラズマの発生を抑制できる。この結果、同様に被処理物表面近傍にプラズマが発生し被処理物表面を損傷するまでを電極ユニットへの投入電力の上限とすると、前記投入電力の上限が大きくなり、被処理物を損傷せずより高い処理速度を達成するプラズマ処理装置を実現することが出来る。   In this case, even when large power is supplied to the application electrode to generate plasma with high resolution, the electric field strength is sufficiently small in the vicinity of the object to be processed, so that generation of plasma in the vicinity of the object to be processed can be suppressed. As a result, if the upper limit of the input power to the electrode unit is the same until plasma is generated in the vicinity of the surface of the workpiece and the surface of the workpiece is damaged, the upper limit of the input power is increased and the workpiece is damaged. Therefore, it is possible to realize a plasma processing apparatus that achieves a higher processing speed.

このように、本発明によれば、印加電極に大きな電力を供給して分解度の高いプラズマを発生させても、被処理物の近傍では電界強度が十分小さくなるため、被処理物の近傍におけるプラズマの発生を抑制できる。この結果、同様に被処理物表面近傍にプラズマが発生し被処理物表面を損傷するまでを電極ユニットへの投入電力の上限とすると、前記投入電力の上限が大きくなり、被処理物を損傷せずより高い処理速度を達成するプラズマ処理装置を実現することが出来る。   As described above, according to the present invention, even when large power is supplied to the application electrode to generate plasma with high resolution, the electric field strength is sufficiently small in the vicinity of the object to be processed. Generation of plasma can be suppressed. As a result, if the upper limit of the input power to the electrode unit is the same until plasma is generated in the vicinity of the surface of the workpiece and the surface of the workpiece is damaged, the upper limit of the input power is increased and the workpiece is damaged. Therefore, it is possible to realize a plasma processing apparatus that achieves a higher processing speed.

また、プラズマ処理の均一性や反応ガスの利用効率など、プラズマ処理の質を高めることができる。   Further, the quality of the plasma processing such as the uniformity of the plasma processing and the utilization efficiency of the reaction gas can be improved.

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

（実施の形態１）
図１は、本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態１を示す断面模式図である。図２は、図１に示した線分ＩＩ−ＩＩにおける断面模式図である。図３は、図１に示したプラズマ処理装置の電極ユニットの下面を示す模式図である。図４は、図１に示したプラズマ処理装置における電極ユニットの部分拡大断面模式図である。図１〜図４を参照して、本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態１を説明する。なお、図１は図２に示した線分Ｉ−Ｉにおける断面模式図に対応する。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic sectional view showing Embodiment 1 of a plasma processing apparatus according to the present invention. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II shown in FIG. FIG. 3 is a schematic view showing the lower surface of the electrode unit of the plasma processing apparatus shown in FIG. 4 is a partially enlarged schematic cross-sectional view of an electrode unit in the plasma processing apparatus shown in FIG. A first embodiment of a plasma processing apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 corresponds to a schematic cross-sectional view taken along line I-I shown in FIG.

図１に示すように、本発明によるプラズマ処理装置は、被処理物である試料６の表面に対向するように配置される電極ユニット１１を備える。なお、本発明によるプラズマ処理装置は、プラズマを用いた処理を行なう装置であって、たとえば、エッチング装置、アッシング装置、成膜装置などとして用いることができる。電極ユニット１１は、内側電極１と、この内側電極１の周囲に配置された絶縁体２と、絶縁体２の周囲に配置された外側電極３とを備える。外側電極３には、電極ユニット１１と試料６との間において発生するプラズマを用いた処理に用いられる反応ガスを、電極ユニット１１と試料６との間の空間に供給するための反応ガス供給路５２が形成されている。反応ガス供給路５２は、外側電極３の下面に形成された反応ガス供給口５に接続されている。なお、反応ガス供給路５２は図示しない反応ガスタンクや流量調整装置などに接続されている。矢印５３に示したように、反応ガス供給路５２中を流れる反応ガスは、反応ガス供給口５を介して電極ユニット１１と試料６との間の空間に供給される。供給された反応ガスは、矢印１２に示すように試料６と電極ユニット１１との間の空間を流通する。   As shown in FIG. 1, the plasma processing apparatus according to the present invention includes an electrode unit 11 disposed so as to face the surface of a sample 6 that is an object to be processed. The plasma processing apparatus according to the present invention is an apparatus that performs processing using plasma, and can be used as, for example, an etching apparatus, an ashing apparatus, a film forming apparatus, or the like. The electrode unit 11 includes an inner electrode 1, an insulator 2 disposed around the inner electrode 1, and an outer electrode 3 disposed around the insulator 2. The outer electrode 3 has a reaction gas supply path for supplying a reaction gas used for processing using plasma generated between the electrode unit 11 and the sample 6 to a space between the electrode unit 11 and the sample 6. 52 is formed. The reactive gas supply path 52 is connected to a reactive gas supply port 5 formed on the lower surface of the outer electrode 3. The reactive gas supply path 52 is connected to a reactive gas tank, a flow rate adjusting device, and the like (not shown). As indicated by the arrow 53, the reaction gas flowing in the reaction gas supply path 52 is supplied to the space between the electrode unit 11 and the sample 6 through the reaction gas supply port 5. The supplied reaction gas flows through the space between the sample 6 and the electrode unit 11 as indicated by an arrow 12.

そして、外側電極３においては、内側電極１から見て反応ガス供給路５２が形成された側とは反対側において、反応ガス排気路５１が形成されている。この反応ガス排気路５１は、外側電極３の下面に形成された反応ガス排気口４に接続されている。そして、この反応ガス排気口４から、矢印５４に示すように反応ガス排気路５１を介して反応ガスが電極ユニット１１と試料６との間の空間から排出される。なお、反応ガス排気路５１は図示しない排気ポンプやフィルタなどと接続されている。   In the outer electrode 3, a reaction gas exhaust path 51 is formed on the side opposite to the side where the reaction gas supply path 52 is formed as viewed from the inner electrode 1. The reaction gas exhaust path 51 is connected to a reaction gas exhaust port 4 formed on the lower surface of the outer electrode 3. Then, the reaction gas is discharged from the space between the electrode unit 11 and the sample 6 from the reaction gas exhaust port 4 through the reaction gas exhaust path 51 as indicated by an arrow 54. The reactive gas exhaust path 51 is connected to an exhaust pump, a filter, etc. (not shown).

外側電極３の下面には、内側電極１が位置する領域に開口部４９が形成されている。また、外側電極３の下面からこの開口部４９の側壁４６を介して外側電極３の内周面上にまで延在するように外側電極保護膜８が形成されている。また、この開口部４９は、外側電極３の下部表面に向かうにつれてその幅が狭くなるように形成されている。また、内側電極１の先端部５７は、開口部４９の内部に侵入した状態で配置されている。この先端部５７は、試料６により近い先端側（下端側）に向かうほどその幅が狭くなるような、いわゆる楔型の形状となっている。そして、この内側電極１の先端部５７表面には内側電極保護膜７が形成されている。試料６の表面から外側電極３の下部表面４７までの間の距離は、図４に示すように距離Ｇとなっている。また、外側電極３の下部表面４７から見て、内側電極１の先端部５７の最下点５８は、図４に示すように距離Ａだけ上方へ（外側電極３の内側へ）引込まれた状態となっている。この結果、開口部４９には引込部５６が形成される。また、内側電極１と外側電極３とはそれぞれ電源１３に接続されている。なお、外側電極３は接地されている。   An opening 49 is formed on the lower surface of the outer electrode 3 in a region where the inner electrode 1 is located. The outer electrode protective film 8 is formed so as to extend from the lower surface of the outer electrode 3 to the inner peripheral surface of the outer electrode 3 through the side wall 46 of the opening 49. Further, the opening 49 is formed so that its width becomes narrower toward the lower surface of the outer electrode 3. Further, the distal end portion 57 of the inner electrode 1 is disposed in a state of entering the opening 49. The tip portion 57 has a so-called wedge shape in which the width thereof becomes narrower toward the tip side (lower end side) closer to the sample 6. An inner electrode protective film 7 is formed on the surface of the tip portion 57 of the inner electrode 1. The distance between the surface of the sample 6 and the lower surface 47 of the outer electrode 3 is a distance G as shown in FIG. Further, when viewed from the lower surface 47 of the outer electrode 3, the lowest point 58 of the tip portion 57 of the inner electrode 1 is drawn upward (to the inner side of the outer electrode 3) by a distance A as shown in FIG. It has become. As a result, a lead-in portion 56 is formed in the opening 49. The inner electrode 1 and the outer electrode 3 are each connected to a power source 13. The outer electrode 3 is grounded.

図２からもわかるように、反応ガス供給路５２および反応ガス排気路５１の断面形状（平面形状）は細長い長方形状である。また、外側電極３に形成された開口部４９、および内側電極１の先端部５７の断面形状（平面形状）も、細長い長方形状である。反応ガス供給路５２および反応ガス排気路５１の長方形状である断面形状の長軸方向は、外側電極３に形成された開口部４９、および内側電極１の先端部５７の長方形状である断面形状の長軸方向とほぼ同じ方向となっている。また、図３に示すように、外側電極３の開口部４９において、内側電極１の先端部５７表面に形成された内側電極保護膜７が露出する引込部５６も、その平面形状は長方形状であり、長軸を有する。そして、反応ガス排気口４および反応ガス供給口５の長方形状である平面形状における長軸と、引込部５６の長方形状である平面形状の長軸とは、ほぼ同じ方向に延びる。   As can be seen from FIG. 2, the cross-sectional shapes (planar shapes) of the reactive gas supply path 52 and the reactive gas exhaust path 51 are elongated rectangular shapes. In addition, the cross-sectional shape (planar shape) of the opening 49 formed in the outer electrode 3 and the tip portion 57 of the inner electrode 1 is also an elongated rectangular shape. The major axis direction of the rectangular cross-sectional shape of the reactive gas supply path 52 and the reactive gas exhaust path 51 is a rectangular cross-sectional shape of the opening 49 formed in the outer electrode 3 and the distal end portion 57 of the inner electrode 1. The direction is substantially the same as the major axis direction. Further, as shown in FIG. 3, the planar shape of the lead-in portion 56 where the inner electrode protective film 7 formed on the surface of the tip portion 57 of the inner electrode 1 is exposed in the opening 49 of the outer electrode 3 is also rectangular. Yes, it has a long axis. And the long axis in the planar shape which is the rectangular shape of the reactive gas exhaust port 4 and the reactive gas supply port 5 and the long axis of the planar shape which is the rectangular shape of the drawing-in portion 56 extend in substantially the same direction.

次に、図１〜図４に示したプラズマ処理装置の動作を簡単に説明する。まず、電極ユニット１１と試料６とは、所定の気体雰囲気内に配置される。次に、既に述べたように電極ユニット１１は試料６に対して、外側電極３と試料６との間の距離Ｇを調整可能なように相対移動が可能となっている。また、電極ユニット１１は、試料６に対して、上述した距離Ｇを維持したまま、試料６の表面に対して平行な方向に移動可能となっている。   Next, the operation of the plasma processing apparatus shown in FIGS. 1 to 4 will be briefly described. First, the electrode unit 11 and the sample 6 are disposed in a predetermined gas atmosphere. Next, as described above, the electrode unit 11 can move relative to the sample 6 so that the distance G between the outer electrode 3 and the sample 6 can be adjusted. Further, the electrode unit 11 is movable with respect to the sample 6 in a direction parallel to the surface of the sample 6 while maintaining the above-described distance G.

そして、図１に示すように試料６の上部表面上に電極ユニット１１を配置した状態で、矢印５３に示すように、反応ガス供給路５２および反応ガス供給口５を介して所望の反応ガスを試料６と電極ユニット１１との間の空間に供給する。一方、反応ガス排気口４および反応ガス排気路５１を介して試料６と電極ユニット１１との間の空間から反応ガスを含むガスの排気を行なう。この結果、試料６と電極ユニット１１との間の空間（反応ガス流路）においては、矢印１２に示す方向に反応ガスの流れが形成される。   Then, with the electrode unit 11 disposed on the upper surface of the sample 6 as shown in FIG. 1, as shown by an arrow 53, a desired reaction gas is supplied via the reaction gas supply path 52 and the reaction gas supply port 5. It supplies to the space between the sample 6 and the electrode unit 11. On the other hand, the gas containing the reactive gas is exhausted from the space between the sample 6 and the electrode unit 11 through the reactive gas exhaust port 4 and the reactive gas exhaust path 51. As a result, in the space (reactive gas flow path) between the sample 6 and the electrode unit 11, a reactive gas flow is formed in the direction indicated by the arrow 12.

また、図１に示すように、内側電極１は電源１３に接続されている。また、外側電極３も電源１３に接続されるとともに接地されている。内側電極１と外側電極３に挟まれる絶縁体２、絶縁体からなる内側電極保護膜７および外側電極保護膜８の部分には電力伝達線路が形成される。この電力伝達線路は、内側電極１と外側電極３とが試料６と対向する部分（引込部５６の内部）において開放端となって終端する。この結果、図１に示した反応ガス供給口５とは離れた位置（引込部５６の内部）に、図４に示すように電力伝達線路開放端１０が形成されることになる。そして、電源１３において発生した電力は、内側電極１と外側電極３との間に形成される電力伝達線路を通じて電力伝達線路開放端１０にまで達する。この結果、電力伝達線路開放端１０の近傍においては高い電界強度を示す電界が発生する。このようにして、高い電界強度を示す電界が発生することにより、電力伝達線路開放端１０の近傍に（つまり引込部５６の内部において）局所的なプラズマ９が発生する。そして、図１の矢印１２に示した反応ガス流によってプラズマ９中に反応ガスが供給される。この結果、プラズマ９中で活性種が発生する。そして、この活性種により、試料６表面の加工、あるいは試料６表面への成膜、表面処理等の処理を行なうことができる。   Further, as shown in FIG. 1, the inner electrode 1 is connected to a power source 13. The outer electrode 3 is also connected to the power source 13 and grounded. A power transmission line is formed in the insulator 2 sandwiched between the inner electrode 1 and the outer electrode 3, the inner electrode protective film 7 made of the insulator, and the outer electrode protective film 8. This power transmission line terminates as an open end in a portion where the inner electrode 1 and the outer electrode 3 face the sample 6 (inside the lead-in portion 56). As a result, the power transmission line open end 10 is formed as shown in FIG. 4 at a position away from the reaction gas supply port 5 shown in FIG. The electric power generated in the power supply 13 reaches the power transmission line open end 10 through the power transmission line formed between the inner electrode 1 and the outer electrode 3. As a result, an electric field having a high electric field strength is generated in the vicinity of the open end 10 of the power transmission line. In this way, when an electric field showing a high electric field strength is generated, local plasma 9 is generated in the vicinity of the open end 10 of the power transmission line (that is, inside the lead-in portion 56). Then, the reactive gas is supplied into the plasma 9 by the reactive gas flow indicated by the arrow 12 in FIG. As a result, active species are generated in the plasma 9. Then, with this active species, processing of the surface of the sample 6 or processing such as film formation on the surface of the sample 6 and surface treatment can be performed.

図１〜図４に示したプラズマ処理装置の電極ユニット１１において、本発明の効果を確認するため、内側電極１と外側電極３に電源１３を接続して電力を供給した場合に発生する電磁界分布をシミュレーション計算により求めた。なお、用いた解析用のソフトは、アンソフト社（登録商標）製の高周波電磁界解析ソフトであるＨＦＳＳ（登録商標）のバージョン９．１を用いた。収束条件としては、ΔＥ＝０．００００１という条件を用い、メッシュは自動メッシュ生成により生成されたものを用いた。また、シミュレーション計算の条件として、内側電極１と外側電極３とは完全導体とした。そして、図４に示した内側電極１と外側電極３との間の距離Ｈは３．０ｍｍとし、外側電極３の下部表面４７と試料６の上部表面との間の距離Ｇを５．５ｍｍとした。また、内側電極１の先端部５７の最下点５８と外側電極３の下部表面４７との間の距離Ａを２．２ｍｍとした。また、絶縁体であるセラミックからなる内側電極保護膜７および外側電極保護膜８の材質を、比誘電率εr＝９．６、誘電正接ｔａｎδ＝０．００６のアルミナとした。そして、内側電極１に周波数ｆ＝１３．５６（ＭＨｚ）の高周波電力を印加した。このとき、内側電極１が外側電極３に対して１（Ｖ）だけ高電位になるように設定した。 In the electrode unit 11 of the plasma processing apparatus shown in FIGS. 1 to 4, in order to confirm the effect of the present invention, an electromagnetic field generated when power is supplied by connecting the power source 13 to the inner electrode 1 and the outer electrode 3. The distribution was obtained by simulation calculation. As the analysis software used, version 9.1 of HFSS (registered trademark), which is a high-frequency electromagnetic field analysis software manufactured by Ansoft (registered trademark), was used. As a convergence condition, a condition of ΔE = 0.00001 was used, and a mesh generated by automatic mesh generation was used. In addition, as a condition for the simulation calculation, the inner electrode 1 and the outer electrode 3 are perfect conductors. The distance H between the inner electrode 1 and the outer electrode 3 shown in FIG. 4 is 3.0 mm, and the distance G between the lower surface 47 of the outer electrode 3 and the upper surface of the sample 6 is 5.5 mm. did. Further, the distance A between the lowest point 58 of the front end portion 57 of the inner electrode 1 and the lower surface 47 of the outer electrode 3 was set to 2.2 mm. The material of the inner electrode protective film 7 and the outer electrode protective film 8 made of ceramic as an insulator was alumina having a relative dielectric constant ε r = 9.6 and a dielectric loss tangent tan δ = 0.006. Then, high frequency power having a frequency f = 13.56 (MHz) was applied to the inner electrode 1. At this time, the inner electrode 1 was set to have a higher potential than the outer electrode 3 by 1 (V).

このような条件でシミュレーション計算を行なった結果、電力伝達線路開放端１０の近傍には高い電界強度の電界（高電界とも言う）が発生することがわかった。たとえば、内側電極１の先端部５７の最下点５８を通り、試料６の上部表面に対する角度が垂直となるような線分６０を仮定する。この線分６０上において、内側電極１の先端部５７近傍の領域６１で発生する電界の電界強度は４１３（Ｖ／ｍ）となった。一方、発生する電界の電界強度の値は、電力伝達線路開放端１０から離れるに従い急激に低下する。そして、上述した線分６０と試料６の上部表面とが交差する電極直下の地点５９近傍、すなわち試料６の表面近傍の領域６２では、発生する電界の電界強度が３５（Ｖ／ｍ）にまで低下していた。さらに、内側電極１の真下では、内側電極１から試料６に向かう高い電界強度の電界（強い電界）が発生していないことがわかった。   As a result of performing simulation calculation under such conditions, it was found that an electric field having a high electric field strength (also referred to as a high electric field) is generated in the vicinity of the open end 10 of the power transmission line. For example, a line segment 60 that passes through the lowest point 58 of the front end portion 57 of the inner electrode 1 and that is perpendicular to the upper surface of the sample 6 is assumed. On this line segment 60, the electric field strength of the electric field generated in the region 61 in the vicinity of the tip 57 of the inner electrode 1 was 413 (V / m). On the other hand, the value of the electric field strength of the generated electric field rapidly decreases as the distance from the open end 10 of the power transmission line increases. In the vicinity of the point 59 immediately below the electrode where the line segment 60 and the upper surface of the sample 6 intersect, that is, in the region 62 near the surface of the sample 6, the electric field strength of the generated electric field reaches 35 (V / m). It was falling. Further, it was found that an electric field having a high electric field strength (strong electric field) from the inner electrode 1 toward the sample 6 was not generated directly under the inner electrode 1.

このように、電力伝達線路開放端１０近傍では高い電界強度の電界が発生するが、電力伝達線路開放端１０から離れるに従って形成される電界の電界強度は低下する。このため、内側電極１および外側電極３に大きな電力を投入すると、電力伝達線路開放端１０の近傍では分解度の高いプラズマ９が発生する一方、試料６の近傍（領域６２）においては形成される電界の電界強度が低いためにプラズマが発生しない。このため、試料６の表面にプラズマ９が直接接触することはない。この結果、試料６の表面がプラズマによって損傷を受けることがない。また、内側電極１から試料６に向かう強い電界が発生しないので、内側電極１と試料６との間を繋ぐようなプラズマも発生しない。このため、このようなプラズマに起因して試料６の表面に損傷が発生することを防止できる。   As described above, an electric field having a high electric field strength is generated in the vicinity of the open end 10 of the power transmission line, but the electric field strength of the electric field formed as the distance from the open end 10 of the power transfer line decreases. For this reason, when large electric power is applied to the inner electrode 1 and the outer electrode 3, plasma 9 having high resolution is generated in the vicinity of the open end 10 of the power transmission line, while it is formed in the vicinity of the sample 6 (region 62). Plasma is not generated because the electric field strength of the electric field is low. For this reason, the plasma 9 does not directly contact the surface of the sample 6. As a result, the surface of the sample 6 is not damaged by the plasma. Further, since a strong electric field from the inner electrode 1 toward the sample 6 is not generated, plasma that connects the inner electrode 1 and the sample 6 is not generated. For this reason, it is possible to prevent the surface of the sample 6 from being damaged due to such plasma.

次に、上述した構成のプラズマ処理装置において、外側電極３の下部表面と内側電極１の先端部５７の最下点５８との間の距離Ａを変更した場合の電界強度分布についても、シミュレーションを行なった。具体的なシミュレーションを行なった系の構成を、図５〜図８に示す。図５は、内側電極１の引込量である距離Ａを３．２ｍｍとした場合の電極ユニット１１の部分拡大断面模式図である。図６は、内側電極１の引込量である距離Ａを４．２ｍｍとした場合の電極ユニット１１の部分拡大断面模式図である。図７は、内側電極１の引込量である距離Ａを５．２ｍｍとした場合の電極ユニットの部分拡大断面模式図である。図８は、内側電極１の引込量である距離Ａを７．２ｍｍとした場合の電極ユニット１１の部分拡大断面模式図である。   Next, in the plasma processing apparatus having the above-described configuration, the electric field intensity distribution when the distance A between the lower surface of the outer electrode 3 and the lowest point 58 of the tip portion 57 of the inner electrode 1 is changed is also simulated. I did it. The system configuration in which a specific simulation was performed is shown in FIGS. FIG. 5 is a partially enlarged schematic cross-sectional view of the electrode unit 11 when the distance A, which is the pull-in amount of the inner electrode 1, is 3.2 mm. FIG. 6 is a partially enlarged schematic cross-sectional view of the electrode unit 11 when the distance A, which is the amount of the inner electrode 1 drawn, is 4.2 mm. FIG. 7 is a partially enlarged schematic cross-sectional view of the electrode unit when the distance A, which is the drawing amount of the inner electrode 1, is 5.2 mm. FIG. 8 is a partial enlarged cross-sectional schematic view of the electrode unit 11 when the distance A, which is the amount of the inner electrode 1 drawn, is set to 7.2 mm.

図５に示した系では、線分６０上において最も高い電界強度（すなわち領域６１において形成される電界の電界強度）をＥp、線分６０上において形成される電界の最も低い電界強度（すなわち領域６２において形成される電界の電界強度）をＥsとすると、Ｅp＝４２５（Ｖ／ｍ）、Ｅs＝２３（Ｖ／ｍ）であった。また、図６に示した系においても、同様にＥp、Ｅsを求めると、Ｅp＝４７０（Ｖ／ｍ）、Ｅs＝１４（Ｖ／ｍ）であった。また、図７に示した系においては、Ｅp＝４７２（Ｖ／ｍ）、Ｅs＝８．２（Ｖ／ｍ）であった。また、図８に示した系においては、Ｅp＝４２７（Ｖ／ｍ）、Ｅs＝３．０（Ｖ／ｍ）となっていた。 In the system shown in FIG. 5, the highest electric field strength on the line segment 60 (ie, the electric field strength of the electric field formed in the region 61) is E p , and the lowest electric field strength formed on the line segment 60 (ie, the electric field strength formed on the line segment 60). When E s is the electric field strength of the electric field formed in the region 62, E p = 425 (V / m) and E s = 23 (V / m). In the system shown in FIG. 6 as well, when E p and E s were obtained in the same manner, E p = 470 (V / m) and E s = 14 (V / m). In the system shown in FIG. 7, E p = 472 (V / m) and E s = 8.2 (V / m). Further, in the system shown in FIG. 8, E p = 427 (V / m) and E s = 3.0 (V / m).

すなわち、上述した内側電極１の引込量である距離Ａを大きくするのに従って、内側電極１近傍である領域６１における電界の電界強度である最も高い電界強度（Ｅp）は大きな値のまま維持されているのに対して、試料６の上部表面近傍である領域６２における電界の電界強度である最も低い電界強度（Ｅs）は次第に小さくなっている。このことは、内側電極１の近傍においては高い電界強度の発生に基づいて分解度の高いプラズマ９が発生することを示す。一方、試料６の近傍においては、電界強度が十分低いために試料６の表面に損傷を発生させるようなプラズマが発生しないことを示す。この結果、試料６の表面に損傷を発生させることなく、分解度の高いプラズマ９を利用した処理速度の速いプラズマ処理を実施することが可能であることが分かる。 That is, as the distance A that is the amount of the inner electrode 1 drawn in is increased, the highest electric field strength (E p ) that is the electric field strength in the region 61 in the vicinity of the inner electrode 1 is maintained at a large value. On the other hand, the lowest electric field strength (E s ), which is the electric field strength of the electric field in the region 62 near the upper surface of the sample 6, gradually decreases. This indicates that plasma 9 having a high resolution is generated in the vicinity of the inner electrode 1 based on generation of high electric field strength. On the other hand, in the vicinity of the sample 6, since the electric field strength is sufficiently low, it indicates that no plasma that causes damage to the surface of the sample 6 is generated. As a result, it can be seen that it is possible to perform plasma processing with a high processing speed using the plasma 9 having a high resolution without causing damage to the surface of the sample 6.

また、図４〜図８に示したシミュレーション結果から、少なくとも引込量である距離Ａを２．２ｍｍ以上とした場合に、内側電極１の先端部５７近傍においては十分高い電界強度の電界を形成できる一方で、試料６の上部表面近傍に発生する電界の電界強度を小さくできることがわかる。したがって、上述した引込量である距離Ａを２．２ｍｍ以上とすれば、上述のような試料６の表面に損傷を発生させることなく、分解度の高いプラズマ９を用いた高い処理速度のプラズマ処理を行なうことが可能なプラズマ処理装置を実現できることがわかる。   Further, from the simulation results shown in FIGS. 4 to 8, an electric field having a sufficiently high electric field strength can be formed in the vicinity of the tip portion 57 of the inner electrode 1 when at least the distance A as the pull-in amount is 2.2 mm or more. On the other hand, it can be seen that the electric field strength of the electric field generated near the upper surface of the sample 6 can be reduced. Therefore, if the distance A, which is the above-mentioned pull-in amount, is 2.2 mm or more, plasma processing at a high processing speed using the plasma 9 having a high resolution without causing damage to the surface of the sample 6 as described above. It can be seen that a plasma processing apparatus capable of performing the above can be realized.

また、上述した系では、外側電極３と試料６の上部表面との間の距離Ｇは５．５ｍｍとしていたが、距離Ｇを５．５ｍｍよりも小さくすると、内側電極１の最下点５８と試料６の上部表面との間の距離（距離Ａ＋距離Ｇ）が小さくなる。このため、上述のように試料６の表面におけるプラズマによる損傷の発生を防止しつつ、高速度のプラズマ処理を実現するためには、内側電極１の引込量に対応する距離Ａを、上述した距離Ｇの減少分だけ大きくする必要がある。また、内側電極１と外側電極３との間の距離Ｈおよび内側電極１と外側電極３の間の絶縁体である内側電極保護膜７および外側電極保護膜８の材料（アルミナ）の比誘電率εr＝９．６から、内側電極１と外側電極３との間の実質的な距離を求めることができる。具体的には、内側電極１と外側電極３との間の実質的な距離＝距離Ｈ／比誘電率εr＝３．０／９．６＝０．３１２５ｍｍとなる。このため、距離Ｈが大きくなった場合に、内側電極１の先端部５７近傍において距離Ｈを変更する前と同じ電界強度の電界を発生させるためには、距離Ｈが増加分に対応して、内側電極１に印加する電圧を大きくする必要がある。このとき、試料６の表面近傍において発生する電界の電界強度を十分小さくするためには、内側電極１と試料６との間の距離（距離Ａ＋距離Ｇ）も電圧の増加に対応して大きくする必要がある。 In the above-described system, the distance G between the outer electrode 3 and the upper surface of the sample 6 is 5.5 mm. However, when the distance G is smaller than 5.5 mm, the lowest point 58 of the inner electrode 1 is The distance (distance A + distance G) between the upper surface of the sample 6 becomes small. For this reason, in order to realize high-speed plasma processing while preventing the occurrence of damage due to plasma on the surface of the sample 6 as described above, the distance A corresponding to the drawing amount of the inner electrode 1 is set to the distance described above. It is necessary to increase it by the decrease of G. The distance H between the inner electrode 1 and the outer electrode 3 and the relative dielectric constant of the material (alumina) of the inner electrode protective film 7 and the outer electrode protective film 8 which are insulators between the inner electrode 1 and the outer electrode 3 From ε r = 9.6, the substantial distance between the inner electrode 1 and the outer electrode 3 can be determined. Specifically, a substantial distance between the inner electrode 1 and the outer electrode 3 = distance H / relative permittivity ε r = 3.0 / 9.6 = 0.3125 mm. For this reason, in order to generate an electric field having the same electric field strength as that before changing the distance H in the vicinity of the tip portion 57 of the inner electrode 1 when the distance H becomes large, the distance H corresponds to the increase amount, It is necessary to increase the voltage applied to the inner electrode 1. At this time, in order to sufficiently reduce the electric field intensity of the electric field generated in the vicinity of the surface of the sample 6, the distance between the inner electrode 1 and the sample 6 (distance A + distance G) is also increased corresponding to the increase in voltage. There is a need.

そのため、内側電極１の外側電極３に対する引込量である距離Ａと、外側電極３と試料６との間の距離Ｇとの和（距離Ａ＋距離Ｇ）は、内側電極１と外側電極３との間の絶縁体（内側電極保護膜７および外側電極保護膜８）の材質の比誘電率εrを考慮した実質的な距離（距離Ｈ／比誘電率εr）と所定の関係を持つように決定する必要がある。つまり、（距離Ａ＋距離Ｇ）は、内側電極１と外側電極３との間の絶縁体（内側電極保護膜７および外側電極保護膜８）の材質の比誘電率εrを考慮した実質的な距離（距離Ｈ／比誘電率εr）との相対値を用いて決定することができる。具体的には、図４に示した系では、（距離Ａ＋距離Ｇ）／（Ｈ／εr）＝（２．２＋５．５）／（３．０／９．６）＝２４．６４となる。また、図５〜図８に示した系では、（距離Ａ＋距離Ｇ）／（Ｈ／εr）の値はいずれも２４．６４以上になる。したがって、（Ａ＋Ｇ）／（Ｈ／εr）＞２４．６４という条件を満足するときに、試料６近傍に発生する、内側電極１から試料６に向かう電界の電界強度を十分小さくでき（つまり、試料６の表面がプラズマによって損傷を受けることを防止でき）、同時に分解度の高いプラズマによる処理速度の高いプラズマ処理を実施することできる。つまり、上記条件を満足するような構成とすることで、試料６の表面におけるプラズマによる損傷の発生を防止するとともに、処理速度の高いプラズマ処理を実施可能なプラズマ処理装置を実現できる。 Therefore, the sum (distance A + distance G) of the distance A, which is the drawing amount of the inner electrode 1 with respect to the outer electrode 3, and the distance G between the outer electrode 3 and the sample 6 is the distance between the inner electrode 1 and the outer electrode 3. In order to have a predetermined relationship with a substantial distance (distance H / relative permittivity ε r ) in consideration of the relative permittivity ε r of the material between the insulators (the inner electrode protective film 7 and the outer electrode protective film 8). It is necessary to decide. That is, (distance A + distance G) is substantially determined in consideration of the relative dielectric constant ε r of the material of the insulator (the inner electrode protective film 7 and the outer electrode protective film 8) between the inner electrode 1 and the outer electrode 3. It can be determined using a relative value to the distance (distance H / relative permittivity ε r ). Specifically, in the system shown in FIG. 4, (distance A + distance G) / (H / ε r ) = (2.2 + 5.5) / (3.0 / 9.6) = 24.64. . In the system shown in FIGS. 5 to 8, the value of (distance A + distance G) / (H / ε r ) is 24.64 or more. Therefore, when the condition of (A + G) / (H / ε r )> 24.64 is satisfied, the electric field strength of the electric field generated from the inner electrode 1 toward the sample 6 near the sample 6 can be sufficiently reduced (that is, It is possible to prevent the surface of the sample 6 from being damaged by the plasma), and at the same time, a plasma treatment with a high treatment speed by the plasma having a high resolution can be performed. That is, by adopting a configuration that satisfies the above conditions, it is possible to realize a plasma processing apparatus that can prevent plasma damage on the surface of the sample 6 and can perform plasma processing at a high processing speed.

また、図４〜図８に示したシミュレーション結果からわかるように、いずれの系においてもＥp／Ｅs＞１１．８となっている。つまり、Ｅp／Ｅs＞１１．８という条件を満足すれば、内側電極１の近傍（領域６１）には高い電界強度に基づく分解度の高いプラズマ９を発生させることができるとともに、試料６の近傍には試料６の表面に損傷を発生させるプラズマは発生しない。したがって、Ｅp／Ｅs＞１１．８となるように、内側電極１、外側電極３、絶縁体（内側電極保護膜７および外側電極保護膜８）のサイズや形状などを調整することによっても、試料６の表面を損傷することなく、処理速度の高いプラズマ処理を行なうことが可能なプラズマ処理装置を実現することができる。 Further, as can be seen from the simulation results shown in FIGS. 4 to 8, E p / E s > 11.8 in any system. That is, if the condition of E p / E s > 11.8 is satisfied, the plasma 9 having a high resolution based on the high electric field strength can be generated in the vicinity (region 61) of the inner electrode 1 and the sample 6 No plasma that causes damage to the surface of the sample 6 is generated in the vicinity of. Therefore, it is also possible to adjust the size and shape of the inner electrode 1, the outer electrode 3, and the insulator (the inner electrode protective film 7 and the outer electrode protective film 8) so that E p / E s > 11.8. A plasma processing apparatus capable of performing plasma processing at a high processing speed without damaging the surface of the sample 6 can be realized.

また、図１〜図４に示した本発明によるプラズマ処理装置においては、電極ユニット１１の下面に引込部５６が形成されている。この引込部５６が形成されることによって、プラズマ処理の処理特性および処理速度分布の均一化を図ることができる。以下、図９を参照しながらより具体的に説明する。図９は、引込部５６が形成されることによる処理特性および処理速度分布の均一化の効果を説明するための模式図である。図９では、図３に示した電極ユニット１１の下面図と、引込部５６前後における反応ガスの流速分布を示すグラフとが示されている。   Further, in the plasma processing apparatus according to the present invention shown in FIGS. 1 to 4, a lead-in portion 56 is formed on the lower surface of the electrode unit 11. By forming the lead-in portion 56, it is possible to make the processing characteristics and processing speed distribution of the plasma processing uniform. Hereinafter, a more specific description will be given with reference to FIG. FIG. 9 is a schematic diagram for explaining the effect of uniformizing the processing characteristics and the processing speed distribution due to the formation of the pull-in portion 56. FIG. 9 shows a bottom view of the electrode unit 11 shown in FIG. 3 and a graph showing the flow velocity distribution of the reaction gas before and after the drawing portion 56.

図９に示すように、電極ユニット１１の下面側に反応ガス供給口５から供給された反応ガスは、流速分布１４に示すように反応ガスの流れる方向に対して垂直な方向（幅方向）における中央部での流速が最も速く、幅方向での端部に向かうにつれてその流速が小さくなるというような流速分布を有している。なお、流速分布１４を示すグラフの横軸は流速を、縦軸は幅方向での位置を示す。そして、図９に示すように、流速分布１４を有する反応ガスが引込部５６に到達すると、当該反応ガスが引込部５６内部へと流入する。この結果、矢印１６に示すような反応ガスの流れ（幅方向の中央部から端部へ向かう反応ガスの流れ）が引込部５６内において発生する。この矢印１６で示した流れは、反応ガスの流速分布を均一化させる流れとなる。そして、引込部５６を通過した反応ガスの、引込部５６直後における流速分布は、図９の流速分布１５のような状態となる。流速分布１５のグラフから分かるように、引込部５６を通過した反応ガスの流速分布１５は、引込部５６に入る前の流速分布１４に比べて明らかに均一化された状態となる。なお、流速分布１５を示すグラフの横軸は流速を、縦軸は幅方向での位置を示す。   As shown in FIG. 9, the reaction gas supplied from the reaction gas supply port 5 to the lower surface side of the electrode unit 11 is in a direction (width direction) perpendicular to the direction in which the reaction gas flows as shown in the flow velocity distribution 14. The flow velocity distribution is such that the flow velocity at the center is the fastest, and the flow velocity decreases toward the end in the width direction. The horizontal axis of the graph showing the flow velocity distribution 14 indicates the flow velocity, and the vertical axis indicates the position in the width direction. As shown in FIG. 9, when the reaction gas having the flow velocity distribution 14 reaches the drawing portion 56, the reaction gas flows into the drawing portion 56. As a result, a reactive gas flow (reactive gas flow from the central portion in the width direction toward the end portion) as shown by the arrow 16 is generated in the drawing-in portion 56. The flow indicated by the arrow 16 is a flow that makes the flow velocity distribution of the reaction gas uniform. Then, the flow velocity distribution immediately after the drawing portion 56 of the reaction gas that has passed through the drawing portion 56 is in a state like the flow velocity distribution 15 in FIG. As can be seen from the graph of the flow velocity distribution 15, the flow velocity distribution 15 of the reaction gas that has passed through the drawing portion 56 is clearly made uniform compared to the flow velocity distribution 14 before entering the drawing portion 56. The horizontal axis of the graph showing the flow velocity distribution 15 indicates the flow velocity, and the vertical axis indicates the position in the width direction.

上述のように、本発明によるプラズマ処理装置では、電極ユニット１１が試料６の上部表面に対して所定の距離Ｇだけ離れて配置される。この結果、電極ユニット１１と試料６との間には反応ガスが流通する空間（流路）が形成される。そして、反応ガス供給口５より所望の反応ガスが、反応ガス供給口５からこの電極ユニット１１と試料６との間の流路に供給される。同時に、反応ガス排気口４より反応ガスなどのガスの排気を行なうことによって、試料６と電極ユニット１１との間に形成される反応ガスの流路には、図１の矢印１２に示すような反応ガス流が形成される。そして、電力伝達線路開放端１０の近傍に発生したプラズマ９中で発生する活性種により、試料６表面の加工、あるいは試料６表面における成膜、表面処理などの処理が行なわれる。このとき、反応ガス供給口５から反応ガスを反応ガス流路に供給するときに発生する流速分布や、試料６の上部表面に対する電極ユニット１１の下部表面に対する傾きなどの装置構成の条件によって、引込部５６に発生するプラズマ９へと到達する前段階で、図９に示すように反応ガスが流速分布１４を有する場合がある。   As described above, in the plasma processing apparatus according to the present invention, the electrode unit 11 is arranged at a predetermined distance G from the upper surface of the sample 6. As a result, a space (flow path) through which the reaction gas flows is formed between the electrode unit 11 and the sample 6. A desired reaction gas is supplied from the reaction gas supply port 5 to the flow path between the electrode unit 11 and the sample 6 from the reaction gas supply port 5. At the same time, a gas such as a reactive gas is exhausted from the reactive gas exhaust port 4 so that the reactive gas flow path formed between the sample 6 and the electrode unit 11 has a flow path as shown by an arrow 12 in FIG. A reactive gas stream is formed. Then, processing of the surface of the sample 6 or processing such as film formation and surface treatment on the surface of the sample 6 is performed by active species generated in the plasma 9 generated in the vicinity of the open end 10 of the power transmission line. At this time, depending on the conditions of the apparatus configuration such as the flow velocity distribution generated when the reaction gas is supplied from the reaction gas supply port 5 to the reaction gas flow path, and the inclination of the upper surface of the sample 6 with respect to the lower surface of the electrode unit 11. Before reaching the plasma 9 generated in the part 56, the reaction gas may have a flow velocity distribution 14 as shown in FIG.

ここで、本発明によるプラズマ処理装置においては、上述のように引込部５６における内側電極１の先端部５７と試料６の上部表面との間の距離は（距離Ｇ＋距離Ａ）となる。一方、引込部５６以外の部分においては、反応ガス流路の高さ（試料６の上部表面と電極ユニット１１を構成する外側電極３の下部表面との間の距離）は距離Ｇである。すなわち、引込部５６においては、反応ガス流路の高さが他の部分に比べて距離Ａだけ高くなっている。このため、図９に示すように引込部５６においては矢印１６に示すような反応ガスの流れ（流速が速い中央部分から、流速が相対的に遅い端部に向かう反応ガスの流れ）が発生する。そのため、引込部５６が形成されていない場合に比べて、引込部５６、すなわちプラズマ９が形成されている部分における反応ガスの流速分布（反応ガスの流れる方向に対してほぼ垂直な方向（幅方向）における流速分布）が均一化される。この結果、プラズマ９を用いたプラズマ処理の処理特性分布や処理速度分布を均一化することができる。このような効果は、電極ユニット１１を試料６に対向させて配置し、試料６と電極ユニット１１との間に形成される反応ガス流路に反応ガスを供給し、電力伝達線路開放端１０の近傍に発生したプラズマ９中に発生する活性種を用いて試料６の加工、成膜、表面処理などの処理を行なうプラズマ処理装置において、内側電極１を外側電極３よりも引込ませた構造による効果ということができる。   Here, in the plasma processing apparatus according to the present invention, the distance between the front end portion 57 of the inner electrode 1 and the upper surface of the sample 6 in the lead-in portion 56 is (distance G + distance A) as described above. On the other hand, the height of the reaction gas flow path (the distance between the upper surface of the sample 6 and the lower surface of the outer electrode 3 constituting the electrode unit 11) is a distance G in a portion other than the lead-in portion 56. That is, in the lead-in part 56, the height of the reaction gas flow path is higher by the distance A than the other parts. For this reason, as shown in FIG. 9, in the drawing-in part 56, the flow of the reactive gas as shown by the arrow 16 (the flow of the reactive gas from the central part where the flow velocity is fast toward the end where the flow velocity is relatively slow) occurs. . Therefore, compared with the case where the drawing portion 56 is not formed, the flow velocity distribution of the reaction gas in the drawing portion 56, that is, the portion where the plasma 9 is formed (a direction substantially perpendicular to the direction in which the reaction gas flows (width direction) ) Is uniformized. As a result, the processing characteristic distribution and processing speed distribution of the plasma processing using the plasma 9 can be made uniform. Such an effect is obtained by arranging the electrode unit 11 so as to face the sample 6, supplying the reaction gas to the reaction gas flow path formed between the sample 6 and the electrode unit 11, and the power transmission line open end 10. In the plasma processing apparatus that performs processing such as processing, film formation, and surface treatment of the sample 6 using active species generated in the plasma 9 generated in the vicinity, the effect of the structure in which the inner electrode 1 is drawn more than the outer electrode 3 It can be said.

（実施の形態２）
図１０は、本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態２を示す断面模式図である。図１０を参照して、本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態２を説明する。なお、図１０は図１に対応する。 (Embodiment 2)
FIG. 10 is a schematic sectional view showing a second embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention. A second embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 corresponds to FIG.

図１０に示したプラズマ処理装置は、基本的には図１〜図４に示したプラズマ処理装置と同様の構造を備えるが、電極ユニット１１を構成する内側電極１および外側電極３の構造が異なる。すなわち、内側電極１の先端部５７の断面形状は矩形状となっている。また、電極ユニット１１の下部表面における外側電極３の開口部４９を構成する側壁も、内側電極１の先端部５７の側壁と平行な方向、すなわち試料６の上部表面に対して垂直な方向に延びるように形成されている。このような内側電極１の先端部５７の断面形状がいわゆる矩形状である場合であっても、図１〜図４に示したプラズマ処理装置と同様に、外側電極３の下部表面から内側電極１の先端部５７の下部表面までの距離Ａがゼロより大きくなるように、開口部４９内において内側電極１を外側電極３の下部表面から後退して配置することで、図１〜図４に示したプラズマ処理装置と同様の効果を得ることができる。   The plasma processing apparatus shown in FIG. 10 basically has the same structure as the plasma processing apparatus shown in FIGS. 1 to 4, but the structures of the inner electrode 1 and the outer electrode 3 constituting the electrode unit 11 are different. . That is, the cross-sectional shape of the tip portion 57 of the inner electrode 1 is rectangular. Further, the side wall constituting the opening 49 of the outer electrode 3 on the lower surface of the electrode unit 11 also extends in a direction parallel to the side wall of the tip portion 57 of the inner electrode 1, that is, a direction perpendicular to the upper surface of the sample 6. It is formed as follows. Even when the cross-sectional shape of the tip portion 57 of the inner electrode 1 is a so-called rectangular shape, the inner electrode 1 extends from the lower surface of the outer electrode 3 in the same manner as the plasma processing apparatus shown in FIGS. 1 to FIG. 4 by disposing the inner electrode 1 in the opening 49 so as to recede from the lower surface of the outer electrode 3 so that the distance A to the lower surface of the distal end portion 57 is larger than zero. The same effect as that of the plasma processing apparatus can be obtained.

（実施の形態３）
図１１は、本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態３を示す断面模式図である。図１２は、図１１に示したプラズマ処理装置における矢印２０〜２４に示した部分での反応ガスの流速分布を示すグラフである。図１１および図１２を参照して、本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態３を説明する。 (Embodiment 3)
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a third embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention. FIG. 12 is a graph showing the flow velocity distribution of the reaction gas at the portion indicated by arrows 20 to 24 in the plasma processing apparatus shown in FIG. A third embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS.

図１１および図１２に示したプラズマ処理装置は、基本的には図１〜図４に示したプラズマ処理装置と同様の構造を備えるが、図１に示す電極ユニット１１に対応するマルチ電極ユニット１７の構造が異なる。すなわち、図１１に示したプラズマ処理装置においては、マルチ内側電極１８とマルチ外側電極１９とによりマルチ電極ユニット１７が構成されている。マルチ内側電極１８においては、その下部に４つの先端部５７ａ〜５７ｄが形成されている。一方、マルチ外側電極１９においては、上述したマルチ内側電極１８の先端部１７ａ〜１７ｄを挿入するための開口部４９ａ〜４９ｄが互いに平行に延びるように形成されている。先端部５７ａ〜５７ｄおよび開口部４９ａ〜４９ｄの平面形状は、図１に示したプラズマ処理装置の先端部５７および開口部４９の平面形状と同様に、長方形状となっている。なお、個々の先端部５７ａ〜５７ｄと開口部４９ａ〜４９ｄとに囲まれる部分には、引込部５６ａ〜５６ｄが形成される。試料６の上部表面とマルチ外側電極１９の下部表面との間の距離Ｇ、およびマルチ外側電極１９の下部表面からのマルチ内側電極１８の先端部５７ａ〜５７ｄの引込量である距離Ａは、図１〜図４に示したプラズマ処理装置における距離Ｇおよび距離Ａと同様の値に設定することができる。   The plasma processing apparatus shown in FIGS. 11 and 12 basically has the same structure as that of the plasma processing apparatus shown in FIGS. 1 to 4, but a multi-electrode unit 17 corresponding to the electrode unit 11 shown in FIG. The structure of is different. That is, in the plasma processing apparatus shown in FIG. 11, the multi-electrode unit 17 is configured by the multi-inner electrode 18 and the multi-outer electrode 19. In the multi inner electrode 18, four tip portions 57 a to 57 d are formed at the lower portion thereof. On the other hand, in the multi outer electrode 19, openings 49a to 49d for inserting the tip portions 17a to 17d of the multi inner electrode 18 described above are formed to extend in parallel to each other. The planar shapes of the distal end portions 57a to 57d and the opening portions 49a to 49d are rectangular like the planar shapes of the distal end portion 57 and the opening portion 49 of the plasma processing apparatus shown in FIG. Note that lead-in portions 56a to 56d are formed in portions surrounded by the respective tip portions 57a to 57d and openings 49a to 49d. The distance G between the upper surface of the sample 6 and the lower surface of the multi-outer electrode 19 and the distance A that is the amount of the leading ends 57a to 57d of the multi-inner electrode 18 from the lower surface of the multi-outer electrode 19 are shown in FIG. 1 to 4 can be set to values similar to the distance G and the distance A in the plasma processing apparatus shown in FIG.

次に、図１１に示したプラズマ処理装置の動作を簡単に説明する。マルチ内側電極１８およびマルチ外側電極１９に接続された電源１３によって発生した電力は、マルチ内側電極１８に印加される。この結果、このマルチ内側電極１８の４つの先端部分である先端部５７ａ〜５７ｄとマルチ外側電極１９の４つの開口部４９ａ〜４９ｄとにより形成される引込部５６ａ〜５６ｄにおいて大気圧プラズマ２５〜２８が発生する。このとき、反応ガス供給路５２および反応ガス供給口５を介して反応ガスをマルチ外側電極１９と試料６との間の反応ガス流路に供給する。また一方で、反応ガス排気口４から反応ガス排気路５１を介して反応ガスを含むガスを上述した反応ガス流路から排出する。この結果、マルチ電極ユニット１７と試料６との間の反応ガス流路においては、矢印２０〜２４に示すような反応ガスの流れが形成される。そして、この反応ガスの流れによって大気圧プラズマ２５〜２８に供給された反応ガスは、当該プラズマ２５〜２８によって分解され、活性種が形成される。この活性種を用いて、所望の表面処理を試料６に対して行なうことができる。   Next, the operation of the plasma processing apparatus shown in FIG. 11 will be briefly described. The electric power generated by the power source 13 connected to the multi inner electrode 18 and the multi outer electrode 19 is applied to the multi inner electrode 18. As a result, atmospheric pressure plasmas 25 to 28 are generated in the lead-in portions 56a to 56d formed by the tip portions 57a to 57d, which are the four tip portions of the multi inner electrode 18, and the four openings 49a to 49d of the multi outer electrode 19. Will occur. At this time, the reactive gas is supplied to the reactive gas flow path between the multi outer electrode 19 and the sample 6 through the reactive gas supply path 52 and the reactive gas supply port 5. On the other hand, a gas containing reaction gas is discharged from the reaction gas exhaust port 4 through the reaction gas exhaust path 51 from the reaction gas flow path described above. As a result, in the reaction gas flow path between the multi-electrode unit 17 and the sample 6, a reaction gas flow as shown by arrows 20 to 24 is formed. And the reactive gas supplied to the atmospheric pressure plasma 25-28 by the flow of this reactive gas is decomposed | disassembled by the said plasma 25-28, and an active species is formed. A desired surface treatment can be performed on the sample 6 using this active species.

このとき、反応ガス供給口５から供給された直後の反応ガスにおいて、反応ガスの流れる方向に対して垂直な方向（幅方向）での流速分布が不均一な分布となっている場合を考える。図１２に示したグラフは、図１１の矢印２０〜２４に示した位置での反応ガスの幅方向における流速分布を示している。矢印２０〜２４には、それぞれ図１２のグラフ（Ａ）〜（Ｅ）が対応している。図１２に示したグラフ（Ａ）〜（Ｅ）においては、横軸が流速を示し、縦軸が幅方向での位置を示している。図１２に示したグラフ（Ａ）のように、反応ガス供給口５から供給された直後の反応ガスが幅方向において不均一な流速分布２９を有していると仮定する。この場合、引込部５６ａに反応ガスが到達したときには、図９において説明した場合と同様に幅方向に反応ガスの流速を均一化する流れが引込部５６ａにおいて発生する。この結果、この引込部５６ａを通過した後の矢印２１に示した反応ガスの流れでは、反応ガスの流速分布が図１２のグラフ（Ｂ）において示すような流速分布３０となる。グラフ（Ａ）の流速分布２９とグラフ（Ｂ）の流速分布３０とを比較すると、反応ガスが引込部５６ａを通過することにより、反応ガスの幅方向における流速分布が均一化されていることがわかる。   At this time, the case where the flow velocity distribution in the direction (width direction) perpendicular to the direction in which the reaction gas flows is non-uniform in the reaction gas immediately after being supplied from the reaction gas supply port 5 will be considered. The graph shown in FIG. 12 shows the flow velocity distribution in the width direction of the reaction gas at the positions indicated by the arrows 20 to 24 in FIG. Graphs (A) to (E) in FIG. 12 correspond to the arrows 20 to 24, respectively. In the graphs (A) to (E) shown in FIG. 12, the horizontal axis indicates the flow velocity, and the vertical axis indicates the position in the width direction. As shown in the graph (A) shown in FIG. 12, it is assumed that the reaction gas immediately after being supplied from the reaction gas supply port 5 has a non-uniform flow velocity distribution 29 in the width direction. In this case, when the reaction gas reaches the drawing portion 56a, a flow that equalizes the flow velocity of the reaction gas in the width direction is generated in the drawing portion 56a as in the case described with reference to FIG. As a result, in the flow of the reaction gas indicated by the arrow 21 after passing through the drawing portion 56a, the flow velocity distribution of the reaction gas becomes a flow velocity distribution 30 as shown in the graph (B) of FIG. Comparing the flow velocity distribution 29 in the graph (A) with the flow velocity distribution 30 in the graph (B), it can be seen that the flow velocity distribution in the width direction of the reaction gas is made uniform by the reaction gas passing through the drawing portion 56a. Recognize.

そして、この反応ガスが次の引込部５６ｂに到達すると、図９において説明した場合と同様に、反応ガスの流速分布をより均一化するような流れが引込部５６ｂにおいて発生する。その結果、引込部５６ｂを通過した反応ガスの矢印２２に示した部分の流れにおいては、反応ガスの流速分布が図１２のグラフ（Ｃ）に示した流速分布３１となる。流速分布３１と流速分布３０とを比較すると、流速分布３１の方が幅方向においてより均一化されていることがわかる。流速分布３１においては、ほぼ完全に反応ガスの幅方向における流速分布が均一化された状態となっている。そして、この後引込部５６ｃ、５６ｄを通過する反応ガスの流れにおいては、図１２のグラフ（Ｄ）、（Ｅ）に示すように均一な反応ガスの流速分布３２、３３が維持される。このように、プラズマ２６（つまり引込部５６ｂ）よりも下流側のプラズマ２７、２８（つまり引込部５６ｃ、５６ｄ）に流入する反応ガスは、幅方向の流速分布が均一化されているため、当該プラズマ２７、２８におけるプラズマ処理では、処理特性や処理速度などの条件を幅方向において均一化することができる。   Then, when this reaction gas reaches the next drawing-in part 56b, a flow that makes the flow velocity distribution of the reaction gas more uniform is generated in the drawing-in part 56b as in the case described with reference to FIG. As a result, in the flow of the portion indicated by the arrow 22 of the reaction gas that has passed through the drawing portion 56b, the flow velocity distribution of the reaction gas becomes the flow velocity distribution 31 shown in the graph (C) of FIG. Comparing the flow velocity distribution 31 and the flow velocity distribution 30, it can be seen that the flow velocity distribution 31 is more uniform in the width direction. In the flow velocity distribution 31, the flow velocity distribution in the width direction of the reaction gas is almost completely uniformized. Then, in the flow of the reaction gas passing through the drawing-in portions 56c and 56d, uniform flow velocity distributions 32 and 33 of the reaction gas are maintained as shown in the graphs (D) and (E) of FIG. As described above, the reaction gas flowing into the plasmas 27 and 28 (that is, the drawing portions 56c and 56d) on the downstream side of the plasma 26 (that is, the drawing portions 56b) has a uniform flow velocity distribution in the width direction. In plasma processing in the plasmas 27 and 28, conditions such as processing characteristics and processing speed can be made uniform in the width direction.

このように、図１１に示したプラズマ処理装置では、マルチ内側電極１８の先端部５７ａ〜５７ｄをマルチ電極ユニット１７の内部に引込ませて配置する（マルチ外側電極１９の下部表面よりも後退させた状態で配置する）。そして、図１１に示したプラズマ処理装置では、このようにして反応ガスの流れる方向に複数の引込部５６ａ〜５６ｄを形成する。この結果、図１１に示したプラズマ処理装置は、複数のプラズマを発生させるような図１１に示したマルチ電極ユニット１７を備えることになる。このプラズマ処理装置では、反応ガスの流れにおける上流部分の引込部５６ａ、５６ｂにおいて、反応ガスの幅方向における流速分布を均一化させることができる。そのため、その後の引込部５６ｃ、５６ｄにおけるプラズマ処理特性が幅方向においてより均一化されることになる。この結果、図１〜図４に示すように、電極ユニット１１の下部表面に１つだけ引込部５６が形成される場合よりも、プラズマ処理の処理特性を均一化させることができる。また、マルチ電極ユニット１７を用いるので、プラズマ２５〜２８のように複数のプラズマを発生させることができる。この結果、プラズマ処理の処理効率を向上させることができる。   As described above, in the plasma processing apparatus shown in FIG. 11, the front end portions 57 a to 57 d of the multi-inner electrode 18 are drawn into the multi-electrode unit 17 (retracted from the lower surface of the multi-outer electrode 19). Placed in a state). In the plasma processing apparatus shown in FIG. 11, a plurality of lead-in portions 56a to 56d are formed in the direction in which the reaction gas flows in this way. As a result, the plasma processing apparatus shown in FIG. 11 includes the multi-electrode unit 17 shown in FIG. 11 that generates a plurality of plasmas. In this plasma processing apparatus, the flow velocity distribution in the width direction of the reaction gas can be made uniform in the drawing portions 56a and 56b in the upstream portion in the flow of the reaction gas. Therefore, the plasma processing characteristics in the subsequent drawing portions 56c and 56d are made more uniform in the width direction. As a result, as shown in FIGS. 1 to 4, the plasma processing characteristics can be made uniform as compared with the case where only one lead-in portion 56 is formed on the lower surface of the electrode unit 11. Moreover, since the multi-electrode unit 17 is used, a plurality of plasmas such as plasmas 25 to 28 can be generated. As a result, the processing efficiency of the plasma processing can be improved.

なお、図１１には、１度に４つのプラズマ２５〜２８を発生させることができるように、マルチ内側電極１８において４つの先端部５７ａ〜５７ｄおよびマルチ外側電極１９において４つの開口部４９ａ〜４９ｄを形成した場合を示した。しかし、マルチ電極ユニット１７において発生させるプラズマの数は４つに限られることなく、さらにより多くのプラズマを発生させるようにマルチ電極ユニット１７を構成してもよい。このとき、プラズマが発生する引込部５６ａ〜５６ｄの数を増やすほど、幅方向における反応ガスの処理特性の均一化効果を高めることができるので、プラズマ処理の幅方向における処理特性の均一化をより確実に行なうことができる。   In FIG. 11, four front end portions 57a to 57d in the multi-inner electrode 18 and four openings 49a to 49d in the multi-outer electrode 19 so that four plasmas 25 to 28 can be generated at a time. The case of forming was shown. However, the number of plasmas generated in the multi-electrode unit 17 is not limited to four, and the multi-electrode unit 17 may be configured to generate even more plasma. At this time, as the number of drawing-in portions 56a to 56d in which plasma is generated is increased, the effect of uniforming the processing characteristics of the reaction gas in the width direction can be enhanced, so that the processing characteristics in the width direction of the plasma processing can be made more uniform. It can be done reliably.

（実施の形態４）
図１３は、本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態４を示す断面模式図である。図１４は、図１３の線分ＸＩＶ−ＸＩＶにおける断面を示す平面模式図である。図１５は、図１３に示したプラズマ処理装置の斜めマルチライン電極ユニットの下面を示す模式図である。図１３〜図１５を参照して、本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態４を説明する。なお、図１３は図１４の線分ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩにおける断面に対応する。 (Embodiment 4)
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing a fourth embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention. FIG. 14 is a schematic plan view showing a cross section taken along line XIV-XIV in FIG. FIG. 15 is a schematic view showing the lower surface of the oblique multi-line electrode unit of the plasma processing apparatus shown in FIG. A fourth embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. 13 corresponds to a cross section taken along line XIII-XIII in FIG.

図１３〜図１５に示したプラズマ処理装置は、基本的には図１１に示した本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態３と同様の構造を備えるが、プラズマ３６〜４１を発生させるための引込部５６ａ〜５６ｆの数（具体的には斜めマルチライン内側電極３４に形成された先端部５７ａ〜５７ｆの数および斜めマルチライン外側電極３５に形成された開口部４９ａ〜４９ｆの数）が異なる。さらに、図１３〜図１５に示したプラズマ処理装置においては、マルチライン電極ユニット４５における引込部５６ａ〜５６ｆが、反応ガスの流れる方向（図１５に示した線分６７に示した方向）に対して傾斜する方向に延びるように形成されている点が異なる。すなわち、図１５に示した反応ガス供給口５から反応ガス排気口４に向けて、矢印６３に示すように流れる反応ガスの流れる方向を示す線分６７に対して、引込部５６ａ〜５６ｆの延びる方向を示す線分６８は角度θで交わるように、斜めマルチライン電極ユニット４５が構成されている。   The plasma processing apparatus shown in FIGS. 13 to 15 basically has the same structure as that of the third embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention shown in FIG. 11, but for generating plasmas 36 to 41. The numbers of lead-in portions 56a to 56f (specifically, the number of tip portions 57a to 57f formed on the oblique multiline inner electrode 34 and the number of openings 49a to 49f formed on the oblique multiline outer electrode 35) are different. . Furthermore, in the plasma processing apparatus shown in FIGS. 13 to 15, the lead-in portions 56 a to 56 f in the multiline electrode unit 45 are in the direction in which the reaction gas flows (the direction indicated by the line segment 67 shown in FIG. 15). The difference is that it is formed so as to extend in a sloping direction. That is, the lead-in portions 56a to 56f extend from the reaction gas supply port 5 shown in FIG. 15 toward the reaction gas exhaust port 4 with respect to a line segment 67 indicating the flow direction of the reaction gas flowing as indicated by an arrow 63. The oblique multi-line electrode unit 45 is configured so that the line segment 68 indicating the direction intersects at an angle θ.

図１３からもわかるように、斜めマルチライン外側電極３５の下部表面に対して、斜めマルチライン内側電極３４の先端部５７ａ〜５７ｆは、斜めマルチライン電極ユニット４５の内側に距離Ａだけ引込まれた状態になっている。このため、引込部５６ａ〜５６ｆにおいては、斜めマルチライン電極ユニット４５の下部表面における他の領域に比べて、試料６の上部表面から斜めマルチライン電極ユニット４５の表面までの距離が距離Ａだけ広くなる。したがって、図１５の矢印４２に示すように、反応ガス供給口５から流れてくる反応ガスは引込部５６ａ〜５６ｆのそれぞれに引込まれる。これは、上述のように試料６の上部表面からの高さが距離Ａだけ高くなっているため、引込部５６ａ〜５６ｆのコンダクタンスが他の部分のコンダクタンスよりも大きくなっているためである。この結果、流れてきた反応ガスは、矢印４２に示されるように、プラズマ３６〜４１が発生している引込部５６ａ〜５６ｆに集まるように流れる。その後、引込部５６ａ〜５６ｆに流れ込んだ反応ガスは、矢印４３に示されるように引込部５６ａ〜５６ｆの中を流れる。その後、引込部５６ａ〜５６ｆにおける反応ガス排気口４側の端部では、矢印４４に示すように引込部５６ａ〜５６ｆの端部から広がるように反応ガスが外側へ流れ出る。そして、矢印６４に示すように、反応ガスは反応ガス排気口４へ吸い込まれる。このような構成により、図１３〜図１５に示したプラズマ処理装置では、引込部５６ａ〜５６ｆが形成されない場合に比べて、プラズマ３６〜４１が形成された部分（引込部５６ａ〜５６ｆ）により多くの反応ガスが流れることになる。この結果、反応ガスの利用効率を高めることができる。   As can be seen from FIG. 13, with respect to the lower surface of the oblique multiline outer electrode 35, the tip portions 57 a to 57 f of the oblique multiline inner electrode 34 are drawn into the oblique multiline electrode unit 45 by a distance A. It is in a state. Therefore, in the lead-in portions 56 a to 56 f, the distance from the upper surface of the sample 6 to the surface of the oblique multiline electrode unit 45 is wider by the distance A than the other regions on the lower surface of the oblique multiline electrode unit 45. Become. Therefore, as shown by an arrow 42 in FIG. 15, the reaction gas flowing from the reaction gas supply port 5 is drawn into each of the drawing-in portions 56a to 56f. This is because the conductance of the lead-in portions 56a to 56f is larger than the conductance of other portions because the height from the upper surface of the sample 6 is increased by the distance A as described above. As a result, as shown by the arrow 42, the reaction gas that has flowed flows so as to gather in the drawing portions 56a to 56f in which the plasmas 36 to 41 are generated. Thereafter, the reaction gas that has flowed into the lead-in portions 56 a to 56 f flows through the lead-in portions 56 a to 56 f as indicated by the arrow 43. Thereafter, at the end of the drawing-in portions 56 a to 56 f on the side of the reactive gas exhaust port 4, the reaction gas flows outward so as to spread from the ends of the drawing-in portions 56 a to 56 f as indicated by arrows 44. Then, as indicated by an arrow 64, the reaction gas is sucked into the reaction gas exhaust port 4. With such a configuration, in the plasma processing apparatus shown in FIGS. 13 to 15, more portions (withdrawal portions 56 a to 56 f) where the plasmas 36 to 41 are formed than in the case where the drawing portions 56 a to 56 f are not formed. The reaction gas will flow. As a result, the utilization efficiency of the reaction gas can be increased.

なお、図１３〜図１５に示すようにガスの流れに対して斜めに延びるように引込部５６ａ〜５６ｆを配置する場合、隣接する引込部の間の距離や、反応ガスの流れに対する引込部５６ａ〜５６ｆの延在方向の傾斜角度については、以下のように好ましい条件がある。以下、図１６を用いて説明する。図１６は、隣接する引込部の間の距離と、引込部の延びる方向と反応ガスの流れる方向とのなす角度との関係を説明するための模式図である。図１６に示すように、隣接する引込部５６の間の距離を距離Ｗ、引込部５６の延在方向での長さを長さＬ、矢印６３に示される反応ガスの流れに沿った方向に延びる線分６７に対する、引込部５６の延在方向を示す線分６８のなす角度を角度θとした場合、Ｌ×ｓｉｎθ＞Ｗという条件を満たすように角度θ、長さＬ、距離Ｗを設定することが望ましい。なお、ここで距離Ｗは、矢印６３に示された反応ガスの流れ方向に垂直な方向（幅方向）における、隣接する引込部５６の間の距離を示す。   In addition, when arrange | positioning drawing-in part 56a-56f so that it may extend diagonally with respect to the gas flow as shown in FIGS. 13-15, the distance between adjacent drawing-in parts, or drawing-in part 56a with respect to the flow of a reactive gas The inclination angle in the extending direction of ˜56f has preferable conditions as follows. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG. FIG. 16 is a schematic diagram for explaining the relationship between the distance between adjacent drawing portions and the angle between the direction in which the drawing portion extends and the direction in which the reaction gas flows. As shown in FIG. 16, the distance between adjacent drawing portions 56 is the distance W, the length in the extending direction of the drawing portions 56 is the length L, and the direction along the flow of the reaction gas indicated by the arrow 63 is shown. When the angle formed by the line segment 68 indicating the extending direction of the lead-in portion 56 with respect to the extending line segment 67 is an angle θ, the angle θ, the length L, and the distance W are set so as to satisfy the condition of L × sin θ> W. It is desirable to do. Here, the distance W indicates the distance between the adjacent lead-in portions 56 in the direction (width direction) perpendicular to the flow direction of the reaction gas indicated by the arrow 63.

このようにすれば、矢印６３に示した方向に沿って流れる反応ガスは、必ずいずれかの引込部５６に引込まれることになる。つまり、引込部５６に取込まれることなくそのまま引込部５６の間を通過する反応ガスを無くすことができる。上述のように、引込部５６はプラズマが形成される領域となっている。この結果、全ての反応ガスがプラズマの形成された領域へ供給されるので、反応ガスの利用効率をより向上させることができる。また、上記の条件を満足するように角度θ、長さＬおよび距離Ｗを設定すれば、均一なプラズマ処理を実施することができる。この結果、試料６の全面に対して均一なプラズマ処理を迅速に行なうことが可能になる。   In this way, the reaction gas flowing along the direction indicated by the arrow 63 is surely drawn into one of the drawing portions 56. That is, it is possible to eliminate the reaction gas that passes between the drawing portions 56 without being taken into the drawing portion 56. As described above, the lead-in portion 56 is a region where plasma is formed. As a result, since all the reaction gas is supplied to the region where the plasma is formed, the utilization efficiency of the reaction gas can be further improved. Further, if the angle θ, the length L, and the distance W are set so as to satisfy the above conditions, uniform plasma processing can be performed. As a result, uniform plasma treatment can be quickly performed on the entire surface of the sample 6.

（実施の形態５）
図１７は、本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態５を示す断面模式図である。図１８は、図１７に示したプラズマ処理装置の電極ユニットの部分拡大断面模式図である。図１７および図１８を参照して、本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態５を説明する。 (Embodiment 5)
FIG. 17 is a schematic sectional view showing Embodiment 5 of the plasma processing apparatus according to the present invention. 18 is a partially enlarged schematic cross-sectional view of the electrode unit of the plasma processing apparatus shown in FIG. Embodiment 5 of the plasma processing apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS.

図１７および図１８に示したプラズマ処理装置は、基本的には図１〜図４に示したプラズマ処理装置と同様の構造を備えるが、外側電極３の下部表面の位置と内側電極１の先端部５７の最下点５８との垂直方向における位置が一致している点（試料６の上部表面から外側電極３の下部表面までの距離と、試料６の上部表面から先端部５７の最下点５８までの距離とが等しい点）が異なる。つまり、図１７および図１８に示したプラズマ処理装置は、図１〜図４に示したプラズマ処理装置において、引込量に該当する距離Ａを０とした場合に該当する。このような構成について、本発明の実施の形態１において用いた手法と同様な手法を用いて、内側電極１および外側電極３に電力を投入したときに形成される電界の強度分布をシミュレーションにより求めた。その結果、内側電極１の先端部５７の最下点５８と試料６の地点５９とを結ぶ線分６０上において、内側電極１近傍の最も電界強度が高い部分（領域６１に示した部分）での電界強度は３９８（Ｖ／ｍ）となった。一方、線分６０上の試料６の表面近傍（その領域６２に示した部分であって、最も電界強度が低くなった部分）での電界強度は１９０（Ｖ／ｍ）となった。   The plasma processing apparatus shown in FIGS. 17 and 18 basically has the same structure as the plasma processing apparatus shown in FIGS. 1 to 4, but the position of the lower surface of the outer electrode 3 and the tip of the inner electrode 1. The point in the vertical direction of the portion 57 coincides with the lowest point 58 (the distance from the upper surface of the sample 6 to the lower surface of the outer electrode 3, and the lowest point of the tip portion 57 from the upper surface of the sample 6. The distance to 58 is equal). That is, the plasma processing apparatus shown in FIGS. 17 and 18 corresponds to the case where the distance A corresponding to the pull-in amount is 0 in the plasma processing apparatus shown in FIGS. With respect to such a configuration, the intensity distribution of the electric field formed when power is applied to the inner electrode 1 and the outer electrode 3 is obtained by simulation using a technique similar to the technique used in the first embodiment of the present invention. It was. As a result, on the line segment 60 that connects the lowest point 58 of the tip 57 of the inner electrode 1 and the point 59 of the sample 6, the portion having the highest electric field strength in the vicinity of the inner electrode 1 (the portion shown in the region 61). The electric field strength was 398 (V / m). On the other hand, the electric field strength in the vicinity of the surface of the sample 6 on the line segment 60 (the portion shown in the region 62 and having the lowest electric field strength) was 190 (V / m).

つまり、図１７および図１８に示すように、内側電極１の先端部５７の形状を図１７および図１８のように楔型（試料６に近づくにつれてその幅が狭くなるような形状）とし、外側電極３の開口部４９の側面を内側電極１の先端部５７の側面と平行な方向に延びるような傾斜した形状とすれば、図１に示したように先端部５７を電極ユニット１１の内側へと後退させなくても、従来のプラズマ処理装置に比べて内側電極１から試料６に向かう電界強度の高い電界が形成されにくいことがわかった。この場合も、内側電極１と外側金属３の間でなく試料６の近傍でプラズマが発生する電力を従来方式より高くすることが出来、従って試料６に損傷を与えることなく高い処理速度を有するプラズマ処理装置を実現できる。   That is, as shown in FIGS. 17 and 18, the shape of the tip portion 57 of the inner electrode 1 is a wedge shape (a shape whose width becomes narrower as it approaches the sample 6) as shown in FIGS. If the side surface of the opening portion 49 of the electrode 3 is inclined so as to extend in a direction parallel to the side surface of the front end portion 57 of the inner electrode 1, the front end portion 57 is moved to the inner side of the electrode unit 11 as shown in FIG. Thus, it was found that an electric field having a high electric field strength from the inner electrode 1 toward the sample 6 is less likely to be formed than in the conventional plasma processing apparatus without retreating. In this case as well, the power generated by the plasma in the vicinity of the sample 6 and not between the inner electrode 1 and the outer metal 3 can be made higher than that in the conventional method, and therefore plasma having a high processing speed without damaging the sample 6. A processing device can be realized.

しかしこの時、図１〜８に示されるように内側電極１を電極ユニット１１の内側に引き込むほうが、引き込まない場合に比べて試料６表面近傍の電界強度がより小さくなり、従ってより多くの投入電力を印加でき、試料６に損傷を与えることなく、更に高い処理速度を実現できる事はいうまでもない。   However, at this time, as shown in FIGS. 1 to 8, the electric field strength near the surface of the sample 6 is smaller when the inner electrode 1 is drawn into the electrode unit 11 than when the inner electrode 1 is not drawn, and therefore more input power is required. Needless to say, a higher processing speed can be realized without damaging the sample 6.

上述した本発明に従ったプラズマ処理装置の一例である図１〜図１６に示したプラズマ処理装置の特徴的な構成を要約すれば、プラズマ処理装置は、電極ユニット（電極ユニット１１、マルチ電極ユニット１７、斜めマルチライン電極ユニット４５：以下、電極ユニット１１等とも呼ぶ）と反応ガス供給部（反応ガス供給路５２、反応ガス供給口５）とを備える。電極ユニットは印加電極（内側電極１、マルチ内側電極１８、斜めマルチライン内側電極３４：以下、内側電極１等とも呼ぶ）、絶縁体２、および接地電極（外側電極３、マルチ外側電極１９、斜めマルチライン外側電極３５：以下、外側電極３等とも呼ぶ）を含む。印加電極（内側電極１等）にはプラズマを形成するために電源１３から電力が供給される。接地電極（外側電極３等）は、印加電極（内側電極１等）と絶縁体２を挟んで対向する。反応ガス供給部（反応ガス供給路５２、反応ガス供給口５）は、プラズマによるプラズマ処理に用いられる反応ガスを、電極ユニット（電極ユニット１１等）と被処理物（試料６）との間の空間に供給する。ここで、被処理物（試料６）は、電極ユニット（電極ユニット１１等）と空間を隔てて対向するように保持される。被処理物（試料６）において前記電極ユニット（電極ユニット１１等）と対向する表面から印加電極（内側電極１等）までの最短距離である第１の距離（距離Ａ＋距離Ｇ）が、被処理物（試料６）の表面から接地電極（外側電極３等）までの最短距離である第２の距離（距離Ｇ）より大きくなるように、印加電極（内側電極１等）および接地電極（外側電極３等）の配置は決定されている。   To summarize the characteristic configuration of the plasma processing apparatus shown in FIGS. 1 to 16 as an example of the plasma processing apparatus according to the present invention described above, the plasma processing apparatus includes electrode units (electrode unit 11, multi-electrode unit). 17, oblique multi-line electrode unit 45: hereinafter also referred to as electrode unit 11 or the like) and a reaction gas supply unit (reaction gas supply path 52, reaction gas supply port 5). The electrode unit includes an application electrode (inner electrode 1, multi-inner electrode 18, oblique multi-line inner electrode 34: hereinafter also referred to as inner electrode 1), insulator 2, and ground electrode (outer electrode 3, multi-outer electrode 19, oblique Multi-line outer electrode 35: hereinafter referred to as outer electrode 3 or the like). The application electrode (inner electrode 1 and the like) is supplied with power from the power supply 13 to form plasma. The ground electrode (outer electrode 3 etc.) faces the application electrode (inner electrode 1 etc.) with the insulator 2 in between. The reactive gas supply unit (reactive gas supply path 52, reactive gas supply port 5) transfers the reactive gas used for plasma processing by plasma between the electrode unit (electrode unit 11 and the like) and the object to be processed (sample 6). Supply to space. Here, the object to be processed (sample 6) is held so as to face the electrode unit (electrode unit 11 or the like) with a space therebetween. A first distance (distance A + distance G) which is the shortest distance from the surface facing the electrode unit (electrode unit 11 etc.) to the application electrode (inner electrode 1 etc.) in the object to be processed (sample 6) is the object to be processed. The applied electrode (inner electrode 1 etc.) and the ground electrode (outer electrode) so as to be larger than the second distance (distance G) which is the shortest distance from the surface of the object (sample 6) to the ground electrode (outer electrode 3 etc.) 3) etc. has been determined.

図１１〜図１６に示したプラズマ処理装置において、接地電極（マルチ外側電極１９、斜めマルチライン外側電極３５：以下、マルチ外側電極１９等とも呼ぶ）は、被処理物（試料６）と対向する被処理物側表面（下部表面４７）を有していてもよい。この被処理物側表面（下部表面４７）は、被処理物（試料６）の上記表面とほぼ平行な方向に延びていてもよい。接地電極（マルチ外側電極１９等）の被処理物側表面（下部表面４７）には複数の開口部４９ａ〜４９ｆが形成されている。印加電極（マルチ内側電極１８、斜めマルチライン内側電極３４：以下、マルチ内側電極１８等とも呼ぶ）は、接地電極（マルチ外側電極１９等）における複数の開口部４９ａ〜４９ｆのそれぞれの内部において、絶縁体２を介して開口部４９ａ〜４９ｆの側壁と対向するように配置された突出部（先端部５７ａ〜５７ｆ）を含んでもよい。被処理物（試料６）の表面から突出部（先端部５７ａ〜５７ｆ）までの最短距離である上記第１の距離（距離Ａ＋距離Ｇ）が、被処理物（試料６）の表面から接地電極（マルチ外側電極１９等）の被処理物側表面（下部表面４７）までの最短距離である上記第２の距離（距離Ｇ）より大きくなるように、つまり上記距離Ａがゼロより大きくなるように、突出部（先端部５７ａ〜５７ｆ）は被処理物側表面（下部表面４７）より開口部４９ａ〜４９ｆの内部に向けて後退した位置に配置されることが好ましい。複数の開口部４９ａ〜４９ｆは、電極ユニット（マルチ電極ユニット１７、斜めマルチライン電極ユニット４５：以下、マルチ電極ユニット１７等とも呼ぶ）と被処理物（試料６）との間の空間において反応ガスの流れる方向に対して交差する方向に延びるように形成されることが好ましい。また、複数の開口部４９ａ〜４９ｆは、互いに平行に延びるように形成されることが好ましい。   In the plasma processing apparatus shown in FIGS. 11 to 16, the ground electrode (multi-outer electrode 19, oblique multi-line outer electrode 35: hereinafter also referred to as multi-outer electrode 19) faces the object to be processed (sample 6). You may have a to-be-processed object side surface (lower surface 47). This workpiece side surface (lower surface 47) may extend in a direction substantially parallel to the surface of the workpiece (sample 6). A plurality of openings 49a to 49f are formed on the workpiece side surface (lower surface 47) of the ground electrode (multi-outer electrode 19 or the like). The application electrode (multi-inner electrode 18, oblique multi-line inner electrode 34: hereinafter also referred to as multi-inner electrode 18) is inside each of the plurality of openings 49a to 49f in the ground electrode (multi-outer electrode 19 etc.). You may include the protrusion part (front-end | tip part 57a-57f) arrange | positioned so that the side wall of opening part 49a-49f may be opposed via the insulator 2. FIG. The first distance (distance A + distance G), which is the shortest distance from the surface of the object to be processed (sample 6) to the protrusions (tips 57a to 57f), is the ground electrode from the surface of the object to be processed (sample 6). In order to be larger than the second distance (distance G) that is the shortest distance to the workpiece side surface (lower surface 47) of the multi-outer electrode 19 or the like, that is, the distance A is larger than zero. The protrusions (tip portions 57a to 57f) are preferably disposed at positions retracted from the workpiece side surface (lower surface 47) toward the inside of the openings 49a to 49f. The plurality of openings 49a to 49f are reactive gases in the space between the electrode unit (multi-electrode unit 17, oblique multi-line electrode unit 45: hereinafter also referred to as multi-electrode unit 17) and the object to be processed (sample 6). It is preferable to be formed so as to extend in a direction intersecting with the flowing direction. The plurality of openings 49a to 49f are preferably formed to extend in parallel to each other.

また、図１３などに示すプラズマ処理装置において、反応ガスの流れる方向（図１５における線分６７の延びる方向）に対して、開口部４９ａ〜４９ｆの延びる方向（図１５における線分６８の延びる方向）の成す角度をθ、開口部４９ａ〜４９ｆの延びる方向における開口部の長さをＬ（図１６における引込部５６の延在方向での長さＬ）、反応ガスの流れる方向（図１６における線分６７の延びる方向）に対して垂直な方向における、複数の開口部のうちの隣接する２つの開口部（隣接する引込部５６）の間の距離をＷとした場合、Ｌ×ｓｉｎθ＞Ｗという関係式を満足するように、開口部の配置および形状（具体的には、引込部５６ａ〜５６ｆを形成するための開口部４９ａ〜４９ｆのサイズ、形状、配置など）を決定することが好ましい。   Further, in the plasma processing apparatus shown in FIG. 13 or the like, the direction in which the openings 49a to 49f extend (the direction in which the line segment 68 in FIG. 15 extends) with respect to the direction in which the reaction gas flows (the direction in which the line segment 67 in FIG. 15 extends). ), The length of the opening in the direction in which the openings 49a to 49f extend is L (the length L in the extending direction of the drawing portion 56 in FIG. 16), and the direction in which the reaction gas flows (in FIG. 16) L × sin θ> W, where W is the distance between two adjacent openings (adjacent lead-in portions 56) in the direction perpendicular to the direction in which the line segment 67 extends). It is preferable to determine the arrangement and shape of the openings (specifically, the size, shape, arrangement, etc. of the openings 49a to 49f for forming the lead-in portions 56a to 56f) so as to satisfy the relational expression Better .

また、図１１および図１２に示すように、上記プラズマ処理装置では、反応ガスの流れる方向（図１１の矢印２０で示す方向）に対して、開口部４９ａ〜４９ｄ、すなわち引込部５６ａ〜５６ｄの延びる方向の成す角度が９０°であってもよい。この場合、マルチ電極ユニット１７と試料６との間の空間を流れる反応ガスは、形成された引込部５６ａ〜５６ｄの全てを通過することになる。このため、反応ガスの流速分布の均一化を確実に行なうことができる。   Further, as shown in FIGS. 11 and 12, in the plasma processing apparatus, the openings 49a to 49d, that is, the drawing-in portions 56a to 56d are arranged with respect to the direction in which the reaction gas flows (the direction indicated by the arrow 20 in FIG. 11). The angle formed by the extending direction may be 90 °. In this case, the reaction gas flowing through the space between the multi-electrode unit 17 and the sample 6 passes through all the drawn-in portions 56a to 56d formed. For this reason, the flow velocity distribution of the reaction gas can be made uniform.

この発明に従ったプラズマ処理装置は、図１〜図９、図１１〜１８に示すように、電極ユニット（電極ユニット１１、マルチ電極ユニット１７、斜めマルチライン電極ユニット４５：以下、電極ユニット１１等とも呼ぶ）と反応ガス供給部（反応ガス供給路５２、反応ガス供給口５）とを備える。電極ユニットは印加電極（内側電極１、マルチ内側電極１８、斜めマルチライン内側電極３４：以下、内側電極１等とも呼ぶ）、絶縁体２および接地電極（外側電極３、マルチ外側電極１９、斜めマルチライン外側電極３５：以下、外側電極３等とも呼ぶ）を含む。印加電極（内側電極１等）には、プラズマを形成するために電源１３から電力が供給される。接地電極（外側電極３等）は、印加電極（内側電極１等）と絶縁体２を挟んで対向する。反応ガス供給部（反応ガス供給路５２、反応ガス供給口５）は、プラズマによるプラズマ処理に用いられる反応ガスを、電極ユニット（電極ユニット１１等）と被処理物（試料６）との間の空間に供給する。ここで、被処理物（試料６）は、電極ユニット（電極ユニット１１等）と空間を隔てて対向するように保持される。接地電極（外側電極３等）は、被処理物（試料６）と対向する被処理物側表面（下部表面４７）を有する。被処理物側表面（下部表面４７）は、被処理物（試料６）の上記表面とほぼ平行な方向に延びる。接地電極（外側電極３等）の被処理物側表面（下部表面４７）には開口部４９、４９ａ〜４９ｆが形成されている。印加電極（内側電極１等）は、接地電極（外側電極３等）における開口部４９、４９ａ〜４９ｆの内部において、絶縁体２を介して開口部４９、４９ａ〜４９ｆの対向する側壁に挟まれるように配置される突出部（先端部５７、５７ａ〜５７ｆ）を含む。この突出部（先端部５７、５７ａ〜５７ｆ）は、図１などに示すように被処理物側（試料６）に向かうにつれて幅が狭くなる断面形状を有する。突出部（先端部５７、５７ａ〜５７ｆ）での上記断面形状を示す断面と同じ断面において、接地電極（外側電極３等）における開口部４９、４９ａ〜４９ｆの対向する側壁の間の距離が、突出部（先端部５７、５７ａ〜５７ｆ）の表面に沿って被処理物（試料６）側に向かうにつれて狭くなるように、開口部４９、４９ａ〜４９ｆは形成されている。被処理物（試料６）において電極ユニット（図１７の電極ユニット１１）と対向する表面から突出部（図１８の先端部５７）までの最短距離である第１の距離（図１７の距離Ｇ）が、被処理物（試料６）の表面から接地電極（図１７の外側電極３）の被処理物側表面（下部表面）までの最短距離である第２の距離（図１７の距離Ｇ）と同じになるように、または第１の距離（図４における距離Ａ＋距離Ｇ）が第２の距離（図４における距離Ｇ）より大きくなるように、印加電極（内側電極１等）および接地電極（外側電極３等）の配置が決定されている。   As shown in FIGS. 1 to 9 and FIGS. 11 to 18, the plasma processing apparatus according to the present invention includes electrode units (electrode unit 11, multi-electrode unit 17, oblique multi-line electrode unit 45: hereinafter, electrode unit 11, etc. And a reactive gas supply unit (reactive gas supply path 52, reactive gas supply port 5). The electrode unit includes an application electrode (inner electrode 1, multi-inner electrode 18, oblique multi-line inner electrode 34: hereinafter also referred to as inner electrode 1), insulator 2 and ground electrode (outer electrode 3, multi-outer electrode 19, oblique multi-electrode). Line outer electrode 35: hereinafter also referred to as outer electrode 3). The application electrode (inner electrode 1 or the like) is supplied with electric power from the power supply 13 in order to form plasma. The ground electrode (outer electrode 3 etc.) faces the application electrode (inner electrode 1 etc.) with the insulator 2 in between. The reactive gas supply unit (reactive gas supply path 52, reactive gas supply port 5) transfers the reactive gas used for plasma processing by plasma between the electrode unit (electrode unit 11 and the like) and the object to be processed (sample 6). Supply to space. Here, the object to be processed (sample 6) is held so as to face the electrode unit (electrode unit 11 or the like) with a space therebetween. The ground electrode (outer electrode 3 or the like) has an object-side surface (lower surface 47) facing the object to be processed (sample 6). The workpiece side surface (lower surface 47) extends in a direction substantially parallel to the surface of the workpiece (sample 6). Openings 49, 49a to 49f are formed on the surface (lower surface 47) of the ground electrode (outer electrode 3 or the like) on the workpiece side. The application electrode (inner electrode 1 and the like) is sandwiched between the opposing side walls of the openings 49 and 49a to 49f through the insulator 2 inside the openings 49 and 49a to 49f in the ground electrode (outer electrode 3 and the like). The protrusion part (tip part 57, 57a-57f) arrange | positioned like this is included. The protrusions (tip portions 57, 57a to 57f) have a cross-sectional shape whose width becomes narrower toward the object to be processed (sample 6) as shown in FIG. In the same cross section as the cross section showing the above cross sectional shape at the projecting portions (tip portions 57, 57a to 57f), the distance between the opposing side walls of the openings 49 and 49a to 49f in the ground electrode (outer electrode 3 etc.) is The openings 49 and 49a to 49f are formed so as to become narrower toward the object to be processed (sample 6) along the surface of the protrusion (tips 57 and 57a to 57f). A first distance (distance G in FIG. 17) which is the shortest distance from the surface facing the electrode unit (electrode unit 11 in FIG. 17) to the protrusion (tip portion 57 in FIG. 18) in the workpiece (sample 6). Is a second distance (distance G in FIG. 17) which is the shortest distance from the surface of the object to be processed (sample 6) to the surface to be processed (lower surface) of the ground electrode (outer electrode 3 in FIG. 17). The application electrode (inner electrode 1 and the like) and the ground electrode (such as the first electrode (distance A + distance G in FIG. 4) are larger than the second distance (distance G in FIG. 4) so as to be the same. The arrangement of the outer electrode 3 etc. is determined.

上記プラズマ処理装置において、第１の距離（図４に示した距離Ａ＋距離Ｇ）をＨ１、開口部４９、４９ａ〜４９ｆの内部における側壁と突出部（先端部５７、５７ａ〜５７ｆ）との間の距離（図４に示した距離Ｈ）をＨ２、開口部４９、４９ａ〜４９ｆの内部に配置された絶縁体（内側電極保護膜７および外側電極保護膜８）の比誘電率をεrとした場合、Ｈ１／（Ｈ２／εr）＞２４．６４という関係を満足するように、前記電極ユニット（電極ユニット１１等）は構成されていてもよい。つまり、上記数式の条件を満足するように、内側電極１等と外側電極３等の配置、内側電極保護膜７および外側電極保護膜８の材質などを決定してもよい。この場合、図４〜図８を用いて説明したように、試料６の表面近傍での電界について、電界強度を十分小さくすることができる。 In the plasma processing apparatus, the first distance (distance A + distance G shown in FIG. 4) is H1, and the space between the side walls and the protrusions (tip portions 57, 57a to 57f) inside the openings 49 and 49a to 49f. (Distance H shown in FIG. 4) is H2, and the relative dielectric constant of an insulator (the inner electrode protective film 7 and the outer electrode protective film 8) disposed inside the openings 49, 49a to 49f is ε r . In this case, the electrode unit (electrode unit 11 or the like) may be configured to satisfy the relationship of H1 / (H2 / ε r )> 24.64. That is, the arrangement of the inner electrode 1 and the outer electrode 3 and the material of the inner electrode protective film 7 and the outer electrode protective film 8 may be determined so as to satisfy the condition of the above mathematical formula. In this case, as described with reference to FIGS. 4 to 8, the electric field strength can be sufficiently reduced with respect to the electric field in the vicinity of the surface of the sample 6.

上記プラズマ処理装置では、電極ユニット（電極ユニット１１等）において、印加電極（内側電極１等）に電力が供給されたとき、印加電極（内側電極１等）と接地電極（外側電極３等）との間に電力伝達線路が形成されることが好ましい。電極ユニット（電極ユニット１１等）において被処理物（試料６）と対向する面において、電力伝達線路の開放端１０が形成されるとともに、開放端１０において発生する電界によりプラズマ９、２５〜２８、３６〜４１が発生するように、前記電極ユニット（電極ユニット１１等）は構成される。この場合、電極ユニット１１等と試料６との間の空間（反応ガスが流通する空間）においてプラズマ９、２５〜２８、３６〜４１を確実に発生させることができる。   In the plasma processing apparatus, when power is supplied to the application electrode (inner electrode 1 etc.) in the electrode unit (electrode unit 11 etc.), the application electrode (inner electrode 1 etc.) and the ground electrode (outer electrode 3 etc.) A power transmission line is preferably formed between the two. An open end 10 of the power transmission line is formed on the surface of the electrode unit (electrode unit 11 or the like) facing the object to be processed (sample 6), and the plasma 9, 25-28, The electrode unit (electrode unit 11 or the like) is configured such that 36 to 41 are generated. In this case, the plasmas 9, 25 to 28, and 36 to 41 can be reliably generated in the space between the electrode unit 11 and the like and the sample 6 (the space in which the reaction gas flows).

上記プラズマ処理装置において、反応ガス供給部（反応ガス供給路５２、反応ガス供給口５）は、開放端１０から離れた位置において、電極ユニット（電極ユニット１１等）と被処理物（試料６）との間の空間に反応ガスを供給するため、接地電極（外側電極３等）に形成された反応ガス供給口５を含んでいる。この場合、反応ガス供給口５から開放端１０（プラズマが形成される領域である引込部５６、５６ａ〜５６ｆ）にまで反応ガスが流通する過程で、反応ガスの流れの乱れが小さくなる。この結果、プラズマ処理の質の低下を避けることができる。   In the plasma processing apparatus, the reaction gas supply unit (reaction gas supply path 52, reaction gas supply port 5) is separated from the open end 10 by the electrode unit (electrode unit 11 and the like) and the object to be processed (sample 6). In order to supply the reaction gas to the space between the two, a reaction gas supply port 5 formed in the ground electrode (outer electrode 3 or the like) is included. In this case, in the course of the reaction gas flowing from the reaction gas supply port 5 to the open end 10 (the drawing portions 56 and 56a to 56f, which are regions where plasma is formed), the disturbance of the reaction gas flow is reduced. As a result, it is possible to avoid a decrease in the quality of the plasma treatment.

上記プラズマ処理装置では、上記第１の距離（距離Ａ＋距離Ｇ）を規定する、印加電極（内側電極１等）と被処理物（試料６）とのそれぞれにおける最近接点（図４に示した先端部５７の最下点５８および試料６の表面の地点５９）を結ぶ線分（線分６０）上において、印加電極（内側電極１等）に電力を供給することにより形成される電界の最も高い電界強度をＥp、最も低い電界強度をＥsとした場合、Ｅp／Ｅs＞１１．８という条件を満足するように、電極ユニット（電極ユニット１１等）が構成されていてもよい。具体的には、引込部５６、５６ａ〜５６ｆの構造について、図１〜図８に示したような、被処理物（試料６）に対する配置となるように、電極ユニット１１等を構成する内側電極１等および外側電極３等の形状および配置を決定してもよい。この場合、内側電極１等に大きな電力を供給して分解度の高いプラズマを発生させても、試料６の近傍では電界強度が十分小さくなるため、試料６の近傍におけるプラズマの発生を抑制できる。 In the plasma processing apparatus, the closest point (tip shown in FIG. 4) at each of the application electrode (inner electrode 1 and the like) and the object to be processed (sample 6) that defines the first distance (distance A + distance G). On the line segment (line segment 60) connecting the lowest point 58 of the part 57 and the surface point 59 of the sample 6, the highest electric field is formed by supplying power to the application electrode (inner electrode 1 etc.). When the electric field strength is E p and the lowest electric field strength is E s , the electrode unit (electrode unit 11 or the like) may be configured to satisfy the condition of E p / E s > 11.8. Specifically, the inner electrodes constituting the electrode unit 11 and the like such that the structures of the lead-in portions 56 and 56a to 56f are arranged with respect to the object to be processed (sample 6) as shown in FIGS. The shape and arrangement of the first grade and the outer electrode 3 may be determined. In this case, even if large power is supplied to the inner electrode 1 or the like to generate plasma with high resolution, the electric field strength is sufficiently small in the vicinity of the sample 6, so that generation of plasma in the vicinity of the sample 6 can be suppressed.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above-described embodiment but by the scope of claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態１を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows Embodiment 1 of the plasma processing apparatus by this invention. 図１に示した線分ＩＩ−ＩＩにおける断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram in line segment II-II shown in FIG. 図１に示したプラズマ処理装置の電極ユニットの下面を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the lower surface of the electrode unit of the plasma processing apparatus shown in FIG. 図１に示したプラズマ処理装置における電極ユニットの部分拡大断面模式図である。FIG. 2 is a partial enlarged cross-sectional schematic view of an electrode unit in the plasma processing apparatus shown in FIG. 1. 内側電極の引込量である距離Ａを３．２ｍｍとした場合の電極ユニットの部分拡大断面模式図である。It is the partial expanded sectional schematic diagram of an electrode unit when distance A which is the drawing-in amount of an inner side electrode is 3.2 mm. 内側電極の引込量である距離Ａを４．２ｍｍとした場合の電極ユニットの部分拡大断面模式図である。It is the partial expanded sectional schematic diagram of an electrode unit when distance A which is the drawing-in amount of an inner side electrode is 4.2 mm. 内側電極の引込量である距離Ａを５．２ｍｍとした場合の電極ユニットの部分拡大断面模式図である。It is the partial expanded sectional schematic diagram of an electrode unit when distance A which is the drawing-in amount of an inner side electrode is set to 5.2 mm. 内側電極の引込量である距離Ａを７．２ｍｍとした場合の電極ユニットの部分拡大断面模式図である。It is the partial expanded sectional schematic diagram of an electrode unit when distance A which is the drawing-in amount of an inner side electrode is 7.2 mm. 引込部が形成されることによる処理特性および処理速度分布の均一化の効果を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the effect of equalization of the processing characteristic and processing speed distribution by forming a drawing-in part. 本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態２を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows Embodiment 2 of the plasma processing apparatus by this invention. 本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態３を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows Embodiment 3 of the plasma processing apparatus by this invention. 図１１に示したプラズマ処理装置における矢印に示した部分での反応ガスの流速分布を示すグラフである。It is a graph which shows the flow velocity distribution of the reactive gas in the part shown by the arrow in the plasma processing apparatus shown in FIG. 本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態４を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows Embodiment 4 of the plasma processing apparatus by this invention. 図１３の線分ＸＩＶ−ＸＩＶにおける断面を示す平面模式図である。It is a plane schematic diagram which shows the cross section in line segment XIV-XIV of FIG. 図１３に示したプラズマ処理装置の斜めマルチライン電極ユニットの下面を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the lower surface of the diagonal multi-line electrode unit of the plasma processing apparatus shown in FIG. 隣接する引込部の間の距離と、引込部の延びる方向と反応ガスの流れる方向とのなす角度との関係を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the relationship between the distance between adjacent drawing-in parts, and the angle which the direction where a drawing-in part extends, and the direction through which a reactive gas flows. 本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態５を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows Embodiment 5 of the plasma processing apparatus by this invention. 図１７に示したプラズマ処理装置の電極ユニットの部分拡大断面模式図である。FIG. 18 is a partial enlarged cross-sectional schematic view of an electrode unit of the plasma processing apparatus shown in FIG. 17. 従来のプラズマ処理装置を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the conventional plasma processing apparatus. 図１９に示した内側電極と外側電極とが絶縁体を介して対向する部分のうち、試料に隣接する部分を示す部分拡大断面模式図である。FIG. 20 is a partial enlarged cross-sectional schematic diagram showing a portion adjacent to a sample among portions where the inner electrode and the outer electrode shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１ 内側電極、２ 絶縁体、３ 外側電極、４ 反応ガス排気口、５ 反応ガス供給口、６ 試料、７ 内側電極保護膜、８ 外側電極保護膜、９，２５〜２８，３６〜４１ プラズマ、１０ 開放端、１１ 電極ユニット、１２，１６，２０〜２４，４２〜４４，５３，５４，６３，６４ 矢印、１３ 電源、１４，１５ 流速分布、１７ マルチ電極ユニット、１８ マルチ内側電極、１９ マルチ外側電極、２９〜３３ 流速分布、３４ 斜めマルチライン内側電極、３５ 斜めマルチライン外側電極、４５ 斜めマルチライン電極ユニット、４６ 側壁、４７ 下部表面、４９，４９ａ〜４９ｆ 開口部、５１ 反応ガス排気路、５２ 反応ガス供給路、５６，５６ａ〜５６ｆ 引込部、５７，５７ａ〜５７ｆ 先端部、５８ 最下点、５９ 地点、６０，６７，６８ 線分、６１，６２ 領域。   1 inner electrode, 2 insulator, 3 outer electrode, 4 reaction gas exhaust port, 5 reaction gas supply port, 6 sample, 7 inner electrode protective film, 8 outer electrode protective film, 9, 25-28, 36-41 plasma, 10 open end, 11 electrode unit, 12, 16, 20-24, 42-44, 53, 54, 63, 64 arrow, 13 power source, 14, 15 flow velocity distribution, 17 multi-electrode unit, 18 multi-inner electrode, 19 multi- Outer electrode, 29 to 33 Flow velocity distribution, 34 Diagonal multiline inner electrode, 35 Diagonal multiline outer electrode, 45 Diagonal multiline electrode unit, 46 Side wall, 47 Lower surface, 49, 49a to 49f Opening, 51 Reactive gas exhaust path , 52 Reaction gas supply path, 56, 56a to 56f Lead-in part, 57, 57a to 57f Tip part, 58 Bottom point, 59 point, 60 67 and 68 segments, 61 and 62 areas.

Claims (9)

プラズマを形成するために電源から電力が供給される印加電極と、
前記印加電極と絶縁体を挟んで対向する、接地された接地電極と、
前記印加電極、前記絶縁体および前記接地電極を含む電極ユニットと、前記電極ユニットと空間を隔てて対向するように保持される被処理物との間の前記空間に、前記プラズマによるプラズマ処理に用いられる反応ガスを供給する反応ガス供給部とを備え、
前記被処理物において前記電極ユニットと対向する表面から、前記印加電極までの最短距離である第１の距離が、前記被処理物の前記表面から前記接地電極までの最短距離である第２の距離より大きくなるように、前記印加電極および前記接地電極の配置が決定されている、プラズマ処理装置。 An applied electrode to which power is supplied from a power source to form plasma;
A grounded ground electrode facing the application electrode across an insulator; and
In the space between the electrode unit including the application electrode, the insulator, and the ground electrode, and the object to be processed so as to be opposed to the electrode unit with a space therebetween, it is used for plasma processing by the plasma. A reaction gas supply unit for supplying the reaction gas to be produced,
The first distance, which is the shortest distance from the surface facing the electrode unit in the workpiece to the application electrode, is the second distance from the surface of the workpiece to the ground electrode. The plasma processing apparatus, wherein the arrangement of the application electrode and the ground electrode is determined so as to be larger. 前記接地電極は、前記被処理物と対向し、前記被処理物の前記表面とほぼ平行な方向に延びる被処理物側表面を有し、
前記接地電極の前記被処理物側表面には複数の開口部が形成され、
前記印加電極は、前記接地電極における前記複数の開口部のそれぞれの内部において、前記絶縁体を介して前記開口部の側壁と対向するように配置された突出部を含み、
前記被処理物の前記表面から前記突出部までの最短距離である前記第１の距離が、前記被処理物の前記表面から前記接地電極の前記被処理物側表面までの最短距離である前記第２の距離より大きくなるように、前記突出部は前記被処理物側表面より前記開口部の内部に向けて後退した位置に配置され、
前記複数の開口部は、前記電極ユニットと前記被処理物との間の前記空間において前記反応ガスの流れる方向に対して交差する方向に、互いに平行に延びるように形成されている、請求項１に記載のプラズマ処理装置。 The ground electrode has a workpiece side surface that faces the workpiece and extends in a direction substantially parallel to the surface of the workpiece,
A plurality of openings are formed on the workpiece-side surface of the ground electrode,
The application electrode includes a protrusion disposed in each of the plurality of openings in the ground electrode so as to face a side wall of the opening via the insulator,
The first distance which is the shortest distance from the surface of the workpiece to the protrusion is the shortest distance from the surface of the workpiece to the workpiece-side surface of the ground electrode. The protrusion is disposed at a position retracted from the surface to be processed toward the inside of the opening so as to be larger than a distance of 2.
The plurality of openings are formed to extend in parallel to each other in a direction intersecting a direction in which the reaction gas flows in the space between the electrode unit and the workpiece. The plasma processing apparatus according to 1. 前記反応ガスの流れる方向に対して、前記開口部の延びる方向の成す角度をθ、前記開口部の延びる方向における前記開口部の長さをＬ、前記反応ガスの流れる方向に対して垂直な方向における、前記複数の開口部のうちの隣接する２つの開口部の間の距離をＷとした場合、Ｌ×ｓｉｎθ＞Ｗという関係式を満足するように、前記開口部の配置および形状が決定されている、請求項２に記載のプラズマ処理装置。   The angle formed by the direction in which the opening extends is θ, the length of the opening in the direction in which the opening extends is L, and the direction perpendicular to the direction in which the reaction gas flows. Where the distance between two adjacent openings in the plurality of openings is W, the arrangement and shape of the openings are determined so as to satisfy the relational expression L × sin θ> W. The plasma processing apparatus according to claim 2. 前記反応ガスの流れる方向に対して、前記開口部の延びる方向の成す角度が９０°である、請求項２に記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 2, wherein an angle formed by a direction in which the opening extends is 90 ° with respect to a direction in which the reaction gas flows. プラズマを形成するために電源から電力が供給される印加電極と、
前記印加電極と絶縁体を挟んで対向する、接地された接地電極と、
前記印加電極、前記絶縁体および前記接地電極を含む電極ユニットと、前記電極ユニットと空間を隔てて対向するように保持される被処理物との間の前記空間に、前記プラズマによるプラズマ処理に用いられる反応ガスを供給する反応ガス供給部とを備え、
前記接地電極は、前記被処理物と対向し、前記被処理物の前記表面とほぼ平行な方向に延びる被処理物側表面を有し、
前記接地電極の前記被処理物側表面には開口部が形成され、
前記印加電極は、前記接地電極における前記開口部の内部において、前記絶縁体を介して前記開口部の対向する側壁に挟まれるように配置され、前記被処理物側に向かうにつれて幅が狭くなる断面形状を有する突出部を含み、
前記突出部での前記断面形状を示す断面と同じ断面において、前記接地電極における前記開口部の前記対向する側壁の間の距離が、前記突出部の表面に沿って前記被処理物側に向かうにつれて狭くなるように、前記開口部は形成され、
前記被処理物において前記電極ユニットと対向する表面から前記突出部までの最短距離である第１の距離が、前記被処理物の前記表面から前記接地電極の前記被処理物側表面までの最短距離である第２の距離と同じになるように、または前記第１の距離が前記第２の距離より大きくなるように、前記印加電極および前記接地電極の配置が決定されている、プラズマ処理装置。 An applied electrode to which power is supplied from a power source to form plasma;
A grounded ground electrode facing the application electrode across an insulator; and
In the space between the electrode unit including the application electrode, the insulator, and the ground electrode, and the object to be processed so as to be opposed to the electrode unit with a space therebetween, it is used for plasma processing by the plasma. A reaction gas supply unit for supplying the reaction gas to be produced,
The ground electrode has a workpiece side surface that faces the workpiece and extends in a direction substantially parallel to the surface of the workpiece,
An opening is formed in the workpiece side surface of the ground electrode,
The application electrode is disposed inside the opening of the ground electrode so as to be sandwiched between opposing sidewalls of the opening via the insulator, and has a cross-section that decreases in width toward the object to be processed. Including a protrusion having a shape;
In the same cross section as the cross section showing the cross sectional shape of the protrusion, the distance between the opposing side walls of the opening in the ground electrode is increased toward the object to be processed along the surface of the protrusion. The opening is formed to be narrow,
The first distance, which is the shortest distance from the surface facing the electrode unit in the workpiece to the protrusion, is the shortest distance from the surface of the workpiece to the workpiece-side surface of the ground electrode. The plasma processing apparatus, wherein the arrangement of the application electrode and the ground electrode is determined so that the second distance is equal to the second distance or the first distance is larger than the second distance. 前記第１の距離をＨ１、前記開口部の内部における前記側壁と前記突出部との間の距離をＨ２、前記開口部の内部に配置された前記絶縁体の比誘電率をεrとした場合、Ｈ１／（Ｈ２／εr）＞２４．６４という関係を満足するように、前記電極ユニットは構成されている、請求項２〜５のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。 When the first distance is H1, the distance between the side wall and the protrusion inside the opening is H2, and the relative dielectric constant of the insulator disposed inside the opening is ε r The plasma processing apparatus according to claim 2, wherein the electrode unit is configured to satisfy a relationship of H1 / (H2 / ε r )> 24.64. 前記電極ユニットにおいて、前記印加電極に前記電力が供給されたとき、前記印加電極と前記接地電極との間に電力伝達線路が形成され、
前記電極ユニットにおいて前記被処理物と対向する面において、前記電力伝達線路の開放端が形成されるとともに、前記開放端において発生する電界によりプラズマが発生するように、前記電極ユニットは構成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。 In the electrode unit, when the power is supplied to the application electrode, a power transmission line is formed between the application electrode and the ground electrode,
The electrode unit is configured such that an open end of the power transmission line is formed on a surface of the electrode unit facing the object to be processed, and plasma is generated by an electric field generated at the open end. The plasma processing apparatus of any one of Claims 1-6. 前記反応ガス供給部は、前記開放端から離れた位置において、前記空間に前記反応ガスを供給するため、前記接地電極に形成された反応ガス供給口を含む、請求項７に記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 7, wherein the reactive gas supply unit includes a reactive gas supply port formed in the ground electrode for supplying the reactive gas to the space at a position away from the open end. . 前記第１の距離を規定する、前記印加電極と前記被処理物とのそれぞれにおける最近接点を結ぶ線分上において、前記印加電極に電力を供給することにより形成される電界の最も高い電界強度をＥp、最も低い電界強度をＥsとした場合、Ｅp／Ｅs＞１１．８という条件を満足するように、前記電極ユニットが構成されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
The highest electric field strength of the electric field formed by supplying electric power to the application electrode on a line segment connecting the closest points of the application electrode and the object to be processed, which defines the first distance. If you E p, the lowest electric field intensity and E s, so as to satisfy the condition of E p / E s> 11.8, the electrode unit is constituted, any one of the preceding claims The plasma processing apparatus according to 1.
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