JP4013570B2

JP4013570B2 - Plasma processing method and apparatus

Info

Publication number: JP4013570B2
Application number: JP2002029233A
Authority: JP
Inventors: 智洋奥村; 忠司木村; 陽一郎矢代
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-02-06
Filing date: 2002-02-06
Publication date: 2007-11-28
Anticipated expiration: 2022-02-06
Also published as: JP2003234335A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ加工方法及び装置に関し、特にマイクロプラズマ源を用いた加工手段に特徴があるもの。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、表面に薄膜が形成された基板に代表される被処理物にパターンニング加工を行う場合、レジストプロセスが用いられる。その一例を図１７に示す。
【０００３】
図１７において、まず、被処理物２３の表面に感光性レジスト２４を塗布する（ａ）。次に、露光機を用いて露光した後現像すると、レジスト２４が所望の形状にパターンニングできる（ｂ）。そして、被処理物２３を真空容器内に載置し、真空容器内にプラズマを発生させ、レジスト２４をマスクとして被処理物２３をエッチング加工すると、被処理物２３の表面が所望の形状にパターニングされる（ｃ）。最後に、レジスト２４を酸素プラズマや有機溶剤などで除去することで、加工が完了する（ｄ）。
【０００４】
以上のようなレジストプロセスは、微細パターンを精度良く形成するのに適しているため、半導体などの電子デバイスの製造において重要な役割を果たすに至った。また、工程が複雑であるという欠点もある。
【０００５】
そこで、レジストプロセスを用いない新しい加工方法が検討されている。その一例として、図１８にマイクロプラズマエッチングの概念図を示す。被処理物２の近傍に配置させることができるマイクロプラズマ源３に高周波電力を供給してマイクロプラズマを発生させ、マイクロプラズマから漏れ出る活性粒子を被処理物２に作用させ、被処理物を加工する方法である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例で述べた被処理物の加工においては、良好な電力整合状態が得られず、電力効率が悪いという問題点があった。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、電力効率に優れたプラズマ加工方法及び装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願の第１発明のプラズマ加工方法は、石英ガラス板に形成されたキャピラリの内部にガスを導入しつつ、前記ガラス板の前記キャピラリの開口部が形成された第１面と垂直な第２面のうち前記第２面上の前記開口部側に設けられた第１の電極に高周波電力を印加することによりマイクロプラズマを発生させ、前記マイクロプラズマから漏れ出る活性粒子を前記キャピラリの開口部から被処理物に作用させ、前記被処理物を加工する方法であって、前記第２面に形成されたパワートランジスタに高周波電力を供給して前記高周波電力を増幅させた後、前記第１の電極に前記増幅させた高周波電力を印加する一方、前記キャピラリを挟み前記第１の電極と対向して設けられた第２の電極は接地された状態で前記被処理物を加工することを特徴とする。
【０００９】
本願の第１発明のプラズマ加工方法において、好適には、第１の電極は複数配列され、第１の電極の各々に、別個の高周波信号源からの高周波信号を増幅して印加することが望ましい。あるいは、第１の電極は複数配列され、第１の電極の各々に、同一の高周波信号源からの高周波信号を増幅して印加してもよい。
【００１０】
本願の第２発明のプラズマ加工装置は、キャピラリが形成された石英ガラス板と、開口部を有するキャピラリの内部にガスを導入する手段と、前記ガラス板の前記キャピラリの開口部が形成された第１面と垂直な第２面のうち前記第２面上の前記開口部側に設けられた第１の電極と、前記キャピラリを挟み前記第１の電極と対向して設けられかつ接地された第２の電極と、前記第１の前記電極に高周波電力を印加する高周波信号源と、前記第１の電極と前記高周波信号源との間に配置されかつ前記第２面に形成されると共に前記第１の電極と電気的に接続されたパワートランジスタとを備えたことを特徴とする。
【００１１】
本願の第２発明のプラズマ加工装置において、好適には、第１の電極は複数配列され、第１の電極の各々に、高周波信号を供給する複数の高周波信号源を備えたことが望ましい。あるいは、第１の電極は複数配列され、第１の電極の各々に、同一の高周波信号源からの高周波信号を供給するよう配線されていてもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について、図１乃至図６を参照して説明する。
【００１３】
図１に、本発明の第１実施形態に係るマイクロプラズマ源を搭載した加工装置の断面図を示す。図１において、電極１上に載置された被処理物としての基板２の近傍に、マイクロプラズマ源３が配置される。周波数１００ＭＨｚの高周波電力を、高周波信号源４から増幅器としてのパワートランジスタ５に供給し、増幅された高周波電力をマイクロプラズマ源３に印加してマイクロプラズマを発生させる。このマイクロプラズマから漏れ出る活性粒子を基板２に作用させ、基板２を加工することができる。
【００１４】
図２は、マイクロプラズマ源３を、図１の破線Ａで切った断面図である。２枚の石英ガラス板６及び７が接着され、その間にキャピラリ８が形成されている。反応ガスはキャピラリ８の内部に導入され、基板２に向かってマイクロプラズマとなって噴出される。高周波電極９と接地電極１０が石英ガラス板６及び７の両側に設けられ、高周波電極９に高周波電力が供給される。マイクロプラズマ源３は１Ｐａから数気圧まで動作可能であるが、典型的には１０００Ｐａから大気圧までの範囲の圧力で動作する。
【００１５】
図３は、マイクロプラズマ源３の斜視図である。高周波信号源４から供給される高周波信号は、パワートランジスタ５の入力端子１１に入力され、増幅された高周波電力が、高周波配線１２より高周波電極９に導かれる。一方、接地配線１３により、パワートランジスタ５と接地電極１０が接続されることで、接地電位の一致が図られる。
【００１６】
図４は、高周波配線１２を、高周波電極９と同一平面に形成し、接地配線１３を、石英ガラス板に形成した貫通穴の内部に設けた例である。このような構成とすることで、パワートランジスタ５とマイクロプラズマ源３の間のインピーダンスを低下させることができる。
【００１７】
以上述べたような構成により、増幅された高周波電力の伝送系（パワートランジスタ５から高周波電極９間）は、集中定数系と考えることが可能となり、高周波整合を考慮する必要がなく、電力効率を高めることができた。
【００１８】
なお、図５に示すような、マイクロプラズマ源３がアレイ化され、各々のマイクロプラズマ源３に、別個の高周波信号源４からの高周波信号を増幅して印加する構成や、図６に示すような、マイクロプラズマ源３がアレイ化され、各々のマイクロプラズマ源３に、同一の高周波信号源４からの高周波信号を増幅して印加する構成も考えられる。
【００１９】
また、以上述べた本発明の第１実施形態において、増幅器としてパワートランジスタを用いる場合を例示したが、オペアンプや、複数のトランジスタを用いた増幅回路などを用いることができることはいうまでもない。
【００２０】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について、図７乃至図８を参照して説明する。
【００２１】
図７に、本発明の第２の実施形態において用いた、マイクロプラズマ源を搭載した加工装置の断面図を示す。図７において、電極１上に載置された被処理物としての基板２の近傍に、マイクロプラズマ源３が配置される。マイクロプラズマ源３はアレイ化されており、各々のマイクロプラズマ源３の近傍に、スイッチとしてのトランジスタ１４が設けられている。周波数１００ＭＨｚの高周波電力を、高周波信号源４から増幅器１５、整合器１６を介してマイクロプラズマ源３の近傍まで導き、トランジスタ１４によりスイッチングすることにより、任意のマイクロプラズマ源３を動作させる。任意のマイクロプラズマ源において発生したマイクロプラズマから漏れ出る活性粒子を基板２に作用させ、基板２を加工することができる。
【００２２】
マイクロプラズマ源３の断面構造は、図２に示したものと同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００２３】
以上述べたような構成により、各々のマイクロプラズマ源３の動作／非動作を切り替えた場合に生じる負荷インピーダンスの変化に応じて、整合器１６によって整合状態を確保することができるため、常に良好な整合状態を得ることができ、電力効率を高めることができた。
【００２４】
なお、図８に示すように、各々のマイクロプラズマ源３を同一の石英ガラス板６及び７に形成し、マイクロ高周波配線１２を、高周波電極９と同一平面に形成し、接地配線１３を、石英ガラス板に形成した貫通穴の内部に設けてもよい。このような構成とすることで、スイッチ１４とマイクロプラズマ源３の間のインピーダンスを低下させることができる。
【００２５】
以上述べた本発明の第２の実施形態において、スイッチとしてトランジスタを用いる場合を例示したが、他の固体スイッチ素子や、リレー素子などの接点スイッチ素子などを用いることができることはいうまでもない。
【００２６】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について、図９乃至図１３を参照して説明する。
【００２７】
図９に、本発明の第３の実施形態において用いた、マイクロプラズマ源を搭載した加工装置の断面図を示す。図９において、電極１上に載置された被処理物としての基板２の近傍に、マイクロプラズマ源３が配置される。マイクロプラズマ源３の近傍には、半導体のｐ／ｎ接合を利用した可変コンデンサを用いた整合回路１７が設けられている。高周波信号源４からの高周波信号（周波数１００ＭＨｚ）を増幅器１５により増幅し、増幅された高周波電力を、マッチングセンサ１８を介してマイクロプラズマ源３の近傍まで導き、マイクロプラズマを発生させる。このマイクロプラズマから漏れ出る活性粒子を基板２に作用させ、基板２を加工することができる。
【００２８】
マイクロプラズマ源３の断面構造は、図２に示したものと同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００２９】
半導体のｐ／ｎ接合における空乏層の厚さは、ｐ／ｎ接合に印加するバイアス電圧によって制御できる。一般に、コンデンサの容量は、誘電体の厚さに反比例するから、ｐ／ｎ結合に印加するバイアス電圧を変化させることにより、コンデンサ容量を可変できる。このような可変コンデンサは極めて小型で、マイクロプラズマ源と寸法的にも製造工法的にも共通点が多い。
【００３０】
マッチングセンサ１８では、高周波電圧と電流の大きさの比と、高周波電圧と電流の位相差を検出する。検出値を整合回路１７にフィードバックすることで、良好な整合状態を確保できる。マッチングセンサ１８の他のタイプとして、方向性結合器を用いるものもある。
【００３１】
整合回路１７は、図１０に示すような２つの可変コンデンサ１９及び２０を用いて構成することができる。可変コンデンサ１９は、負荷であるマイクロプラズマ源のレジスタンスを主として調整するためのもので、可変コンデンサ２０は、負荷であるマイクロプラズマ源のリアクタンスを主として調整するためのものである。
【００３２】
図１１に示すような、１つの可変コンデンサ１９と、固定コンデンサ２１を組み合わせた整合回路１７を用いることも可能である。この場合、負荷であるマイクロプラズマ源のリアクタンスを主として調整するために、高周波電力の周波数を、マッチングセンサ１８からのフィードバックにより制御することで、良好な整合状態を確保できる。
【００３３】
なお、図１２に示すような、マイクロプラズマ源３がアレイ化され、各々のマイクロプラズマ源３に、別個の高周波信号源４からの高周波信号を増幅して印加する構成や、図１３に示すような、マイクロプラズマ源３がアレイ化され、各々のマイクロプラズマ源３に、同一の高周波信号源４からの高周波信号を増幅して印加する構成も考えられる。
【００３４】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について、図１０、図１１、図１４乃至図１６を参照して説明する。
【００３５】
図１４に、本発明の第４の実施形態において用いた、マイクロプラズマ源を搭載した加工装置の断面図を示す。図１４において、電極１上に載置された被処理物としての基板２の近傍に、マイクロプラズマ源３が配置される。マイクロプラズマ源３の近傍には、マイクロエレクトロメカニカルシステムを利用した可変コンデンサを用いた整合回路２２が設けられている。高周波信号源４からの高周波信号（周波数１００ＭＨｚ）を増幅器１５により増幅し、増幅された高周波電力を、マッチングセンサ１８を介してマイクロプラズマ源３の近傍まで導き、マイクロプラズマを発生させる。このマイクロプラズマから漏れ出る活性粒子を基板２に作用させ、基板２を加工することができる。
【００３６】
マイクロプラズマ源３の断面構造は、図２に示したものと同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００３７】
マイクロエレクトロメカニカルシステムは、マイクロマシンとも呼ばれており、微細な可動部をもつ構造体の総称である。２枚の平行平板の間の距離を可変としたものや、２枚の平行平板の重なりを可変としたものは、可変コンデンサとして利用できる。このような可変コンデンサは極めて小型で、マイクロプラズマ源と寸法的にも製造工法的にも共通点が多い。
【００３８】
マッチングセンサ１８では、高周波電圧と電流の大きさの比と、高周波電圧と電流の位相差を検出する。検出値を整合回路１７にフィードバックすることで、良好な整合状態を確保できる。マッチングセンサ１８の他のタイプとして、方向性結合器を用いるものもある。
【００３９】
整合回路２２は、図１０に示すような２つの可変コンデンサ１９及び２０を用いて構成することができる。可変コンデンサ１９は、負荷であるマイクロプラズマ源のレジスタンスを主として調整するためのもので、可変コンデンサ２０は、負荷であるマイクロプラズマ源のリアクタンスを主として調整するためのものである。
【００４０】
図１１に示すような、１つの可変コンデンサ１９と、固定コンデンサ２１を組み合わせた整合回路２２を用いることも可能である。この場合、負荷であるマイクロプラズマ源のリアクタンスを主として調整するために、高周波電力の周波数を、マッチングセンサ１８からのフィードバックにより制御することで、良好な整合状態を確保できる。
【００４１】
なお、図１５に示すような、マイクロプラズマ源３がアレイ化され、各々のマイクロプラズマ源３に、別個の高周波信号源４からの高周波信号を増幅して印加する構成や、図１６に示すような、マイクロプラズマ源３がアレイ化され、各々のマイクロプラズマ源３に、同一の高周波信号源４からの高周波信号を増幅して印加する構成も考えられる。
【００４２】
以上述べた本発明の実施形態において、マイクロプラズマ源として平行平板型キャピラリタイプのものを用いる場合を例示したが、誘導結合型キャピラリタイプなど、他方式のキャピラリタイプや、マイクロギャップ方式、誘導結合型チューブタイプなど、様々なマイクロプラズマ源を用いることができる。
【００４３】
また、被処理物を載置するための電極に高周波電力を印加することにより、マイクロプラズマ中のイオンを引き込む作用を強めることも可能である。
【００４４】
また、基板をエッチング加工する場合を例示したが、加工対象はこれらに限定されるものではなく、本発明は、種々の基板の加工、または、種々の膜がコーティングされた被処理物の加工に適用できる。
【００４５】
また、１００ＭＨｚの高周波電力を用いてマイクロプラズマを発生させる場合を例示したが、数百ｋＨｚから数ＧＨｚまでの高周波電力を用いてマイクロプラズマを発生させることが可能である。
【００４６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本願の第１発明のプラズマ加工方法によれば、石英ガラス板に形成されたキャピラリの内部にガスを導入しつつ、前記ガラス板の前記キャピラリの開口部が形成された第１面と垂直な第２面のうち前記第２面上の前記開口部側に設けられた第１の電極に高周波電力を印加することによりマイクロプラズマを発生させ、前記マイクロプラズマから漏れ出る活性粒子を前記キャピラリの開口部から被処理物に作用させ、前記被処理物を加工する方法であって、前記第２面に形成されたパワートランジスタに高周波電力を供給して前記高周波電力を増幅させた後、前記第１の電極に前記増幅させた高周波電力を印加する一方、前記キャピラリを挟み前記第１の電極と対向して設けられた第２の電極は接地された状態で前記被処理物を加工するため、電力効率に優れた加工を行うことができる。
【００４７】
また、本願の第２発明のプラズマ加工装置によれば、キャピラリが形成された石英ガラス板と、開口部を有するキャピラリの内部にガスを導入する手段と、前記ガラス板の前記キャピラリの開口部が形成された第１面と垂直な第２面のうち前記第２面上の前記開口部側に設けられた第１の電極と、前記キャピラリを挟み前記第１の電極と対向して設けられかつ接地された第２の電極と、前記第１の前記電極に高周波電力を印加する高周波信号源と、前記第１の電極と前記高周波信号源との間に配置されかつ前記第２面に形成されると共に前記第１の電極と電気的に接続されたパワートランジスタとを備えたため、電力効率に優れた加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態で用いた加工装置の構成を示す断面図
【図２】本発明の第１実施形態で用いた加工装置の構成を示す断面図
【図３】本発明の第１実施形態で用いた加工装置の構成を示す斜視図
【図４】本発明の第１実施形態で用いた加工装置の構成を示す斜視図
【図５】本発明の第１実施形態で用いた加工装置の構成を示す断面図
【図６】本発明の第１実施形態で用いた加工装置の構成を示す断面図
【図７】本発明の第２実施形態で用いた加工装置の構成を示す断面図
【図８】本発明の第２実施形態で用いた加工装置の構成を示す斜視図
【図９】本発明の第３実施形態で用いた加工装置の構成を示す断面図
【図１０】本発明の第３実施形態で用いた整合回路の構成を示す回路図
【図１１】本発明の第３実施形態で用いた整合回路の構成を示す回路図
【図１２】本発明の第３実施形態で用いた加工装置の構成を示す断面図
【図１３】本発明の第３実施形態で用いた加工装置の構成を示す断面図
【図１４】本発明の第４実施形態で用いた加工装置の構成を示す断面図
【図１５】本発明の第４実施形態で用いた加工装置の構成を示す断面図
【図１６】本発明の第４実施形態で用いた加工装置の構成を示す断面図
【図１７】従来例で用いたパターンニング工程を示す図
【図１８】従来例で用いた加工装置の構成を示す断面図
【符号の説明】
１電極
２基板
３マイクロプラズマ源
４高周波信号源
５パワートランジスタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a plasma processing method and apparatus, and particularly has a feature in processing means using a microplasma source.
[0002]
[Prior art]
In general, a resist process is used when patterning is performed on an object typified by a substrate having a thin film formed on the surface. An example is shown in FIG.
[0003]
In FIG. 17, first, a photosensitive resist 24 is applied to the surface of the object to be processed 23 (a). Next, the resist 24 can be patterned into a desired shape by exposure using an exposure machine and development (b). Then, the workpiece 23 is placed in a vacuum vessel, plasma is generated in the vacuum vessel, and the workpiece 23 is etched using the resist 24 as a mask, whereby the surface of the workpiece 23 is patterned into a desired shape. (C). Finally, the processing is completed by removing the resist 24 with oxygen plasma or an organic solvent (d).
[0004]
Since the resist process as described above is suitable for accurately forming a fine pattern, it has played an important role in the manufacture of electronic devices such as semiconductors. In addition, there is a drawback that the process is complicated.
[0005]
Therefore, a new processing method that does not use a resist process has been studied. As an example, FIG. 18 shows a conceptual diagram of microplasma etching. A high-frequency power is supplied to a microplasma source 3 that can be disposed in the vicinity of the workpiece 2 to generate microplasma, and active particles leaking from the microplasma are applied to the workpiece 2 to process the workpiece. It is a method to do.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the processing of the workpiece described in the conventional example, there is a problem that a good power matching state cannot be obtained and power efficiency is poor.
[0007]
In view of the above-described conventional problems, an object of the present invention is to provide a plasma processing method and apparatus excellent in power efficiency.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In the plasma processing method of the first invention of the present application, the second surface perpendicular to the first surface of the glass plate in which the opening of the capillary is formed is introduced while introducing gas into the capillary formed in the quartz glass plate. Of the first surface provided on the opening side of the second surface by applying high frequency power to generate microplasma, and the active particles leaking from the microplasma are covered from the opening of the capillary. A method of processing an object to be processed by applying a high frequency power to a power transistor formed on the second surface to amplify the high frequency power, and then applying the high frequency power to the first electrode. The processed object is processed while the amplified high-frequency power is applied, and the second electrode provided across the capillary and facing the first electrode is grounded. That.
[0009]
In the plasma processing method of the first invention of the present application, preferably, a plurality of first electrodes are arranged, and it is desirable to amplify and apply a high-frequency signal from a separate high-frequency signal source to each of the first electrodes. . Alternatively, a plurality of first electrodes may be arranged, and a high frequency signal from the same high frequency signal source may be amplified and applied to each of the first electrodes .
[0010]
The plasma processing apparatus of the second invention of the present application is a quartz glass plate on which a capillary is formed, a means for introducing gas into the capillary having an opening, and an opening in the capillary of the glass plate. A first electrode provided on the opening side of the second surface of the second surface perpendicular to the first surface, and a first electrode provided opposite to the first electrode across the capillary and grounded Two electrodes, a high-frequency signal source for applying high-frequency power to the first electrode, a first electrode and the high-frequency signal source disposed between and formed on the second surface and the first electrode And a power transistor electrically connected to one electrode.
[0011]
In the plasma processing apparatus of the second aspect of the present invention, preferably, the first electrode a plurality of sequences, each of the first electrode, it is desirable with a multiple RF signal source for supplying a high-frequency signal. Alternatively, a plurality of first electrodes may be arranged, and each of the first electrodes may be wired so as to supply a high- frequency signal from the same high-frequency signal source .
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
[0013]
FIG. 1 shows a cross-sectional view of a processing apparatus equipped with a microplasma source according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a microplasma source 3 is disposed in the vicinity of a substrate 2 as an object to be processed placed on an electrode 1. High-frequency power with a frequency of 100 MHz is supplied from the high-frequency signal source 4 to the power transistor 5 as an amplifier, and the amplified high-frequency power is applied to the microplasma source 3 to generate microplasma. The active particles leaking from the microplasma can act on the substrate 2 to process the substrate 2.
[0014]
2 is a cross-sectional view of the microplasma source 3 taken along a broken line A in FIG. Two quartz glass plates 6 and 7 are bonded together, and a capillary 8 is formed between them. The reaction gas is introduced into the capillary 8 and ejected as microplasma toward the substrate 2. A high frequency electrode 9 and a ground electrode 10 are provided on both sides of the quartz glass plates 6 and 7, and high frequency power is supplied to the high frequency electrode 9. The microplasma source 3 can operate from 1 Pa to several atmospheres, but typically operates at a pressure ranging from 1000 Pa to atmospheric pressure.
[0015]
FIG. 3 is a perspective view of the microplasma source 3. The high frequency signal supplied from the high frequency signal source 4 is input to the input terminal 11 of the power transistor 5, and the amplified high frequency power is guided to the high frequency electrode 9 from the high frequency wiring 12. On the other hand, the ground potential is matched by connecting the power transistor 5 and the ground electrode 10 by the ground wiring 13.
[0016]
FIG. 4 shows an example in which the high-frequency wiring 12 is formed on the same plane as the high-frequency electrode 9 and the ground wiring 13 is provided inside a through hole formed in a quartz glass plate. With such a configuration, the impedance between the power transistor 5 and the microplasma source 3 can be reduced.
[0017]
With the configuration as described above, the transmission system of the amplified high-frequency power (between the power transistor 5 and the high-frequency electrode 9) can be considered as a lumped parameter system, and it is not necessary to consider high-frequency matching, and power efficiency is improved. I was able to increase it.
[0018]
As shown in FIG. 6, the microplasma sources 3 are arrayed as shown in FIG. 5, and a high-frequency signal from a separate high-frequency signal source 4 is amplified and applied to each microplasma source 3. A configuration is also conceivable in which the microplasma sources 3 are arrayed and a high-frequency signal from the same high-frequency signal source 4 is amplified and applied to each microplasma source 3.
[0019]
In the above-described first embodiment of the present invention, the case where a power transistor is used as an amplifier has been exemplified. However, it goes without saying that an operational amplifier, an amplifier circuit using a plurality of transistors, and the like can be used.
[0020]
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0021]
FIG. 7 shows a cross-sectional view of a processing apparatus equipped with a microplasma source used in the second embodiment of the present invention. In FIG. 7, a microplasma source 3 is disposed in the vicinity of a substrate 2 as an object to be processed placed on the electrode 1. The microplasma sources 3 are arrayed, and a transistor 14 as a switch is provided in the vicinity of each microplasma source 3. An arbitrary microplasma source 3 is operated by guiding high-frequency power of a frequency of 100 MHz from the high-frequency signal source 4 to the vicinity of the microplasma source 3 via the amplifier 15 and the matching unit 16 and switching by the transistor 14. The active particles leaking from the microplasma generated in any microplasma source can act on the substrate 2 to process the substrate 2.
[0022]
Since the cross-sectional structure of the microplasma source 3 is the same as that shown in FIG. 2, the description thereof is omitted here.
[0023]
With the configuration as described above, a matching state can be ensured by the matching unit 16 in accordance with a change in load impedance that occurs when each microplasma source 3 is switched between operation and non-operation. A matching state can be obtained and power efficiency can be improved.
[0024]
In addition, as shown in FIG. 8, each microplasma source 3 is formed on the same quartz glass plates 6 and 7, the micro high frequency wiring 12 is formed on the same plane as the high frequency electrode 9, and the ground wiring 13 is formed on quartz. You may provide in the inside of the through-hole formed in the glass plate. With this configuration, the impedance between the switch 14 and the microplasma source 3 can be reduced.
[0025]
In the above-described second embodiment of the present invention, the case where a transistor is used as a switch has been exemplified, but it goes without saying that other solid switch elements, contact switch elements such as relay elements, and the like can be used.
[0026]
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0027]
FIG. 9 shows a cross-sectional view of a processing apparatus equipped with a microplasma source used in the third embodiment of the present invention. In FIG. 9, a microplasma source 3 is disposed in the vicinity of a substrate 2 as an object to be processed placed on the electrode 1. Near the microplasma source 3, a matching circuit 17 using a variable capacitor using a semiconductor p / n junction is provided. A high frequency signal (frequency 100 MHz) from the high frequency signal source 4 is amplified by the amplifier 15, and the amplified high frequency power is guided to the vicinity of the microplasma source 3 through the matching sensor 18 to generate microplasma. The active particles leaking from the microplasma can act on the substrate 2 to process the substrate 2.
[0028]
Since the cross-sectional structure of the microplasma source 3 is the same as that shown in FIG. 2, the description thereof is omitted here.
[0029]
The thickness of the depletion layer at the p / n junction of the semiconductor can be controlled by a bias voltage applied to the p / n junction. In general, since the capacitance of a capacitor is inversely proportional to the thickness of the dielectric, the capacitance of the capacitor can be varied by changing the bias voltage applied to the p / n coupling. Such a variable capacitor is extremely small and has much in common with the microplasma source in terms of dimensions and manufacturing.
[0030]
The matching sensor 18 detects the ratio between the magnitude of the high frequency voltage and the current and the phase difference between the high frequency voltage and the current. By feeding back the detected value to the matching circuit 17, a good matching state can be secured. Another type of matching sensor 18 uses a directional coupler.
[0031]
The matching circuit 17 can be configured using two variable capacitors 19 and 20 as shown in FIG. The variable capacitor 19 is mainly for adjusting the resistance of the microplasma source as a load, and the variable capacitor 20 is mainly for adjusting the reactance of the microplasma source as a load.
[0032]
It is also possible to use a matching circuit 17 in which one variable capacitor 19 and a fixed capacitor 21 are combined as shown in FIG. In this case, in order to mainly adjust the reactance of the microplasma source as a load, the frequency of the high-frequency power is controlled by feedback from the matching sensor 18, thereby ensuring a good matching state.
[0033]
In addition, as shown in FIG. 13, the microplasma source 3 as shown in FIG. 12 is arrayed, and a high-frequency signal from a separate high-frequency signal source 4 is amplified and applied to each microplasma source 3. A configuration is also conceivable in which the microplasma sources 3 are arrayed and a high-frequency signal from the same high-frequency signal source 4 is amplified and applied to each microplasma source 3.
[0034]
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 10, FIG. 11, FIG. 14 to FIG.
[0035]
FIG. 14 shows a cross-sectional view of a processing apparatus equipped with a microplasma source used in the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 14, a microplasma source 3 is disposed in the vicinity of a substrate 2 as an object to be processed placed on the electrode 1. In the vicinity of the microplasma source 3, a matching circuit 22 using a variable capacitor using a microelectromechanical system is provided. A high frequency signal (frequency 100 MHz) from the high frequency signal source 4 is amplified by the amplifier 15, and the amplified high frequency power is guided to the vicinity of the microplasma source 3 through the matching sensor 18 to generate microplasma. The active particles leaking from the microplasma can act on the substrate 2 to process the substrate 2.
[0036]
Since the cross-sectional structure of the microplasma source 3 is the same as that shown in FIG. 2, the description thereof is omitted here.
[0037]
The microelectromechanical system is also called a micromachine, and is a general term for structures having fine movable parts. A variable capacitor having a variable distance between two parallel plates or a variable overlap of two parallel plates can be used as a variable capacitor. Such a variable capacitor is extremely small and has much in common with the microplasma source in terms of dimensions and manufacturing.
[0038]
The matching sensor 18 detects the ratio between the magnitude of the high frequency voltage and the current and the phase difference between the high frequency voltage and the current. By feeding back the detected value to the matching circuit 17, a good matching state can be secured. Another type of matching sensor 18 uses a directional coupler.
[0039]
The matching circuit 22 can be configured using two variable capacitors 19 and 20 as shown in FIG. The variable capacitor 19 is mainly for adjusting the resistance of the microplasma source as a load, and the variable capacitor 20 is mainly for adjusting the reactance of the microplasma source as a load.
[0040]
It is also possible to use a matching circuit 22 in which one variable capacitor 19 and a fixed capacitor 21 are combined as shown in FIG. In this case, in order to mainly adjust the reactance of the microplasma source as a load, the frequency of the high-frequency power is controlled by feedback from the matching sensor 18, thereby ensuring a good matching state.
[0041]
In addition, as shown in FIG. 16, the microplasma source 3 as shown in FIG. 15 is arrayed, and a high-frequency signal from a separate high-frequency signal source 4 is amplified and applied to each microplasma source 3. A configuration is also conceivable in which the microplasma sources 3 are arrayed and a high-frequency signal from the same high-frequency signal source 4 is amplified and applied to each microplasma source 3.
[0042]
In the embodiments of the present invention described above, the case where a parallel plate type capillary type is used as the microplasma source has been exemplified. Various microplasma sources such as a tube type can be used.
[0043]
In addition, by applying high-frequency power to the electrode for placing the object to be processed, it is possible to enhance the action of attracting ions in the microplasma.
[0044]
Moreover, although the case where the substrate is etched is illustrated, the object to be processed is not limited to these, and the present invention is applicable to processing various substrates or processing objects to be processed coated with various films. Applicable.
[0045]
Moreover, although the case where microplasma was generated using high frequency power of 100 MHz was illustrated, it is possible to generate microplasma using high frequency power from several hundred kHz to several GHz.
[0046]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the plasma processing method of the first invention of the present application, the opening of the capillary of the glass plate is formed while introducing gas into the capillary formed on the quartz glass plate. A microplasma is generated by applying high-frequency power to a first electrode provided on the opening side of the second surface of the second surface perpendicular to the first surface, and leaks from the microplasma. A method of processing the object to be processed by causing the activated particles to act on the object to be processed from the opening of the capillary, and supplying the high frequency power to a power transistor formed on the second surface. After the amplification, the amplified high-frequency power is applied to the first electrode, while the second electrode provided across the capillary and facing the first electrode is grounded For processing the object to be processed, it is possible to perform excellent processing power efficient.
[0047]
According to the plasma processing apparatus of the second invention of the present application, the quartz glass plate on which the capillary is formed, means for introducing gas into the capillary having the opening, and the opening of the capillary of the glass plate are provided. A first electrode provided on the opening side of the second surface of the second surface perpendicular to the formed first surface, and provided facing the first electrode across the capillary; and A grounded second electrode; a high-frequency signal source that applies high-frequency power to the first electrode; and the second electrode disposed between the first electrode and the high-frequency signal source and formed on the second surface. In addition, since the power transistor electrically connected to the first electrode is provided, processing with excellent power efficiency can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a processing apparatus used in the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a processing apparatus used in the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of the processing apparatus used in the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of the processing apparatus used in the first embodiment of the present invention. FIG. 6 is a cross-sectional view showing the configuration of the processing apparatus used in the first embodiment of the present invention. FIG. 7 is a cross-sectional view showing the configuration of the processing apparatus used in the second embodiment of the present invention. FIG. 8 is a perspective view showing the configuration of the processing apparatus used in the second embodiment of the present invention. FIG. 9 is a cross-sectional view showing the configuration of the processing apparatus used in the third embodiment of the present invention. 10 is a circuit diagram showing the configuration of a matching circuit used in the third embodiment of the present invention. FIG. 11 is used in the third embodiment of the present invention. FIG. 12 is a cross-sectional view showing the configuration of the processing apparatus used in the third embodiment of the present invention. FIG. 13 shows the configuration of the processing apparatus used in the third embodiment of the present invention. Cross-sectional view [FIG. 14] Cross-sectional view showing the configuration of the processing apparatus used in the fourth embodiment of the present invention [FIG. 15] Cross-sectional view showing the configuration of the processing apparatus used in the fourth embodiment of the present invention [FIG. FIG. 17 is a cross-sectional view showing the configuration of the processing apparatus used in the conventional example. FIG. 17 is a cross-sectional view showing the configuration of the processing apparatus used in the conventional example. [Explanation of symbols]
1 Electrode 2 Substrate 3 Microplasma source 4 High-frequency signal source 5 Power transistor

Claims

石英ガラス板に形成されたキャピラリの内部にガスを導入しつつ、前記ガラス板の前記キャピラリの開口部が形成された第１面と垂直な第２面のうち前記第２面上の前記開口部側に設けられた第１の電極に高周波電力を印加することによりマイクロプラズマを発生させ、前記マイクロプラズマから漏れ出る活性粒子を前記キャピラリの開口部から被処理物に作用させ、前記被処理物を加工する方法であって、
前記第２面に形成されたパワートランジスタに高周波電力を供給して前記高周波電力を増幅させた後、前記第１の電極に前記増幅させた高周波電力を印加する一方、前記キャピラリを挟み前記第１の電極と対向して設けられた第２の電極は接地された状態で前記被処理物を加工すること
を特徴とするプラズマ加工方法。While introducing a gas into the interior of the capillary formed on a quartz glass plate, and the opening on the second surface of the first surface perpendicular to the second surface of the opening of the capillary of the glass plate is formed A microplasma is generated by applying high-frequency power to a first electrode provided on the side, and active particles leaking from the microplasma are caused to act on the object to be processed from the opening of the capillary. A method of processing,
After the high frequency power is supplied to the power transistor formed on the second surface to amplify the high frequency power, the amplified high frequency power is applied to the first electrode while the capillary is sandwiched between the first A plasma processing method, wherein the object to be processed is processed in a state where a second electrode provided opposite to the electrode is grounded.

第１の電極は複数配列され、第１の電極の各々に、別個の高周波信号源からの高周波信号を増幅して印加すること
を特徴とする請求項１記載のプラズマ加工方法。The plasma processing method according to claim 1, wherein a plurality of first electrodes are arranged, and a high frequency signal from a separate high frequency signal source is amplified and applied to each of the first electrodes.

第１の電極は複数配列され、第１の電極の各々に、同一の高周波信号源からの高周波信号を増幅して印加すること
を特徴とする請求項１記載のプラズマ加工方法。The plasma processing method according to claim 1, wherein a plurality of first electrodes are arranged, and a high frequency signal from the same high frequency signal source is amplified and applied to each of the first electrodes.

キャピラリが形成された石英ガラス板と、開口部を有するキャピラリの内部にガスを導入する手段と、前記ガラス板の前記キャピラリの開口部が形成された第１面と垂直な第２面のうち前記第２面上の前記開口部側に設けられた第１の電極と、前記キャピラリを挟み前記第１の電極と対向して設けられかつ接地された第２の電極と、前記第１の前記電極に高周波電力を印加する高周波信号源と、前記第１の電極と前記高周波信号源との間に配置されかつ前記第２面に形成されると共に前記第１の電極と電気的に接続されたパワートランジスタとを備えたこと
を特徴とするプラズマ加工装置。A quartz glass plate having capillaries are formed, the one of the first surface and perpendicular to a second surface and means for introducing a gas into the openings of the capillaries of the glass plate is formed of a capillary having an opening A first electrode provided on the opening side of the second surface; a second electrode provided opposite to the first electrode across the capillary; and the first electrode A high-frequency signal source for applying a high-frequency power to the power, and a power disposed between the first electrode and the high-frequency signal source and formed on the second surface and electrically connected to the first electrode A plasma processing apparatus comprising a transistor.

第１の電極は複数配列され、第１の電極の各々に、高周波信号を供給する複数の高周波信号源を備えたこと
を特徴とする請求項４記載のプラズマ加工装置。The plasma processing apparatus according to claim 4, wherein a plurality of first electrodes are arranged, and each of the first electrodes includes a plurality of high-frequency signal sources that supply a high-frequency signal.

第１の電極は複数配列され、第１の電極の各々に、同一の高周波信号源からの高周波信号を供給するよう配線されたこと
を特徴とする請求項４記載のプラズマ加工装置。The plasma processing apparatus according to claim 4, wherein a plurality of first electrodes are arranged, and each of the first electrodes is wired to supply a high-frequency signal from the same high-frequency signal source.