JP5119580B2 - Plasma processing method - Google Patents
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本発明は、大気圧近傍の圧力下でプラズマを用い、プリント基板、電子部品、半導体、光学部品関連、ディスプレイ、とりわけ被処理面が平面でない被処理物に対して、被処理面を均一にエッチング、成膜および表面処理するためのプラズマ処理方法および装置に関するものである。 The present invention uses plasma under a pressure near atmospheric pressure to uniformly etch a surface to be processed on a printed circuit board, an electronic component, a semiconductor, an optical component, a display, particularly an object to be processed that is not flat. The present invention relates to a plasma processing method and apparatus for film formation and surface treatment.
大気圧近傍の圧力下で生成するプラズマ（以下、大気圧プラズマと称する）を用いたプラズマ処理方法および装置は、装置コスト削減、省スペース、および省エネなどの理由から、例えばプリント基板、電子部品、半導体、光学部品などの製造工程におけるエッチング、成膜および表面処理工程の一部において、減圧装置を用いたプラズマからの転換が図られている。 A plasma processing method and apparatus using plasma generated under a pressure close to atmospheric pressure (hereinafter referred to as atmospheric pressure plasma) is, for example, a printed circuit board, an electronic component, In some of the etching, film formation and surface treatment processes in the manufacturing process of semiconductors, optical components, etc., conversion from plasma using a decompression device is attempted.
第１の従来例としてのプラズマ処理方法および装置を、図１７を用いて説明する。 A plasma processing method and apparatus as a first conventional example will be described with reference to FIG.
図１７におけるプラズマ処理装置は、上部電極１と下部電極２を設け、下部電極２上に被処理物３を載置可能な構造となっており、処理ガス供給装置４、ガス流路５およびガス噴出板６と、ガス噴出板６上のガス噴出面７と、ガス噴出面７の面内に設けた複数のガス噴出口８を経由して、被処理物３に対して処理ガスを供給可能な構造となっている。また、上部電極１には高周波電源９を連結し下部電極２を接地電位とすることで両電極間に高周波電力を印加可能な構造となっている。
The plasma processing apparatus in FIG. 17 has a structure in which an
この装置によるプラズマ処理の一例として、下部電極２上に被処理物３を載置し、処理ガス供給装置４より処理ガスとしてＨｅ＝９７０ｓｃｃｍ、Ｏ2＝３０ｓｃｃｍを供給し、高周波電源９より電力を８０Ｗ供給することで、上部電極１と被処理物３の間にプラズマ１０を生成でき、被処理面を処理できる。
As an example of plasma processing by this apparatus, an object 3 to be processed is placed on the
また、上記プラズマ処理方法により、被処理面上にフォトレジスト膜を塗布した被処理物３をプラズマ処理することが可能である。 In addition, by the plasma processing method, it is possible to perform plasma processing on the processing object 3 in which a photoresist film is applied on the processing surface.
図１７は、特許文献１に開示されているプラズマ処理方法および装置を基本としており、一方に固体誘電体を設けた一対の電極間にプラズマを生成し、被処理物を電極間に載置することで被処理面をプラズマ処理する方法である。この方法は、一般にダイレクト方式と呼ばれ、次の２つの利点により、様々な被処理物に適用されている。
FIG. 17 is based on the plasma processing method and apparatus disclosed in
▲１▼被処理物のサイズに合わせて電極のサイズを大きくすることで、容易に、被処理面全体に安定なプラズマを生成することができ、処理時間を短くできる。 (1) By increasing the size of the electrode in accordance with the size of the object to be processed, stable plasma can be easily generated on the entire surface to be processed, and the processing time can be shortened.
▲２▼比較的容易な構造で安定にプラズマを生成でき、装置コストを低減できる。 (2) Plasma can be stably generated with a relatively easy structure, and the cost of the apparatus can be reduced.
次に、第２の従来例としてのプラズマ処理方法および装置を、図１８を用いて説明する。プラズマ処理方法および装置は第１の従来例と同様であるが、被処理物として被処理面が平面でない、異形被処理物１１−ａを用いている。異形被処理物の形状は、図示したように、球面（凸形状）をなしている。 Next, a plasma processing method and apparatus as a second conventional example will be described with reference to FIG. The plasma processing method and apparatus are the same as those in the first conventional example, but a deformed workpiece 11-a having a non-planar surface to be processed is used as the workpiece. As shown in the figure, the deformed workpiece has a spherical surface (convex shape).
この装置によるプラズマ処理の一例として、下部電極２上に異形被処理物１１−ａを載置し、処理ガス供給装置４より処理ガスとしてＨｅ＝９７０ｓｃｃｍ、Ｏ2＝３０ｓｃｃｍを供給し、高周波電源９より電力を８０Ｗ供給することで、上部電極１と異形被処理物１１−ａの間にプラズマ１０を生成でき、被処理面を処理できる。
As an example of the plasma processing by this apparatus, an irregular workpiece 11-a is placed on the
また、上記プラズマ処理方法により、被処理面上にフォトレジスト膜を塗布した異形被処理物１１−ａをプラズマ処理することが可能である。 Further, by the above plasma processing method, it is possible to perform plasma processing on the irregularly processed object 11-a in which a photoresist film is applied on the surface to be processed.
次に、第３の従来例としてのプラズマ処理方法および装置を、図１９を用いて説明する。処理方法および装置は第１の従来例と同様であるが、被処理物として被処理面が平面でない、異形被処理物１１−ｂを用いている。異形被処理物の形状は、図示したように、逆円錐面（凹形状）をなしている。 Next, a plasma processing method and apparatus as a third conventional example will be described with reference to FIG. The processing method and apparatus are the same as those of the first conventional example, but a deformed workpiece 11-b whose processing surface is not flat is used as the processing target. As shown in the figure, the deformed workpiece has an inverted conical surface (concave shape).
この装置によるプラズマ処理の一例として、下部電極２上に異形被処理物１１−ｂを載置し、処理ガス供給装置４より処理ガスとしてＨｅ＝９７０ｓｃｃｍ、Ｏ2＝３０ｓｃｃｍを供給し、高周波電源９より電力を８０Ｗ供給することで、上部電極１と異形被処理物１１−ｂの間にプラズマ１０を生成でき、被処理面を処理できる。
As an example of the plasma processing by this apparatus, a deformed object 11-b is placed on the
また、上記プラズマ処理方法により、被処理面上にフォトレジスト膜を塗布した異形被処理物１１−ｂをプラズマ処理することが可能である。 Further, by the above plasma processing method, it is possible to perform plasma processing on the irregularly processed object 11-b in which a photoresist film is applied on the surface to be processed.
次に、第４の従来例としてのプラズマ処理方法および装置を、図２０を用いて説明する。被処理物は異形被処理物１１−ａを用いている。処理方法および装置は第１の従来例とほぼ同様であるが、ガス噴出面７が被処理面と同等の曲面をもつ凹形状をなしている点で異なる。
Next, a plasma processing method and apparatus as a fourth conventional example will be described with reference to FIG. As the object to be processed, the deformed object 11-a is used. The processing method and apparatus are substantially the same as those of the first conventional example, except that the
この装置によるプラズマ処理の一例として、下部電極２上に異形被処理物１１−ａを載置し、処理ガス供給装置４より処理ガスとしてＨｅ＝９７０ｓｃｃｍ、Ｏ2＝３０ｓｃｃｍを供給し、高周波電源９より電力を８０Ｗ供給することで、上部電極１と異形被処理物１１−ａの間にプラズマ１０を生成でき、被処理面を処理できる。
As an example of the plasma processing by this apparatus, an irregular workpiece 11-a is placed on the
また、上記プラズマ処理方法により、被処理面上にフォトレジスト膜を塗布した異形被処理物１１−ａをプラズマ処理することが可能である。
第１の従来例としてのプラズマ処理方法および装置にて被処理面上にフォトレジスト膜を塗布した被処理物をプラズマ処理した結果を次に示す。 The results of plasma treatment of an object to be processed with a photoresist film coated on the surface to be processed by the plasma processing method and apparatus as the first conventional example are shown below.
処理速度と面内均一性を評価するために、被処理面の中央部とΦ３８ｍｍ位置の外周部４点の計５点において、フォトレジストのアッシングレートを測定した。 In order to evaluate the processing speed and in-plane uniformity, the ashing rate of the photoresist was measured at a total of 5 points, that is, the central part of the surface to be processed and the outer peripheral part at the φ38 mm position.
５点測定の平均で、アッシングレートは１．２０μｍ／ｍｉｎ、面内均一性は±３．１％と非常に高速で均一性よくプラズマ処理することができた。 With an average of 5 points, the ashing rate was 1.20 μm / min and the in-plane uniformity was ± 3.1%, so that the plasma treatment could be performed at a very high speed with good uniformity.
しかしながら、被処理面が平面でない、異形被処理物を処理する場合、従来例では以下の問題点があった。 However, when processing an irregularly processed object whose surface to be processed is not flat, the conventional example has the following problems.
図１８および図１９のように被処理面と電極のなす距離が小さい箇所にプラズマが集中し、被処理面と電極のなす距離が大きい箇所では処理速度が著しく小さくなった。すなわち、第２の従来例のように、被処理面が凸形状であれば被処理面の極大部（図では中央部）に集中してプラズマが生成し、第３の従来例のように、被処理面が凹形状であれば被処理面の外周部に集中してプラズマが生成した。従って、被処理面全面を一括で処理できない、あるいは全面処理するのに莫大な時間がかかるといった問題があった。 As shown in FIG. 18 and FIG. 19, the plasma is concentrated at a position where the distance between the surface to be processed and the electrode is small, and the processing speed is remarkably reduced at a position where the distance between the surface to be processed and the electrode is large. That is, as in the second conventional example, if the surface to be processed is convex, plasma is generated in a concentrated manner at the maximum portion (center portion in the figure) of the surface to be processed, and as in the third conventional example, If the surface to be processed was concave, plasma was generated concentrated on the outer periphery of the surface to be processed. Therefore, there has been a problem that the entire surface to be processed cannot be processed at once, or it takes an enormous amount of time to process the entire surface.
またこの状態で、プラズマ生成領域を拡大するために高周波電力を大きくするなどした場合、未生成領域へプラズマが充分に拡散される前に放電モードがアーク放電に移行してしまうといった問題があった。 In this state, if the high frequency power is increased to expand the plasma generation region, there is a problem that the discharge mode shifts to arc discharge before the plasma is sufficiently diffused to the non-generation region. .
これに対し、図２０のようにガス噴出面７を被処理面と同等の形状に作製することで、被処理面を一括で均一に処理することが可能となる。しかしこの場合、被処理面の形状に合わせてガス噴出板６を作製しなければならないが、ガス噴出板６は、基本的にセラミックで作製されるため、曲面やテーパを要する加工にはコストがかかるといった問題があった。
On the other hand, as shown in FIG. 20, by manufacturing the
さらに、生産現場で被処理面の形状が複数種類ある場合、それぞれの形状に合わせたガス噴出板を作製する必要があり、さらにコストがかかるといった問題があった。 Furthermore, when there are a plurality of types of surfaces to be processed at the production site, there is a problem that it is necessary to produce gas ejection plates in accordance with the respective shapes, which further increases costs.
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、平面でない被処理面に対して、全面を均一に一括処理することで処理時間を短縮できるプラズマ処理方法および装置、また簡易的な構造あるいは汎用性の高い構造とすることで装置コストを低減できるプラズマ処理装置を提供することを目的としている。 In view of the above-mentioned conventional problems, the present invention provides a plasma processing method and apparatus capable of reducing the processing time by uniformly processing the entire surface of a non-planar surface to be processed, and has a simple structure or versatility. An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of reducing the apparatus cost by adopting a high structure.
本願発明のプラズマ処理方法は、一対の電極間の少なくとも一方に誘電体を設け、一方の電極上に少なくとも非平面形状の被処理面を有する被処理物を載置し、前記電極間にヘリウムガスを含む処理用ガスを供給しつつ電極間に高周波電力を供給することで、電極間に大気圧近傍の圧力下でプラズマを生成させ、前記被処理物を処理するプラズマ処理方法において、前記処理用ガスは酸素ガスを含み同径の複数系統から前記電極間に供給され、１つ以上のガス系統でガスの供給流量が異なり、かつ、前記被処理面と電極とのなす距離が大きい領域ではプラズマ状態の前記ヘリウムガスの流速を大きくし、前記被処理面と電極とのなす距離が小さい領域ではプラズマ状態の前記ヘリウムガスの流速を小さくすると共に前記被処理面と電極とのなす距離が大きい領域に比べ前記酸素ガスに対する前記ヘリウムガスの濃度も個々のガス系統より供給する前記酸素ガスと前記ヘリウムガスの比を変化させることで小さくし前記被処理物を処理することを特徴とする。 In the plasma processing method of the present invention, a dielectric is provided on at least one of a pair of electrodes, an object to be processed having at least a non-planar surface to be processed is placed on one electrode, and a helium gas is interposed between the electrodes. In the plasma processing method for processing the object to be processed, plasma is generated between the electrodes under a pressure near atmospheric pressure by supplying a high-frequency power between the electrodes while supplying a processing gas containing the processing gas. Gas is supplied between the electrodes from a plurality of systems having the same diameter and containing oxygen gas, and plasma is supplied in a region where the gas supply flow rate is different in one or more gas systems and the distance between the surface to be processed and the electrode is large. increasing the flow rate of the helium gas in the state, the I and the surface to be processed and the electrode while reducing the flow rate of the helium gas in the plasma state in the region makes the distance is small between the surface to be processed and the electrodes Characterized in that the distance is the processing the density of the helium gas also by varying the ratio of the oxygen gas and the helium gas supplied from each of the gas system small comb before serial processing object against oxygen gas than in larger area And
このような構成により、平面でない被処理面に対して、全面を一括処理することで処理時間を短縮することが実現可能となる。 With such a configuration, it is possible to reduce the processing time by collectively processing the entire surface to be processed which is not flat.
以上のように、本発明のプラズマ処理方法および装置によれば、平面でない被処理面に対して、全面を均一に一括処理することで処理時間を短縮できるプラズマ処理方法および装置、また、簡易的な構造あるいは汎用性の高い構造とすることで装置コストを低減できるプラズマ処理装置を提供することが可能となる。 As described above, according to the plasma processing method and apparatus of the present invention, a plasma processing method and apparatus capable of reducing the processing time by uniformly processing the entire surface of a non-planar surface to be processed, and a simple process. It becomes possible to provide a plasma processing apparatus capable of reducing the apparatus cost by adopting a simple structure or a highly versatile structure.
（実施の形態１）
以下、本発明の第１実施形態について、図１を参照して説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図１は本発明の第１実施形態におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。図１において、上部電極１と下部電極２を設け、下部電極２上に異形被処理物１１−ａを載置可能な構造となっており、処理ガス供給装置４−ａ乃至４−ｆ、ガス流路５およびガス噴出板６と、ガス噴出板６上のガス噴出面７と、ガス噴出面７の面内に設けた複数のガス噴出口８を経由して、異形被処理物１１−ａに対して処理ガスを供給可能な構造となっている。また、上部電極１には高周波電源９を連結し下部電極２を接地電位とすることで両電極間に高周波電力を印加可能な構造となっており、高周波電源９より電力を供給することで、異形被処理物１１−ａの被処理面にプラズマ１０を生成できる。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the plasma processing apparatus in the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, an
なお、処理ガス供給装置４−ａ乃至４−ｆは、各々が独立したガス経路となっており、供給するガス種、ガス比率およびガス流量を別々に設定できる構造となっている。 Each of the processing gas supply devices 4-a to 4-f is an independent gas path, and has a structure in which the type of gas to be supplied, the gas ratio, and the gas flow rate can be set separately.
この装置によるプラズマ処理の一例として、下部電極２上に異形被処理物１１−ａを載置し、表１に示すように各々の処理ガス供給装置より供給する流量を変えて処理ガスを供給し、高周波電源９より電力を８０Ｗ供給することで、上部電極１と被処理物３の間にプラズマ１０を生成し、被処理面上にフォトレジスト膜を塗布した異形被処理物１１−ａをプラズマ処理した。
As an example of the plasma processing by this apparatus, a deformed object 11-a is placed on the
なお、図１では簡略化しているが、実際には、ガス噴出口８の開口部のサイズをΦ０．５ｍｍとしており、ガス噴出板６内に数十から数百個設けている。また、ガス流路５の一部であるガス溜り高さＫは１．５ｍｍ、ガス噴出板６の厚さＬは０．７５ｍｍ、異形被処理物１１−ａにおける被処理面の最大高低差Ｍは１ｍｍ、ガス噴出面７と被処理面のなす距離Ｎは０．５ｍｍとし、異形被処理物１１−ａの外周はΦ４０ｍｍとした。
Although simplified in FIG. 1, in practice, the size of the opening of the
なお、図１１は第１乃至第８実施形態および第１乃至第３の従来例でのガス噴出面７の平面の模式図を示したものであり、各実施形態および従来例におけるプラズマ処理装置の断面図は、図中ＡＡにおける断面図である。
FIG. 11 is a schematic plan view of the
上記のプラズマ処理方法および装置により、異形被処理物１１−ａの被処理面全面でプラズマ１０を生成することが可能となった。
With the plasma processing method and apparatus described above, it is possible to generate the
処理速度と面内均一性を評価するために、被処理面の中央部とΦ３８ｍｍ位置の外周部４点の計５点において、フォトレジストのアッシングレートを測定した。 In order to evaluate the processing speed and in-plane uniformity, the ashing rate of the photoresist was measured at a total of 5 points, that is, the central part of the surface to be processed and the outer peripheral part at the φ38 mm position.
５点測定の平均で、アッシングレートは１．３３μｍ／ｍｉｎ、面内均一性は±４．２％と非常に高速で均一性よくプラズマ処理することができた。 With an average of 5 points, the ashing rate was 1.33 μm / min, and the in-plane uniformity was ± 4.2%, so that the plasma treatment could be performed at a very high speed with good uniformity.
（実施の形態２）
以下、本発明の第２実施形態について説明する。
(Embodiment 2)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described.
図２は本発明の第２実施形態におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。図２において、上部電極１と下部電極２を設け、下部電極２上に異形被処理物１１−ｂを載置可能な構造となっており、処理ガス供給装置４−ａ乃至４−ｆ、ガス流路５およびガス噴出板６と、ガス噴出板６上のガス噴出面７と、ガス噴出面７の面内に設けた複数のガス噴出口８を経由して、異形被処理物１１−ｂに対して処理ガスを供給可能な構造となっている。また、上部電極１には高周波電源９を連結し下部電極２を接地電位とすることで両電極間に高周波電力を印加可能な構造となっており、高周波電源９より電力を供給することで、異形被処理物１１−ｂの被処理面にプラズマ１０を生成できる。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the plasma processing apparatus in the second embodiment of the present invention. In FIG. 2, an
なお、処理ガス供給装置４−ａ乃至４−ｆは、各々が独立したガス経路となっており、供給するガス種、ガス比率およびガス流量を別々に設定できる構造となっている。 Each of the processing gas supply devices 4-a to 4-f is an independent gas path, and has a structure in which the type of gas to be supplied, the gas ratio, and the gas flow rate can be set separately.
この装置によるプラズマ処理の一例として、下部電極２上に異形被処理物１１−ｂを載置し、表２に示すように各々の処理ガス供給装置より供給する流量を変えて処理ガスを供給し、高周波電源９より電力を８０Ｗ供給することで、上部電極１と被処理物３の間にプラズマ１０を生成し、被処理面上にフォトレジスト膜を塗布した異形被処理物１１−ｂをプラズマ処理した。
As an example of plasma processing by this apparatus, a deformed object 11-b is placed on the
なお、図２では簡略化しているが、実際には、ガス噴出口８の開口部のサイズをΦ０．５ｍｍとしており、ガス噴出板６内に数十から数百個設けている。また、ガス流路５の一部であるガス溜り高さＫは１．５ｍｍ、ガス噴出板６の厚さＬは０．７５ｍｍ、異形被処理物１１−ｂにおける被処理面の最大高低差Ｍは１．５ｍｍ、ガス噴出面７と被処理面のなす距離Ｎは０．５ｍｍとし、異形被処理物１１−ｂの外周はΦ４０ｍｍとした。
Although simplified in FIG. 2, in practice, the size of the opening of the
なお、図１１は第１乃至第８実施形態および第１乃至第３の従来例でのガス噴出面７の平面の模式図を示したものであり、各実施形態および従来例におけるプラズマ処理装置の断面図は、図中ＡＡにおける断面図である。
FIG. 11 is a schematic plan view of the
上記のプラズマ処理方法および装置により、異形被処理物１１−ａの被処理面全面でプラズマ１０を生成することが可能となった。
With the plasma processing method and apparatus described above, it is possible to generate the
処理速度と面内均一性を評価するために、被処理面の中央部とΦ３８ｍｍ位置の外周部４点の計５点において、フォトレジストのアッシングレートを測定した。 In order to evaluate the processing speed and in-plane uniformity, the ashing rate of the photoresist was measured at a total of 5 points, that is, the central part of the surface to be processed and the outer peripheral part at the φ38 mm position.
５点測定の平均で、アッシングレートは１．５０μｍ／ｍｉｎ、面内均一性は±４．９％と非常に高速で均一性よくプラズマ処理することができた。 With an average of five points, the ashing rate was 1.50 μm / min, and the in-plane uniformity was ± 4.9%, so that the plasma treatment could be performed at a very high speed with good uniformity.
（実施の形態３）
以下、本発明の第３実施形態について、図１を参照して説明する。
(Embodiment 3)
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本発明の第３実施形態におけるプラズマ処理装置の構成、および異形被処理物１１−ａは第１発明と同様のものを用いた。 The configuration of the plasma processing apparatus in the third embodiment of the present invention and the modified workpiece 11-a were the same as those in the first invention.
この装置によるプラズマ処理の一例として、下部電極２上に異形被処理物１１−ａを載置し、表３に示すように各々の処理ガス供給装置より供給するガス比を変えて処理ガスを供給し、高周波電源９より電力を８０Ｗ供給することで、上部電極１と被処理物３の間にプラズマ１０を生成し、被処理面上にフォトレジスト膜を塗布した異形被処理物１１−ａをプラズマ処理した。
As an example of the plasma processing by this apparatus, an irregularly shaped object 11-a is placed on the
なお、図１１は第１乃至第８実施形態および第１乃至第３の従来例でのガス噴出面７の平面の模式図を示したものであり、各実施形態および従来例におけるプラズマ処理装置の断面図は、図中ＡＡにおける断面図である。
FIG. 11 is a schematic plan view of the
上記のプラズマ処理方法および装置により、異形被処理物１１−ａの被処理面全面でプラズマ１０を生成することが可能となった。
With the plasma processing method and apparatus described above, it is possible to generate the
処理速度と面内均一性を評価するために、被処理面の中央部とΦ３８ｍｍ位置の外周部４点の計５点において、フォトレジストのアッシングレートを測定した。 In order to evaluate the processing speed and in-plane uniformity, the ashing rate of the photoresist was measured at a total of 5 points, that is, the central part of the surface to be processed and the outer peripheral part at the φ38 mm position.
５点測定の平均で、アッシングレートは１．２２μｍ／ｍｉｎ、面内均一性は±３．２％と非常に高速で均一性よくプラズマ処理することができた。 With an average of 5 points, the ashing rate was 1.22 μm / min and the in-plane uniformity was ± 3.2%, which was a very high speed and could be plasma-processed with good uniformity.
（実施の形態４）
以下、本発明の第４実施形態について、図２を参照して説明する。
(Embodiment 4)
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本発明の第４実施形態におけるプラズマ処理装置の構成、および異形被処理物１１−ｂは第２発明と同様のものを用いた。 The configuration of the plasma processing apparatus in the fourth embodiment of the present invention and the modified workpiece 11-b were the same as those in the second invention.
この装置によるプラズマ処理の一例として、下部電極２上に異形被処理物１１−ｂを載置し、表４に示すように各々の処理ガス供給装置より供給するガス比を変えて処理ガスを供給し、高周波電源９より電力を８０Ｗ供給することで、上部電極１と被処理物３の間にプラズマ１０を生成し、被処理面上にフォトレジスト膜を塗布した異形被処理物１１−ｂをプラズマ処理した。
As an example of the plasma processing by this apparatus, the deformed object 11-b is placed on the
なお、図１１は第１乃至第８実施形態および第１乃至第３の従来例でのガス噴出面７の平面の模式図を示したものであり、各実施形態および従来例におけるプラズマ処理装置の断面図は、図中ＡＡにおける断面図である。
FIG. 11 is a schematic plan view of the
上記のプラズマ処理方法および装置により、異形被処理物１１−ｂの被処理面全面でプラズマ１０を生成することが可能となった。
With the above plasma processing method and apparatus, it has become possible to generate the
処理速度と面内均一性を評価するために、被処理面の中央部とΦ３８ｍｍ位置の外周部４点の計５点において、フォトレジストのアッシングレートを測定した。 In order to evaluate the processing speed and in-plane uniformity, the ashing rate of the photoresist was measured at a total of 5 points, that is, the central part of the surface to be processed and the outer peripheral part at the φ38 mm position.
５点測定の平均で、アッシングレートは１．３９μｍ／ｍｉｎ、面内均一性は±３．６％と非常に高速で均一性よくプラズマ処理することができた。 With an average of five points, the ashing rate was 1.39 μm / min, and the in-plane uniformity was ± 3.6%, so that the plasma treatment could be performed at a very high speed with good uniformity.
以上、第１乃至第４実施形態で示したように、本論の課題が改善された理由は、電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）の大きい箇所でも充分なプラズマ密度を確保でき、平面でない被処理面全面にわたって、プラズマ密度が均一な状態でプラズマ処理を実施できたからである。 As described above, as described in the first to fourth embodiments, the reason for the improvement of the subject is that a sufficient plasma density can be secured even in a portion where the gap between electrodes (or the gap between the electrode and the object to be processed) is large. This is because the plasma treatment can be performed in a state where the plasma density is uniform over the entire surface to be treated which is not flat.
ここで、大気圧近傍の圧力下で、かつ被処理面内において電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）が異なる場合に、プラズマ密度の均一性が保たれない原因は次の２点であると考えられる。 Here, when the gap between the electrodes (or the gap between the electrode and the object to be processed) is different under the pressure near the atmospheric pressure and within the surface to be processed, there are the following two reasons why the uniformity of the plasma density cannot be maintained. It is considered a point.
▲１▼パッシェンの法則で知られるように、電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）が大きいほど放電開始電圧が高くなり、プラズマ密度が低下する。 (1) As is known from Paschen's law, the larger the interelectrode gap (or the gap between the electrode and the object to be processed), the higher the discharge start voltage and the lower the plasma density.
▲２▼電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）が大きいほどアーク放電に移行しやすく、均一なプラズマが生成し難い。 (2) The larger the gap between electrodes (or the gap between the electrode and the object to be processed), the easier it is to shift to arc discharge, and it is difficult to generate uniform plasma.
これらより、電極間ギャップの大きい箇所では大気圧下でも放電開始電圧が低く、他のガス種に比べてプラズマ密度を向上させやすい不活性ガスのガス密度を高くすることが必要となる。 From these, it is necessary to increase the gas density of the inert gas which is easy to improve the plasma density as compared with other gas types because the discharge starting voltage is low even at atmospheric pressure at a location where the gap between the electrodes is large.
また、電極間ギャップの大きい箇所では電極表面を冷却することで、アーク放電への移行を抑制することが必要となる。 Moreover, it is necessary to suppress the transition to arc discharge by cooling the electrode surface at a location where the gap between the electrodes is large.
したがって本実施形態のように、電極間ギャップの大きい箇所でガス流速（ここではガス流量）もしくは不活性ガス濃度を大きくすることにより、不活性ガス濃度の向上および電極表面の冷却に寄与し、平面でない被処理面全面にわたって、プラズマ密度が均一な状態でプラズマ処理を実施できたと考えられる。 Therefore, as in this embodiment, by increasing the gas flow rate (in this case, the gas flow rate) or the inert gas concentration at a location where the gap between the electrodes is large, it contributes to the improvement of the inert gas concentration and the cooling of the electrode surface. It is considered that the plasma treatment could be carried out with a uniform plasma density over the entire surface to be treated.
（実施の形態５）
以下、本発明の第５実施形態について、図３および図４を参照して説明する。
(Embodiment 5)
Hereinafter, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
図３は本発明の第５実施形態におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。図３において、上部電極１と下部電極２を設け、下部電極２上に異形被処理物１１−ａを載置可能な構造となっており、処理ガス供給装置４、ガス流路５およびガス噴出板６と、ガス噴出板６上のガス噴出面７と、ガス噴出面７の面内に設けた複数のガス噴出口８を経由して、異形被処理物１１−ａに対して処理ガスを供給可能な構造となっている。また、上部電極１には高周波電源９を連結し下部電極２を接地電位とすることで両電極間に高周波電力を印加可能な構造となっており、高周波電源９より電力を供給することで、異形被処理物１１−ａの被処理面にプラズマ１０を生成できる。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the plasma processing apparatus in the fifth embodiment of the present invention. In FIG. 3, an
図４はガス噴出口８を拡大したものを示す。図４のようにガス噴出口８は、中央部から外周部に向かって段階的に直径、かつ開口断面積を大きくしている。このガス噴出口８の直径および開口断面積の値を表５に示す。
FIG. 4 shows an enlarged view of the
この装置によるプラズマ処理の一例として、下部電極２上に異形被処理物１１−ａを載置し、処理ガス供給装置４よりＨｅ＝９７０ｓｃｃｍ、Ｏ2＝３０ｓｃｃｍを供給し、高周波電源９より電力を８０Ｗ供給することで、上部電極１と被処理物３の間にプラズマ１０を生成し、被処理面上にフォトレジスト膜を塗布した異形被処理物１１−ａをプラズマ処理した。
As an example of plasma processing by this apparatus, an irregular workpiece 11-a is placed on the
なお、図３および図４では簡略化しているが、実際には、ガス噴出口８はガス噴出板６内に数十から数百個設けている。また、ガス流路５の一部であるガス溜り高さＫは２０ｍｍ、ガス噴出板６の厚さＬは０．７５ｍｍ、異形被処理物１１−ａにおける被処理面の最大高低差Ｍは１ｍｍ、ガス噴出面７と被処理面のなす距離Ｎは０．５ｍｍとし、異形被処理物１１−ａの外周はΦ４０ｍｍとした。
Although simplified in FIGS. 3 and 4, in practice, several tens to several hundreds of
なお、図１１は第１乃至第８実施形態および第１乃至第３の従来例でのガス噴出面７の平面の模式図を示したものであり、各実施形態および従来例におけるプラズマ処理装置の断面図は、図中ＡＡにおける断面図である。
FIG. 11 is a schematic plan view of the
上記のプラズマ処理方法および装置により、異形被処理物１１−ａの被処理面全面でプラズマ１０を生成することが可能となった。
With the plasma processing method and apparatus described above, it is possible to generate the
処理速度と面内均一性を評価するために、被処理面の中央部とΦ３８ｍｍ位置の外周部４点の計５点において、フォトレジストのアッシングレートを測定した。 In order to evaluate the processing speed and in-plane uniformity, the ashing rate of the photoresist was measured at a total of 5 points, that is, the central part of the surface to be processed and the outer peripheral part at the φ38 mm position.
５点測定の平均で、アッシングレートは１．２０μｍ／ｍｉｎ、面内均一性は±６．１％と非常に高速で均一性よくプラズマ処理することができた。 With an average of five points, the ashing rate was 1.20 μm / min, and the in-plane uniformity was ± 6.1%, so that the plasma treatment could be performed at a very high speed with good uniformity.
（実施の形態６）
以下、本発明の第６実施形態について、図５および図６を参照して説明する。
(Embodiment 6)
Hereinafter, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
図５は本発明の第６実施形態におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。図５において、上部電極１と下部電極２を設け、下部電極２上に異形被処理物１１−ａを載置可能な構造となっており、処理ガス供給装置４、ガス流路５およびガス噴出板６と、ガス噴出板６上のガス噴出面７と、ガス噴出面７の面内に設けた複数のガス噴出口８を経由して、異形被処理物１１−ａに対して処理ガスを供給可能な構造となっている。また、上部電極１には高周波電源９を連結し下部電極２を接地電位とすることで両電極間に高周波電力を印加可能な構造となっており、高周波電源９より電力を供給することで、異形被処理物１１−ａの被処理面にプラズマ１０を生成できる。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of the plasma processing apparatus in the sixth embodiment of the present invention. In FIG. 5, an
図６はガス流路５のガス噴出板６近傍を拡大したものを示す。図６のようにガス流路５の流路長さは、中央部から外周部に向かって段階的に小さくした。このガス流路５の流路長さの値を表６に示す。
FIG. 6 shows an enlarged view of the vicinity of the
この装置によるプラズマ処理の一例として、下部電極２上に異形被処理物１１−ａを載置し、処理ガス供給装置４よりＨｅ＝９７０ｓｃｃｍ、Ｏ2＝３０ｓｃｃｍを供給し、高周波電源９より電力を８０Ｗ供給することで、上部電極１と被処理物３の間にプラズマ１０を生成し、被処理面上にフォトレジスト膜を塗布した異形被処理物１１−ａをプラズマ処理した。
As an example of plasma processing by this apparatus, an irregular workpiece 11-a is placed on the
なお、図５および図６では簡略化しているが、実際には、ガス噴出口８の開口部のサイズをΦ０．５ｍｍとしており、ガス噴出板６内に数十から数百個設けている。また、ガス流路５の一部であるガス溜り高さＫは２０ｍｍ、ガス噴出板６の厚さＬは０．７５ｍｍ、異形被処理物１１−ａにおける被処理面の最大高低差Ｍは１ｍｍ、ガス噴出面７と被処理面のなす距離Ｎは０．５ｍｍとし、異形被処理物１１−ａの外周はΦ４０ｍｍとした。
Although simplified in FIGS. 5 and 6, in practice, the size of the opening of the
なお、図１１は第１乃至第８実施形態および第１乃至第３の従来例でのガス噴出面７の平面の模式図を示したものであり、各実施形態および従来例におけるプラズマ処理装置の断面図は、図中ＡＡにおける断面図である。
FIG. 11 is a schematic plan view of the
上記のプラズマ処理方法および装置により、異形被処理物１１−ａの被処理面全面でプラズマ１０を生成することが可能となった。
With the plasma processing method and apparatus described above, it is possible to generate the
処理速度と面内均一性を評価するために、被処理面の中央部とΦ３８ｍｍ位置の外周部４点の計５点において、フォトレジストのアッシングレートを測定した。 In order to evaluate the processing speed and in-plane uniformity, the ashing rate of the photoresist was measured at a total of 5 points, that is, the central part of the surface to be processed and the outer peripheral part at the φ38 mm position.
５点測定の平均で、アッシングレートは１．２５μｍ／ｍｉｎ、面内均一性は±５．５％と非常に高速で均一性よくプラズマ処理することができた。 With an average of five points, the ashing rate was 1.25 μm / min, the in-plane uniformity was ± 5.5%, and the plasma treatment was very fast and uniform.
以上、第５乃至第６実施形態で示したように、本論の課題が改善された理由は、電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）の大きい箇所でも充分なプラズマ密度を確保でき、平面でない被処理面全面にわたって、プラズマ密度が均一な状態でプラズマ処理を実施できたからである。 As described above in the fifth to sixth embodiments, the reason for the improvement of the subject of this paper is that a sufficient plasma density can be secured even in a portion where the gap between electrodes (or the gap between the electrode and the object to be processed) is large. This is because the plasma treatment can be performed in a state where the plasma density is uniform over the entire surface to be treated which is not flat.
ここで、大気圧近傍の圧力下で、かつ被処理面内において電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）が異なる場合に、プラズマ密度の均一性が保たれない原因は次の２点であると考えられる。 Here, when the gap between the electrodes (or the gap between the electrode and the object to be processed) is different under the pressure near the atmospheric pressure and within the surface to be processed, there are the following two reasons why the uniformity of the plasma density cannot be maintained. It is considered a point.
▲１▼パッシェンの法則で知られるように、電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）が大きいほど放電開始電圧が高くなり、プラズマ密度が低下する。 (1) As is known from Paschen's law, the larger the interelectrode gap (or the gap between the electrode and the object to be processed), the higher the discharge start voltage and the lower the plasma density.
▲２▼電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）が大きいほどアーク放電に移行しやすく、均一なプラズマが生成し難い。 (2) The larger the gap between electrodes (or the gap between the electrode and the object to be processed), the easier it is to shift to arc discharge, and it is difficult to generate uniform plasma.
これらより、電極間ギャップの大きい箇所では大気圧下でも放電開始電圧が低く、他のガス種に比べてプラズマ密度を向上させやすい不活性ガスのガス密度を高くすることが必要となる。 From these, it is necessary to increase the gas density of the inert gas which is easy to improve the plasma density as compared with other gas types because the discharge starting voltage is low even at atmospheric pressure at a location where the gap between the electrodes is large.
したがって本実施形態のように、電極間ギャップの大きい箇所でガス噴出口の開口断面積を大きくする、またはガス流路長さを小さくしてコンダクタンスを大きくすることにより、結果としてガス流量もしくは不活性ガス濃度を大きくすることができ、不活性ガス濃度の向上および電極表面の冷却に寄与し、平面でない被処理面全面にわたって、プラズマ密度が均一な状態でプラズマ処理を実施できたと考えられる。 Therefore, as in this embodiment, increasing the conductance by increasing the opening cross-sectional area of the gas outlet at a location where the gap between the electrodes is large or reducing the gas flow path length to increase the gas flow rate or inertness as a result. The gas concentration can be increased, which contributes to the improvement of the inert gas concentration and the cooling of the electrode surface, and it is considered that the plasma treatment can be performed in a state where the plasma density is uniform over the entire surface to be processed which is not flat.
（実施の形態７）
以下、本発明の第７実施形態について、図７を参照して説明する。
(Embodiment 7)
Hereinafter, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図７は本発明の第７実施形態におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。図７において、上部電極１と下部電極２を設け、下部電極２上に異形被処理物１１−ａを載置可能な構造となっており、処理ガス供給装置４、ガス流路５およびガス噴出板６と、ガス噴出板６上のガス噴出面７と、ガス噴出面７の面内に設けた複数のガス噴出口８を経由して、異形被処理物１１−ａに対して処理ガスを供給可能な構造となっている。
FIG. 7 is a sectional view showing the structure of the plasma processing apparatus in the seventh embodiment of the present invention. In FIG. 7, an
なお、上部電極１にはモーターユニット１２を連結し、被処理物に対して上部電極１かつガス噴出板６を回転運動できるようになっている。
A
また、下部電極２には高周波電源９を連結し上部電極１を接地電位とすることで両電極間に高周波電力を印加可能な構造となっており、高周波電源９より電力を供給することで、異形被処理物１１−ａの被処理面にプラズマ１０を生成できる。
Further, the high
この装置によるプラズマ処理の一例として、下部電極２上に異形被処理物１１−ａを載置し、処理ガス供給装置よりＡｒ＝９８５ｓｃｃｍ、Ｏ2＝１５ｓｃｃｍを供給し、モーターユニット１２により上部電極１かつガス噴出板６を１２０ｒｐｍで回転させつつ、高周波電源９より電力を８０Ｗ供給することで、上部電極１と被処理物３の間にプラズマ１０を生成し、被処理面上にフォトレジスト膜を塗布した異形被処理物１１−ａをプラズマ処理した。
As an example of plasma processing by this apparatus, a deformed object 11-a is placed on the
なお、図７では簡略化しているが、実際には、ガス噴出口８の開口部のサイズをΦ０．５ｍｍとしており、ガス噴出板６内に数十から数百個設けている。また、ガス流路５の一部であるガス溜り高さＫは２．５ｍｍ、ガス噴出板６の厚さＬは０．７５ｍｍ、異形被処理物１１−ａにおける被処理面の最大高低差Ｍは１ｍｍ、ガス噴出面７と被処理面のなす距離Ｎは０．５ｍｍとし、異形被処理物１１−ａの外周はΦ４０ｍｍとした。
Although simplified in FIG. 7, the size of the opening of the
なお、図１１は第１乃至第８実施形態および第１乃至第３の従来例でのガス噴出面７の平面の模式図を示したものであり、各実施形態および従来例におけるプラズマ処理装置の断面図は、図中ＡＡにおける断面図である。
FIG. 11 is a schematic plan view of the
上記のプラズマ処理方法および装置により、異形被処理物１１−ａの被処理面のほぼ全面でプラズマ１０を生成することが可能となった。
With the plasma processing method and apparatus described above, it has become possible to generate the
処理速度と面内均一性を評価するために、被処理面の中央部とΦ３８ｍｍ位置の外周部４点の計５点において、フォトレジストのアッシングレートを測定した。 In order to evaluate the processing speed and in-plane uniformity, the ashing rate of the photoresist was measured at a total of 5 points, that is, the central part of the surface to be processed and the outer peripheral part at the φ38 mm position.
５点測定の平均で、アッシングレートは０．９２μｍ／ｍｉｎ、面内均一性は±７．１％と非常に高速で均一性よくプラズマ処理することができた。 With an average of 5 points, the ashing rate was 0.92 μm / min, and the in-plane uniformity was ± 7.1%, so that the plasma treatment could be performed at a very high speed with good uniformity.
（実施の形態８）
以下、本発明の第８実施形態について、図８を参照して説明する。
(Embodiment 8)
Hereinafter, an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図８は本発明の第８実施形態におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。図８において、上部電極１と下部電極２を設け、下部電極２上に異形被処理物１１−ｂを載置可能な構造となっており、処理ガス供給装置４、ガス流路５およびガス噴出板６と、ガス噴出板６上のガス噴出面７と、ガス噴出面７の面内に設けた複数のガス噴出口８を経由して、異形被処理物１１−ｂに対して処理ガスを供給可能な構造となっている。
FIG. 8 is a sectional view showing the structure of the plasma processing apparatus in the eighth embodiment of the present invention. In FIG. 8, an
なお、上部電極１にはモーターユニット１２を連結し、被処理物に対して上部電極１かつガス噴出板６を回転運動できるようになっている。
A
また、下部電極２には高周波電源９を連結し上部電極１を接地電位とすることで両電極間に高周波電力を印加可能な構造となっており、高周波電源９より電力を供給することで、異形被処理物１１−ｂの被処理面にプラズマ１０を生成できる。
Further, the high
この装置によるプラズマ処理の一例として、下部電極２上に異形被処理物１１−ｂを載置し、処理ガス供給装置よりＨｅ＝９７０ｓｃｃｍ、Ｏ2＝３０ｓｃｃｍを供給し、モーターユニット１２により上部電極１かつガス噴出板６を１２０ｒｐｍで回転させつつ、高周波電源９より電力を８０Ｗ供給することで、上部電極１と被処理物３の間にプラズマ１０を生成し、被処理面上にフォトレジスト膜を塗布した異形被処理物１１−ｂをプラズマ処理した。
As an example of the plasma processing by this apparatus, a deformed object 11-b is placed on the
なお、図８では簡略化しているが、実際には、ガス噴出口８の開口部のサイズをΦ０．５ｍｍとしており、ガス噴出板６内に数十から数百個設けている。また、ガス流路５の一部であるガス溜り高さＫは２．５ｍｍ、ガス噴出板６の厚さＬは０．７５ｍｍ、異形被処理物１１−ａにおける被処理面の最大高低差Ｍは１．５ｍｍ、ガス噴出面７と被処理面のなす距離Ｎは０．５ｍｍとし、異形被処理物１１−ａの外周はΦ４０ｍｍとした。
Although simplified in FIG. 8, in practice, the size of the opening of the
なお、図１１は第１乃至第８実施形態および第１乃至第３の従来例でのガス噴出面７の平面の模式図を示したものであり、各実施形態および従来例におけるプラズマ処理装置の断面図は、図中ＡＡにおける断面図である。
FIG. 11 is a schematic plan view of the
上記のプラズマ処理方法および装置により、異形被処理物１１−ｂの被処理面のほぼ全面でプラズマ１０を生成することが可能となった。
With the plasma processing method and apparatus described above, it has become possible to generate the
処理速度と面内均一性を評価するために、被処理面の中央部とΦ３８ｍｍ位置の外周部４点の計５点において、フォトレジストのアッシングレートを測定した。 In order to evaluate the processing speed and in-plane uniformity, the ashing rate of the photoresist was measured at a total of 5 points, that is, the central part of the surface to be processed and the outer peripheral part at the φ38 mm position.
５点測定の平均で、アッシングレートは１．００μｍ／ｍｉｎ、面内均一性は±７．８％と非常に高速で均一性よくプラズマ処理することができた。 With an average of five points, the ashing rate was 1.00 μm / min, and the in-plane uniformity was ± 7.8%, so that the plasma treatment could be performed at a very high speed with good uniformity.
以上、第７乃至第８実施形態で示したように、本論の課題が改善された理由は、電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）の大きい箇所でも充分なプラズマ密度を確保でき、平面でない被処理面全面にわたって、プラズマ密度が均一な状態でプラズマ処理を実施できたからである。 As described above in the seventh to eighth embodiments, the reason for the improvement of the subject of this paper is that a sufficient plasma density can be secured even in a portion where the gap between electrodes (or the gap between the electrode and the object to be processed) is large. This is because the plasma treatment can be performed in a state where the plasma density is uniform over the entire surface to be treated which is not flat.
ここで、大気圧近傍の圧力下で、かつ被処理面内において電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）が異なる場合に、プラズマ密度の均一性が保たれない原因は次の２点であると考えられる。 Here, when the gap between the electrodes (or the gap between the electrode and the object to be processed) is different under the pressure near the atmospheric pressure and within the surface to be processed, there are the following two reasons why the uniformity of the plasma density cannot be maintained. It is considered a point.
▲１▼パッシェンの法則で知られるように、電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）が大きいほど放電開始電圧が高くなり、プラズマ密度が低下する。 (1) As is known from Paschen's law, the larger the interelectrode gap (or the gap between the electrode and the object to be processed), the higher the discharge start voltage and the lower the plasma density.
▲２▼電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）が大きいほどアーク放電に移行しやすく、均一なプラズマが生成し難い。 (2) The larger the gap between electrodes (or the gap between the electrode and the object to be processed), the easier it is to shift to arc discharge, and it is difficult to generate uniform plasma.
これらより、電極間ギャップの大きい箇所では大気圧下でも放電開始電圧が低く、他のガス種に比べてプラズマ密度を向上させやすい不活性ガスのガス密度を高くすることが必要となる。 From these, it is necessary to increase the gas density of the inert gas which is easy to improve the plasma density as compared with other gas types because the discharge starting voltage is low even at atmospheric pressure at a location where the gap between the electrodes is large.
したがって本実施形態のように、中央部の電極間ギャップが小さい場合は比重の大きい不活性ガス（例えばＡｒガス）とそれより比重の小さい反応ガス（例えばＯ2ガス）を組み合わせ、中央部の電極間ギャップが大きい場合は比重の小さい不活性ガス（例えばＨｅガス）とそれより比重の大きい反応ガス（例えばＯ2ガス）を組み合わせ、上部電極かつガス噴出板を回転させて処理ガスを遠心分離させることにより、結果として電極間ギャップの大きい箇所で不活性ガス濃度を大きくすることができ、平面でない被処理面全面にわたって、プラズマ密度が均一な状態でプラズマ処理を実施できたと考えられる。 Therefore, as in the present embodiment, when the gap between the electrodes at the center is small, an inert gas (for example, Ar gas) having a high specific gravity and a reaction gas (for example, O 2 gas) having a specific gravity lower than that are combined. When the gap is large, an inert gas (eg, He gas) having a low specific gravity and a reactive gas (eg, O 2 gas) having a higher specific gravity are combined, and the processing gas is centrifuged by rotating the upper electrode and the gas ejection plate. As a result, it can be considered that the inert gas concentration can be increased at a portion where the gap between the electrodes is large, and the plasma processing can be performed in a state where the plasma density is uniform over the entire surface to be processed which is not flat.
（実施の形態９）
以下、本発明の第９実施形態について、図９および図１０を参照して説明する。
(Embodiment 9)
The ninth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
図９は本発明の第９実施形態におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。図９において、上部電極１と下部電極２を設け、下部電極２上に異形被処理物１１−ｂを載置可能な構造となっており、処理ガス供給装置４、ガス流路５およびガス噴出板６と、ガス噴出板６上のガス噴出面７と、ガス噴出面７の面内に設けた複数のガス噴出口８を経由して、異形被処理物１１−ｂに対して処理ガスを供給可能な構造となっている。また、上部電極１には高周波電源９を連結し下部電極２を接地電位とすることで両電極間に高周波電力を印加可能な構造となっており、高周波電源９より電力を供給することで、異形被処理物１１−ｂの被処理面にプラズマ１０を生成できる。
FIG. 9 is a sectional view showing the structure of the plasma processing apparatus in the ninth embodiment of the present invention. In FIG. 9, an
図１０はガス噴出面７の平面の模式図を示す。図１０のようにガス噴出口８を中央部で密にし、外周部で粗にして、ガス噴出面内で中央部から外周部に向かって段階的に疎になるようにしている。また、第９実施形態におけるプラズマ処理装置の断面図は、図中ＢＢにおける断面図である。
FIG. 10 is a schematic plan view of the
この装置によるプラズマ処理の一例として、下部電極２上に異形被処理物１１−ｂを載置し、処理ガス供給装置４よりＨｅ＝９７０ｓｃｃｍ、Ｏ2＝３０ｓｃｃｍを供給し、高周波電源９より電力を８０Ｗ供給することで、上部電極１と被処理物３の間にプラズマ１０を生成し、被処理面上にフォトレジスト膜を塗布した異形被処理物１１−ｂをプラズマ処理した。
As an example of plasma processing by this apparatus, a deformed object 11-b is placed on the
なお、図９および図１０では簡略化しているが、実際には、ガス噴出口８の開口部のサイズをΦ０．５ｍｍとしており、ガス噴出口８はガス噴出板６内に数十から数百個設けている。また、ガス流路５の一部であるガス溜り高さＫは２０ｍｍ、ガス噴出板６の厚さＬは０．７５ｍｍ、異形被処理物１１−ｂにおける被処理面の最大高低差Ｍは１ｍｍ、ガス噴出面７と被処理面のなす距離Ｎは０．５ｍｍとし、異形被処理物１１−ｂの外周はΦ４０ｍｍとした。
Although simplified in FIGS. 9 and 10, the size of the opening of the
上記のプラズマ処理方法および装置により、異形被処理物１１−ｂの被処理面全面でプラズマ１０を生成することが可能となった。
With the above plasma processing method and apparatus, it has become possible to generate the
処理速度と面内均一性を評価するために、被処理面の中央部とΦ３８ｍｍ位置の外周部４点の計５点において、フォトレジストのアッシングレートを測定した。 In order to evaluate the processing speed and in-plane uniformity, the ashing rate of the photoresist was measured at a total of 5 points, that is, the central part of the surface to be processed and the outer peripheral part at the φ38 mm position.
５点測定の平均で、アッシングレートは０．９３μｍ／ｍｉｎ、面内均一性は±４．９％と非常に高速で均一性よくプラズマ処理することができた。 With an average of 5 points, the ashing rate was 0.93 μm / min, and the in-plane uniformity was ± 4.9%, so that the plasma treatment could be performed at a very high speed with good uniformity.
以上、第９の実施形態で示したように、本論の課題が改善された理由は、電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）の大きい箇所でも充分なプラズマ密度を確保でき、平面でない被処理面全面にわたって、プラズマ密度が均一な状態でプラズマ処理を実施できたからである。 As described above in the ninth embodiment, the reason why the subject of the present invention has been improved is that a sufficient plasma density can be secured even in a portion where the gap between electrodes (or the gap between the electrode and the object to be processed) is large, This is because the plasma treatment can be performed in a state where the plasma density is uniform over the entire surface to be treated.
ここで、大気圧近傍の圧力下で、かつ被処理面内において電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）が異なる場合に、プラズマ密度の均一性が保たれない原因は次の２点であると考えられる。 Here, when the gap between the electrodes (or the gap between the electrode and the object to be processed) is different under the pressure near the atmospheric pressure and within the surface to be processed, there are the following two reasons why the uniformity of the plasma density cannot be maintained. It is considered a point.
▲１▼パッシェンの法則で知られるように、電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）が大きいほど放電開始電圧が高くなり、プラズマ密度が低下する。 (1) As is known from Paschen's law, the larger the interelectrode gap (or the gap between the electrode and the object to be processed), the higher the discharge start voltage and the lower the plasma density.
▲２▼電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）が大きいほどアーク放電に移行しやすく、均一なプラズマが生成し難い。 (2) The larger the gap between electrodes (or the gap between the electrode and the object to be processed), the easier it is to shift to arc discharge, and it is difficult to generate uniform plasma.
これらより、電極間ギャップの大きい箇所では大気圧下でも放電開始電圧が低く、他のガス種に比べてプラズマ密度を向上させやすい不活性ガスのガス密度を高くすることが必要となる。 From these, it is necessary to increase the gas density of the inert gas which is easy to improve the plasma density as compared with other gas types because the discharge starting voltage is low even at atmospheric pressure at a location where the gap between the electrodes is large.
したがって本実施形態のように、電極間ギャップの大きい箇所でガス噴出口の数を密にして、電極間ギャップの小さい箇所でガス噴出口の数を疎にすることにより、結果としてガス流量もしくは不活性ガス濃度を大きくすることができ、不活性ガス濃度の向上および電極表面の冷却に寄与し、平面でない被処理面全面にわたって、プラズマ密度が均一な状態でプラズマ処理を実施できたと考えられる。 Therefore, as in the present embodiment, the number of gas outlets is made dense at locations where the interelectrode gap is large and the number of gas jets is made sparse at locations where the interelectrode gap is small. It is considered that the active gas concentration can be increased, contributes to the improvement of the inert gas concentration and the cooling of the electrode surface, and the plasma treatment can be performed in a state where the plasma density is uniform over the entire surface to be processed which is not flat.
（実施の形態１０）
以下、本発明の第１０実施形態について、図１２乃至図１４を参照して説明する。
(Embodiment 10)
Hereinafter, a tenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図１２は本発明の第１０実施形態におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。図１２において、上部電極１と下部電極２を設け、下部電極２上に、反りを有するガラス基板としての異形被処理物１１−ｃを載置可能な構造となっており、処理ガス供給装置４、ガス流路５およびガス噴出板６と、ガス噴出板６上のガス噴出面７と、ガス噴出面７の面内に設けた複数のガス噴出口８を経由して、異形被処理物１１−ｃに対して処理ガスを供給可能な構造となっている。また、上部電極１には高周波電源９を連結し下部電極２を接地電位とすることで両電極間に高周波電力を印加可能な構造となっており、高周波電源９より電力を供給することで、異形被処理物１１−ｃの被処理面にプラズマ１０を生成できる。この時、プラズマ１０より発生する光を、下部電極２に設けた透光窓１３を介して検出器１４で検出でき、発光分光ユニット１５により発光強度を算出することができる。また、レール１６上で検出器１４を走査し、任意の場所で発光を検出することにより、ある特定の波長の発光強度分布を得ることができる。
FIG. 12 is a sectional view showing the structure of the plasma processing apparatus in the tenth embodiment of the present invention. In FIG. 12, an
また、図１２に示したプラズマ処理装置は、ガス流路５において、第１実施形態で用いたプラズマ処理装置と異なっており、各ガス流路５−ａ乃至５−ｆの間に仕切りを備えることで各ガス供給装置４から供給される処理ガスが、ガス噴出口８より噴出されるまで混合されない構造になっている。
The plasma processing apparatus shown in FIG. 12 is different from the plasma processing apparatus used in the first embodiment in the
なお、図１３は第１０実施形態でのガス噴出面７の平面の模式図を示したものであり、ほぼ正方形となっている。また図１２は、図中ＣＣにおける断面図である。
FIG. 13 is a schematic plan view of the
この装置によるプラズマ処理の一例として、下部電極２上に異形被処理物１１−ｃを載置し、全ての処理ガス供給装置４よりＨｅ＝１０００ｓｃｃｍを供給し、高周波電源９より電力を１２０Ｗ供給することで、上部電極１と被処理物３の間にプラズマ１０を生成した。次に、検出器１４をＸ方向走査しつつ、プラズマ１０からの発光のうち７０６ｎｍの波長を検出し、図１４に示すような検出時間に対する波長７０６ｎｍの発光強度分布を描いた。さらに、図１４の凸型の分布をフラットにするように、ガス供給装置４から供給するガス流量を表７に示す値に再調節し（この時にＨｅガスだけでなく、Ｏ2ガスも供給し）、被処理面上にフォトレジスト膜を塗布した異形被処理物１１−ｃをプラズマ処理した。このようにして、検出器１４がＸ方向に走査した後でＺ方向にある距離だけ移動し、再びＸ方向に走査して、発光強度分布を描いてガス流量を再調節するという動作を繰り返すことで、ガス流量を再調整しつつ異形被処理物１１−ｃの全面をプラズマ処理した。
As an example of plasma processing by this apparatus, an irregular workpiece 11-c is placed on the
なお、図１２および図１３では簡略化しているが、実際には、ガス噴出口８の開口部のサイズをΦ０．５ｍｍとしており、ガス噴出口８はガス噴出板６内に数十から数百個設けている。また、ガス流路５の一部であるガス溜り高さＫは２０ｍｍ、ガス噴出板６の厚さＬは０．７５ｍｍ、異形被処理物１１−ｃにおける被処理面の最大高低差Ｍは０．５ｍｍ、ガス噴出面７と被処理面のなす距離Ｎは０．５ｍｍとし、異形被処理物１１−ｃの外形は□１００ｍｍとした。
Although simplified in FIGS. 12 and 13, in practice, the size of the opening of the
上記のプラズマ処理方法および装置により、異形被処理物１１−ｃの被処理面全面でプラズマ１０を生成することが可能となった。
With the plasma processing method and apparatus described above, it has become possible to generate the
処理速度と面内均一性を評価するために、被処理面の中央部と□９０ｍｍ位置の外周部８点の計９点において、フォトレジストのアッシングレートを測定した。 In order to evaluate the processing speed and in-plane uniformity, the ashing rate of the photoresist was measured at a total of 9 points, that is, the central part of the surface to be processed and the outer peripheral part at the □ 90 mm position.
９点測定の平均で、アッシングレートは１．２８μｍ／ｍｉｎ、面内均一性は±２．９％と非常に高速で均一性よくプラズマ処理することができた。 With an average of 9 points, the ashing rate was 1.28 μm / min, the in-plane uniformity was ± 2.9%, and the plasma treatment was very fast and uniform.
以上、第１０実施形態で示したように、本論の課題が改善された理由は、電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）の大きい箇所でも充分なプラズマ密度を確保でき、平面でない被処理面全面にわたって、プラズマ密度が均一な状態でプラズマ処理を実施できたからである。 As described above in the tenth embodiment, the reason why the subject of the present invention has been improved is that a sufficient plasma density can be secured even in a portion where the gap between electrodes (or the gap between the electrode and the object to be processed) is large, and it is not a plane. This is because the plasma treatment can be performed in a state where the plasma density is uniform over the entire surface to be processed.
ここで、大気圧近傍の圧力下で、かつ被処理面内において電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）が異なる場合に、プラズマ密度の均一性が保たれない原因は次の２点であると考えられる。 Here, when the gap between the electrodes (or the gap between the electrode and the object to be processed) is different under the pressure near the atmospheric pressure and within the surface to be processed, there are the following two reasons why the uniformity of the plasma density cannot be maintained. It is considered a point.
▲１▼パッシェンの法則で知られるように、電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）が大きいほど放電開始電圧が高くなり、プラズマ密度が低下する。 (1) As is known from Paschen's law, the larger the interelectrode gap (or the gap between the electrode and the object to be processed), the higher the discharge start voltage and the lower the plasma density.
▲２▼電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）が大きいほどアーク放電に移行しやすく、均一なプラズマが生成し難い。 (2) The larger the gap between electrodes (or the gap between the electrode and the object to be processed), the easier it is to shift to arc discharge, and it is difficult to generate uniform plasma.
これらより、電極間ギャップの大きい箇所では大気圧下でも放電開始電圧が低く、他のガス種に比べてプラズマ密度を向上させやすい不活性ガスのガス密度を高くすることが必要となる。 From these, it is necessary to increase the gas density of the inert gas which is easy to improve the plasma density as compared with other gas types because the discharge starting voltage is low even at atmospheric pressure at a location where the gap between the electrodes is large.
したがって本実施形態のように、電極間ギャップの大きい箇所でガス噴出口の数を密にして、電極間ギャップの小さい箇所でガス噴出口の数を疎にすることにより、結果としてガス流量もしくは不活性ガス濃度を大きくすることができ、不活性ガス濃度の向上および電極表面の冷却に寄与し、平面でない被処理面全面にわたって、プラズマ密度が均一な状態でプラズマ処理を実施できたと考えられる。 Therefore, as in the present embodiment, the number of gas outlets is made dense at locations where the interelectrode gap is large and the number of gas jets is made sparse at locations where the interelectrode gap is small. It is considered that the active gas concentration can be increased, contributes to the improvement of the inert gas concentration and the cooling of the electrode surface, and the plasma treatment can be performed in a state where the plasma density is uniform over the entire surface to be processed which is not flat.
（実施の形態１１）
以下、本発明の第１１実施形態について、図１２および図１５を参照して説明する。
(Embodiment 11)
Hereinafter, an eleventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
本発明の第１１実施形態におけるプラズマ処理装置の構成は第１０実施形態と同等のものであり、その断面図を図１２に示す。また、図１２における装置の説明は第１０実施形態と同等であるため、ここでは省略する。 The configuration of the plasma processing apparatus in the eleventh embodiment of the present invention is the same as that of the tenth embodiment, and a cross-sectional view thereof is shown in FIG. Further, the description of the apparatus in FIG. 12 is the same as that of the tenth embodiment, and is omitted here.
また、図１５は第１１実施形態でのガス噴出面７の平面の模式図を示したものであり、第１０実施形態と異なり、Ｚ方向の長さを小さくした長方形となっている。なお図１２は、図中ＤＤにおける断面図である。
FIG. 15 is a schematic plan view of the
この装置によるプラズマ処理の一例として、下部電極２上に異形被処理物１１−ｃを載置し、全ての処理ガス供給装置４よりＨｅ＝１０００ｓｃｃｍを供給し、高周波電源９より電力を１２０Ｗ供給することで、上部電極１と被処理物３の間にプラズマ１０を生成した。次に、第１０実施形態と同様にして検出器１４をＸ方向走査しつつ、プラズマ１０からの発光のうち７０６ｎｍの波長を検出し、検出時間に対する波長７０６ｎｍの発光強度分布を描いた。さらに、発光強度分布をフラットにするように、ガス供給装置４から供給するガス流量を表８に示す値に再調節し（この時にＨｅガスだけでなく、Ｏ2ガスも供給し）、被処理面上にフォトレジスト膜を塗布した異形被処理物１１−ｃをプラズマ処理した。なお本発明では、上記のような発光強度の検出とガス流量の再調節を定期的に繰り返しつつ、プラズマ源を１０ｍｍ／ｓの速度でＺ方向に移動することで、異形被処理物１１−ｃの全面をプラズマ処理した。
As an example of plasma processing by this apparatus, an irregular workpiece 11-c is placed on the
なお、図１２および図１５では簡略化しているが、実際には、ガス噴出口８の開口部のサイズをΦ０．５ｍｍとしており、ガス噴出口８はガス噴出板６内に数十から数百個設けている。また、ガス流路５の一部であるガス溜り高さＫは２０ｍｍ、ガス噴出板６の厚さＬは０．７５ｍｍ、異形被処理物１１−ｃにおける被処理面の最大高低差Ｍは０．５ｍｍ、ガス噴出面７と被処理面のなす距離Ｎは０．５ｍｍとし、異形被処理物１１−ｃの外形は□１００ｍｍとした。
Although simplified in FIGS. 12 and 15, in practice, the size of the opening of the
上記のプラズマ処理方法および装置により、異形被処理物１１−ｃの被処理面全面でプラズマ１０を生成することが可能となった。
With the plasma processing method and apparatus described above, it has become possible to generate the
処理速度と面内均一性を評価するために、被処理面の中央部と□９０ｍｍ位置の外周部８点の計９点において、フォトレジストのアッシングレートを測定した。 In order to evaluate the processing speed and in-plane uniformity, the ashing rate of the photoresist was measured at a total of 9 points, that is, the central part of the surface to be processed and the outer peripheral part at the □ 90 mm position.
９点測定の平均で、アッシングレートは１．３３μｍ／ｍｉｎ、面内均一性は±３．８％と非常に高速で均一性よくプラズマ処理することができた。 With an average of 9 points, the ashing rate was 1.33 μm / min, and the in-plane uniformity was ± 3.8%, so that the plasma treatment could be performed at a very high speed with good uniformity.
また、プラズマ源を移動させつつプラズマ処理を実施しても、被処理物表面を均一にプラズマ処理することができた。 Further, even if the plasma treatment was performed while moving the plasma source, the surface of the workpiece could be uniformly plasma treated.
以上、第１１実施形態で示したように、本論の課題が改善された理由は、電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）の大きい箇所でも充分なプラズマ密度を確保でき、平面でない被処理面全面にわたって、プラズマ密度が均一な状態でプラズマ処理を実施できたからである。 As described above in the eleventh embodiment, the reason why the subject of the present invention has been improved is that a sufficient plasma density can be ensured even in a portion where the gap between electrodes (or the gap between the electrode and the object to be processed) is large, and it is not flat This is because the plasma treatment can be performed in a state where the plasma density is uniform over the entire surface to be processed.
ここで、大気圧近傍の圧力下で、かつ被処理面内において電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）が異なる場合に、プラズマ密度の均一性が保たれない原因は次の２点であると考えられる。 Here, when the gap between the electrodes (or the gap between the electrode and the object to be processed) is different under the pressure near the atmospheric pressure and within the surface to be processed, there are the following two reasons why the uniformity of the plasma density cannot be maintained. It is considered a point.
▲１▼パッシェンの法則で知られるように、電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）が大きいほど放電開始電圧が高くなり、プラズマ密度が低下する。 (1) As is known from Paschen's law, the larger the interelectrode gap (or the gap between the electrode and the object to be processed), the higher the discharge start voltage and the lower the plasma density.
▲２▼電極間ギャップ（もしくは電極と被処理物間のギャップ）が大きいほどアーク放電に移行しやすく、均一なプラズマが生成し難い。 (2) The larger the gap between electrodes (or the gap between the electrode and the object to be processed), the easier it is to shift to arc discharge, and it is difficult to generate uniform plasma.
これらより、電極間ギャップの大きい箇所では大気圧下でも放電開始電圧が低く、他のガス種に比べてプラズマ密度を向上させやすい不活性ガスのガス密度を高くすることが必要となる。 From these, it is necessary to increase the gas density of the inert gas which is easy to improve the plasma density as compared with other gas types because the discharge starting voltage is low even at atmospheric pressure at a location where the gap between the electrodes is large.
したがって本実施形態のように、電極間ギャップの大きい箇所でガス噴出口の数を密にして、電極間ギャップの小さい箇所でガス噴出口の数を疎にすることにより、結果としてガス流量もしくは不活性ガス濃度を大きくすることができ、不活性ガス濃度の向上および電極表面の冷却に寄与し、平面でない被処理面全面にわたって、プラズマ密度が均一な状態でプラズマ処理を実施できたと考えられる。 Therefore, as in the present embodiment, the number of gas outlets is made dense at locations where the interelectrode gap is large and the number of gas jets is made sparse at locations where the interelectrode gap is small. It is considered that the active gas concentration can be increased, contributes to the improvement of the inert gas concentration and the cooling of the electrode surface, and the plasma treatment can be performed in a state where the plasma density is uniform over the entire surface to be processed which is not flat.
以上、本発明の実施形態において、被処理物として中央部にただ１つの極大もしくは極小を有する場合のみ例示したが、これに限らず、極大および極小部が中心から外れていても本実施形態と同等の効果を得ることができる。また、極大および極小部がただ１つである場合、簡単で安価な部材で装置を構成できる点で好ましいが、これに限らず、極大および極小部が複数ある場合においても本実施形態と同等の効果を得ることができる。さらに、被処理面が平面であっても本発明を用いることができる。この場合、被処理物面を所望の分布を持って不均一に処理することに格別の効果を奏する。 As described above, in the embodiment of the present invention, only the case where there is only one maximum or minimum in the central portion as the object to be processed is illustrated, but not limited to this, even if the maximum and minimum portions are deviated from the center. The same effect can be obtained. Further, when there is only one local maximum and local minimum, it is preferable in that the apparatus can be configured with simple and inexpensive members. However, the present invention is not limited to this, and even when there are a plurality of local maximums and local minimums, the present embodiment is equivalent to this embodiment. An effect can be obtained. Further, the present invention can be used even when the surface to be processed is a flat surface. In this case, there is a special effect in processing the surface of the object to be processed non-uniformly with a desired distribution.
また、本発明の実施形態において、不活性ガス濃度が９５％以上の処理ガスの場合のみ例示したが、不活性ガスが少なすぎるとプラズマ密度の著しい低下を招くため、不活性ガス濃度は概ね５０％以上がよい。また、不活性ガスが多すぎると化学反応性に乏しくなり処理速度が著しく低下するため、不活性ガス濃度は概ね９９．９％以下がよい。 Further, in the embodiment of the present invention, only the case of a processing gas having an inert gas concentration of 95% or more has been illustrated, but if the amount of the inert gas is too small, the plasma density is significantly lowered, and therefore the inert gas concentration is approximately 50%. % Or more is good. Further, if there is too much inert gas, the chemical reactivity becomes poor and the processing speed is remarkably reduced. Therefore, the inert gas concentration is preferably about 99.9% or less.
本発明の実施形態において、ガス噴出口の開口断面積の大きさが０．０３１ｍｍ2から０．５０３ｍｍ2の範囲で例示したが、断面積が大きすぎると面内で流量差および濃度差を生成させることが困難になるため、開口断面積は概ね４．０００ｍｍ2以下がよい。また、小さすぎると作製段階での加工が困難になるため、開口断面積は概ね０．００７ｍｍ2以上がよい。 In the embodiment of the present invention, the size of the opening cross-sectional area of the gas outlet is exemplified in the range of 0.031 mm 2 to 0.503 mm 2 , but if the cross-sectional area is too large, a flow rate difference and a concentration difference are generated in the plane. Therefore, the opening cross-sectional area is preferably about 4.000 mm 2 or less. Moreover, since the process in a manufacture stage will become difficult when it is too small, about 0.007 mm < 2 > or more is good for an opening cross-sectional area.
また、本発明の実施形態において、ガス流路の長さが１．０ｍｍから３．０ｍｍの範囲で例示したが、長過ぎると面内で流量差および濃度差を生成させることが困難になるため、ガス流路長さは概ね１０．０ｍｍ以下がよい。また、小さすぎると作製段階での加工が困難になるため、ガス流路長さは概ね０．５ｍｍ以上がよい。 In the embodiment of the present invention, the length of the gas flow path is exemplified in the range of 1.0 mm to 3.0 mm. However, if the length is too long, it is difficult to generate a flow rate difference and a concentration difference in the plane. The gas flow path length is preferably about 10.0 mm or less. Moreover, since the process in a manufacture stage will become difficult if it is too small, about 0.5 mm or more is good for gas channel length.
また、本発明の実施形態において、被処理面がフォトレジストの場合のみ例示したが、これに限らず、有機物を主成分とした物質の除去やクリーニング、シリコンやシリコン酸化物などの無機物や金属物質の加工、成膜および表面処理など、様々な被処理面へのプラズマ処理に対して本発明と同等の効果を得ることができる。 Further, in the embodiment of the present invention, the case where the surface to be processed is a photoresist has been exemplified. However, the present invention is not limited to this, and the removal and cleaning of substances mainly composed of organic substances, inorganic substances such as silicon and silicon oxide, and metal substances The same effects as those of the present invention can be obtained for plasma processing on various surfaces to be processed such as processing, film formation and surface treatment.
また、本発明の実施形態において、被処理物として中央部にただ１つの極大もしくは極小を有する形状を例示したが、これは例えば、ＭｇやＡｌからなる金属成形品、および樹脂や酸化物からなる光学成形品などの金型に対して格別の効果を奏する。また、部品を実装する前後のプリント基板、特にはんだ接合部の表面処理、あるいは、デジタルマイクロミラーデバイスやシリコンマイクといったＭＥＭＳデバイス、さらには、薄型プリント基板やディスプレイパネルのように比較的平面度の低い被処理物（反り、ねじれの大きい被処理物）などにも適用でき、本発明と同等の効果を得ることができる。 Further, in the embodiment of the present invention, the shape having only one maximum or minimum in the central portion is exemplified as the object to be processed, but this is, for example, a metal molded product made of Mg or Al, and a resin or oxide. It has a special effect on molds such as optical molded products. Also, printed circuit boards before and after mounting components, especially surface treatment of solder joints, MEMS devices such as digital micromirror devices and silicon microphones, and relatively low flatness such as thin printed boards and display panels The present invention can also be applied to an object to be processed (an object to be processed having a large amount of warping or twisting), and the same effect as the present invention can be obtained.
なお、本発明の実施形態において、ガス噴出面と被処理面のなす距離（電極と被処理物間のギャップ）を０．５ｍｍ以上の場合を例示したが、一般的に大気圧下で安定なプラズマを生成するためには、この距離は概ね０．０５ｍｍ以上５ｍｍ以下がよい。さらに、本発明の実施形態において、被処理面の高低差が１．０ｍｍから１．５ｍｍの範囲のみ例示したが、高低差が小さすぎると本発明を用いなくとも均一な処理が実現できるため、被処理面の高低差は概ね０．３ｍｍ以上がよい。また大きすぎるとプラズマを安定に生成し難くなるため、概ね５ｍｍ以下がよい。 In the embodiment of the present invention, the case where the distance between the gas ejection surface and the surface to be processed (gap between the electrode and the object to be processed) is 0.5 mm or more is exemplified, but generally stable at atmospheric pressure. In order to generate plasma, this distance is preferably about 0.05 mm to 5 mm. Furthermore, in the embodiment of the present invention, the height difference of the surface to be processed is exemplified only in the range of 1.0 mm to 1.5 mm, but if the height difference is too small, uniform processing can be realized without using the present invention. The height difference of the surface to be processed is preferably about 0.3 mm or more. Moreover, since it will become difficult to produce | generate plasma stably when too large, 5 mm or less is good in general.
なお、本発明の実施形態において、プラズマからの発光をモニタリングし、ガス流量を再調節して均一なプラズマを生成する際に、基板が凸型に反った被処理物のみについて例示したが、これに限らない。発光分光法などでプラズマ密度分布に相当する量をモニタリングすることと、ガス流量、流速および濃度などを独立した複数ガス系統で調節することにより、様々な形状の被処理物に対して、迅速に、均一なプラズマを生成することができ、本発明と同等の効果を得ることができる。 In the embodiment of the present invention, when the emission from the plasma is monitored and the gas flow rate is readjusted to generate a uniform plasma, only the workpiece whose substrate is warped is illustrated. Not limited to. By monitoring the amount corresponding to the plasma density distribution using emission spectroscopy, etc., and adjusting the gas flow rate, flow rate, concentration, etc., with multiple independent gas systems, it is possible to quickly process objects of various shapes. Uniform plasma can be generated, and the same effect as the present invention can be obtained.
なお、本発明の実施形態において、プラズマからの発光をモニタリングし、ガス流量を再調節して均一なプラズマを生成する際に、基板がガラスである場合についてのみ例示したが、これに限らない。例えば、波長１５０ｎｍから９５０ｎｍの間のいずれかの波長における光の透過率が３０％以上であれば、本発明と同等の効果を得ることができる。なおこの場合、特定の波長しか透過しないような材料においても、その波長を放出しうるガスを選定し、不活性ガスに添加することでプラズマからの光として検出できる。 In the embodiment of the present invention, when the emission from the plasma is monitored and the gas flow rate is readjusted to generate a uniform plasma, only the case where the substrate is glass is exemplified, but the present invention is not limited thereto. For example, if the light transmittance at any wavelength between 150 nm and 950 nm is 30% or more, the same effect as the present invention can be obtained. In this case, even a material that transmits only a specific wavelength can be detected as light from plasma by selecting a gas that can emit that wavelength and adding it to an inert gas.
なお、本発明の実施形態においてプラズマからの発光をモニタリングし、ガス流量を再調節して均一なプラズマを生成する際に、プラズマ源が平行平板電極による容量結合型の場合についてのみ例示したが、これに限らず他の方式のプラズマ源を用いてもよい。例えば、図１６に示すような、コイル電極による誘導結合型においても、ノズルを複数用いて、且つ各々のノズルのガス流量、流速および濃度を独立に調節することにより、様々な形状の被処理物に対して、迅速に、均一なプラズマを生成することができ、本発明と同等の効果を得ることができる。 In the embodiment of the present invention, when the emission from the plasma is monitored and the gas flow rate is readjusted to generate a uniform plasma, only the case where the plasma source is a capacitively coupled type using parallel plate electrodes is illustrated. However, the present invention is not limited to this, and other types of plasma sources may be used. For example, even in an inductive coupling type using a coil electrode as shown in FIG. 16, by using a plurality of nozzles and independently adjusting the gas flow rate, flow rate and concentration of each nozzle, various shapes of objects to be processed On the other hand, uniform plasma can be generated quickly, and the same effect as the present invention can be obtained.
本発明のプラズマ処理方法および装置は、平面でない被処理面に対して、全面を均一に一括処理することで処理時間を短縮でき、簡易的な構造あるいは汎用性の高い構造とすることで装置コストを低減できるプラズマ処理方法および装置を提供でき、プリント基板、電子部品、半導体、光学部品関連、ディスプレイ、とりわけ被処理面が平面でない被処理物に対して、被処理面を均一にエッチング、成膜および表面処理するといった用途にも適用できる。 The plasma processing method and apparatus of the present invention can reduce the processing time by uniformly processing the entire surface of a non-planar surface to be processed, and can reduce the apparatus cost by providing a simple structure or a highly versatile structure. Plasma processing method and apparatus can be provided, and the processing surface can be uniformly etched and formed on a printed circuit board, an electronic component, a semiconductor, an optical component, a display, particularly a processing object whose processing surface is not flat. It can also be applied to applications such as surface treatment.
１ 上部電極
２ 下部電極
３ 被処理物
４ 処理ガス供給装置
５ ガス流路
６ ガス噴出板
７ ガス噴出面
８ ガス噴出口
９ 高周波電源
１０ プラズマ
１１ 異形被処理物
１２ モーターユニット
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記処理用ガスは酸素ガスを含み同径の複数系統から前記電極間に供給され、１つ以上のガス系統でガスの供給流量が異なり、かつ、前記被処理面と電極とのなす距離が大きい領域ではプラズマ状態の前記ヘリウムガスの流速を大きくし、前記被処理面と電極とのなす距離が小さい領域ではプラズマ状態の前記ヘリウムガスの流速を小さくすると共に前記被処理面と電極とのなす距離が大きい領域に比べ前記酸素ガスに対する前記ヘリウムガスの濃度も個々のガス系統より供給する前記酸素ガスと前記ヘリウムガスの比を変化させることで小さくし前記被処理物を処理すること
を特徴とするプラズマ処理方法。 A dielectric is provided on at least one of the pair of electrodes, an object to be processed having at least a non-planar surface to be processed is placed on one of the electrodes, and a processing gas containing helium gas is supplied between the electrodes. In the plasma processing method of generating plasma under pressure near the atmospheric pressure between the electrodes by supplying high-frequency power between the electrodes while processing the object to be processed,
The processing gas contains oxygen gas and is supplied between the electrodes from a plurality of systems having the same diameter, the gas supply flow rate is different in one or more gas systems, and the distance between the surface to be processed and the electrode is large In the region, the flow rate of the helium gas in the plasma state is increased, and in the region where the distance between the surface to be processed and the electrode is small, the flow rate of the helium gas in the plasma state is decreased and the distance between the surface to be processed and the electrode and wherein processing the oxygen concentration of the helium gas to the gas also by changing the ratio of the oxygen gas supplied from individual gas system the helium gas small comb before serial processing object compared to the area is large A plasma processing method.
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