放電装置
【課題】効力が強い放電装置を提供することを目的とする。
【解決手段】誘電体が被覆された誘電体バリアの電極２をチャンバー１内に備え、チャンバー１内で放電させる。具体的には、誘電体バリアの電極２は、金属電極２３や誘電体バリア２４などを備え、金属電極２３を誘電体バリア２４が被覆して、誘電体バリア２４から放電させる。このような誘電体バリアの電極２をチャンバー１内に備え、チャンバー１内で放電させるので、投入電力（電極への印加電力）の放電効率がよく、省電力化を図ることができる。その結果、低コストで効力が強い放電装置（実施例ではプラズマ処理装置）を提供することができる。
【解決手段】誘電体が被覆された誘電体バリアの電極２をチャンバー１内に備え、チャンバー１内で放電させる。具体的には、誘電体バリアの電極２は、金属電極２３や誘電体バリア２４などを備え、金属電極２３を誘電体バリア２４が被覆して、誘電体バリア２４から放電させる。このような誘電体バリアの電極２をチャンバー１内に備え、チャンバー１内で放電させるので、投入電力（電極への印加電力）の放電効率がよく、省電力化を図ることができる。その結果、低コストで効力が強い放電装置（実施例ではプラズマ処理装置）を提供することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、チャンバー内に放電させる放電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、放電装置として、例えばプラズマ放電によってプラズマを発生させるプラズマ発生装置や、酸素中の放電によってオゾン（Ｏ３）を発生させるオゾン発生装置などがある。また、放電を利用した所定の処理として、例えばプラズマ放電によって発生したプラズマを利用したプラズマ処理や、酸素中の放電によって発生したオゾンを利用したオゾン処理などがある。プラズマ放電を利用したプラズマ処理を例に採って説明する。
【０００３】
プラズマ処理として、例えばプラズマ中に被処理物（ワーク）を置いてワークに対してエッチングを行うプラズマエッチングや、蒸着させたい物質をプラズマ化してワークに蒸着させて堆積させるプラズマＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)や、ワークの濡れ性を向上させるためにワークに対して洗浄を行うプラズマ洗浄などがある。
【０００４】
プラズマ処理装置としては、図４に示すように、互いに対向した２極の電極Ｅ間に誘電体バリアＤを配設した装置が提示されている（例えば、特許文献１〜７参照）。この誘電体バリアＤを配設することで、誘電体バリアＤが容量結合されて、２極の電極Ｅ間で放電させることが可能になる。
【０００５】
プラズマ処理を行う場合には、図４（ａ）のように誘電体バリアＤ間にワークＷを置いてワークＷに対して処理を施す、あるいは図４（ｂ）のように希ガスあるいは窒素ガスＧＡＳを流入させて流入側とは逆側からプラズマＰＭを噴射させてワークＷに作用させる。この図４のような装置では、２．４５ＧＨｚなどに代表されるマイクロ波や１３．５６MHｚのＲＦ(Radio Frequency)波のような高周波電源が必要でなく、パルス電源や１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ程度の交流電源でよい。また、図４のような装置では、チャンバーを用いないので、チャンバー内を真空にする必要がなく、またアルゴン（Ａｒ）やヘリウム（Ｈｅ）などの希ガスをチャンバー内で減圧させて放電させる必要がない。
【特許文献１】特開２００６−１２０７３９号公報（第１−８頁、図１−４）
【特許文献２】特開２００６−０９２８１３号公報（第１−９頁、図１）
【特許文献３】特開２００５−０９３３４４号公報（第１−１０頁、図１−６）
【特許文献４】特開２００４−３１１２５６号公報（第１−９頁、図１−５）
【特許文献５】特開２００４−１０３２５１号公報（第１，３−７頁、図１）
【特許文献６】特開２００３−３４７０９９号公報（第１−５頁、図１，２）
【特許文献７】特開２００３−０２４７７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、大気圧下でプラズマ放電させることが可能で、真空や減圧させる機器が不要で、電源もパルス電源や交流電源でよく、コスト的に有利である。しかし、大気圧下でのプラズマでは効力が弱い。
【０００７】
一方、チャンバー内で放電させる場合には、図５に示すように、チャンバーＣ内を真空にする、あるいはアルゴン（Ａｒ）やヘリウム（Ｈｅ）などの希ガスを減圧させてチャンバーＣに入れた状態で電極Ｅからの放電によってプラズマＰＭを発生させる。図５のような装置では、プラズマ処理を行う場合には、チャンバーＣ内にワークＷを置いてワークＷに対して処理を施す。なお、電極Ｅは、図４と相違して誘電体が被覆されていない金属電極である。図５のような装置では、上述したように高周波電源が必要である。マイクロ波の場合には導波管が、ＲＦ波の場合にはマッチング回路がそれぞれ必要である。したがって、コストもかかり、装置としてもおおがかりになってしまう。また、減圧下でも集中放電が起こり、処理の均一性が劣るという欠点もある。
【０００８】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、効力が強い放電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明は、チャンバーを備え、チャンバー内で放電させる放電装置であって、誘電体が被覆された誘電体バリアの電極をチャンバー内に備え、その誘電体バリアの電極を用いて放電させることを特徴とするものである。
【００１０】
［作用・効果］請求項１に記載の発明によれば、誘電体が被覆された誘電体バリアの電極をチャンバー内に備え、チャンバー内で放電させるので、チャンバーを用いない大気圧下での装置（図４を参照）と比較すると、投入電力（電極への印加電力）の放電効率がよく、省電力化を図ることができる。また、チャンバー内で金属電極のみを備えた装置（図５を参照）と比較しても、放電効率がよく、省電力化が図れることが確認されている。その結果、低コストで効力が強い放電装置を提供することができる。また、後述する放電がプラズマ放電の場合には、ワークへの熱の影響も少ない。
【００１１】
チャンバー内で金属電極のみを備えた装置（図５を参照）では、高周波電源が必要であるが、上述した発明では、高周波電源は不要であり、パルス電源で放電させることが可能である。すなわち、上述した発明において、パルス電源を備え、そのパルス電源からのパルス波を電極に印加することによりチャンバー内で放電させる（請求項２に記載の発明）。電力的には、パルス電源であるので小電力から大電力まで制御範囲が広い。また、チャンバーを用いない大気圧下での装置（図４を参照）で用いられるパルス電源と比較して、パルス電源の電圧は半分以下でよく、誘電体へのチャージ電流が少なくすむので、その分パルス波の立ち上がり時間を短くすることができる。また、パルス幅（時間幅）を小さくすることで、局部に集中した放電を防止することもできる。
【００１２】
上述したこれらの発明の一例は、チャンバー内にチャンバーとは独立して２つの電極を備え、それら電極のうち少なくとも一方が誘電体バリアの電極であることである（請求項３に記載の発明）。この一例の場合、上述した２つの電極がともに誘電体バリアの電極であってもよいし（請求項４に記載の発明）、上述した２つの電極のうち一方が誘電体バリアの電極であるとともに、他方が、誘電体が被覆されていない金属電極であってもよい（請求項５に記載の発明）。
【００１３】
上述したこれらの発明の他の一例は、チャンバー内にチャンバーとは独立して１つの電極を備え、チャンバーを接地させて接地電極を兼用し、それら電極のうち少なくとも一方が誘電体バリアの電極であることである（請求項６に記載の発明）。この一例の場合、チャンバー内にチャンバーとは独立して備えられた電極が誘電体バリアの電極であり、接地電極を兼用したチャンバーが、誘電体が被覆されていない金属電極であってもよいし（請求項７に記載の発明）、チャンバー内にチャンバーとは独立して備えられた電極が、誘電体が被覆されていない金属電極であり、接地電極を兼用したチャンバーが誘電体バリアの電極であってもよいし（請求項８に記載の発明）、チャンバー内にチャンバーとは独立して備えられた電極、および接地電極を兼用したチャンバーがともに誘電体バリアの電極であってもよい（請求項９に記載の発明）。
【００１４】
請求項１０に記載の発明のタイプの場合には、放電装置として、プラズマ放電によってプラズマを発生させるプラズマ発生装置や、プラズマ放電によって発生したプラズマを利用したプラズマ処理を行うプラズマ処理装置に適用することができる。なお、プラズマの発生面積は、電極の大きさによるのみで、制限するものはなく、大面積化も容易である。
【００１５】
処理の均一性等を考慮すれば、上述したこれらの発明では、大気圧よりも低い減圧下で行われるのが好ましい。すなわち、チャンバー内を大気圧よりも低い減圧下にして放電させる（請求項１１に記載の発明）。チャンバー内で金属電極のみを備えた装置（図５を参照）では、上述したように減圧下でも集中放電が起こり、処理の均一性が劣るという欠点があるが、請求項１１に記載の発明の場合には、誘電体バリアの働きにより、減圧下でも原理的に集中放電が起こらず、処理の均一性が優れている。
【００１６】
また、上述した放電がプラズマ放電の場合には、減圧下でのプラズマであるので、イオンの移動距離が長く、しかも電圧印加方向への動きが大きく作用する。したがって、プラズマ作用の方向性があり、異方性エッチングに有効である。なお、通常は、１００パスカル以下の減圧下でプラズマを発生させるが、請求項１１に記載の発明の場合には、３０００パスカル程度でも均一なプラズマを発生させることができる。また、チャンバーを用いない大気圧下での装置（図４を参照）において、大気圧プラズマの数十倍以上の距離（発生範囲）でも、請求項１１に記載の発明の場合には、局部に集中した放電のない均一なプラズマを発生させることができるので、大気圧下での処理に比べて処理対象物（被処理物）であるワークの寸法形状の制限は大きく改善される。局部に集中した放電に弱いワークに対しても処理することができる。
【００１７】
プラズマ放電では、電極側とプラズマ放電側（酸素ガス等の作用ガス側）との耐電圧差により、プラズマを発生させる。請求項１１に記載の発明の場合、プラズマ放電側は減圧下であって、プラズマ放電が起きやすくなっている。したがって、電極側のみにプラズマを発生させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
この発明に係る放電装置によれば、投入電力（電極への印加電力）の放電効率がよく、省電力化を図ることができる。その結果、低コストで効力が強い放電装置を提供することができる。
【実施例】
【００１９】
以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
図１は、実施例に係るプラズマ処理装置の概略図であり、図２は、パルス波の出力に関する概略図であり、図３は、図１とは別態様のプラズマ処理装置の概略図である。なお、本実施例では、放電を利用した所定の処理として、プラズマ放電によって発生したプラズマを利用したプラズマ処理を例に採って説明するとともに、放電装置として、そのプラズマ処理を行うプラズマ処理装置を例に採って説明する。
【００２０】
本実施例では、プラズマ処理装置は、図１（ａ）に示すように、チャンバー１を備えており、チャンバー１内にチャンバー１とは独立して誘電体が被覆された誘電体バリアの電極２と誘電体が被覆されていない金属電極３とからなる２つの電極を備えている。チャンバー１は、本発明におけるチャンバーに相当し、誘電体バリアの電極２は、本発明における誘電体バリアの電極に相当し、金属電極３は、この発明における金属電極に相当する。
【００２１】
誘電体バリアの電極２について、より具体的に説明すると、図１（ｂ）の誘電体バリアの電極２付近の具体図にも示すように、誘電体バリアの電極２は、放熱ブロック２１と電極支持部２２と金属電極２３と誘電体バリア２４とモールド材２５とを備えている。放熱ブロック２１を、例えばアルミニウム（Ａｌ）で形成し、チャンバー１の内壁面に絶縁物（図示省略）を介在させて支持している。電極支持部２２は金属電極２３および誘電体バリア２４を支持し、電極支持部２２を放熱ブロック２１と金属電極２３との間に介在させ、誘電体バリア２４や金属電極２３からの熱をこの電極支持部２２を介して放熱ブロック２２に放熱している。金属電極２３を誘電体バリア２４が被覆して、誘電体バリア２４から放電させる。本実施例では、電極支持部２２や誘電体バリア２４を、磁器・ガラス・セメントなどに代表される、無機物質を原料として焼結された焼結物（一般的に「セラミックス」と呼ばれている）（例えば炭素ケイ素や窒化ケイ素）で形成している。モールド材２５は、放熱ブロック２１と電極支持部２２と金属電極２３と誘電体バリア２４とを覆って封止している。本実施例では、このモールド材２５を、シリコーン系のゴムや樹脂で形成しており、１０ｋＶ／ｍｍ以上（〜２０ｋＶ／ｍｍ）の耐電圧材料で形成するのが好ましい。
【００２２】
図１（ｂ）では放熱ブロック２１によって過熱を防止したが、放熱ブロック２１の替わりに、図１（ｃ）に示すように水冷板２６を備えてもよい。具体的には、図１（ｃ）に示すように、冷却水を通す水冷管２７を水冷板２６の内部に設け、水冷板２６とチャンバー１との間にスペーサー２８を複数箇所（例えば端部および中央部）に介在させる。このように、水冷板２６を含んだ電極支持部２２，金属電極２３，誘電体バリア２４およびモールド材２５を、スペーサー２８を介してチャンバー１は吊り下げ支持する。なお、冷却に用いられる冷媒であれば、冷却水に限定されない。
【００２３】
このように水冷にすることにより、図１（ｂ）の放熱ブロック２１よりも水冷板２６を極端に小さくすることができる。そうすることにより、金属電極２３および誘電体バリア２４に対する浮遊容量を削減することができ、チャージ電流を少なくすることができるので、パルス波の立ち上がり・立ち下がり時間を短く（すなわち立ち上がり・立ち下がりスピードを速く）することが可能となる。
【００２４】
上述した焼結物（セラミックス）で誘電体バリア２４を形成する場合には、金属電極の形状に合わせて、セラミック基板に印刷でパターン作成することができるので、自由な形状のプラズマを発生させることができる。
【００２５】
図１（ａ）の説明に戻って、金属電極３も、誘電体バリアの電極２と同様に、電極支持部（図示省略）を備えている。その他に、被処理物（ワーク）Ｗを支持するステージ４を備えている。
【００２６】
チャンバー１内では、大気圧（１０１，３２５パスカル）よりも低い減圧下にして放電させている。具体的には、チャンバー１内を３０００パスカル、より好ましくは２０００パスカルにしている。もちろん、２０００パスカル未満でもよい。本実施例では、酸素をチャンバー内に入れて減圧する。なお、酸素ガス以外の作用ガスや、アルゴン（Ａｒ）やヘリウム（Ｈｅ）などの希ガスをチャンバー１内に入れてもよい。
【００２７】
電極２，３を、図２に示すようなパルス幅（時間幅）が０．５μｓｅｃ〜１０μｓｅｃ程度で電圧振幅１ｋＶ〜１０ｋＶ程度のパルス波を出力するパルス電源５に電気的に接続している。なお、チャンバーを用いない大気圧下での装置（図４を参照）で用いられるパルス電源では１５ｋＶ程度のパルス波を出力している。パルス電源５からのパルス波を電極２，３に印加することによりチャンバー１内に放電させる。電極２，３にパルス波が印加されることでプラズマ放電して、そのプラズマ放電によってプラズマＰＭが発生する。そして、ワークＷに対してプラズマ処理を施す。なお、誘電体バリアの電極２を接地電極にしてもよいし、金属電極３を接地電極にしてもよい。投入電力（電極への印加電力）については、パルス波の電圧パルス幅（電圧振幅），繰り返し周波数または出力電圧の可変要素により制御することができる。パルス電源５は、本発明におけるパルス電源に相当する。
【００２８】
プラズマ処理については、特に限定されない。例えば、プラズマＰＭ中にワークＷを置いてワークＷに対してエッチングを行うプラズマエッチングにも適用できるし、蒸着させたい物質をプラズマ化してワークＷに蒸着させて堆積させるプラズマＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)にも適用できるし、ワークＷの濡れ性を向上させるためにワークＷに対して洗浄を行うプラズマ洗浄に適用してもよい。その他にも、レジストなどの不要になった膜をプラズマＰＭにより灰化（Ashing）することにより除去するプラズマアッシングに適用してもよい。
【００２９】
図１では、チャンバー１内にチャンバー１とは独立して２つの電極２，３を備え、それら電極２，３のうち一方が誘電体バリアの電極２であるとともに、他方が、誘電体が被覆されていない金属電極３である。チャンバー１内にチャンバー１とは独立して２つの電極２，３を備え、それら電極２，３のうち少なくとも一方が誘電体バリアの電極であれば、図１のような構造に限定されず、上述した２つの電極がともに誘電体バリアの電極であってもよい。
【００３０】
また、図１のようなチャンバー１内にチャンバー１とは独立して２つの電極２，３を備えた構造に限定されない。図３に示すようにチャンバー内にチャンバーとは独立して１つの電極を備え、チャンバー１を接地させて接地電極を兼用し、それら電極のうち少なくとも一方が誘電体バリアの電極であってもよい。例えば、図３（ａ）に示すように、チャンバー内１にチャンバー１とは独立して備えられた電極が誘電体バリアの電極２であり、接地電極を兼用したチャンバー１が、誘電体が被覆されていない金属電極３であってもよいし、図３（ｂ）に示すように、チャンバー内１にチャンバー１とは独立して備えられた電極が、誘電体が被覆されていない金属電極３であり、接地電極を兼用したチャンバー１が誘電体バリアの電極２であってもよいし、図３（ｃ）に示すように、チャンバー内１にチャンバー１とは独立して備えられた電極、および接地電極を兼用したチャンバー１がともに誘電体バリアの電極２であってもよい。なお、図３では、パルス電源５の図示を省略している。接地電極を兼用したチャンバー１が誘電体バリアの電極２（図３（ｂ）、図３（ｃ）を参照）の場合には、チャンバー１の内壁面を誘電体で覆えばよい。そのときに、必ずしも内壁面の全面を覆う必要はなく、内壁面の一部を誘電体で覆えばよい。
【００３１】
上述の構成を備えた本実施例に係るプラズマ処理装置によれば、誘電体が被覆された誘電体バリアの電極２をチャンバー内に備え、チャンバー１内で放電させるので、チャンバーを用いない大気圧下での装置（図４を参照）と比較すると、投入電力（電極への印加電力）の放電効率がよく、省電力化を図ることができる。また、チャンバー１内で金属電極のみを備えた装置（図５を参照）と比較しても、放電効率がよく、省電力化が図れることが確認されている。その結果、低コストで効力が強いプラズマ処理装置を提供することができる。また、本実施例のように放電がプラズマ放電の場合には、ワークＷへの熱の影響も少ない。
【００３２】
チャンバー内で金属電極のみを備えた装置（図５を参照）では、高周波電源が必要であるが、本実施例では、高周波電源は不要であり、パルス電源５で放電させることが可能である。すなわち、本実施例では、パルス電源５を備え、そのパルス電源５からのパルス波を電極２，３に印加することによりチャンバー１内で放電させる。電力的には、パルス電源５であるので小電力から大電力まで制御範囲が広い。また、チャンバーを用いない大気圧下での装置（図４を参照）で用いられるパルス電源と比較して、パルス電源５の電圧は半分以下（大気圧下での装置で用いられるパルス電源の電圧が１５ｋＶ程度の場合には、本実施例でのパルス電源の電圧は数ｋＶ程度）でよく、誘電体へのチャージ電流が少なくすむので、その分パルス波の立ち上がり時間を短くすることができる。また、パルス幅（時間幅）を小さくすることで、局部に集中した放電を防止することもできる。なお、プラズマＰＭの発生面積は、電極２，３の大きさによるのみで、制限するものはなく、大面積化も容易である。
【００３３】
処理の均一性等を考慮すれば、本実施例のように、好ましくは、大気圧よりも低い減圧（３０００パスカル、より好ましくは２０００パスカル以下）下で行う。すなわち、チャンバー１内を大気圧よりも低い減圧下にして放電させる。チャンバー内で金属電極のみを備えた装置（図５を参照）では、減圧下でも集中放電が起こり、処理の均一性が劣るという欠点があるが、本実施例の場合には、誘電体バリア２４の働きにより、減圧下でも原理的に集中放電が起こらず、処理の均一性が優れている。
【００３４】
また、本実施例のように放電がプラズマ放電の場合には、減圧下でのプラズマであるので、イオンの移動距離が長く、しかも電圧印加方向への動きが大きく作用する。したがって、プラズマ作用の方向性があり、異方性エッチングに有効である。なお、通常は、１００パスカル以下の減圧下でプラズマを発生させるが、本実施例の場合には、３０００パスカル程度でも均一なプラズマＰＭを発生させることができる。また、チャンバーを用いない大気圧下での装置（図４を参照）において、大気圧プラズマの数十倍以上の距離（発生範囲）でも、本実施例の場合には、局部に集中した放電のない均一なプラズマＰＭを発生させることができるので、大気圧下での処理に比べて処理対象物（被処理物）であるワークＷの寸法形状の制限は大きく改善される。局部に集中した放電に弱いワークＷに対しても処理することができる。
【００３５】
プラズマ放電では、電極側とプラズマ放電側（酸素ガス等の作用ガス側）との耐電圧差により、プラズマＰＭを発生させる。本実施例の場合、プラズマ放電側は減圧下であって、プラズマ放電が起きやすくなっている。したがって、電極側のみにプラズマＰＭを発生させることができる。
【００３６】
チャンバー内で金属電極のみを備えた装置（図５を参照）と比較して、チャージ電流が減って、効力が強くなったことを、実験データで確認している。以下、実験データについて、図６および図７を参照して説明する。図６は、実施例における誘電体バリアの電極のときのパルス波の波形データと、従来の金属電極のときのパルス波の波形データとの比較に関する実験データであり、図７は、実施例における誘電体バリアの電極のときのフォトレジストの削れ量と、従来の金属電極のときのフォトレジストの削れ量との比較に関する実験データである。なお、図３に示すチャンバー１を接地させて接地電極を兼用した構造を用いて、本実施例における誘電体バリアの電極２のときのパルス波の波形データおよびフォトレジストの削れ量とを測定している。また、チャンバー１をアルミニウム（Ａｌ）で形成している。
【００３７】
実施例における誘電体バリアの電極２のときと、従来の金属電極のときの（図６および図７の実験データを取得するための）共通条件は、図７に示す通りである。また、図６および図７の「波形１」は、投入電力（電極への印加電力）（図７では「入力電力」で表記）が９００Ｗ、繰り返し周波数（図７では「パルス周波数」で表記）が３０ｋＨｚの条件の下での従来の金属電極のときの波形データであり、図６および図７の「波形２」は、投入電力が９００Ｗ、繰り返し周波数が３０ｋＨｚの条件での本実施例における誘電体バリアの電極２（図７では「誘電体電極」で表記）のときの波形データであり、図６および図７の「波形３」は、投入電力が９００Ｗ、繰り返し周波数が１５ｋＨｚの条件での本実施例における誘電体バリアの電極２のときの波形データである。また、図７では参考データとしてマイクロ波を用いた一般的な表面波プラズマにおけるフォトレジストの削れ量を参考データ（図７では「ＳＷＰ」で表記）として載せている。
【００３８】
従来の金属電極のときには、チャージ電流が多いので、その分、波形データのピーク電圧は低い。従来の金属電極のときのパルス波の波形データ（波形１）は、図６（ａ）に示す通りである。図６（ｂ）は図６（ａ）を時間軸に拡大した図である。従来の金属電極のときには、ピーク電圧は５００Ｖである（図６（ｂ）の「500Vpeek」を参照）。
【００３９】
一方、本実施例における誘電体バリアの電極２のときには、従来の金属電極のときよりもチャージ電流が減る。従来の金属電極のときと本実施例における誘電体バリアの電極２のときでは投入電力が９００Wで繰り返し周波数が３０ｋＨｚと同じであるので、本実施例における誘電体バリアの電極２のときには、従来の金属電極のときよりもチャージ電流が減った分、波形データのピーク電圧は高くなる。本実施例における誘電体バリアの電極２のときのパルス波の波形データ（波形２）は、図６（ｃ）に示す通りである。図６（ｄ）は図６（ｃ）を時間軸に拡大した図である。本実施例における誘電体バリアの電極２のときには、従来の金属電極のときよりもピーク電圧は高くなり、ピーク電圧は４．５ｋＶである（図６（ｄ）の「4.5kVpeek」を参照）。
【００４０】
また、本実施例における誘電体バリアの電極２のときにおいて、繰り返し周波数を１５ｋＨｚにした場合には、同じ誘電体バリアの電極２のときにおいて、繰り返し周波数が３０ｋＨｚと比べると、波形データのピーク電圧は高くなる。繰り返し周波数が１５ｋＨｚで、本実施例における誘電体バリアの電極２のときのパルス波の波形データ（波形３）は、図６（ｅ）に示す通りである。図６（ｆ）は図６（ｅ）を時間軸に拡大した図である。本実施例における誘電体バリアの電極２のときにおいて、繰り返し周波数を１５ｋＨｚにした場合には、同じ誘電体バリアの電極２のときにおいて、繰り返し周波数が３０ｋＨｚの場合よりもピーク電圧は高くなり、ピーク電圧は７ｋＶである（図６（ｄ）の「7kVpeek」を参照）。
【００４１】
酸素をチャンバーに入れてプラズマを生成し、シリコンウエハーにフォトレジストを塗布したものをワークとしてチャンバー内に入れて、フォトレジストに対するプラズマアッシングを行う。プラズマアッシングによるフォトレジストの削れ量の実験結果は、図７に示す通りである（図７では「Ｏ２プラズマの生成方法によるフォトレジストの削れ量比較」）。図７の縦軸はフォトレジストの削れ量であり、横軸はワークと（接地電極ではないホット電極の方の）電極との距離（図７では「ギャップ間距離」で表記）である。
【００４２】
従来の金属電極のときには、フォトレジストの削れ量が少なく、本実施例における誘電体バリアの電極２のときには、フォトレジストの削れ量が多くなることが、図７から確認されている。また、同じ誘電体バリアの電極２のときにおいても、繰り返し周波数が３０ｋＨｚと比べると、繰り返し周波数を１５ｋＨｚにした場合には、フォトレジストの削れ量が多くなることが、図７から確認されている。
【００４３】
この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
【００４４】
（１）上述した実施例では、放電装置として、プラズマ処理装置を例に採って説明したが、ワークを置かずに、プラズマを発生させるプラズマ発生装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、実施例に係るプラズマ処理装置の概略図である。
【図２】パルス波の出力に関する概略図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、図１とは別態様のプラズマ処理装置の概略図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は、従来のプラズマ処理装置の概略図である。
【図５】図４とは別の従来のプラズマ処理装置の概略図である。
【図６】実施例における誘電体バリアの電極のときのパルス波の波形データと、従来の金属電極のときのパルス波の波形データとの比較に関する実験データである。
【図７】実施例における誘電体バリアの電極のときのフォトレジストの削れ量と、従来の金属電極のときのフォトレジストの削れ量との比較に関する実験データである。
【符号の説明】
【００４６】
１ … チャンバー
２ … 誘電体バリアの電極
３ … 金属電極
５ … パルス電源
２４ … 誘電体バリア
ＰＭ … プラズマ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、チャンバー内に放電させる放電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、放電装置として、例えばプラズマ放電によってプラズマを発生させるプラズマ発生装置や、酸素中の放電によってオゾン（Ｏ３）を発生させるオゾン発生装置などがある。また、放電を利用した所定の処理として、例えばプラズマ放電によって発生したプラズマを利用したプラズマ処理や、酸素中の放電によって発生したオゾンを利用したオゾン処理などがある。プラズマ放電を利用したプラズマ処理を例に採って説明する。
【０００３】
プラズマ処理として、例えばプラズマ中に被処理物（ワーク）を置いてワークに対してエッチングを行うプラズマエッチングや、蒸着させたい物質をプラズマ化してワークに蒸着させて堆積させるプラズマＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)や、ワークの濡れ性を向上させるためにワークに対して洗浄を行うプラズマ洗浄などがある。
【０００４】
プラズマ処理装置としては、図４に示すように、互いに対向した２極の電極Ｅ間に誘電体バリアＤを配設した装置が提示されている（例えば、特許文献１〜７参照）。この誘電体バリアＤを配設することで、誘電体バリアＤが容量結合されて、２極の電極Ｅ間で放電させることが可能になる。
【０００５】
プラズマ処理を行う場合には、図４（ａ）のように誘電体バリアＤ間にワークＷを置いてワークＷに対して処理を施す、あるいは図４（ｂ）のように希ガスあるいは窒素ガスＧＡＳを流入させて流入側とは逆側からプラズマＰＭを噴射させてワークＷに作用させる。この図４のような装置では、２．４５ＧＨｚなどに代表されるマイクロ波や１３．５６MHｚのＲＦ(Radio Frequency)波のような高周波電源が必要でなく、パルス電源や１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ程度の交流電源でよい。また、図４のような装置では、チャンバーを用いないので、チャンバー内を真空にする必要がなく、またアルゴン（Ａｒ）やヘリウム（Ｈｅ）などの希ガスをチャンバー内で減圧させて放電させる必要がない。
【特許文献１】特開２００６−１２０７３９号公報（第１−８頁、図１−４）
【特許文献２】特開２００６−０９２８１３号公報（第１−９頁、図１）
【特許文献３】特開２００５−０９３３４４号公報（第１−１０頁、図１−６）
【特許文献４】特開２００４−３１１２５６号公報（第１−９頁、図１−５）
【特許文献５】特開２００４−１０３２５１号公報（第１，３−７頁、図１）
【特許文献６】特開２００３−３４７０９９号公報（第１−５頁、図１，２）
【特許文献７】特開２００３−０２４７７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、大気圧下でプラズマ放電させることが可能で、真空や減圧させる機器が不要で、電源もパルス電源や交流電源でよく、コスト的に有利である。しかし、大気圧下でのプラズマでは効力が弱い。
【０００７】
一方、チャンバー内で放電させる場合には、図５に示すように、チャンバーＣ内を真空にする、あるいはアルゴン（Ａｒ）やヘリウム（Ｈｅ）などの希ガスを減圧させてチャンバーＣに入れた状態で電極Ｅからの放電によってプラズマＰＭを発生させる。図５のような装置では、プラズマ処理を行う場合には、チャンバーＣ内にワークＷを置いてワークＷに対して処理を施す。なお、電極Ｅは、図４と相違して誘電体が被覆されていない金属電極である。図５のような装置では、上述したように高周波電源が必要である。マイクロ波の場合には導波管が、ＲＦ波の場合にはマッチング回路がそれぞれ必要である。したがって、コストもかかり、装置としてもおおがかりになってしまう。また、減圧下でも集中放電が起こり、処理の均一性が劣るという欠点もある。
【０００８】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、効力が強い放電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明は、チャンバーを備え、チャンバー内で放電させる放電装置であって、誘電体が被覆された誘電体バリアの電極をチャンバー内に備え、その誘電体バリアの電極を用いて放電させることを特徴とするものである。
【００１０】
［作用・効果］請求項１に記載の発明によれば、誘電体が被覆された誘電体バリアの電極をチャンバー内に備え、チャンバー内で放電させるので、チャンバーを用いない大気圧下での装置（図４を参照）と比較すると、投入電力（電極への印加電力）の放電効率がよく、省電力化を図ることができる。また、チャンバー内で金属電極のみを備えた装置（図５を参照）と比較しても、放電効率がよく、省電力化が図れることが確認されている。その結果、低コストで効力が強い放電装置を提供することができる。また、後述する放電がプラズマ放電の場合には、ワークへの熱の影響も少ない。
【００１１】
チャンバー内で金属電極のみを備えた装置（図５を参照）では、高周波電源が必要であるが、上述した発明では、高周波電源は不要であり、パルス電源で放電させることが可能である。すなわち、上述した発明において、パルス電源を備え、そのパルス電源からのパルス波を電極に印加することによりチャンバー内で放電させる（請求項２に記載の発明）。電力的には、パルス電源であるので小電力から大電力まで制御範囲が広い。また、チャンバーを用いない大気圧下での装置（図４を参照）で用いられるパルス電源と比較して、パルス電源の電圧は半分以下でよく、誘電体へのチャージ電流が少なくすむので、その分パルス波の立ち上がり時間を短くすることができる。また、パルス幅（時間幅）を小さくすることで、局部に集中した放電を防止することもできる。
【００１２】
上述したこれらの発明の一例は、チャンバー内にチャンバーとは独立して２つの電極を備え、それら電極のうち少なくとも一方が誘電体バリアの電極であることである（請求項３に記載の発明）。この一例の場合、上述した２つの電極がともに誘電体バリアの電極であってもよいし（請求項４に記載の発明）、上述した２つの電極のうち一方が誘電体バリアの電極であるとともに、他方が、誘電体が被覆されていない金属電極であってもよい（請求項５に記載の発明）。
【００１３】
上述したこれらの発明の他の一例は、チャンバー内にチャンバーとは独立して１つの電極を備え、チャンバーを接地させて接地電極を兼用し、それら電極のうち少なくとも一方が誘電体バリアの電極であることである（請求項６に記載の発明）。この一例の場合、チャンバー内にチャンバーとは独立して備えられた電極が誘電体バリアの電極であり、接地電極を兼用したチャンバーが、誘電体が被覆されていない金属電極であってもよいし（請求項７に記載の発明）、チャンバー内にチャンバーとは独立して備えられた電極が、誘電体が被覆されていない金属電極であり、接地電極を兼用したチャンバーが誘電体バリアの電極であってもよいし（請求項８に記載の発明）、チャンバー内にチャンバーとは独立して備えられた電極、および接地電極を兼用したチャンバーがともに誘電体バリアの電極であってもよい（請求項９に記載の発明）。
【００１４】
請求項１０に記載の発明のタイプの場合には、放電装置として、プラズマ放電によってプラズマを発生させるプラズマ発生装置や、プラズマ放電によって発生したプラズマを利用したプラズマ処理を行うプラズマ処理装置に適用することができる。なお、プラズマの発生面積は、電極の大きさによるのみで、制限するものはなく、大面積化も容易である。
【００１５】
処理の均一性等を考慮すれば、上述したこれらの発明では、大気圧よりも低い減圧下で行われるのが好ましい。すなわち、チャンバー内を大気圧よりも低い減圧下にして放電させる（請求項１１に記載の発明）。チャンバー内で金属電極のみを備えた装置（図５を参照）では、上述したように減圧下でも集中放電が起こり、処理の均一性が劣るという欠点があるが、請求項１１に記載の発明の場合には、誘電体バリアの働きにより、減圧下でも原理的に集中放電が起こらず、処理の均一性が優れている。
【００１６】
また、上述した放電がプラズマ放電の場合には、減圧下でのプラズマであるので、イオンの移動距離が長く、しかも電圧印加方向への動きが大きく作用する。したがって、プラズマ作用の方向性があり、異方性エッチングに有効である。なお、通常は、１００パスカル以下の減圧下でプラズマを発生させるが、請求項１１に記載の発明の場合には、３０００パスカル程度でも均一なプラズマを発生させることができる。また、チャンバーを用いない大気圧下での装置（図４を参照）において、大気圧プラズマの数十倍以上の距離（発生範囲）でも、請求項１１に記載の発明の場合には、局部に集中した放電のない均一なプラズマを発生させることができるので、大気圧下での処理に比べて処理対象物（被処理物）であるワークの寸法形状の制限は大きく改善される。局部に集中した放電に弱いワークに対しても処理することができる。
【００１７】
プラズマ放電では、電極側とプラズマ放電側（酸素ガス等の作用ガス側）との耐電圧差により、プラズマを発生させる。請求項１１に記載の発明の場合、プラズマ放電側は減圧下であって、プラズマ放電が起きやすくなっている。したがって、電極側のみにプラズマを発生させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
この発明に係る放電装置によれば、投入電力（電極への印加電力）の放電効率がよく、省電力化を図ることができる。その結果、低コストで効力が強い放電装置を提供することができる。
【実施例】
【００１９】
以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
図１は、実施例に係るプラズマ処理装置の概略図であり、図２は、パルス波の出力に関する概略図であり、図３は、図１とは別態様のプラズマ処理装置の概略図である。なお、本実施例では、放電を利用した所定の処理として、プラズマ放電によって発生したプラズマを利用したプラズマ処理を例に採って説明するとともに、放電装置として、そのプラズマ処理を行うプラズマ処理装置を例に採って説明する。
【００２０】
本実施例では、プラズマ処理装置は、図１（ａ）に示すように、チャンバー１を備えており、チャンバー１内にチャンバー１とは独立して誘電体が被覆された誘電体バリアの電極２と誘電体が被覆されていない金属電極３とからなる２つの電極を備えている。チャンバー１は、本発明におけるチャンバーに相当し、誘電体バリアの電極２は、本発明における誘電体バリアの電極に相当し、金属電極３は、この発明における金属電極に相当する。
【００２１】
誘電体バリアの電極２について、より具体的に説明すると、図１（ｂ）の誘電体バリアの電極２付近の具体図にも示すように、誘電体バリアの電極２は、放熱ブロック２１と電極支持部２２と金属電極２３と誘電体バリア２４とモールド材２５とを備えている。放熱ブロック２１を、例えばアルミニウム（Ａｌ）で形成し、チャンバー１の内壁面に絶縁物（図示省略）を介在させて支持している。電極支持部２２は金属電極２３および誘電体バリア２４を支持し、電極支持部２２を放熱ブロック２１と金属電極２３との間に介在させ、誘電体バリア２４や金属電極２３からの熱をこの電極支持部２２を介して放熱ブロック２２に放熱している。金属電極２３を誘電体バリア２４が被覆して、誘電体バリア２４から放電させる。本実施例では、電極支持部２２や誘電体バリア２４を、磁器・ガラス・セメントなどに代表される、無機物質を原料として焼結された焼結物（一般的に「セラミックス」と呼ばれている）（例えば炭素ケイ素や窒化ケイ素）で形成している。モールド材２５は、放熱ブロック２１と電極支持部２２と金属電極２３と誘電体バリア２４とを覆って封止している。本実施例では、このモールド材２５を、シリコーン系のゴムや樹脂で形成しており、１０ｋＶ／ｍｍ以上（〜２０ｋＶ／ｍｍ）の耐電圧材料で形成するのが好ましい。
【００２２】
図１（ｂ）では放熱ブロック２１によって過熱を防止したが、放熱ブロック２１の替わりに、図１（ｃ）に示すように水冷板２６を備えてもよい。具体的には、図１（ｃ）に示すように、冷却水を通す水冷管２７を水冷板２６の内部に設け、水冷板２６とチャンバー１との間にスペーサー２８を複数箇所（例えば端部および中央部）に介在させる。このように、水冷板２６を含んだ電極支持部２２，金属電極２３，誘電体バリア２４およびモールド材２５を、スペーサー２８を介してチャンバー１は吊り下げ支持する。なお、冷却に用いられる冷媒であれば、冷却水に限定されない。
【００２３】
このように水冷にすることにより、図１（ｂ）の放熱ブロック２１よりも水冷板２６を極端に小さくすることができる。そうすることにより、金属電極２３および誘電体バリア２４に対する浮遊容量を削減することができ、チャージ電流を少なくすることができるので、パルス波の立ち上がり・立ち下がり時間を短く（すなわち立ち上がり・立ち下がりスピードを速く）することが可能となる。
【００２４】
上述した焼結物（セラミックス）で誘電体バリア２４を形成する場合には、金属電極の形状に合わせて、セラミック基板に印刷でパターン作成することができるので、自由な形状のプラズマを発生させることができる。
【００２５】
図１（ａ）の説明に戻って、金属電極３も、誘電体バリアの電極２と同様に、電極支持部（図示省略）を備えている。その他に、被処理物（ワーク）Ｗを支持するステージ４を備えている。
【００２６】
チャンバー１内では、大気圧（１０１，３２５パスカル）よりも低い減圧下にして放電させている。具体的には、チャンバー１内を３０００パスカル、より好ましくは２０００パスカルにしている。もちろん、２０００パスカル未満でもよい。本実施例では、酸素をチャンバー内に入れて減圧する。なお、酸素ガス以外の作用ガスや、アルゴン（Ａｒ）やヘリウム（Ｈｅ）などの希ガスをチャンバー１内に入れてもよい。
【００２７】
電極２，３を、図２に示すようなパルス幅（時間幅）が０．５μｓｅｃ〜１０μｓｅｃ程度で電圧振幅１ｋＶ〜１０ｋＶ程度のパルス波を出力するパルス電源５に電気的に接続している。なお、チャンバーを用いない大気圧下での装置（図４を参照）で用いられるパルス電源では１５ｋＶ程度のパルス波を出力している。パルス電源５からのパルス波を電極２，３に印加することによりチャンバー１内に放電させる。電極２，３にパルス波が印加されることでプラズマ放電して、そのプラズマ放電によってプラズマＰＭが発生する。そして、ワークＷに対してプラズマ処理を施す。なお、誘電体バリアの電極２を接地電極にしてもよいし、金属電極３を接地電極にしてもよい。投入電力（電極への印加電力）については、パルス波の電圧パルス幅（電圧振幅），繰り返し周波数または出力電圧の可変要素により制御することができる。パルス電源５は、本発明におけるパルス電源に相当する。
【００２８】
プラズマ処理については、特に限定されない。例えば、プラズマＰＭ中にワークＷを置いてワークＷに対してエッチングを行うプラズマエッチングにも適用できるし、蒸着させたい物質をプラズマ化してワークＷに蒸着させて堆積させるプラズマＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)にも適用できるし、ワークＷの濡れ性を向上させるためにワークＷに対して洗浄を行うプラズマ洗浄に適用してもよい。その他にも、レジストなどの不要になった膜をプラズマＰＭにより灰化（Ashing）することにより除去するプラズマアッシングに適用してもよい。
【００２９】
図１では、チャンバー１内にチャンバー１とは独立して２つの電極２，３を備え、それら電極２，３のうち一方が誘電体バリアの電極２であるとともに、他方が、誘電体が被覆されていない金属電極３である。チャンバー１内にチャンバー１とは独立して２つの電極２，３を備え、それら電極２，３のうち少なくとも一方が誘電体バリアの電極であれば、図１のような構造に限定されず、上述した２つの電極がともに誘電体バリアの電極であってもよい。
【００３０】
また、図１のようなチャンバー１内にチャンバー１とは独立して２つの電極２，３を備えた構造に限定されない。図３に示すようにチャンバー内にチャンバーとは独立して１つの電極を備え、チャンバー１を接地させて接地電極を兼用し、それら電極のうち少なくとも一方が誘電体バリアの電極であってもよい。例えば、図３（ａ）に示すように、チャンバー内１にチャンバー１とは独立して備えられた電極が誘電体バリアの電極２であり、接地電極を兼用したチャンバー１が、誘電体が被覆されていない金属電極３であってもよいし、図３（ｂ）に示すように、チャンバー内１にチャンバー１とは独立して備えられた電極が、誘電体が被覆されていない金属電極３であり、接地電極を兼用したチャンバー１が誘電体バリアの電極２であってもよいし、図３（ｃ）に示すように、チャンバー内１にチャンバー１とは独立して備えられた電極、および接地電極を兼用したチャンバー１がともに誘電体バリアの電極２であってもよい。なお、図３では、パルス電源５の図示を省略している。接地電極を兼用したチャンバー１が誘電体バリアの電極２（図３（ｂ）、図３（ｃ）を参照）の場合には、チャンバー１の内壁面を誘電体で覆えばよい。そのときに、必ずしも内壁面の全面を覆う必要はなく、内壁面の一部を誘電体で覆えばよい。
【００３１】
上述の構成を備えた本実施例に係るプラズマ処理装置によれば、誘電体が被覆された誘電体バリアの電極２をチャンバー内に備え、チャンバー１内で放電させるので、チャンバーを用いない大気圧下での装置（図４を参照）と比較すると、投入電力（電極への印加電力）の放電効率がよく、省電力化を図ることができる。また、チャンバー１内で金属電極のみを備えた装置（図５を参照）と比較しても、放電効率がよく、省電力化が図れることが確認されている。その結果、低コストで効力が強いプラズマ処理装置を提供することができる。また、本実施例のように放電がプラズマ放電の場合には、ワークＷへの熱の影響も少ない。
【００３２】
チャンバー内で金属電極のみを備えた装置（図５を参照）では、高周波電源が必要であるが、本実施例では、高周波電源は不要であり、パルス電源５で放電させることが可能である。すなわち、本実施例では、パルス電源５を備え、そのパルス電源５からのパルス波を電極２，３に印加することによりチャンバー１内で放電させる。電力的には、パルス電源５であるので小電力から大電力まで制御範囲が広い。また、チャンバーを用いない大気圧下での装置（図４を参照）で用いられるパルス電源と比較して、パルス電源５の電圧は半分以下（大気圧下での装置で用いられるパルス電源の電圧が１５ｋＶ程度の場合には、本実施例でのパルス電源の電圧は数ｋＶ程度）でよく、誘電体へのチャージ電流が少なくすむので、その分パルス波の立ち上がり時間を短くすることができる。また、パルス幅（時間幅）を小さくすることで、局部に集中した放電を防止することもできる。なお、プラズマＰＭの発生面積は、電極２，３の大きさによるのみで、制限するものはなく、大面積化も容易である。
【００３３】
処理の均一性等を考慮すれば、本実施例のように、好ましくは、大気圧よりも低い減圧（３０００パスカル、より好ましくは２０００パスカル以下）下で行う。すなわち、チャンバー１内を大気圧よりも低い減圧下にして放電させる。チャンバー内で金属電極のみを備えた装置（図５を参照）では、減圧下でも集中放電が起こり、処理の均一性が劣るという欠点があるが、本実施例の場合には、誘電体バリア２４の働きにより、減圧下でも原理的に集中放電が起こらず、処理の均一性が優れている。
【００３４】
また、本実施例のように放電がプラズマ放電の場合には、減圧下でのプラズマであるので、イオンの移動距離が長く、しかも電圧印加方向への動きが大きく作用する。したがって、プラズマ作用の方向性があり、異方性エッチングに有効である。なお、通常は、１００パスカル以下の減圧下でプラズマを発生させるが、本実施例の場合には、３０００パスカル程度でも均一なプラズマＰＭを発生させることができる。また、チャンバーを用いない大気圧下での装置（図４を参照）において、大気圧プラズマの数十倍以上の距離（発生範囲）でも、本実施例の場合には、局部に集中した放電のない均一なプラズマＰＭを発生させることができるので、大気圧下での処理に比べて処理対象物（被処理物）であるワークＷの寸法形状の制限は大きく改善される。局部に集中した放電に弱いワークＷに対しても処理することができる。
【００３５】
プラズマ放電では、電極側とプラズマ放電側（酸素ガス等の作用ガス側）との耐電圧差により、プラズマＰＭを発生させる。本実施例の場合、プラズマ放電側は減圧下であって、プラズマ放電が起きやすくなっている。したがって、電極側のみにプラズマＰＭを発生させることができる。
【００３６】
チャンバー内で金属電極のみを備えた装置（図５を参照）と比較して、チャージ電流が減って、効力が強くなったことを、実験データで確認している。以下、実験データについて、図６および図７を参照して説明する。図６は、実施例における誘電体バリアの電極のときのパルス波の波形データと、従来の金属電極のときのパルス波の波形データとの比較に関する実験データであり、図７は、実施例における誘電体バリアの電極のときのフォトレジストの削れ量と、従来の金属電極のときのフォトレジストの削れ量との比較に関する実験データである。なお、図３に示すチャンバー１を接地させて接地電極を兼用した構造を用いて、本実施例における誘電体バリアの電極２のときのパルス波の波形データおよびフォトレジストの削れ量とを測定している。また、チャンバー１をアルミニウム（Ａｌ）で形成している。
【００３７】
実施例における誘電体バリアの電極２のときと、従来の金属電極のときの（図６および図７の実験データを取得するための）共通条件は、図７に示す通りである。また、図６および図７の「波形１」は、投入電力（電極への印加電力）（図７では「入力電力」で表記）が９００Ｗ、繰り返し周波数（図７では「パルス周波数」で表記）が３０ｋＨｚの条件の下での従来の金属電極のときの波形データであり、図６および図７の「波形２」は、投入電力が９００Ｗ、繰り返し周波数が３０ｋＨｚの条件での本実施例における誘電体バリアの電極２（図７では「誘電体電極」で表記）のときの波形データであり、図６および図７の「波形３」は、投入電力が９００Ｗ、繰り返し周波数が１５ｋＨｚの条件での本実施例における誘電体バリアの電極２のときの波形データである。また、図７では参考データとしてマイクロ波を用いた一般的な表面波プラズマにおけるフォトレジストの削れ量を参考データ（図７では「ＳＷＰ」で表記）として載せている。
【００３８】
従来の金属電極のときには、チャージ電流が多いので、その分、波形データのピーク電圧は低い。従来の金属電極のときのパルス波の波形データ（波形１）は、図６（ａ）に示す通りである。図６（ｂ）は図６（ａ）を時間軸に拡大した図である。従来の金属電極のときには、ピーク電圧は５００Ｖである（図６（ｂ）の「500Vpeek」を参照）。
【００３９】
一方、本実施例における誘電体バリアの電極２のときには、従来の金属電極のときよりもチャージ電流が減る。従来の金属電極のときと本実施例における誘電体バリアの電極２のときでは投入電力が９００Wで繰り返し周波数が３０ｋＨｚと同じであるので、本実施例における誘電体バリアの電極２のときには、従来の金属電極のときよりもチャージ電流が減った分、波形データのピーク電圧は高くなる。本実施例における誘電体バリアの電極２のときのパルス波の波形データ（波形２）は、図６（ｃ）に示す通りである。図６（ｄ）は図６（ｃ）を時間軸に拡大した図である。本実施例における誘電体バリアの電極２のときには、従来の金属電極のときよりもピーク電圧は高くなり、ピーク電圧は４．５ｋＶである（図６（ｄ）の「4.5kVpeek」を参照）。
【００４０】
また、本実施例における誘電体バリアの電極２のときにおいて、繰り返し周波数を１５ｋＨｚにした場合には、同じ誘電体バリアの電極２のときにおいて、繰り返し周波数が３０ｋＨｚと比べると、波形データのピーク電圧は高くなる。繰り返し周波数が１５ｋＨｚで、本実施例における誘電体バリアの電極２のときのパルス波の波形データ（波形３）は、図６（ｅ）に示す通りである。図６（ｆ）は図６（ｅ）を時間軸に拡大した図である。本実施例における誘電体バリアの電極２のときにおいて、繰り返し周波数を１５ｋＨｚにした場合には、同じ誘電体バリアの電極２のときにおいて、繰り返し周波数が３０ｋＨｚの場合よりもピーク電圧は高くなり、ピーク電圧は７ｋＶである（図６（ｄ）の「7kVpeek」を参照）。
【００４１】
酸素をチャンバーに入れてプラズマを生成し、シリコンウエハーにフォトレジストを塗布したものをワークとしてチャンバー内に入れて、フォトレジストに対するプラズマアッシングを行う。プラズマアッシングによるフォトレジストの削れ量の実験結果は、図７に示す通りである（図７では「Ｏ２プラズマの生成方法によるフォトレジストの削れ量比較」）。図７の縦軸はフォトレジストの削れ量であり、横軸はワークと（接地電極ではないホット電極の方の）電極との距離（図７では「ギャップ間距離」で表記）である。
【００４２】
従来の金属電極のときには、フォトレジストの削れ量が少なく、本実施例における誘電体バリアの電極２のときには、フォトレジストの削れ量が多くなることが、図７から確認されている。また、同じ誘電体バリアの電極２のときにおいても、繰り返し周波数が３０ｋＨｚと比べると、繰り返し周波数を１５ｋＨｚにした場合には、フォトレジストの削れ量が多くなることが、図７から確認されている。
【００４３】
この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
【００４４】
（１）上述した実施例では、放電装置として、プラズマ処理装置を例に採って説明したが、ワークを置かずに、プラズマを発生させるプラズマ発生装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、実施例に係るプラズマ処理装置の概略図である。
【図２】パルス波の出力に関する概略図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、図１とは別態様のプラズマ処理装置の概略図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は、従来のプラズマ処理装置の概略図である。
【図５】図４とは別の従来のプラズマ処理装置の概略図である。
【図６】実施例における誘電体バリアの電極のときのパルス波の波形データと、従来の金属電極のときのパルス波の波形データとの比較に関する実験データである。
【図７】実施例における誘電体バリアの電極のときのフォトレジストの削れ量と、従来の金属電極のときのフォトレジストの削れ量との比較に関する実験データである。
【符号の説明】
【００４６】
１ … チャンバー
２ … 誘電体バリアの電極
３ … 金属電極
５ … パルス電源
２４ … 誘電体バリア
ＰＭ … プラズマ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバーを備え、チャンバー内で放電させる放電装置であって、誘電体が被覆された誘電体バリアの電極をチャンバー内に備え、その誘電体バリアの電極を用いて放電させることを特徴とする放電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放電装置において、パルス電源を備え、そのパルス電源からのパルス波を電極に印加することにより前記チャンバー内で放電させることを特徴とする放電装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の放電装置において、前記チャンバー内にチャンバーとは独立して２つの電極を備え、それら電極のうち少なくとも一方が前記誘電体バリアの電極であることを特徴とする放電装置。
【請求項４】
請求項３に記載の放電装置において、前記２つの電極がともに前記誘電体バリアの電極であることを特徴とする放電装置。
【請求項５】
請求項３に記載の放電装置において、前記２つの電極のうち一方が前記誘電体バリアの電極であるとともに、他方が、誘電体が被覆されていない金属電極であることを特徴とする放電装置。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載の放電装置において、前記チャンバー内にチャンバーとは独立して１つの電極を備え、前記チャンバーを接地させて接地電極を兼用し、それら電極のうち少なくとも一方が前記誘電体バリアの電極であることを特徴とする放電装置。
【請求項７】
請求項６に記載の放電装置において、前記チャンバー内にチャンバーとは独立して備えられた前記電極が前記誘電体バリアの電極であり、前記接地電極を兼用したチャンバーが、誘電体が被覆されていない金属電極であることを特徴とする放電装置。
【請求項８】
請求項６に記載の放電装置において、前記チャンバー内にチャンバーとは独立して備えられた前記電極が、誘電体が被覆されていない金属電極であり、前記接地電極を兼用したチャンバーが前記誘電体バリアの電極であることを特徴とする放電装置。
【請求項９】
請求項６に記載の放電装置において、前記チャンバー内にチャンバーとは独立して備えられた前記電極、および前記接地電極を兼用したチャンバーがともに前記誘電体バリアの電極であることを特徴とする放電装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかに記載の放電装置において、放電はプラズマ放電であって、プラズマ放電によってプラズマを発生させることを特徴とする放電装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の放電装置において、前記チャンバー内を大気圧よりも低い減圧下にして放電させることを特徴とする放電装置。
【請求項１】
チャンバーを備え、チャンバー内で放電させる放電装置であって、誘電体が被覆された誘電体バリアの電極をチャンバー内に備え、その誘電体バリアの電極を用いて放電させることを特徴とする放電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放電装置において、パルス電源を備え、そのパルス電源からのパルス波を電極に印加することにより前記チャンバー内で放電させることを特徴とする放電装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の放電装置において、前記チャンバー内にチャンバーとは独立して２つの電極を備え、それら電極のうち少なくとも一方が前記誘電体バリアの電極であることを特徴とする放電装置。
【請求項４】
請求項３に記載の放電装置において、前記２つの電極がともに前記誘電体バリアの電極であることを特徴とする放電装置。
【請求項５】
請求項３に記載の放電装置において、前記２つの電極のうち一方が前記誘電体バリアの電極であるとともに、他方が、誘電体が被覆されていない金属電極であることを特徴とする放電装置。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載の放電装置において、前記チャンバー内にチャンバーとは独立して１つの電極を備え、前記チャンバーを接地させて接地電極を兼用し、それら電極のうち少なくとも一方が前記誘電体バリアの電極であることを特徴とする放電装置。
【請求項７】
請求項６に記載の放電装置において、前記チャンバー内にチャンバーとは独立して備えられた前記電極が前記誘電体バリアの電極であり、前記接地電極を兼用したチャンバーが、誘電体が被覆されていない金属電極であることを特徴とする放電装置。
【請求項８】
請求項６に記載の放電装置において、前記チャンバー内にチャンバーとは独立して備えられた前記電極が、誘電体が被覆されていない金属電極であり、前記接地電極を兼用したチャンバーが前記誘電体バリアの電極であることを特徴とする放電装置。
【請求項９】
請求項６に記載の放電装置において、前記チャンバー内にチャンバーとは独立して備えられた前記電極、および前記接地電極を兼用したチャンバーがともに前記誘電体バリアの電極であることを特徴とする放電装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかに記載の放電装置において、放電はプラズマ放電であって、プラズマ放電によってプラズマを発生させることを特徴とする放電装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の放電装置において、前記チャンバー内を大気圧よりも低い減圧下にして放電させることを特徴とする放電装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−２７２３１８（Ｐ２００９−２７２３１８Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１１８７１９（Ｐ２００８−１１８７１９）
【出願日】平成２０年４月３０日（２００８．４．３０）
【出願人】（５９３０３０９２３）株式会社ニッシン (14)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月３０日（２００８．４．３０）
【出願人】（５９３０３０９２３）株式会社ニッシン (14)
【Ｆターム（参考）】
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