特開 2024-84562 プラズマ処理装置、及びその処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024084562

(43)【公開日】2024-06-25

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置、及びその処理方法

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20240618BHJP

   H05H 1/00 20060101ALI20240618BHJP

   C23C 16/505 20060101ALI20240618BHJP

   C23C 16/52 20060101ALI20240618BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20240618BHJP

   H01L 21/205 20060101ALI20240618BHJP

【ＦＩ】

H05H1/46 L

H05H1/00 A

H05H1/46 R

C23C16/505

C23C16/52

H01L21/31 C

H01L21/205

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022198889

(22)【出願日】2022-12-13

(71)【出願人】

【識別番号】000003942

【氏名又は名称】日新電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】酒井 敏彦

(72)【発明者】

【氏名】東 大介

(72)【発明者】

【氏名】藤原 将喜

【テーマコード（参考）】

2G084

4K030

5F045

【Ｆターム（参考）】

2G084AA02

2G084AA03

2G084AA04

2G084AA05

2G084AA07

2G084CC13

2G084CC33

2G084CC34

2G084CC35

2G084DD04

2G084DD12

2G084DD22

2G084DD25

2G084DD35

2G084DD55

2G084FF07

2G084FF32

2G084HH02

2G084HH20

2G084HH42

2G084HH45

2G084HH53

2G084HH56

4K030CA04

4K030CA06

4K030CA07

4K030CA12

4K030CA17

4K030FA01

4K030GA02

4K030JA11

4K030KA30

4K030KA34

4K030KA36

5F045AA08

5F045AB02

5F045AC01

5F045AC11

5F045AC15

5F045AC16

5F045AF07

5F045DP03

5F045DP28

5F045EE19

5F045EH02

5F045EM10

5F045GB08

(57)【要約】

【課題】プラズマ処理が施される被処理物の状態をリアルタイムに把握することができるプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】プラズマ処理装置（１）は、アンテナ（８）と、アンテナ（８）に磁界を生成させるための高周波電流を供給する電源（９）と、処理室の内部を撮影する撮影部と、制御部と、を備える。電源（９）は、高周波電流の大きさを周期的に増減させることにより、プラズマを間歇的に発生させる。制御部は、撮影部を制御して、プラズマの消灯に同期した処理室の内部の画像を第１画像として取得する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理室と、
前記処理室の内部にプラズマを発生させるための磁界を生成するアンテナと、
前記アンテナに前記磁界を生成させるための高周波電流を供給する電源と、
前記処理室の内部を撮影する第１撮影部と、
制御部と、を備え、
前記電源は、
前記高周波電流の大きさを周期的に増減させることにより、前記プラズマを間歇的に発生させ、
前記制御部は、
前記第１撮影部を制御して、前記プラズマの消灯に同期した前記処理室の内部の画像を第１画像として取得する、プラズマ処理装置。

【請求項2】

前記処理室の内部を照明する照明部、をさらに備える、請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項3】

前記照明部は、前記プラズマの消灯に同期して、前記処理室の内部を照明する、請求項２に記載のプラズマ処理装置。

【請求項4】

前記処理室の内部に生じたプラズマをモニタするプラズマ発光モニタ、をさらに備える、請求項１から３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項5】

表示部、をさらに備え、
前記制御部は、
前記第１画像と、前記プラズマ発光モニタの検出結果とを前記表示部に並べて表示させる、請求項４に記載のプラズマ処理装置。

【請求項6】

前記プラズマを撮影する第２撮影部、をさらに備え、
前記制御部は、
前記第２撮影部を制御して、前記プラズマの点灯に同期した前記プラズマの画像を第２画像として取得する、請求項１から３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項7】

前記第１撮影部が前記第２撮影部を兼ねている、請求項６に記載のプラズマ処理装置。

【請求項8】

表示部、をさらに備え、
前記制御部は、
前記第１画像と、前記第２画像とを前記表示部に並べて表示させる、請求項６または７に記載のプラズマ処理装置。

【請求項9】

外部機器に接続可能な通信インターフェース部、をさらに備え、
前記制御部は、
前記通信インターフェース部を制御して、前記第１画像を前記外部機器に送信させる、請求項１から３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項10】

処理室と、前記処理室の内部にプラズマを発生させるための磁界を生成するアンテナと、前記アンテナに前記磁界を生成させるための高周波電流を供給する電源と、前記処理室の内部を撮影する第１撮影部と、を備えたプラズマ処理装置の処理方法であって、
前記電源により、前記高周波電流の大きさを周期的に増減させることにより、前記プラズマを間歇的に発生させるプラズマ発生工程と、
前記第１撮影部により、前記プラズマの消灯に同期した前記処理室の内部の画像を第１画像として取得する第１画像取得工程と、を備えるプラズマ処理装置の処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、プラズマ処理装置、及びその処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

真空容器内に配置したアンテナを用いて当該真空容器内に誘導結合性のプラズマを発生させるプラズマ処理装置が知られている。プラズマ処理装置は、その種別に応じて、発生させたプラズマを用いた所定のプラズマ処理を被処理物に施す。

【0003】

また、プラズマ処理装置においては、プラズマがオフのときに、被処理物に形成された膜厚を測定するものが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１８－１５７１２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

プラズマ処理装置の内部において、プラズマ処理が施される被処理物の状態をリアルタイムに把握することについては改善の余地がある。

【0006】

本開示は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、プラズマ処理が施される被処理物の状態をリアルタイムに把握することができるプラズマ処理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】

【0007】

上記の課題を解決するために、本開示の一側面に係るプラズマ処理装置は、処理室と、前記処理室の内部にプラズマを発生させるための磁界を生成するアンテナと、前記アンテナに前記磁界を生成させるための高周波電流を供給する電源と、前記処理室の内部を撮影する第１撮影部と、制御部と、を備え、前記電源は、前記高周波電流の大きさを周期的に増減させることにより、前記プラズマを間歇的に発生させ、前記制御部は、前記第１撮影部を制御して、前記プラズマの消灯に同期した前記処理室の内部の画像を第１画像として取得する。

【0008】

また、本開示のプラズマ処理装置の処理方法は、処理室と、前記処理室の内部にプラズマを発生させるための磁界を生成するアンテナと、前記アンテナに前記磁界を生成させるための高周波電流を供給する電源と、前記処理室の内部を撮影する第１撮影部と、を備えたプラズマ処理装置の処理方法であって、前記電源により、前記高周波電流の大きさを周期的に増減させることにより、前記プラズマを間歇的に発生させるプラズマ発生工程と、前記第１撮影部により、前記プラズマの消灯に同期した前記処理室の内部の画像を第１画像として取得する第１画像取得工程と、を備える。

【発明の効果】

【0009】

本開示の一態様によれば、プラズマ処理が施される被処理物の状態をリアルタイムに把握することができるプラズマ処理装置、及びプラズマ処理装置の処理方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本開示の実施形態１に係るプラズマ処理装置の構成を説明する図である。

【図2】図１のＩＩ－ＩＩ線断面図である。

【図3】図１に示したプラズマ処理装置の要部構成を示す機能ブロック図である。

【図4】図３に示した表示部での表示内容の具体例を説明する図である。

【図5】図３に示した撮影部の撮影動作の動作タイミングを説明する図である。

【図6】本開示の実施形態２に係るプラズマ処理装置の構成を説明する断面図である。

【図7】図６に示したプラズマ処理装置の要部構成を示す機能ブロック図である。

【図8】図７に示した表示部での表示内容の具体例を説明する図である。

【図9】図７に示した撮影部の撮影動作の動作タイミングを説明する図である。

【図10】本開示の変形例に係るプラズマ処理装置の表示部での表示内容の具体例を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

〔実施形態１〕
以下、本開示の実施形態１について、図１乃至図３を用いて詳細に説明する。図１は、本開示の実施形態１に係るプラズマ処理装置１の構成を説明する図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線断面図である。図３は、図１に示したプラズマ処理装置１の要部構成を示す機能ブロック図である。

【0012】

なお、以下の説明では、所定のプラズマ処理として、誘導結合性のプラズマを使用したプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition；化学気相堆積）法によって、被処理物としての被処理サンプルＨ１の表面に所定の皮膜を成膜する成膜処理を行うプラズマ処理装置１を例示して説明する。

【0013】

しかしながら、本開示は、所定のプラズマ処理として、例えば、スパッタ法によって被処理サンプルＨ１に所定の皮膜を成膜する成膜処理を行うプラズマ処理装置に適用することができる。また、本開示は、所定のプラズマ処理として、プラズマを用いて、被処理サンプルＨ１の表面に対して、所定の加工を行う表面加工処理、例えば、エッチング処理あるいはアッシング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、スパッタ法を行うプラズマ処理装置においては、ターゲットは、例えば、後述するプラズマ生成領域ＨＡの内部に設置される。

【0014】

＜プラズマ処理装置１の構成＞
図１に示すように、本実施形態１のプラズマ処理装置１は、筐体２と、フランジ３と、真空カバー４と、アンテナカバー５と、ステージ６と、を備えている。また、プラズマ処理装置１は、アンテナ８と、制御部Ｃと、ステージ駆動部ＳＤと、を備えている。さらに、プラズマ処理装置１では、被処理サンプルＨ１は搬送機構によってステージ６と公知のロードロック室との間で搬送される（図示せず）。

【0015】

図２に示すように、プラズマ処理装置１には、複数のアンテナ８、例えば、４つのアンテナ８が設けられており、真空カバー４及びアンテナカバー５は、アンテナ８毎に設置されている。また、プラズマ処理装置１は、撮影部Ｋと、照明部Ｌと、を備えている。また、図３に示すように、プラズマ処理装置１は、表示部ＤＰと、操作受付部ＴＰと、通信インターフェース部ＩＮと、記憶部Ｍと、を備えている。

【0016】

被処理サンプルＨ１は、例えば、液晶パネルディスプレイ、有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネルディスプレイなどに用いられるガラス基板、合成樹脂基板であり得る。また、被処理サンプルＨ１は、各種用途に用いられる半導体基板であり得る。プラズマ処理装置１は、上記所定のプラズマ処理によってバリア（防湿）膜などの所定の皮膜を被処理サンプルＨ１上に成膜するほか、表面やコーティング層の少なくとも一部のエッチングや表面改質を行う。なお、被処理サンプルＨ１以外に、立体的かつ比較的複雑な形状のボルトや金具等の治具などの構造物を被処理物として適用し得る。

【0017】

＜筐体２＞
筐体２は、被処理サンプルＨ１に対して上記所定のプラズマ処理を行う処理室を構成するための筐体本体２ａを備え、当該筐体本体２ａの上部には、上記処理室の内部と外部とを連通する第１の開口部２ｂが設けられている。本実施形態のプラズマ処理装置１では、筐体２は、上側が開口した箱体状の筐体本体２ａを有しており、筐体２（筐体本体２ａ）の上面側には、複数の開口部を有するフランジ３が気密に取り付けられている。プラズマ処理装置１では、筐体本体２ａにフランジ３が取り付けられた状態において、フランジ３の開口部は、上記処理室の内部と外部とを連通する第１の開口部２ｂに含まれる。換言すれば、筐体２の上面側において、フランジ３及び真空カバー４が取り付けられた場合、第１の開口部２ｂはフランジ３及び真空カバー４によって閉塞される。

【0018】

＜フランジ３＞
フランジ３は、図２に示すように、例えば、互いに対向する２つの第１辺部３ａと、第１辺部３ａに直交するとともに、互いに対向する２つの第２辺部３ｂ（図１）と、を有する矩形状の枠体を備えている。また、フランジ３は、例えば、上記枠体の内側において一方の第２辺部３ｂから他方の第２辺部３ｂにわたって設けられた、第３辺部３ｃ、第４辺部３ｄ、及び第５辺部３ｅを備えている。換言すれば、これらの第３辺部３ｃ、第４辺部３ｄ、及び第５辺部３ｅの各両端部は、第２辺部３ｂに連続して形成されている。第３辺部３ｃ、第４辺部３ｄ、及び第５辺部３ｅは、２つの第１辺部３ａの間において、第１辺部３ａと平行となるように形成されていてよい。

【0019】

また、第１辺部３ａ、第２辺部３ｂ、第３辺部３ｃ、第４辺部３ｄ、及び第５辺部３ｅはそれぞれ、第１の開口部２ｂ側に突出する後述の突出部を有していてよい。なお、以下の説明では、第１辺部３ａ、第２辺部３ｂ、第３辺部３ｃ、第４辺部３ｄ、及び第５辺部３ｅについて、辺部３ｈと総称する。

【0020】

＜真空カバー４＞
また、プラズマ処理装置１には、第１の開口部２ｂを閉塞する真空カバー４が、当該第１の開口部２ｂに脱着可能に取り付けられるように構成されている。つまり、真空カバー４は、第１の開口部２ｂを閉塞するようにフランジ３に気密に取り付けられるとともに、可逆的にフランジ３から取り外し可能に取り付けられる。ここで、フランジ３は、上記処理室の外部から当該処理室の内部に向かう方向において第１の開口部２ｂの開口面積を段階的に小さくするように形成された突出部を有していてよい。例えば、第１辺部３ａ、第３辺部３ｃ、第４辺部３ｄ、及び第５辺部３ｅのそれぞれは、第１の開口部２ｂの内部において、真空カバー４の周縁部を係止するように突出する第１の支持部を有していてよい。第１の支持部は上記突出部の一部であってよい。また、真空カバー４は、外側カバーの一例であり、第２辺部３ｂの上面に当接するとともに、第１辺部３ａ、第３辺部３ｃ、第４辺部３ｄ、及び第５辺部３ｅにおける第１の支持部の上面に当接して支持される。真空カバー４は、例えば、金属製である。

【0021】

＜アンテナカバー５＞
また、プラズマ処理装置１には、アンテナカバー５が第１の開口部２ｂの内部にてフランジ３に対し取り外し可能に支持されている。具体的には、アンテナカバー５は、図１及び図２に示すように、例えば、断面Ｕ字状に構成されたアンテナ収容部５ａを備えている。また、アンテナカバー５は、カバー支持部５ｂと、カバー開口部５ｃとを備えている。カバー支持部５ｂは、断面Ｕ字状のアンテナ収容部５ａの２つの端部から連続的に形成されるとともに、アンテナ収容部５ａの端部から外向きに張り出すように形成された鍔部である。つまり、カバー支持部５ｂは、外向きフランジ形状を有する。

【0022】

ここで、例えば、フランジ３の辺部３ｈは、第１の開口部２ｂの内部において、アンテナカバー５の周縁部を係止するように突出する第２の支持部を有していてよい。第２の支持部は、上記突出部の一部であり、上記第１の支持部よりも第１の開口部２ｂの内部側に突出している（突出長が大きい）。アンテナカバー５が第１の開口部２ｂの内部に支持された状態において、カバー支持部５ｂは、フランジ３の辺部３ｈ（の上記第２の支持部）によって支持される。また、アンテナカバー５は、アンテナ収容部５ａによって囲まれて形成されたカバー開口部５ｃを有している。

【0023】

また、アンテナカバー５は、例えば、アルミナなどの誘電材料を用いて構成されており、誘電性を有する内側カバーを構成している。また、アンテナカバー５には、アンテナ収容部５ａは、アンテナ８の形状に対応するように形成されている。アンテナ収容部５ａは、アンテナ８が取り付けられた状態において、アンテナ８の外周面の一部を覆うような形状に構成されている。また、アンテナカバー５には、カバー支持部５ｂがフランジ３の辺部３ｈに取り外し可能に支持されている。さらに、アンテナカバー５には、カバー開口部５ｃが真空カバー４側に開口するように設けられている。このカバー開口部５ｃは、後述のアンテナ収容空間ＡＫの一部を構成する第２の開口部の一例である。

【0024】

また、筐体２には、少なくとも真空カバー４及びアンテナカバー５によって囲まれたアンテナ収容空間ＡＫが形成されている。本実施形態のプラズマ処理装置１には、アンテナ収容空間ＡＫは、フランジ３の内壁面によっても囲まれている。このアンテナ収容空間ＡＫは、包囲空間の一例であり、誘導結合性のプラズマを発生させるためのアンテナ８が収容されている。但し、このアンテナ収容空間ＡＫには、その空間の大きさがアンテナ８によるプラズマを維持することができない大きさに設定されているため、プラズマ非生成領域として機能する。

【0025】

＜アンテナ８＞
アンテナ８は、例えば、円筒状に構成されるとともに、銅などの金属材料を用いて構成されている。また、アンテナ８の一方の端部及び他方の端部は、それぞれアンテナ絶縁部１３Ａ及び１３Ｂを介して真空カバー４に電気的に絶縁された状態で設けられており、筐体２の外部に気密に引き出されている。

【0026】

また、アンテナ８には、チラー１２が接続されており、当該チラー１２によって循環された冷却媒体、例えば、冷却水によってアンテナ８は所定温度に冷却されるようになっている。具体的には、チラー１２は、図示しないポンプ等の駆動部を含み、冷却水を循環させるためのチラー本体１２ａと、チラー本体１２ａに気密に連結された配管１２ｂとを備えている。また、配管１２ｂは、アンテナ８の内部空間にも配置されており、アンテナ８の当該内部空間を冷却水の循環路として利用するよう構成されている。すなわち、アンテナ８には、図１に矢印Ｒ１及びＲ２にて示すように、アンテナ８の内部空間に冷却水を流すことにより、当該アンテナ８の冷却を行うようになっている。

【0027】

また、アンテナ８の一方の端部及び他方の端部には、インピーダンス調整部１０及びインピーダンス調整部１１がそれぞれ電気的に接続されている。インピーダンス調整部１０は、図示しない整合回路を備えており、整合回路を介してアンテナ８の一方の端部が電源９に接続されている。また、インピーダンス調整部１１は、可変コンデンサを備えており、アンテナ８の他方の端部は可変コンデンサを介して電気的に接地されている。

【0028】

電源９は、例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を、インピーダンス調整部１０を介してアンテナ８の一方の端部に供給する。プラズマ処理装置１には、制御部Ｃがインピーダンス調整部１１の上記可変コンデンサの容量を変更することにより、アンテナ８に高周波電力が効率的に供給されるように制御する。

【0029】

また、本実施形態１には、電源９、インピーダンス調整部１０、及びインピーダンス調整部１１はアンテナ８毎に設けられており、制御部Ｃは、アンテナ８毎の電源９の制御を行うことにより、各アンテナ８で発生させるプラズマの生成制御を実行し得る。これにより、本実施形態１では、制御部Ｃは、アンテナ８をより適切に動作させることができ、アンテナ収容空間ＡＫでのプラズマの発生を確実に抑制可能となる。この結果、本実施形態１では、アンテナ８の損傷等の発生をより確実に抑えることができる。

【0030】

また、本実施形態１では、各電源９は、対応するアンテナ８に対して供給する、高周波電流の大きさを周期的に増減させることにより、当該アンテナ８によるプラズマを間歇的に発生させるように構成されている。

【0031】

また、筐体２には、第１の開口部２ｂの内部にアンテナカバー５を取り付けることによって、当該筐体２の内部空間が画定されてプラズマ生成領域ＨＡが筐体本体２ａの内部に形成される。このプラズマ生成領域ＨＡの内部には、ステージ６及び当該ステージ６に支持された被処理サンプルＨ１が配置されるようになっており、プラズマ生成領域ＨＡが上記処理室を実質的に構成している。換言すれば、筐体２では、アンテナカバー５により、プラズマ生成領域ＨＡと上記プラズマ非生成領域とが互いに区切られている。

【0032】

さらに、筐体２では、フランジ３及び真空カバー４がそれぞれ筐体本体２ａ及びフランジ３に気密に取り付けられることにより、上記処理室を含んだ真空容器を構成している。つまり、図１に示すように、筐体２では、真空ポンプＰＯが筐体本体２ａに連結されており、制御部Ｃが真空ポンプＰＯの制御を行うことにより、プラズマ生成領域ＨＡの内部は少なくともプラズマ処理の際に所定の真空度とされる。

【0033】

具体的にいえば、筐体２では、真空ポンプＰＯを用いて排気することにより、プラズマ生成領域ＨＡ内が減圧されるとともに、アンテナ収容空間ＡＫも減圧される。これは、アンテナカバー５と筐体２とが互いに接する部分は真空シールされておらず、隙間を介してプラズマ生成領域ＨＡとアンテナ収容空間ＡＫとは互いに連通しているためである。アンテナ収容空間ＡＫは、プラズマ生成領域ＨＡと比べると狭く、プラズマの生成及び維持が困難な領域（プラズマ非生成領域）となっており、アンテナ８に通電してプラズマ生成領域ＨＡにプラズマを発生させている状態において、アンテナ収容空間ＡＫの気圧は、プラズマ生成領域ＨＡと同等の、例えば１Ｐａ～１００Ｐａであってよい。なお、図１に示すように、筐体２及びステージ６は、各々電気的に接地されている。

【0034】

また、筐体２には、プラズマ生成領域ＨＡの内部での圧力（真空度）を検知する圧力計（図示せず）が設けられており、制御部Ｃは、当該圧力計の検知結果を用いて、プラズマ生成領域ＨＡの内部の真空度の制御を行う。

【0035】

また、筐体２には、上記所定のプラズマ処理に対応した、上記皮膜の成膜用ガスを含んだ処理ガスを筐体２のプラズマ生成領域ＨＡ（処理室）の内部に導入する処理ガス供給部を備えており（図示せず）、処理ガスの雰囲気下で当該プラズマ処理が行われるようになっている。なお、処理ガスは、例えば、アルゴン、水素、窒素、シラン、または酸素である。

【0036】

また、筐体２には、ステージ６の温度を検出する温度センサが設けられており（図示せず）、当該温度センサの検出結果は、制御部Ｃに出力される。そして、制御部Ｃは、入力した温度センサの検出結果を用いたフィードバック制御を行うことにより、上記プラズマ処理中に、ステージ６を予め定められた設定温度となるように制御する。

【0037】

また、筐体２には、図１に示すように、ステージ６を駆動するためのステージ駆動部ＳＤが設けられている。ステージ駆動部ＳＤは、図示しないモータ等の駆動機構を含んでおり、制御部Ｃからの指示に従って、ステージ６について、所定の駆動動作を行うよう構成されている。具体的にいえば、ステージ駆動部ＳＤは、例えば、筐体２の内部で、被処理サンプルＨ１を載置した状態のステージ６に揺動動作を行わせたり、ステージ６に回転動作を行わせたり、ステージ６に昇降動作を行わせたりするようになっている。

【0038】

＜表示部ＤＰ及び操作受付部ＴＰ＞
表示部ＤＰは、液晶ディスプレイなどの表示装置（図示せず）を備えており、制御部Ｃからの指示に従って、ユーザに対して所定の情報表示を行う。操作受付部ＴＰは、操作ボタンなどの所定の操作部材（図示せず）が設けられており、ユーザによって操作されることにより、プラズマ処理装置１に対するユーザからの指示を受付け、制御部Ｃに通知する。なお、この説明以外に、例えば、タッチパネルを表示部ＤＰの表示装置に一体的に設けて、当該表示部ＤＰをプラズマ処理装置１の操作受付部ＴＰとしても機能させてもよい。

【0039】

＜撮影部Ｋ及び照明部Ｌ＞
撮影部Ｋ及び照明部Ｌは、図２に例示するように、例えば、フランジ３の第４辺部３ｄに一体的に設けられている。撮影部Ｋには、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などの撮像素子が含まれている。本実施形態１のプラズマ処理装置１では、撮影部Ｋは、上記処理室の内部を撮影する第１撮影部を構成している。また、本実施形態１のプラズマ処理装置１では、撮影部Ｋは、上記処理室の内部に生じたプラズマを撮影する第２撮影部を構成している。換言すれば、本実施形態１のプラズマ処理装置１は、第１撮影部が第２撮影部を兼ねた撮影部Ｋを備えている。また、照明部Ｌは、例えば、ランプやＬＥＤなどの発光部材を備えており、当該発光部材から所定の照明光を発することにより、処理室の内部を照明する。

【0040】

＜通信インターフェース部ＩＮ及び記憶部Ｍ＞
通信インターフェース部ＩＮは、制御部Ｃからの指示に従って、有線形式または無線形式のネットワークを介してプラズマ処理装置１の外部機器（例えば、コンピュータ端末）との間で双方向のデータ通信を行う。記憶部Ｍは、例えば、ＲＡＭまたはＮＶＭ（不揮発性メモリ）を用いて構成されており、情報の読み出し及び書き込みが可能なメモリである。記憶部Ｍには、制御部Ｃで用いられる、所定のプログラム、及び後述の第１画像のデータなどの所定の情報が記憶される。

【0041】

＜制御部Ｃ＞
制御部Ｃは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を含み、情報処理に応じてプラズマ処理装置１の各部の制御を行う機能ブロックである。具体的には、制御部Ｃは、プラズマ生成領域ＨＡにおける被処理サンプルＨ１のプラズマ処理について、所定の制御処理を実行する。

【0042】

また、図３に示すように、制御部Ｃは、電源制御部Ｃ１と、撮影制御部Ｃ２と、照明制御部Ｃ３と、表示制御部Ｃ４と、通信制御部Ｃ５と、ステージ制御部Ｃ６と、を備えている。電源制御部Ｃ１は、電源９の制御を行う機能ブロックである。撮影制御部Ｃ２は、撮影部Ｋの制御を行う機能ブロックである。照明制御部Ｃ３は、照明部Ｌの制御を行う機能ブロックである。

【0043】

表示制御部Ｃ４は、表示部ＤＰの制御を行う機能ブロックである。通信制御部Ｃ５は、通信インターフェース部ＩＮの制御を行う機能ブロックである。ステージ制御部Ｃ６は、ステージ駆動部ＳＤの制御を行う機能ブロックである。制御部Ｃでは、操作受付部ＴＰまたは通信インターフェース部ＩＮを介して受領したユーザからの指示に従って、電源制御部Ｃ１、撮影制御部Ｃ２、照明制御部Ｃ３、表示制御部Ｃ４、通信制御部Ｃ５、及びステージ制御部Ｃ６が、それぞれ電源９、撮影部Ｋ、照明部Ｌ、表示部ＤＰ、通信インターフェース部ＩＮ、及びステージ駆動部ＳＤを制御する。

【0044】

＜プラズマ処理装置１の動作例＞
以下、図４及び図５も参照して本実施形態１のプラズマ処理装置１の動作例について具体的に説明する。なお、以下の説明では、表示部ＤＰでの表示動作の具体例について主に説明する。図４は、図３に示した表示部ＤＰでの表示内容の具体例を説明する図である。図５は、図３に示した撮影部Ｋの撮影動作の動作タイミングを説明する図である。

【0045】

本実施形態１のプラズマ処理装置１では、ユーザからのプラズマ処理動作の開始指示を受領すると、まず電源制御部Ｃ１が電源９を制御して、アンテナ８への高周波電流の大きさを周期的に増減させる。

【0046】

換言すれば、電源制御部Ｃ１は、電源９の制御を行うことにより、上記高周波電流の大きさが所定の時間間隔によって交互に所定の第１電流値と所定の第２電流値となるように変動させる。なお、これらの第１電流値及び第２電流値の一方は、零の値でもよく、電源制御部Ｃ１は、電源９をオンまたはオフして高周波電流をアンテナ８に供給または高周波電流を停止してもよい。これにより、本実施形態１のプラズマ処理装置１では、筐体（処理室）２の内部に、プラズマを間歇的に発生させるプラズマ発生工程が行われる。また、電源９をオンまたはオフにする場合には、筐体２の内部のプラズマは、それぞれ点灯または消灯となる。

【0047】

また、プラズマ発生工程では、制御部Ｃの撮影制御部Ｃ２が撮影部Ｋを制御して、撮影部Ｋによって上記処理室の内部に生じたプラズマを、当該プラズマの点灯に同期して撮影させる。換言すれば、上記高周波電流がオンにされたときに、撮影部Ｋは、撮影動作を実行する。これにより、本実施形態１のプラズマ処理装置１では、処理室の内部でのプラズマの点灯に同期したプラズマの画像を第２画像として取得する第２画像取得工程が行われる。この第２画像取得工程によって取得された第２画像のデータは、記憶部Ｍに格納されて保持される。

【0048】

次に、本実施形態１のプラズマ処理装置１では、制御部Ｃの撮影制御部Ｃ２が撮影部Ｋを制御して、処理室の内部でのプラズマの消灯に同期した当該処理室の内部の画像を第１画像として取得する第１画像取得工程が行われる。換言すれば、上記高周波電流がオフにされたときに、撮影部Ｋは、撮影動作を実行する。この第１画像取得工程によって取得された第１画像のデータは、記憶部Ｍに格納されて保持される。

【0049】

また、第１画像取得工程では、照明制御部Ｃ３がプラズマの消灯に同期して上記処理室の内部が照明されるように照明部Ｌを制御する。これにより、撮影部Ｋは、照明部Ｌからの所定の照明光によって所定の照度で照らされた被処理サンプルＨ１を撮影して第１画像を得ることができる。この結果、本実施形態１のプラズマ処理装置１では、プラズマ処理が施される被処理サンプルＨ１が照明部Ｌからの照明光によって照明されて第１画像として撮影されることから、プラズマの発光の影響を排除しつつ、当該第１画像を高精細に取得することができる。更には、本実施形態１のプラズマ処理装置１では、照明部Ｌは撮影部Ｋによる第１画像の取得タイミングをプラズマの消灯に同期させることから、高精細な第１画像を容易に取得することができる。

【0050】

続いて、本実施形態１のプラズマ処理装置１では、制御部Ｃの表示制御部Ｃ４が記憶部Ｍを参照することにより、第１画像のデータ及び第２画像のデータを記憶部Ｍから読み出して、当該第１画像と第２画像とを表示部ＤＰに並べて表示させる。

【0051】

なお、上記の説明以外に、制御部Ｃの通信制御部Ｃ５が記憶部Ｍを参照することにより、第１画像のデータ及び第２画像のデータを記憶部Ｍから読み出して、通信インターフェース部ＩＮを介して第１画像及び第２画像のうち、少なくとも第１画像を上記外部機器に送信する構成でもよい。この結果、外部機器では、プラズマ処理中のプラズマの状態及びプラズマ処理が施される被処理サンプルＨ１の状態のうち、少なくとも被処理サンプルＨ１の状態をリアルタイムに把握することができる。

【0052】

具体的にいえば、図４に示すように、表示制御部Ｃ４は、例えば、表示部ＤＰに設定された第１表示領域ＤＰ１及び第２表示領域ＤＰ２に第２画像及び第１画像をそれぞれ表示させる。また、表示部ＤＰに設定された第３表示領域ＤＰ３には、例えば、図４に示すように、プラズマ処理条件などの所定の情報が表示されるようになっている。

【0053】

また、図５に示すように、本実施形態１のプラズマ処理装置１では、撮影部Ｋの撮影動作は、処理室の内部でのプラズマ発光強度に同期して行われる。具体的にいえば、電源制御部Ｃ１が電源９をオンにすることにより、上記高周波電流をアンテナ８に流して筐体２の内部でプラズマを点灯させる。このプラズマが筐体２の内部で点灯している期間ＴＡにおいては、撮影部Ｋは上記第２撮影部として機能してプラズマの点灯と同じタイミングで当該プラズマを撮影する。また、電源制御部Ｃ１が電源９をオフにすることにより、アンテナ８への高周波電流の供給を停止させてプラズマを消灯させる。このプラズマが筐体２の内部で消灯している期間ＴＢにおいては、撮影部Ｋは上記第１撮影部として機能してプラズマの消灯と同じタイミングで処理室の内部、つまりプラズマ処理が施される被処理サンプルＨ１を撮影する。

【0054】

また、本実施形態１のプラズマ処理装置１では、期間ＴＡ及び期間ＴＢは、図５に示すように、被処理サンプルＨ１へのプラズマ処理が完了するまで交互に設定される。また、これらの期間ＴＡ及びＴＢの具体的な時間の大きさは、例えば、プラズマ処理がプラズマのオン／オフを繰り返すパルスプラズマ処理であり、周期が、例えば、１ｍsecの場合、それぞれ、例えば、０．９ｍsec～０．１ｍsecの範囲内の値及び０．１ｍsec～０．９ｍsecの範囲内の値である。具体的には、例えば、０．８ｍsecのプラズマのオン時間及び０．２ｍsecのプラズマのオフ時間を設定してもよい。

【0055】

以上のように構成された本実施形態１のプラズマ処理装置１は、制御部Ｃは撮影部Ｋを制御して、プラズマの消灯に同期した筐体（処理室）２の内部の画像を第１画像として取得する。これにより、本実施形態１では、プラズマ処理が施される被処理サンプル（被処理物）Ｈ１の状態、例えば、被処理サンプルＨ１の実像から得られる色味や形状などの状態をリアルタイムに把握することができるプラズマ処理装置を構成することができる。

【0056】

また、本実施形態１のプラズマ処理装置１では、図４に示したように、表示部ＤＰにおいて、第１画像及び第２画像が同時に表示されることから、被処理サンプルＨ１のより正確な状態をリアルタイムに把握することができる。

【0057】

〔実施形態２〕
本開示の実施形態２について図６及び図７を用いて具体的に説明する。図６は、本開示の実施形態２に係るプラズマ処理装置１の構成を説明する断面図である。図７は、図６に示したプラズマ処理装置１の要部構成を示す機能ブロック図である。なお、説明の便宜上、上記実施形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

【0058】

実施形態２と実施形態１との主な相違点は、プラズマ発光モニタＰＭを筐体２に設置した点である。

【0059】

図６に示すように、本実施形態２のプラズマ処理装置１には、プラズマ発光モニタＰＭが筐体本体２ａに設けられている。プラズマ発光モニタＰＭは、プラズマ処理の際に筐体２の内部に生じたプラズマをモニタする。プラズマ発光モニタＰＭは、制御部Ｃに設けられたモニタ制御部Ｃ７（図７）によって制御される。

【0060】

具体的にいえば、プラズマ発光モニタＰＭは、例えば、筐体２の内部のプラズマからの光を検知する受光素子と、当該受光素子が検知した検知光を分光する分光器と、を備えている（図示せず）。そして、プラズマ発光モニタＰＭでは、分光器は受光素子によって受光した光の波長スペクトル（つまり、プラズマの発光スぺクトル）を取得して、モニタ制御部Ｃ７に出力する。モニタ制御部Ｃ７は、所要の分光強度（波長スペクトルにおける所要の波長帯の強度）に基づき、筐体２の内部に生じたプラズマの発光強度を取得する。

【0061】

また、モニタ制御部Ｃ７は、発光分光分析装置（Optical Emission Spectrometer）としても機能するようになっており、受光素子の検知光に対して、所定の分光分析処理を実行するよう構成されている。これにより、モニタ制御部Ｃ７では、筐体２の内部にプラズマが発生した場合、分光分析結果を基に、そのプラズマに含まれる、元素及び元素の濃度を検知することが可能となる。なお、上記プラズマの発光強度及び分光分析結果、プラズマ発光モニタＰＭの検出結果であり、プラズマに関する所定の発光データの具体例である。

【0062】

また、本実施形態２のプラズマ処理装置１では、表示制御部Ｃ４は、例えば、上記第１画像とプラズマ発光モニタＰＭの検出結果とを表示部ＤＰに並べて表示させる。

【0063】

＜プラズマ処理装置１の動作例＞
ここで、図８及び図９も参照して本実施形態２のプラズマ処理装置１の動作例について具体的に説明する。なお、以下の説明では、表示部ＤＰでの表示動作の具体例について主に説明する。図８は、図７に示した表示部ＤＰでの表示内容の具体例を説明する図である。図９は、図７に示した撮影部Ｋの撮影動作の動作タイミングを説明する図である。

【0064】

図８に示すように、表示制御部Ｃ４は、例えば、表示部ＤＰに設定された第１表示領域ＤＰ１及び第２表示領域ＤＰ２に、それぞれプラズマ発光モニタＰＭの検出結果、例えば、発光スペクトル及び第１画像をそれぞれ表示させる。また、表示部ＤＰに設定された第３表示領域ＤＰ３には、例えば、図８に示すように、プラズマ処理条件などの所定の情報が表示されるようになっている。

【0065】

なお、ユーザは、第１表示領域ＤＰ１に表示された上記発光スペクトルを視認することにより、プラズマ処理において、例えば、シリコン等の材料に対応する波長の光の発光量の減少から、その量がプラズマ処理に応じて削減されてきたと判別することが可能となる。換言すれば、ユーザは、プラズマ処理の進捗状況を把握することができる。

【0066】

また、図９に示すように、本実施形態２のプラズマ処理装置１では、撮影部Ｋの撮影動作は、処理室の内部でのプラズマ発光強度に同期して行われる。具体的にいえば、電源制御部Ｃ１が電源９をオンにして電源９からの出力が存在する期間ＴＣにおいては、撮影部Ｋは上記第２撮影部として機能して筐体２の内部に生じているプラズマを撮影する。また、電源制御部Ｃ１が電源９をオフにして電源９からの出力がゼロである期間ＴＤにおいては、撮影部Ｋは上記第１撮影部として機能して処理室の内部、つまりプラズマ処理が施される被処理サンプルＨ１を撮影する。

【0067】

以上の構成により、本実施形態２のプラズマ処理装置１は、実施形態１のものと同様な効果を奏する。

【0068】

また、本実施形態２のプラズマ処理装置１では、プラズマ発光モニタＰＭの検出結果によって、プラズマに関する所定の発光データを取得するので、プラズマの状態、ひいては被処理サンプルＨ１の状態をより正確に把握することができる。また、本実施形態２のプラズマ処理装置１では、表示部ＤＰに、第１画像とプラズマ発光モニタの検出結果とが同時に表示されるので、被処理サンプルＨ１のより正確な状態をリアルタイムに把握することができる。

【0069】

〔変形例〕
本開示の変形例について、図１０を用いて具体的に説明する。図１０は、本開示の変形例に係るプラズマ処理装置１の表示部ＤＰでの表示内容の具体例を説明する図である。なお、説明の便宜上、上記実施形態２にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

【0070】

変形例と実施形態２との主な相違点は、表示制御部Ｃ４がプラズマ発光強度の時間的変化のグラフを表示部ＤＰに表示させた点である。

【0071】

本変形例のプラズマ処理装置１では、モニタ制御部Ｃ７がプラズマ発光モニタＰＭの検出結果を基にプラズマ発光強度の時間的変化を算出する。そして、本変形例のプラズマ処理装置１では、図１０に示すように、表示制御部Ｃ４が、例えば、表示部ＤＰに設定された第１表示領域ＤＰ１に、プラズマ発光強度の時間的変化のグラフを表示させる。

【0072】

以上の構成により、本変形例のプラズマ処理装置１は、実施形態２のものと同様な効果を奏する。

【0073】

なお、上記の説明では、例えば、図９に示したように、電源９のオン及びオフに同期して、第２画像及び第１画像を撮影する場合について説明した。しかしながら、本開示はこれに限定されるものではない。例えば、プラズマ発光強度を検出して、その検出値が所定の閾値以下になった時点で第１画像を撮影してもよい。また、例えば、プラズマ発光波形の周期を検出して、その周期に同期して第１画像を撮影してもよい。このようにすることで、アンテナ８への高周波電流の供給を停止させた直後に、比較的寿命が長いラジカル等の発光が残る場合も、より確実に、プラズマ消灯時のノイズが少ないタイミングで撮影することが可能となる。

【0074】

また、上記の説明では、第１画像と、第２画像またはプラズマ発光モニタの検出結果とを表示部ＤＰに並べて表示する場合について説明したが、本開示はプラズマ処理が施される被処理物の状態をリアルタイムに把握することができるものであれば何等限定されるものではない。例えば、第１画像と、第２画像と、プラズマ発光モニタの検出結果とを表示部ＤＰに並べて表示する構成でもよい。

【0075】

また、上記の説明では、第１撮影部と第２撮影部とを兼ねた撮影部Ｋを用いた構成について説明したが、本開示はこれに限定されるものではなく、第１撮影部と第２撮影部とを別個の撮影部によって構成してもよい。但し、上記実施形態のように、第１撮影部と第２撮影部とを兼ねた撮影部Ｋを用いる場合の方が、処理室の内部を撮影する撮影部の構成、ひいてはプラズマ処理装置１の構成を簡略化することができる点で好ましい。

【0076】

また、上記の説明以外に、筐体（処理室）２内は必ずしも真空である必要はなく、筐体２は、例えば、大気圧プラズマや液中プラズマを発生させる構造であってもよい。この場合、被処理サンプルＨ１は、各種植物や、動物の皮膚等の一部や細胞等であってもよく、プラズマ処理装置１は、被処理サンプルＨ１の表面改質を行うほか、表面や内部に、プラズマにより活性化されたラジカルやイオン等の活性種を供給する。この場合、プラズマ処理が施される被処理サンプルＨ１の状態、例えば、被処理サンプルＨ１の実像から得られる色味や形状などの、リアルタイムでの把握が非常に重要であり、より最適な処理条件を設定することやプラズマ処理を実施することが可能となる。

【0077】

〔まとめ〕
上記の課題を解決するために、本開示の第１態様のプラズマ処理装置は、処理室と、前記処理室の内部にプラズマを発生させるための磁界を生成するアンテナと、前記アンテナに前記磁界を生成させるための高周波電流を供給する電源と、前記処理室の内部を撮影する第１撮影部と、制御部と、を備え、前記電源は、前記高周波電流の大きさを周期的に増減させることにより、前記プラズマを間歇的に発生させ、前記制御部は、前記第１撮影部を制御して、前記プラズマの消灯に同期した前記処理室の内部の画像を第１画像として取得する。

【0078】

上記構成によれば、プラズマ処理が施される被処理物の状態をリアルタイムに把握することができるプラズマ処理装置を提供することができる。

【0079】

本開示の第２態様は、第１態様のプラズマ処理装置において、前記処理室の内部を照明する照明部、をさらに備えてもよい。

【0080】

上記構成によれば、照明部が所定の照明光によってプラズマ処理が施される被処理物を照明することができることから、第１画像を高精細に取得することができる。

【0081】

本開示の第３態様は、第２態様のプラズマ処理装置において、前記照明部は、前記プラズマの消灯に同期して、前記処理室の内部を照明してもよい。

【0082】

上記構成によれば、照明部は第１撮影部による第１画像の取得タイミングをプラズマの消灯に同期させることから、高精度な第１画像を容易に取得することができる。

【0083】

本開示の第４態様は、第１態様から第３態様のいずれかの態様のプラズマ処理装置において、前記処理室の内部に生じたプラズマをモニタするプラズマ発光モニタ、をさらに備えてもよい。

【0084】

上記構成によれば、プラズマ発光モニタの検出結果によって、プラズマに関する所定の発光データを取得することができ、プラズマの状態、ひいては被処理物の状態をより正確に把握することができる。

【0085】

本開示の第５態様は、第４態様のプラズマ処理装置において、表示部、をさらに備え、前記制御部は、前記第１画像と、前記プラズマ発光モニタの検出結果とを前記表示部に並べて表示させてもよい。

【0086】

上記構成によれば、第１画像とプラズマ発光モニタの検出結果とが表示部に同時に表示されることから、被処理物のより正確な状態をリアルタイムに把握することができる。

【0087】

本開示の第６態様は、第１態様から第５態様のいずれかの態様のプラズマ処理装置において、前記プラズマを撮影する第２撮影部、をさらに備え、前記制御部は、前記第２撮影部を制御して、前記プラズマの点灯に同期した前記プラズマの画像を第２画像として取得してもよい。

【0088】

上記構成によれば、プラズマの点灯に同期したプラズマの画像が第２画像として取得されるので、被処理物のより正確な状態をリアルタイムに把握することができる。

【0089】

本開示の第７態様は、第６態様のプラズマ処理装置において、前記第１撮影部が前記第２撮影部を兼ねてもよい。

【0090】

上記構成によれば、処理室の内部を撮影する撮影部の構成、ひいてはプラズマ処理装置の構成を簡略化することができる。

【0091】

本開示の第８態様は、第６態様または第７態様のプラズマ処理装置において、表示部、をさらに備え、前記制御部は、前記第１画像と、前記第２画像とを前記表示部に並べて表示させてもよい。

【0092】

上記構成によれば、第１画像と第２画像とが表示部に同時に表示されることから、被処理物のより正確な状態をリアルタイムに把握することができる。

【0093】

本開示の第９態様は、第１態様から第８態様のいずれかの態様のプラズマ処理装置において、外部機器に接続可能な通信インターフェース部、をさらに備え、前記制御部は、前記通信インターフェース部を制御して、前記第１画像を前記外部機器に送信させてもよい。

【0094】

上記構成によれば、第１画像が通信インターフェース部を介して外部機器に送信されることから、外部機器において、プラズマ処理が施される被処理物の状態をリアルタイムに把握することができる。

【0095】

本開示の第１０態様のプラズマ処理装置の処理方法は、処理室と、前記処理室の内部にプラズマを発生させるための磁界を生成するアンテナと、前記アンテナに前記磁界を生成させるための高周波電流を供給する電源と、前記処理室の内部を撮影する第１撮影部と、を備えたプラズマ処理装置の処理方法であって、前記電源により、前記高周波電流の大きさを周期的に増減させることにより、前記プラズマを間歇的に発生させるプラズマ発生工程と、前記第１撮影部により、前記プラズマの消灯に同期した前記処理室の内部の画像を第１画像として取得する第１画像取得工程と、を備える。この場合、上記第１態様と同様の効果を奏する。

【0096】

本開示は上述した各実施形態及び変形例に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態及び変形例に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0097】

１ プラズマ処理装置
２ 筐体（処理室）
８ アンテナ
９ 電源
Ｃ 制御部
Ｋ 撮影部（第１撮影部、第２撮影部）
Ｌ 照明部
ＰＭ プラズマ発光モニタ
ＤＰ 表示部
ＩＮ 通信インターフェース部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】