JP4142491B2

JP4142491B2 - プラズマ処理方法およびその装置

Info

Publication number: JP4142491B2
Application number: JP2003136360A
Authority: JP
Inventors: 智洋奥村; 光央斉藤
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-05-14
Filing date: 2003-05-14
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2023-05-14
Also published as: JP2004339557A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ処理方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エレクトロニクス分野で広く用いられている半導体集積回路の製造では、高度な微細加工が要求されている。代表的には、被処理体として基板表面をプラズマと接触させ、表面処理を行うプラズマ処理がある。基板表面をプラズマと接触させ、プラズマの化学反応等により所定の部分を揮発させて除去する方法をプラズマ・エッチング処理という。
【０００３】
例えば、被処理体がシリコン（Ｓｉ）の基板に対してプラズマを用いてプラズマ・エッチングする場合、当該基板に負の電圧をかけてプラズマの中に入れると、プラズマ中の正イオン（活性種）が高速で基板に突入し、フォトレジストの覆っていない部分がエッチングされる。具体的には、プラズマ処理の活性種を含む材料として化学的に安定な４フッ化炭素（ＣＦ₄）の気体が用いられた場合、プラズマが起きると４フッ化炭素（ＣＦ₄）が解離し化学的に活性なフッ素ラジカル（Ｆ^*）やフッ素イオン（Ｆ⁺、Ｆ^-）等の活性種が生成される。そして、フッ素ラジカル（Ｆ^*）は、シリコン（Ｓｉ）と反応し、ケイ化フッ素（ＳｉＦ₄）となりすぐに気化する。この反応はイオンやラジカルの当たる部位で活発に起こり、その結果、主としてイオンの飛行方向にエッチングが進行し、パターンに忠実なエッチング処理が行われる。また、基板を覆っているフォトレジストは、酸素プラズマで分解・ガス化して除去することができ、この処理をプラズマ・アッシング処理という。
【０００４】
上述したように、被処理体に対するプラズマ・エッチング処理は、フォトレジストが覆われていない部位をエッチングする、いわゆるレジストプロセスが用いられている。このレジストプロセスは、高精度な微細パターンを形成できるため、半導体集積回路等の電子デバイスの製造において用いられているが、工程が複雑となるという欠点がある。
【０００５】
一方、上記レジストプロセスを用いない加工方法も検討されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１では、ガス吹き出し口を備えた固体誘電体容器が配設された一方の電極と、当該ガス吹き出し口に対向して設けられた他方の電極とを有し、当該ガス吹き出し口から反応ガスを連続的に排出させ双方の電極間に電界を印加することによって放電プラズマを発生させる装置が開示されており、この装置によって部分的な表面処理が行えるとされている。この装置で用いられるプラズマ処理の活性種を含む材料には、処理用ガスが用いられ所望の表面処理に合わせて選択される。例えば、処理用ガスとしては、４フッ化炭素（ＣＦ₄）、６フッ化炭素（Ｃ₂Ｆ₆）、６フッ化プロピレン（ＣＦ₃ＣＦＣＦ₂）、８フッ化シクロブタン（Ｃ₄Ｆ₈）等のフッ素−炭素化合物、１塩化３フッ化炭素（ＣＣｌＦ₃）等のハロゲン−炭素化合物、６フッ化硫黄（ＳＦ₆）等のフッ素−硫黄化合物等のフッ素含有化合物ガスが用いられる。また、上述した処理用ガスは、不活性ガスによって希釈されて用いられる場合もある。この場合、不活性ガスとしては、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、キセノン（Ｘｅ）等の希ガス、窒素気体（Ｎ₂）等が用いられる。特許文献１で開示された装置では、これらの処理用ガスを上記ガス吹き出し口から連続的に排出する。この処理用ガスの供給量および吹き出し流速は、上記ガス吹き出し口の断面積、被処理体と上記ガス吹き出し口との間の距離等により適宜決定される。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−４９０８３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したプラズマ処理の活性種を含む材料である処理用ガスとして用いられるフッ素含有化合物ガスは、非常に高価である。また、プラズマ処理のために排出する処理用ガスは、プラズマ処理に最低限必要な供給量以上を排出することが一般的であり、処理用ガスの使用量がプラズマ処理のコスト増加に大きく起因していた。
【０００８】
それ故に、本発明の目的は、プラズマ処理の活性種を含む材料にかかるコストを低減し、安価なプラズマ処理を実現するプラズマ処理方法およびその装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、以下に述べるような特徴を有している。
本発明のプラズマ処理方法は、被処理体配置ステップ、電界生成ステップ、プラズマ発生ステップ、および処理用液体供給ステップを含んでいる。被処理体配置ステップは、先端部がテーパ形状となった平面状の電極が一対の側板で挟持され、それぞれのガス噴出口の長軸方向が当該電極の先端部に沿って互いに平行の線状となって当該一対の側板それぞれと当該電極との間に第１のガス流路および第２のガス流路が形成されたプラズマ源の一方端部と対向して、被処理体を配置する。電界生成ステップは、電極に高周波電力を印加して、プラズマ源の一方端部と被処理体との間の電極近傍に電界を生じさせる。プラズマ発生ステップは、一対の側板の一方に形成された第１の貫通孔を介して、少なくとも不活性ガスを含む第１のガスを第１のガス流路および第２のガス流路に供給してガス噴出口から被処理体に向けて噴出させることによって、１０ ⁴ Ｐａから３気圧の範囲の圧力下でプラズマ源の一方端部に線状のプラズマを発生させる。処理用液体供給ステップは、一方の側板に形成された第２の貫通孔を介して、フッ素、塩素、臭素、および酸素原子から成る群から選ばれたプラズマ処理の活性種の少なくとも１つを含む処理用液体を、第１のガス流路および第２のガス流路の一方に供給してプラズマと当該第２の貫通孔が形成された側板と電極との間にて接触させる。
【００１０】
上記した本発明の構成によれば、処理用液体がプラズマと接することによって加熱され低沸点物質が気化し、プラズマ中で電子と衝突しプラズマ処理の活性種として解離する。したがって、上記活性種を用いたプラズマ処理を被処理体の表面等に施すことができる。このプラズマ処理では、高価なフッ素含有化合物ガス等の処理用ガスを用いることなく、処理用液体をプラズマ処理の活性種を含む材料として用いているため、プラズマ処理に要するコストを大幅に低減することができる。
【００１１】
また、上記プラズマ発生ステップでは、第１の貫通孔から一対の側板それぞれと電極との間に形成された第１のガス流路および第２のガス流路を介して、電極と当該一対の側板との間の一方端部側にそれぞれ構成された線状の第１のガス噴出口および第２のガス噴出口から第１のガスが被処理体に向けて噴出されてもかまわない。この場合、処理用液体供給ステップでは、処理用液体が第１のガス流路を介してプラズマ化され第１のガスと共に第１のガス噴出口から噴出される。これによって、処理用液体を容易に気化させてプラズマ中で電子と衝突させプラズマ処理の活性種として解離させることができる。
【００１２】
また、上記処理用液体供給ステップでは、プラズマ発生ステップのプラズマ発生期間に対応して、第２の貫通孔を介して所定の量の処理用液体が第１のガス流路および第２のガス流路の一方に供給されてもかまわない。これによって、処理用液体の供給をプラズマ処理に必要な供給量に制御できるため、その使用量を低減することができる。
【００１３】
上記処理用液体は、例えば、フッ素系不活性液体である。フッ素系不活性液体は、一般的に市販されている安価な液体であるため、プラズマ処理に要するコストを低減することができる。
【００１４】
また、本発明は、上述したプラズマ処理方法を実現するプラズマ処理装置としても実現可能である。本発明のプラズマ処理装置は、プラズマ源、電源、第１のガス供給手段、および処理用液体供給手段を備えている。電源は、電極に高周波電力を供給する。プラズマ源は、電極に沿って一対の側板それぞれと当該電極との間に第１の貫通孔および第２の貫通孔と連通して形成され、電極と一対の側板との間に形成されるガス噴出口の長軸方向が当該電極の先端部に沿って互いに平行の線状となった第１のガス流路および第２のガス流路とを含み、１０ ⁴ Ｐａから３気圧の範囲の圧力下で電源から高周波電力が供給されることによって先端部に線状のプラズマを発生させる。第１のガス供給手段は、第１の貫通孔を介して、第１のガス流路および第２のガス流路に少なくとも不活性ガスを含む第１のガスを供給する。処理用液体供給手段は、一方の側面に設けられ、第２の貫通孔を介して、フッ素、塩素、臭素、および酸素原子から成る群から選ばれたプラズマ処理の活性種の少なくとも１つを含む処理用液体を第１のガス流路および第２のガス流路の一方に供給してプラズマと当該第２の貫通孔が形成された側板と電極との間にて接触させる。
【００１５】
上記処理用液体供給手段は、一例として、第２の貫通孔を介して、第１のガス流路へ処理用液体を所定の流量で供給する処理用液体定量供給部を含んでいる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置について説明する。以下の説明では、レジストプロセスを用いずに被処理体の線方向に微小で均一な表面処理を行うプラズマ処理（以下、マイクロプラズマと記載する）を行うプラズマ処理装置を一例に説明する。なお、図１は、当該プラズマ処理装置１ａの概略構成を示す斜視図である。
【００１９】
図１において、本発明のプラズマ処理装置１ａは、マイクロプラズマ源２ａ、電源３、処理用液体供給装置４、ガス供給装置５、駆動機構６、およびレール７を備えている。そして、プラズマ処理装置１ａは、マイクロプラズマ源２ａの一方端部（以下、先端部と記載する）を被処理体Ｐの一方面に近接させてプラズマ処理を行う。なお、被処理体Ｐの他方面は接地されている。
【００２０】
マイクロプラズマ源２ａは、平板状の電極２１ａの両面が複数の側板で挟持されて構成されている（詳細な構造は後述する）。電極２１ａには、電源３から所定の高周波電力が印加される。マイクロプラズマ源２ａの一方側板には、貫通孔２２３ａおよび２２４ａが形成されており、これらを介して処理用液体供給装置４およびガス供給装置５からそれぞれ処理用液体およびガスが供給される。なお、処理用液体供給装置４およびガス供給装置５は、後述する駆動機構６によるマイクロプラズマ源２ａの移動と共に一体的に移動してもいいし、貫通孔２２３ａおよび２２４ａとの間を接続する管を伸縮可能に構成することによって、マイクロプラズマ源２ａの移動に対応してもかまわない。
【００２１】
駆動機構６は、マイクロプラズマ源２ａをブラケット８によって保持している。駆動機構６は、レール７と噛合しており、図示しない動力源からの駆動力によってレール７に沿った移動が可能に構成されており、マイクロプラズマ源２ａと被処理体Ｐとの相対位置を変化させる。この駆動機構６の移動方向は、マイクロプラズマ源２ａの平板面と平行で、かつ被処理体Ｐと平行であり（図示左右方向）、この方向に移動することによって、被処理体Ｐの表面に細線状のプラズマ処理を施すことができる。なお、マイクロプラズマ源２ａと被処理体Ｐとの相対位置を変化させる方法は、これに限定されず、図示上下方向にも移動可能にしてもかまわない。マイクロプラズマ源２ａの移動方法は、本発明の特徴ではないため、これ以上の説明を省略する。
【００２２】
図２〜図４を参照して、マイクロプラズマ源２ａの構造について説明する。図２（ａ）は、マイクロプラズマ源２ａの先端部から見た外観図であり、図２（ｂ）は、マイクロプラズマ源２ａの一方面から見た外観図である。図３は、図２（ａ）に示す断面Ａ−ＡをＡ方向から見たマイクロプラズマ源２ａの断面図である。図４は、図２（ａ）に示すＢ方向から見たマイクロプラズマ源２ａの分解斜視図である。なお、図２および図４で示す電極２１ａは、他との区別を容易にするために平行斜線領域で示している。また、図２（ｂ）、図３、および図４は、マイクロプラズマ源２ａの先端部の構造の理解を容易にするために、当該先端部を上方向（つまり図１の方向とは逆）に配置して図示している。
【００２３】
図２〜図４において、マイクロプラズマ源２ａは、略平板状の電極２１ａと例えばセラミック製の側板２２ａおよび２３ａとによって構成されており、電極２１ａは、側板２２ａおよび２３ａに挟持され、例えば、所定の接着剤で接合、あるいは、所定のネジを螺合することによって接合される。電極２１ａの先端部は、テーパー形状を形成しており、このような先端部を被処理体Ｐと近接させることによって、より微細な線状領域をプラズマ処理できるようになっている。電極２１ａの両面は、側板２２ａおよび２３ａにそれぞれ形成された電極２１ａの図示左右方向の幅と略同一の溝に嵌合して接面しており、側板２２ａおよび２３ａから電極２１ａの先端部および当該先端部の逆方向の左右に形成される一対の片が外部に露出している。
【００２４】
側板２２ａおよび２３ａには、ガス噴出口２２１ａおよび２３１ａとガス流路２２２ａおよび２３２ａとを形成する凹部がそれぞれ形成されている。そして、マイクロプラズマ源２ａにおいては、ガス噴出口２２１ａおよび２３１ａとガス流路２２２ａおよび２３２ａとが、側板２２ａおよび２３ａと電極２１ａとが互いに接面することによって、それぞれの上記凹部と電極２１ａとで形成される空間によって形成される。なお、側板２３ａに形成されるガス流路２３２ａは、図４では隠れるために図示していないが、側板２２ａに形成されるガス流路２２２ａと面対称の形状で形成されている。
【００２５】
側板２２ａには、上述した貫通孔２２３ａおよび２２４ａがガス流路２２２ａと外部とを貫通するように形成されており、これらを介して処理用液体供給装置４およびガス供給装置５からそれぞれ処理用液体およびガスが供給される。したがって、ガス供給装置５から貫通孔２２４ａを介して供給されたガスは、ガス流路２２２ａに導かれ、ガス噴出口２２１ａから噴出する。そして、処理用液体供給装置４から貫通孔２２３ａを介して供給された処理用液体は、ガス流路２２２ａから電極２１ａに導かれ、電極２１ａに印加されている高周波電力により発生するプラズマや高温状態の電極２１ａと接触することによって気化してガス噴出口２２１ａから被処理体Ｐに向けて噴出する。なお、上記処理用液体が気化するメカニズムについては、後述する。
【００２６】
電極２１ａには、側板２２ａに形成された貫通孔２２４ａと対向する位置に貫通孔２１４ａが形成されている。上述したガス流路２２２ａに導かれたガスは、この貫通孔２２４ａを介して、ガス流路２３２ａにも導かれる。そして、ガス流路２３２ａにも導かれたガスは、ガス噴出口２３１ａからも噴出する。つまり、ガス供給装置５から貫通孔２２４ａを介して供給されたガスは、ガス流路２２２ａおよび２３２ａに導かれてガス噴出口２２１ａおよび２３１ａから被処理体Ｐに向けて噴出する。
【００２７】
ここで、ガス噴出口２２１ａおよび２３１ａとガス流路２２２ａおよび２３２ａとが有するコンダクタンスを、マイクロプラズマ源２ａの先端部長軸方向（図２左右方向）に略垂直で、かつ被処理体Ｐの表面に概略平行な方向（つまり、図２（ａ）で示す紙面上下方向）の幅が広くコンダクタンスが大きいことを「深い」、当該幅が狭くコンダクタンスが小さいことを「浅い」と表現する。この場合、図２および図３から明らかなように、ガス噴出口２２１ａおよび２３１ａは、コンダクタンスの小さい「浅い」形状を有した微細な線状で形成され、例えば、０．１ｍｍである。一方、ガス流路２２２ａおよび２３２ａは、ガス噴出口２２１ａおよび２３１ａよりコンダクタンスが大きい「深い」形状で形成されている。この場合、ガス供給装置５から貫通孔２２４ａ等を介して供給されたガスは、まず「深く」てコンダクタンスの大きいガス流路２２２ａおよび２３２ａ内に行き渡り、次いで、「浅く」てコンダクタンスの小さいガス噴出口２２１ａおよび２３１ａ内に導かれる。つまり、圧力分布としては、ガス流路２２２ａおよび２３２ａ内は、ガス噴出口２２１ａおよび２３１ａよりも圧力が高くなる。したがって、「深さ」に差を設けない場合と比較して、ガス噴出口２２１ａおよび２３１ａから噴出するガスの量および速度が、上記線状の方向に均一になるという効果を奏する。
【００２８】
次に、ガス供給装置５から貫通孔２２４ａ等を介してマイクロプラズマ源２ａに供給するガスについて説明する。このガスは、ガス噴出口２２１ａおよび２３１ａから被処理体Ｐに向けて噴出し、後述するプラズマ化しやすい性質のものが用いられる。一般的に、不活性ガス（希ガス）を主体とするガスは、他のガスと比べて大気圧近傍の圧力下でプラズマ化しやすいため、ガス供給装置５から供給するガスとして用いられる。例えば、ガス供給装置５から供給するガスは、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、あるいはキセノン（Ｘｅ）等の不活性ガス、またはそれらの混合ガスが用いられる。特に、ヘリウムガスは、大気圧近傍で安定したグロー放電を発生しやすいガスであるため好ましい。
【００２９】
次に、処理用液体供給装置４から貫通孔２２３ａを介してマイクロプラズマ源２ａに供給する処理用液体について説明する。この処理用液体は、プラズマ処理の活性種を含む安価な液体であり、当該プラズマ処理装置１ａによって被処理体Ｐの表面処理を行う処理内容によって選ばれる。例えば、被処理体Ｐの表面にエッチング処理を行う場合、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）等のハロゲン原子を含む液体が選ばれる。具体的には、一般的に市販されているフッ素系不活性液体や各種フロン、代替フロン等の洗浄液、塩酸（ＨＣｌ）やフッ化水素酸（ＨＦ）の水溶液、フッ化アルカリ水溶液、ヨード含有液剤、フッ素系撥水撥油剤等が用いられる。また、被処理体Ｐの表面にアッシング等の酸化や酸素欠陥を埋める処理を行う場合、酸素（Ｏ）原子を含む液体が選ばれる。具体的には、酸素（Ｏ₂）を溶かした水等が用いられる。これらのプラズマ処理の活性種を含む処理用液体は、高温状態の電極２１ａやプラズマと接触することによって気化する沸点を有することが必要であるが、揮発性はあまり高くない方が望ましい。具体的には、上記処理用液体の沸点は、５０℃〜３００℃程度が好ましい。処理用液体の沸点が低く揮発性を有する場合、後述する処理用液体の供給頻度が増すという欠点がある。例えば、プラズマ処理装置１ａが間欠的にプラズマを発生させる場合、電極２１ａに電力供給を停止している間にも処理用液体が揮発してしまう。一方、処理用液体の沸点が高いものは、電極２１ａやプラズマとの接触によって気化しにくいという欠点がある。
【００３０】
次に、処理用液体供給装置４から貫通孔２２３ａを介して処理用液体をマイクロプラズマ源２ａに供給する方法について説明する。上述した処理用液体は、プラズマ処理に必要な量だけマイクロプラズマ源２ａに供給される。このような供給量を制御した液体の供給は、一般的な各種方法を用いて実現することが可能である。例えば、所定の条件に基づいて、塗油器のようなポンプで処理用液体を所定の供給量だけ押し出してもいいし、エンジンで用いられている燃料噴射インジェクタやプリンタで用いられているピエゾ方式やバブル方式のディスペンサ等を用いて処理用液体を所定の供給量だけ吐出してもかまわない。また、予めガス供給装置５から供給されガス流路２２２ａを流動するガス流速と貫通孔２２３ａの孔径とを調整し、上記ガス流速で発生する負圧により処理用液体を吸い出してガスおよび処理用液体を混合させてもかまわない。処理用液体をマイクロプラズマ源２ａに供給するタイミングは、一定時間間隔や放電累積時間に基づいてマイクロプラズマ源２ａで処理用液体が不足しないように供給される。
【００３１】
また、上記処理用液体は、処理用液体供給装置４から貫通孔２２３ａを介してマイクロプラズマ源２ａに供給しなくてもかまわない。図５は、処理用液体をマイクロプラズマ源２ａに供給する他の方法を説明するための概略図である。なお、図５では、説明を簡単にするために、マイクロプラズマ源２ａは電極２１ａのみが描かれている。図５において、処理用液体は、上述した駆動機構６の移動可能範囲内に配置され、その上部が開口した容器Ｃ内に貯溜されている。そして、駆動機構６は、上述した処理用液体をマイクロプラズマ源２ａに供給するタイミングにおいて、マイクロプラズマ源２ａを処理位置から容器Ｃの開口部上部に移動させる。その後、駆動機構６がマイクロプラズマ源２ａを下降させる、あるいは図示しない上下動機構によって容器Ｃを上昇させることによって、マイクロプラズマ源２ａの先端部を容器Ｃに貯溜された処理用液体に浸漬させる。次に、駆動機構６がマイクロプラズマ源２ａを上昇させる、あるいは上記上下動機構によって容器Ｃを下降させることによって、マイクロプラズマ源２ａを容器Ｃの開口上部まで移動させ、駆動機構６によって処理位置までマイクロプラズマ源２ａを移動させる。このマイクロプラズマ源２ａを処理用液体に浸漬させる深さおよびそのタイミングを調整することによって、所望の供給量で処理用液体をマイクロプラズマ源２ａに供給することができる。
【００３２】
次に、プラズマ処理装置１ａによって、上記処理用液体を気化し、プラズマを発生させるメカニズムを説明する。ガス供給装置５から貫通孔２２４ａを介して供給されたガスは、ガス流路２２２ａおよび２３２ａ内に行き渡り、ガス噴出口２２１ａおよび２３１ａ内に導かれた後、ガス噴出口２２１ａおよび２３１ａから噴出する。この状態で、電源３から電極２１ａに、例えば交流電圧を高周波電力として供給することによってマイクロプラズマが発生する。これは、大気圧近傍の圧力下において放電しやすい上記ガス（例えばヘリウム）が高濃度となるガス噴出口２２１ａおよび２３１ａの近傍にプラズマが発生し、高周波電力を供給したためにプラズマの発生領域が小さくなるためである。このマイクロプラズマ発生領域は、電極２１ａの先端部およびガス噴出口２２１ａおよび２３１ａが形成する線状であり、被処理体Ｐに対する線状領域に対してプラズマを発生させることができる。
【００３３】
一方、上述したように、処理用液体供給装置４から貫通孔２２３ａを介して、あるいは容器Ｃにマイクロプラズマ源２ａを浸漬させることによって、上記処理用液体がマイクロプラズマ源２ａに供給されている。電源３から電極２１ａに高周波電力が供給されプラズマが発生している場合、電極２１ａおよびプラズマ中の粒子は高温状態にある。例えば、プラズマ中では、電子温度が約１００００Ｋ（ケルビン）であり、中性粒子やイオンが数百〜数千Ｋである。したがって、プラズマや電極２１ａと接する上記処理用液体は、加熱され低沸点物質（ハロゲン含有分子）が気化する。そして、気化したハロゲン含有分子は、プラズマ中で電子と衝突し解離する。このとき、ハロゲン原子、ハロゲンラジカル、ハロゲンイオンが生じ、被処理体Ｐと反応する。つまり、上記処理用液体は、プラズマ化する。なお、マイクロプラズマ源２ａは、数Ｐａ（パスカル）から数気圧までプラズマ化が可能であるが、典型的には１０⁴Ｐａから３気圧程度の範囲の圧力でプラズマ処理が可能である。特に、大気圧付近での処理は、厳重な密閉構造や特別な排気装置が不要であるとともに、プラズマや活性粒子の拡散が適度に抑制されるため、特に好ましい。
【００３４】
上述したようにプラズマ化したハロゲン原子、ハロゲンラジカル、およびハロゲンイオンも、上記マイクロプラズマ発生領域と同様に被処理体Ｐに対する線状領域に対して発生する。例えば、被処理体がシリコン（Ｓｉ）の基板であり、処理用液体としてフッ素系不活性液体を用いてプラズマ・エッチングする場合、当該フッ素系不活性液体は、化学的に活性なフッ素ラジカル（Ｆ^*）やフッ素イオン（Ｆ⁺、Ｆ^-）等の活性種が生成される。そして、フッ素ラジカル（Ｆ^*）は、シリコン（Ｓｉ）と反応し、ケイ化フッ素（ＳｉＦ₄）となりすぐに気化する。この反応はイオンやラジカルの当たる上記線状領域で活発に起こり、その結果、線状領域に忠実なエッチング処理が行われる。そして、駆動機構６がレール７に沿ってマイクロプラズマ源２ａと被処理体Ｐとの距離を一定に保った状態で移動することによって、線方向に均一なエッチング処理を行うことができる。
【００３５】
このように、本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置１ａは、高価なフッ素含有化合物ガス等の処理用ガスを用いることなく、安価な液体をプラズマ処理の活性種を含む材料として用いているため、プラズマ処理に要するコストを大幅に低減することができる。また、処理用液体の供給は、プラズマ処理に必要な供給量に制御できるため、その使用量も低減することができる。
【００３６】
（第２の実施形態）
図６を参照して、本発明の第２の実施形態に係るプラズマ処理装置について説明する。当該実施形態でも、レジストプロセスを用いずに被処理体の線方向に微小で均一な表面処理を行うマイクロプラズマ処理を行うプラズマ処理装置を一例に説明する。なお、図６は、当該プラズマ処理装置１ｂの概略構成を示す斜視図である。
【００３７】
図６において、本発明のプラズマ処理装置１ｂは、マイクロプラズマ源２ｂ、電源３、処理用液体供給装置４、内側ガス供給装置５、駆動機構６、レール７、および外側ガス供給装置９を備えている。そして、プラズマ処理装置１ｂは、マイクロプラズマ源２ｂの先端部を被処理体Ｐの一方面に近接させてプラズマ処理を行う。なお、被処理体Ｐの他方面は接地されている。
【００３８】
ここで、第１の実施形態で説明したプラズマ処理装置１ａと第２の実施形態に係るプラズマ処理装置１ｂとを比較すると、電源３、処理用液体供給装置４、内側ガス供給装置５、駆動機構６、およびレール７は同一の構成部であり、同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。なお、新たに設けられた外側ガス供給装置９と区別するため、プラズマ処理装置１ａに設けられたガス供給装置５をプラズマ処理装置１ｂで内側ガス供給装置５に名称が変更されているが、ガス供給装置５および内側ガス供給装置５は同一の構成である。
【００３９】
マイクロプラズマ源２ｂは、平板状の電極２１ｂの両面が複数の側板で挟持され、円筒２６ｂが外部から電極２１ｂまで貫装されて構成されている（詳細な構造は後述する）。電極２１ｂには、電源３から所定の高周波電力が印加される。マイクロプラズマ源２ｂの一方側板には、円筒２６ｂが貫装され貫通孔２４４ｂおよび２４５ｂが形成されており、これらを介して処理用液体供給装置４、内側ガス供給装置５、および外側ガス供給装置９からそれぞれ処理用液体、内側ガス、および外側ガスが供給される。なお、処理用液体供給装置４、内側ガス供給装置５、および外側ガス供給装置９は、駆動機構６によるマイクロプラズマ源２ｂの移動と共に一体的に移動してもいいし、円筒２６ｂや貫通孔２４４ｂおよび２４５ｂとの間を接続する管を伸縮可能に構成することによって、マイクロプラズマ源２ｂの移動に対応してもかまわない。
【００４０】
駆動機構６は、マイクロプラズマ源２ｂをブラケット８によって保持している。駆動機構６は、レール７と噛合しており、図示しない動力源からの駆動力によってレール７に沿った移動が可能に構成されており、マイクロプラズマ源２ｂと被処理体Ｐとの相対位置を変化させる。この駆動機構６の移動方向は、マイクロプラズマ源２ｂの平板面と平行で、かつ被処理体Ｐと平行であり（図示左右方向）、この方向に移動することによって、被処理体Ｐの表面に細線状のプラズマ処理を施すことができる。なお、マイクロプラズマ源２ｂと被処理体Ｐとの相対位置を変化させる方法は、これに限定されず、図示上下方向にも移動可能にしてもかまわない。マイクロプラズマ源２ｂの移動方法は、本発明の特徴ではないため、これ以上の説明を省略する。
【００４１】
図７〜図９を参照して、マイクロプラズマ源２ｂの構造について説明する。図７（ａ）は、マイクロプラズマ源２ｂの先端部から見た外観図であり、図７（ｂ）は、マイクロプラズマ源２ｂの一方面から見た外観図である。図８は、図７（ａ）に示す断面Ａ−ＡをＡ方向から見たマイクロプラズマ源２ｂの断面図である。図９は、図７（ａ）に示すＢ方向から見たマイクロプラズマ源２ｂの分解斜視図である。なお、図７および図９で示す電極２１ｂは、他との区別を容易にするために平行斜線領域で示している。また、図７（ｂ）、図８、および図９は、マイクロプラズマ源２ｂの先端部の構造の理解を容易にするために、当該先端部を上方向（つまり図６の方向とは逆）に配置して図示している。
【００４２】
図７〜図９において、マイクロプラズマ源２ｂは、略平板状の電極２１ｂと円筒２６ｂと例えばセラミック製の内側板２２ｂおよび２３ｂと外側板２４ｂおよび２５ｂとによって構成されている。電極２１ｂは、内側板２２ｂおよび２３ｂに挟持され、内側板２２ｂおよび２３ｂは、外側板２４ｂおよび２５ｂによって挟持され、それぞれ所定の接着剤によって接合される。電極２１ｂの先端部は、テーパー形状を形成しており、このような先端部を被処理体Ｐと近接させることによって、より微細な線状領域をプラズマ処理できるようになっている。電極２１ｂの両面は、内側板２２ｂおよび２３ｂにそれぞれ形成された電極２１ｂの図示左右方向の幅と略同一の溝に嵌合して接面している。内側板２２ｂおよび２３ｂの電極２１ｂと接面しない側の面は、外側板２４ｂおよび２５ｂとそれぞれ接面している。そして、電極２１ｂは、内側板２２ｂおよび２３ｂと外側板２４ｂおよび２５ｂとから電極２１ｂの先端部および当該先端部の逆方向の左右に形成される一対の片が外部に露出している。
【００４３】
内側板２２ｂおよび２３ｂには、内側ガス噴出口２２１ｂおよび２３１ｂと内側ガス流路２２２ｂおよび２３２ｂとを形成する凹部がそれぞれ形成されている。そして、マイクロプラズマ源２ｂにおいては、内側ガス噴出口２２１ｂおよび２３１ｂと内側ガス流路２２２ｂおよび２３２ｂとが、内側板２２ｂおよび２３ｂと電極２１ｂとが互いに接面することによって、それぞれの上記凹部と電極２１ｂとで形成される空間によって形成される。なお、内側板２３ｂに形成される内側ガス流路２３２ｂは、図９では隠れるために図示していないが、内側板２２ｂに形成される内側ガス流路２２２ｂと面対称の形状で形成されている。
【００４４】
外側板２４ｂおよび２５ｂには、外側ガス噴出口２４１ｂおよび２５１ｂと外側ガス流路２４２ｂおよび２５２ｂとを形成する凹部がそれぞれ形成されている。そして、マイクロプラズマ源２ｂにおいては、外側ガス噴出口２４１ｂおよび２５１ｂと外側ガス流路２４２ｂおよび２５２ｂとが、外側板２４ｂおよび２５ｂと内側板２２ｂおよび２３ｂとがそれぞれ互いに接面することによって、それぞれの上記凹部と内側板２２ｂおよび２３ｂとで形成される空間によって形成される。なお、外側板２５ｂに形成される外側ガス流路２５２ｂは、図９では隠れるために図示していないが、外側板２４ｂに形成される外側ガス流路２４２ｂと面対称の形状で形成されている。
【００４５】
外側板２４ｂには、貫通孔２４３ｂと上述した貫通孔２４４ｂおよび２４５ｂとが形成されている。貫通孔２４３ｂおよび２４５ｂは、外側ガス流路２４２ｂと外部とを貫通するように形成されており、貫通孔２４４ｂは、外側ガス流路２４２ｂおよび外側ガス噴出口２４１ｂ以外の部位を貫通するように形成されている。そして、貫通孔２４３ｂには、円筒２６ｂが貫装され固設される。貫通孔２４５ｂを介して外側ガス供給装置９から外側ガスが供給される。したがって、外側ガス供給装置５から貫通孔２４５ｂを介して供給された外側ガスは、外側ガス流路２４２ｂに導かれ、外側ガス噴出口２４１ｂから被処理体Ｐに向けて噴出する。一方、円筒２６ｂおよび貫通孔２４４ｂを介して、処理用液体供給装置４および外側ガス供給装置９からそれぞれ処理用液体および外側ガスが供給される。円筒２６ｂは、後述する内側板２２ｂに形成された貫通孔２２３ｂにも貫装されており、上記処理用液体は、外側ガス流路２４２ｂには導かれずに内側板２２ｂへ導かれる。貫通孔２４４ｂを介して供給された内側ガスは、後述する内側板２２ｂに形成された貫通孔２２４ｂへ導かれる。
【００４６】
内側板２２ｂには、貫通孔２２３ｂ〜２２５ｂがそれぞれ外側板２４ｂに形成された貫通孔２４３ｂ〜２４５ｂと対向する位置に形成されている。貫通孔２２３ｂおよび２２４ｂは、内側ガス流路２２２ｂと外部とを貫通するように形成されており、貫通孔２４５ｂは、内側ガス流路２２２ｂおよび内側ガス噴出口２２１ｂ以外の部位を貫通するように形成されている。そして、貫通孔２２３ｂには、円筒２６ｂが貫装され固設される。円筒２６ｂおよび貫通孔２２４ｂを介して処理用液体供給装置４および内側ガス供給装置５からそれぞれ処理用液体および内側ガスが供給される。したがって、内側ガス供給装置５から貫通孔２４４ｂおよび２２４ｂを介して供給された内側ガスは、内側ガス流路２２２ｂに導かれ、内側ガス噴出口２２１ｂから被処理体Ｐに向けて噴出する。また、上述した外側ガス流路２４２ｂに導かれた外側ガスは、貫通孔２２５ｂを介して、後述する電極２１ｂに形成された貫通孔２１５ｂに導かれる。そして、処理用液体供給装置４から円筒２６ｂを介して供給された処理用液体は、内側ガス流路２２２ｂから電極２１ｂに導かれ、電極２１ｂに印加されている高周波電力により発生するプラズマや高温状態の電極２１ｂを接触することによって気化して内側ガス噴出口２２１ｂから被処理体Ｐに向けて噴出する。なお、上記処理用液体が気化するメカニズムについては、後述する。
【００４７】
電極２１ｂには、内側板２２ｂに形成された貫通孔２２４ｂおよび２２５ｂと対向する位置にそれぞれ貫通孔２１４ｂおよび２１５ｂが形成されている。これらの貫通孔２１４ｂおよび２１５ｂは、他方の内側板２３ｂに形成された内側ガス流路２３２ｂおよび後述する貫通孔２３５ｂともそれぞれ相対している。上述した内側板２２ｂの内側ガス流路２２２ｂに導かれた内側ガスは、この貫通孔２１４ｂを介して、他方の内側板２３ｂに形成された内側ガス流路２３２ｂにも導かれる。そして、上述した外側板２４ｂの外側ガス流路２４２ｂから内側板２２ｂの貫通孔２２５ｂに導かれた外側ガスは、電極２１ｂに形成された貫通孔２１５ｂを介して内側板２３ｂに形成された貫通孔２３５ｂへ導かれる。
【００４８】
内側板２３ｂには、貫通孔２３５ｂが電極２１ｂに形成された貫通孔２１５ｂと対向する位置に形成されている。貫通孔２３５ｂは、内側ガス流路２３２ｂおよび内側ガス噴出口２３１ｂ以外の部位を貫通するように形成されている。電極２１ｂの貫通孔２１４ｂを介して供給された内側ガスは、内側ガス流路２３２ｂに導かれ、内側ガス噴出口２３１ｂから被処理体Ｐに向けて噴出する。また、電極２１ｂの貫通孔２１５ｂを介して導かれた外側ガスは、貫通孔２３５ｂを介して外側板２５ｂに形成された外側ガス流路２５２ｂに導かれる。そして、外側ガス流路２５２ｂに導かれた外側ガスは、外側ガス噴出口２５１ｂから被処理体Ｐに向けて噴出する。
【００４９】
つまり、外側ガス供給装置９からマイクロプラズマ源２ｂに供給される外側ガスは、貫通孔２４５ｂを介して外側ガス流路２４２ｂに導かれて外側ガス噴出口２４１ｂから噴出し、貫通孔２４５ｂ、２２５ｂ、２１５ｂ、および２３５ｂを介して外側ガス流路２５２ｂに導かれて外側ガス噴出口２５１ｂから噴出する。内側ガス供給装置５からマイクロプラズマ源２ｂに供給される内側ガスは、貫通孔２４４ｂおよび２２４ｂを介して内側ガス流路２２２ｂに導かれて内側ガス噴出口２２１ｂから噴出し、貫通孔２４４ｂ、２２４ｂ、および２１４ｂを介して内側ガス流路２３２ｂに導かれて内側ガス噴出口２３１ｂから噴出する。そして、処理用液体供給装置４からマイクロプラズマ源２ｂに供給される処理用液体は、貫通孔２４３ｂおよび２２３ｂに貫装された円筒２６ｂを介して内側ガス流路２２２ｂから電極２１ｂに導かれ、気化して内側ガス噴出口２２１ｂから噴出する。
【００５０】
ここで、第１の実施形態と同様に、内側ガス噴出口２２１ｂおよび２３１ｂと内側ガス流路２２２ｂおよび２３２ｂと外側ガス噴出口２４１ｂおよび２５１ｂと外側ガス流路２４２ｂおよび２５２ｂとが有するコンダクタンスを、マイクロプラズマ源２ｂの先端部長軸方向（図７左右方向）に略垂直で、かつ被処理体Ｐの表面に概略平行な方向（つまり、図７（ａ）で示す紙面上下方向）の幅が広くコンダクタンスが大きいことを「深い」、当該幅が狭くコンダクタンスが小さいことを「浅い」と表現する。この場合、図７および図８から明らかなように、内側ガス噴出口２２１ｂおよび２３１ｂと外側ガス噴出口２４１ｂおよび２５１ｂとは、コンダクタンスの小さい「浅い」形状を有した微細な線状で形成され、例えば、内側ガス噴出口２２１ｂおよび２３１ｂの「深さ」は０．１ｍｍである。一方、内側ガス流路２２２ｂおよび２３２ｂと外側ガス流路２４２ｂおよび２５２ｂとは、内側ガス噴出口２２１ｂおよび２３１ｂと外側ガス噴出口２４１ｂおよび２５１ｂとよりそれぞれコンダクタンスが大きい「深い」形状で形成されている。この場合、内側ガス供給装置５から貫通孔２４４ｂ等を介して供給された内側ガスは、まず「深く」てコンダクタンスの大きい内側ガス流路２２２ｂおよび２３２ｂ内に行き渡り、次いで、「浅く」てコンダクタンスの小さい内側ガス噴出口２２１ｂおよび２３１ｂ内に導かれる。つまり、圧力分布としては、内側ガス流路２２２ｂおよび２３２ｂ内は、内側ガス噴出口２２１ｂおよび２３１ｂよりも圧力が高くなる。また、外側ガス供給装置９から貫通孔２４５ｂ等を介して供給された外側ガスは、まず「深く」てコンダクタンスの大きい外側ガス流路２４２ｂおよび２５２ｂ内に行き渡り、次いで、「浅く」てコンダクタンスの小さい外側ガス噴出口２４１ｂおよび２５１ｂ内に導かれる。つまり、圧力分布としては、外側ガス流路２４２ｂおよび２５２ｂ内は、外側ガス噴出口２４１ｂおよび２５１ｂよりも圧力が高くなる。したがって、「深さ」に差を設けない場合と比較して、内側ガス噴出口２２１ｂおよび２３１ｂと外側ガス噴出口２４１ｂおよび２５１ｂとから噴出する内側ガスおよび外側ガスの量および速度が、上記線状の方向に均一になるという効果を奏する。
【００５１】
次に、内側ガス供給装置５から貫通孔２４４ｂ等を介してマイクロプラズマ源２ｂに供給する内側ガスについて説明する。この内側ガスは、第１の実施形態で用いたガスと同様のプラズマ化しやすい性質のものが用いられるため、詳細な説明を省略する。
【００５２】
次に、外側ガス供給装置９から貫通孔２４５ｂ等を介してマイクロプラズマ源２ｂに供給する外側ガスについて説明する。この外側ガスは、外側ガス噴出口２４１ｂおよび２５１ｂから被処理体Ｐに向けて噴出し、内側ガス噴出口２２１ｂおよび２３１ｂから噴出する上記内側ガスおよび処理用液体が気化したガスよりも放電しにくいガスが用いられる。これは、電源３から電圧を電極２１ｂに供給する場合、安定したグロー放電が発生するが、外側ガス噴出口２４１ｂおよび２５１ｂから不活性ガスのような放電しやすいガスを噴出させてしまうと、プラズマが広範囲に拡がりやすいからである。したがって、外側ガスとしては、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、あるいはキセノン（Ｘｅ）等の不活性ガス以外のガスを主体とするが用いられ、プラズマと接しても解離した活性種が被処理体Ｐと顕著な反応を示さない安価で取り扱いが容易なガスが用いられる。例えば、外側ガスは、窒素（Ｎ₂）が用いられる。その他、外側ガスとしては、酸化されにくい物質が被処理体Ｐの場合、空気や酸素（Ｏ₂）を用いることができる。また、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）等のハロゲン原子を含むエッチングガスを放電抑制ガスとして用いてもかまわない。
【００５３】
次に、処理用液体供給装置４から円筒２６ｂを介してマイクロプラズマ源２ｂに供給する処理用液体について説明する。この処理用液体も、第１の実施形態と同様にプラズマ処理の活性種を含む安価な液体であり、当該プラズマ処理装置１ｂによって被処理体Ｐの表面処理を行う処理内容によって選ばれる。例えば、被処理体Ｐの表面にエッチング処理を行う場合、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）等のハロゲン原子を含む液体が選ばれる。具体的には、一般的に市販されているフッ素系不活性液体や各種フロン、代替フロン等の洗浄液、塩酸（ＨＣｌ）やフッ化水素酸（ＨＦ）の水溶液、フッ化アルカリ水溶液、ヨード含有液剤、フッ素系撥水撥油剤等が用いられる。また、被処理体Ｐの表面にアッシング等の酸化や酸素欠陥を埋める処理を行う場合、酸素（Ｏ）原子を含む液体が選ばれる。具体的には、酸素（Ｏ₂）を溶かした水等が用いられる。これらのプラズマ処理の活性種を含む処理用液体は、高温状態の電極２１ｂやプラズマと接触することによって気化する沸点を有することが必要であるが、揮発性はあまり高くない方が望ましい。具体的には、上記処理用液体の沸点は、５０℃〜３００℃程度が好ましい。処理用液体の沸点が低く揮発性を揮発性を有する場合、後述する処理用液体の供給頻度が増すという欠点がある。例えば、プラズマ処理装置１ｂが間欠的にプラズマを発生させる場合、電極２１ｂに電力供給を停止している間にも処理用液体が揮発してしまう。一方、処理用液体の沸点が高いものは、電極２１ｂやプラズマとの接触によって気化しにくいという欠点がある。
【００５４】
次に、処理用液体供給装置４から円筒２６ｂを介して処理用液体をマイクロプラズマ源２ｂに供給する方法について説明する。上述した処理用液体は、プラズマ処理に必要な量だけマイクロプラズマ源２ｂに供給される。このような供給量を制御した液体の供給は、一般的な各種方法を用いて実現することが可能であり、具体的な方法を第１の実施形態で説明したため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００５５】
次に、プラズマ処理装置１ｂによって、上記処理用液体を気化し、プラズマを発生させるメカニズムを説明する。内側ガス供給装置５から貫通孔２４４ｂ等を介して供給された内側ガスは、内側ガス流路２２２ｂおよび２３２ｂ内に行き渡り、内側ガス噴出口２２１ｂおよび２３１ｂ内に導かれた後、内側ガス噴出口２２１ｂおよび２３１ｂから噴出する。一方、外側ガス供給装置９から貫通孔２４５ｂ等を介して供給された外側ガスは、外側ガス流路２４２ｂおよび２５２ｂ内に行き渡り、外側ガス噴出口２４１ｂおよび２５１ｂ内に導かれた後、外側ガス噴出口２４１ｂおよび２５１ｂから噴出する。この状態で、電源３から電極２１ｂに、例えば交流電圧を高周波電力として供給することによってマイクロプラズマが発生する。これは、内側ガスおよび外側ガスの大気圧近傍の圧力下における放電のしやすさの差（内側ガスが格段に放電しやすい）を利用することで、内側ガス（例えばヘリウム）が高濃度となる内側ガス噴出口２２１ｂおよび２３１ｂの近傍に発生領域が小さいマイクロプラズマが発生するためである。このマイクロプラズマ発生領域は、電極２１ｂの先端部および内側ガス噴出口２２１ｂおよび２３１ｂが形成する線状であり、被処理体Ｐに対する微細な細線状領域に対してプラズマを発生させることができる。
【００５６】
一方、上述したように、上記処理用液体がマイクロプラズマ源２ｂに供給されている。電源３から電極２１ｂに高周波電力が供給されプラズマが発生している場合、電極２１ｂおよびプラズマ中の粒子は高温状態にある。例えば、プラズマ中では、電子温度が約１００００Ｋ（ケルビン）であり、中性粒子やイオンが数百〜数千Ｋである。したがって、プラズマや電極２１ｂと接する上記処理用液体は、加熱され低沸点物質（ハロゲン含有分子）が気化する。そして、気化したハロゲン含有分子は、プラズマ中で電子と衝突し解離する。このとき、ハロゲン原子、ハロゲンラジカル、ハロゲンイオンが生じ、被処理体Ｐと反応する。つまり、上記処理用液体は、プラズマ化する。なお、マイクロプラズマ源２ｂは、数Ｐａ（パスカル）から数気圧までプラズマ化が可能であるが、典型的には１０⁴Ｐａから３気圧程度の範囲の圧力でプラズマ処理が可能である。特に、大気圧付近での処理は、厳重な密閉構造や特別な排気装置が不要であるとともに、プラズマや活性粒子の拡散が適度に抑制されるため、特に好ましい。
【００５７】
上述したようにプラズマ化したハロゲン原子、ハロゲンラジカル、およびハロゲンイオンも、上記マイクロプラズマ発生領域と同様に被処理体Ｐに対する微細な細線状領域に対して発生する。例えば、被処理体がシリコン（Ｓｉ）の基板であり、処理用液体としてフッ素系不活性液体を用いてプラズマ・エッチングする場合、当該フッ素系不活性液体は、化学的に活性なフッ素ラジカル（Ｆ^*）やフッ素イオン（Ｆ⁺、Ｆ^-）等の活性種が生成される。そして、フッ素ラジカル（Ｆ^*）は、シリコン（Ｓｉ）と反応し、ケイ化フッ素（ＳｉＦ₄）となりすぐに気化する。この反応はイオンやラジカルの当たる上記微細な細線状領域で活発に起こり、その結果、微細な細線状領域に忠実なエッチング処理が行われる。そして、駆動機構６がレール７に沿ってマイクロプラズマ源２ｂと被処理体Ｐとの距離を一定に保った状態で移動することによって、線方向に均一なエッチング処理を行うことができる。
【００５８】
このように、本発明の第２の実施形態に係るプラズマ処理装置１ｂは、高価なフッ素含有化合物ガス等の処理用ガスを用いることなく、安価な液体をプラズマ処理の活性種を含む材料として用いているため、プラズマ処理に要するコストを大幅に低減することができる。また、処理用液体の供給は、プラズマ処理に必要な供給量に制御できるため、その使用量も低減することができる。さらに、外側ガスを噴出することによって、微細な細線状領域に対してプラズマ処理を行うことができる。
【００５９】
なお、第１および第２の実施形態の説明では、レジストプロセスを用いずに被処理体の線方向に微小で均一な表面処理を行うマイクロプラズマ処理を行うプラズマ処理装置を一例に説明したが、本発明はこの方式でプラズマ処理を行う装置に限定されない。例えば、一般的なフォトレジストを用いて行うエッチング処理装置やアッシング処理装置に対しても、プラズマ処理の活性種を含む材料として上述した処理用液体を用いれば、同様の効果が期待できる。
【００６０】
また、第１および第２の実施形態の説明では、線状領域をプラズマ処理する一例を説明したが、本発明は、点状領域を処理するプラズマ処理装置としても適用可能である。この場合、第１の実施形態で説明したガス噴出口あるいは第２の実施形態で説明した内側ガス噴出口を微小な点状、もしくは微小な点状の固体を囲んで設けられた円環状とし、第２の実施形態で説明した外側ガス噴出口を当該内側ガス噴出口の外側で円環状に囲んで設ければよい。
【００６１】
また、上述した説明では、被処理物を接地して電極から高周波電力を供給したが、被処理物に直流電圧または高周波電力を供給することにより、プラズマ中のイオンやラジカルを引き込む作用を強めることも可能である。この場合、電極を接地してもよいし、電極を浮遊電位に保ってもよい。
【００６２】
また、高周波電力を用いてプラズマを発生させる場合を例示したが、数百ｋＨｚから数ＧＨｚまでの高周波電力を用いてプラズマを発生させることが可能である。あるいは、直流電力を用いてもよいし、パルス電力を供給することも可能である。
【００６３】
また、上述した説明では、マイクロプラズマ源の電極と被処理体との間で電界を生じさせてプラズマ処理を行っているが、本発明はこれに限定されない。マイクロプラズマ源の電極近傍に電界を生じさせれば、同様にプラズマ処理を実現できることは言うまでもない。
【００６４】
【発明の効果】
本発明のプラズマ処理装置は、高価なフッ素含有化合物ガス等の処理用ガスを用いることなく、安価な液体をプラズマ処理の活性種を含む材料として用いているため、プラズマ処理に要するコストを大幅に低減することができる。また、処理用液体の供給は、プラズマ処理に必要な供給量に制御できるため、その使用量も低減することができる。さらに、外側ガスを噴出することによって、微細な細線状領域に対してプラズマ処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置１ａの概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１のマイクロプラズマ源２ａの先端部および一方面から見た外観図である。
【図３】図２（ａ）に示す断面Ａ−ＡをＡ方向から見たマイクロプラズマ源２ａの断面図である。
【図４】図２（ａ）に示すＢ方向から見たマイクロプラズマ源２ａの分解斜視図である。
【図５】図１のマイクロプラズマ源２ａに処理用液体を供給する他の方法を説明するための概略図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るプラズマ処理装置１ｂの概略構成を示す斜視図である。
【図７】図６のマイクロプラズマ源２ｂの先端部および一方面から見た外観図である。
【図８】図６（ａ）に示す断面Ａ−ＡをＡ方向から見たマイクロプラズマ源２ｂの断面図である。
【図９】図６（ａ）に示すＢ方向から見たマイクロプラズマ源２ｂの分解斜視図である。
【符号の説明】
１…プラズマ処理装置
２…マイクロプラズマ源
２１…電極
２１４、２１５、２２３〜２２５、２３５、２４３〜２４５…貫通孔
２２、２３…（内）側板
２２１、２３１…（内側）ガス噴出口
２２２、２３２…（内側）ガス流路
２４、２５…外側板
２４１、２５１…外側ガス噴出口
２４２、２５２…外側ガス流路
２６…円筒
３…電源
４…処理用液体供給装置
５…（内側）ガス供給装置
６…駆動機構
７…レール
８…ブラケット
９…外側ガス供給装置
Ｐ…被処理体

Claims

先端部がテーパ形状となった平面状の電極が一対の側板で挟持され、それぞれのガス噴出口の長軸方向が当該電極の先端部に沿って互いに平行の線状となって当該一対の側板それぞれと当該電極との間に第１のガス流路および第２のガス流路が形成されたプラズマ源の一方端部と対向して、被処理体を配置する被処理体配置ステップと、
前記電極に高周波電力を印加して、前記プラズマ源の一方端部と前記被処理体との間の前記電極近傍に電界を生じさせる電界生成ステップと、
前記一対の側板の一方に形成された第１の貫通孔を介して、少なくとも不活性ガスを含む第１のガスを前記第１のガス流路および前記第２のガス流路に供給して前記ガス噴出口から前記被処理体に向けて噴出させることによって、１０ ⁴ Ｐａから３気圧の範囲の圧力下で前記プラズマ源の一方端部に線状のプラズマを発生させるプラズマ発生ステップと、
前記一方の側板に形成された第２の貫通孔を介して、フッ素、塩素、臭素、および酸素原子から成る群から選ばれたプラズマ処理の活性種の少なくとも１つを含む処理用液体を、前記第１のガス流路および前記第２のガス流路の一方に供給して前記プラズマと当該第２の貫通孔が形成された側板と前記電極との間にて接触させる処理用液体供給ステップとを含む、プラズマ処理方法。
前記プラズマ発生ステップでは、前記第１の貫通孔から前記一対の側板それぞれと前記電極との間に形成された前記第１のガス流路および前記第２のガス流路を介して、前記電極と当該一対の側板との間の前記一方端部側にそれぞれ構成された線状の第１のガス噴出口および第２のガス噴出口から前記第１のガスが被処理体に向けて噴出され、
前記処理用液体供給ステップでは、前記処理用液体が前記第１のガス流路を介してプラズマ化され前記第１のガスと共に前記第１のガス噴出口から噴出されることを特徴とする、請求項１に記載のプラズマ処理方法。
前記処理用液体供給ステップでは、前記プラズマ発生ステップのプラズマ発生期間に対応して、前記第２の貫通孔を介して所定の量の前記処理用液体が前記第１のガス流路および前記第２のガス流路の一方に供給されることを特徴とする、請求項１に記載のプラズマ処理方法。
前記処理用液体は、フッ素系不活性液体であることを特徴とする、請求項１に記載のプラズマ処理方法。
先端部がテーパ形状となった平面状の電極と、
一方に第１の貫通孔および第２の貫通孔が形成され、前記電極を挟持する一対の側板と、
前記電極に高周波電力を供給する電源と、
前記電極に沿って前記一対の側板それぞれと当該電極との間に前記第１の貫通孔および前記第２の貫通孔と連通して形成され、前記電極と前記一対の側板との間に形成されるガス噴出口の長軸方向が当該電極の先端部に沿って互いに平行の線状となった第１のガス流路および第２のガス流路とを含み、１０ ⁴ Ｐａから３気圧の範囲の圧力下で前記電源から高周波電力が供給されることによって先端部に線状のプラズマを発生させるプラズマ源と、
前記第１の貫通孔を介して、前記第１のガス流路および前記第２のガス流路に少なくとも不活性ガスを含む第１のガスを供給する第１のガス供給手段と、
一方の前記側面に設けられ、前記第２の貫通孔を介して、フッ素、塩素、臭素、および酸素原子から成る群から選ばれたプラズマ処理の活性種の少なくとも１つを含む処理用液体を前記第１のガス流路および前記第２のガス流路の一方に供給して前記プラズマと当該第２の貫通孔が形成された側板と前記電極との間にて接触させる処理用液体供給手段とを備える、プラズマ処理装置。
前記処理用液体供給手段は、前記第２の貫通孔を介して、前記第１のガス流路へ前記処理用液体を所定の流量で供給する処理用液体定量供給部を含む、請求項５に記載のプラズマ処理装置。