(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気圧またはその近傍の圧力下にある放電ガスを介して高周波によるストリーマ状の放電を発生させてプラズマを生成し、このプラズマを被処理物に照射してエッチングすることを特徴とする大気圧高周波プラズマによるエッチング方法。
【請求項２】
前記放電ガスは、少なくとも希ガスを有することを特徴とする請求項１に記載の大気圧高周波プラズマによるエッチング方法。
【請求項３】
前記放電ガスは、希ガスとハロゲン系ガスとの混合ガスであることを特徴とする請求項２に記載の大気圧高周波プラズマによるエッチング方法。
【請求項４】
前記ハロゲン系ガスは、フッ素系ガスであることを特徴とする請求項３に記載の大気圧高周波プラズマによるエッチング方法。
【請求項５】
前記放電ガスは、希ガスと酸素ガスとの混合ガスであることを特徴とする請求項２に記載の大気圧高周波プラズマによるエッチング方法。
【請求項６】
前記希ガスは、ヘリウムガスであることを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の大気圧高周波プラズマによるエッチング方法。
【請求項７】
前記被処理物は、前記プラズマを生成する放電領域中に配置することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の大気圧高周波プラズマによるエッチング方法。
【請求項８】
前記被処理物は、前記プラズマを生成する放電領域の外部に配置することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の大気圧高周波プラズマによるエッチング方法。
【請求項９】
前記被処理物は、接地してあることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の大気圧高周波プラズマによるエッチング方法。
【請求項１０】
前記ストリーマ状の放電は、放電させる電極間にグロー放電を発生させる電力より大きな高周波電力を供給して発生させることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の大気圧高周波プラズマによるエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大気圧またはその近傍の圧力下にある気体（放電ガス）を介した高周波プラズマにより被処理物をエッチングする方法に係り、特にストリーマ状の放電を発生させて生成したプラズマを用いて被処理物のエッチングを行なう大気圧高周波プラズマによるエッチング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、大気圧下にあるガス（気体）を介した高周波放電によってプラズマを生成してガスを活性化し、活性化したガスを利用して被処理物を処理する方法として、次のようなものが知られている。その１つは、酸素ガスを活性化して被処理物の表面に存在する有機物と反応させ、有機物を気体化させて除去するいわゆるアッシング処理である。他のものとして、ＣＦ４  などのフッ素系ガスを活性させてシリコンなどの被処理物と反応させ、被処理物を気体化させて除去するいわゆるエッチング処理である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記したアッシング処理、エッチング処理は、いずれも活性化したガスを有機物やシリコンなどと化学的に反応させて気体化して除去するものであって、処理の対象となる被処理物は、反応生成物が大気圧下において気体となるもの、すなわち反応生成物の蒸気圧が高いものに限定される。このため、従来の大気圧高周波プラズマを用いた処理においては、例えば、銅、金、銀、クロムやコバルトなどの金属またはセラミックなどは、フッ素などの活性なガスと反応させても容易に気体とならないためにエッチングすることができない。従って、例えば半導体装置の製造分野において銅やアルミニウムなどの金属膜をエッチングによって除去する場合、フッ酸の溶液などを用いたいわゆるウエット（湿式）エッチングを利用しており、エッチング液の取り扱いが容易でない上、洗浄などが必要であって工程が煩雑となる。
【０００４】
本発明は、前記従来技術の欠点を解消するためになされたもので、大気圧下における高周波プラズマにより金属やセラミックなどをエッチングできるようにすることを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、大気圧下における高周波プラズマによるエッチングについて種々検討し、実験を行なったところ、ヘリウムなどの希ガスの存在下において電極間に与える高周波電力を増大させていくと、放電形態がいわゆるグロー放電であったものがある点からストリーマ状の放電（電子なだれによるコロナ放電のような放電であって、非常に微細な線束状の流れのような放電、以下マイクロストリーマ放電ということがある）に変化することを見出した。本発明は、上記の知見に基づいてなされたもので、上記の目的を達成するために、大気圧またはその近傍の圧力下にある放電ガスを介して高周波によるストリーマ状の放電を発生させてプラズマを生成し、このプラズマを被処理物に照射してエッチングすることを特徴としている。
【０００６】
このように構成した本発明は、放電ガスから生成されたプラズマ粒子（イオンまたは電子）が非常に微細な線束状の流れ（マイクロストリーマ）となって高速で被処理物に衝突することにより、プラズマ粒子が衝突した部分の被処理物が高温となって溶融するとともに、衝突するプラズマ粒子によって弾き飛ばされてエッチングされるものと考えられる。このため、従来エッチングすることができなかった金属やセラミックをも容易にエッチングすることができる。
【０００７】
放電ガスは、高周波によるストリーマ状の放電を生成できるものであれば、例えばヘリウムやアルゴンなどの希ガスのみからなるもの、またはアセトンや水素ガスなど、どのようなものであってもよいが、放電ガス中に希ガスを有するようにすると、単独では高周波放電を生じにくいガス（例えば、四フッ化炭素（ＣＦ４  ）ガス）であっても容易に高周波放電を発生させてストリーマ状放電を生成することができる。また、希ガス中に放電しにくい希ガス以外のガスを混入すると、安定した高周波ストリーマ状の放電を発生させることができる。
【０００８】
希ガスに混入するガスとしては、反応性に富んだハロゲン系ガス、特にフッ素系のガス、または酸素ガスを用いることができ、これらのガスを用いると、容易に被処理物をエッチングすることができる。そして、希ガスは、高周波において容易に放電を発生させることができるヘリウムガスが望ましい。
【０００９】
被処理物は、プラズマを生成する放電領域中に配置してもよいし、放電領域外に配置してもよい。被処理物を放電領域中に配置すると、より高速の荷電粒子（プラズマ粒子）が被処理物に衝突するため、エッチング速度を高めることができる。また、被処理物を放電領域の外部に配置すると、エッチングする必要のない部分へのプラズマ粒子（電子およびイオン）の衝突を避けることができ、エッチングする必要のない部分のプラズマ粒子による損傷を避けることができる。また、被処理物が導電性である場合、被処理物を接地すると、プラズマを構成している質量の大きなイオンが接地されていないときより加速されて衝突するため、エッチング速度を大きくすることができる。なお、ストリーマ状の放電は、放電させる電極間にグロー放電を発生させる電力より大きな高周波電力を供給することにより、容易に発生させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る大気圧高周波プラズマによるエッチング方法の好ましい実施の形態を、添付図面に従って詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明に係る大気圧高周波プラズマによるエッチング方法を実施するためのエッチング装置の概略構成図である。図１において、エッチング装置１０は、放電ユニットとなるスポットガン１２を備えている。スポットガン１２は、円筒状のガラスまたは石英ガラスによって形成したノズル１４を下部に有している。そして、ノズル１４の下部には、直径方向両側に高周波電源１６に接続した高周波電極１８と、接地された接地電極２０とが対向配置してあって、これらの電極１８、２０間に高周波電圧を印加できるようにしてある。
【００１２】
ノズル１４には、ガス供給配管２２が接続してある。このガス供給配管２２には、流量制御弁２４を介してヘリウムガス供給源２６が接続してあって、大気圧状態の希ガスであるヘリウムガスを放電ガスとしてノズル１４の内部に供給できるようにしてある。また、ガス供給配管２２には、一端を酸素ガス源２８に接続した分岐管３０と、一端を四フッ化炭素（ＣＦ４  ）ガス源３２に接続した分岐管３４が接続されている。これらの分岐管３０、３４には、流量制御弁３６、３８が設けてあって、ノズル１４に供給する酸素ガスの量と、ハロゲン系ガスである四フッ化炭素ガスの量とを任意に調節することができるようにしてある。
【００１３】
スポットガン１２の下方には、ステンレス板などからなる接地されたステージ４０が配設してある。このステージ４０の上面には、スポットガン１２によって生成したプラズマが照射される被処理物（ワーク）４２が配置される。そして、被処理物４２は導電性である場合、絶縁性のガラス板４４などを介してステージ４０に配置することができる。
【００１４】
このように構成した実施形態においては、ヘリウムガスに適当量の酸素ガスまたは四フッ化炭素ガス、もしくは酸素ガスと四フッ化炭素ガスとを添加し、これらを放電ガスとして大気圧状態でスポットガン１２のノズル１４に供給するとともに、高周波電極１８に高周波電力を供給する。これにより、電極１０、２０間に、誘電体であるガラスまたは石英ガラスからなるノズル１４を介した高周波のいわゆるバリア放電が発生し、ノズル１４内の放電部４６においてヘリウムガスと酸素ガスとの混合ガス、またはヘリウムガスと四フッ化炭素ガスとの混合ガス、もしくはヘリウムガスと酸素ガスと四フッ化炭素ガスとの混合ガスが電離してプラズマが生成される。このプラズマは、ノズル１４に供給される放電ガスの流れによって被処理物４２に照射される。
【００１５】
ところで、従来は、ノズル１４の内径Ｄが１．５〜２ｍｍである場合、高周波電極１８に供給する高周波電力を２００Ｗ程度以下にして放電部４６にいわゆるグロー放電を発生させ、このグロー放電によって生成されたプラズマを被処理物４２に照射し、活性化した放電ガスを有機物やシリコンと化学的に反応させてアッシングやエッチングを行なっていた。ところが、本発明者等は、高周波電極１８に供給する高周波電力をさらに大きくすると（例えば、３００Ｗ以上にすると）、放電部４６と被処理物４２との間に電子なだれによって生ずるコロナ放電であるストリーマ放電のような、非常に微細なストリーマ状の放電（マイクロストリーマ放電）が発生することを見出した。そして、ストリーマ状の放電を発生させて生成したプラズマを被処理物４２に照射すると、被処理物４２が金属やセラミックであっても、これらをエッチングできることがわかった。
【００１６】
これは、高周波電極１８に大きな高周波電力を供給して発生させたストリーマ状の放電は、非常に木目の細かい、すなわちストリームを形成する荷電粒子の束の断面積がμｍ以下と非常に小さく、被処理物４２に衝突したイオンなどの荷電粒子が被処理物４２を局所的に高温にして溶融し、外部に弾き飛ばすものと考えられる。このことは、高周波電力によりストリーマ状放電（マイクロストリーマ放電）を発生させて生成したプラズマによって金薄膜をエッチングし、エッチング面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって観察したところ、従来の大気圧プラズマエッチングでは見られない１μｍ以下の極めて微小な凹凸がエッチング面全体に存在していた。このことから、金薄膜は、局部的に高温となって溶融し、エッチングされたものと推察される。
【００１７】
ただし、高周波マイクロストリーマ放電により生成したプラズマによるエッチング処理の状態は、処理条件によって様子が大きく異なる。そして、放電ガスがヘリウムやアルゴンなどの希ガスのみによるプラズマによっては、金属などの無機物をエッチングして除去することができないが、ヘリウムガスに酸素ガスや四フッ化炭素ガスを添加してマイクロストリーマを発生させると、金などの無機物を除去することができる。また、被処理物が金属などの導電性を有する場合、これを接地するとエッチング処理速度を高めることができる。そして、従来の大気圧プラズマエッチングによってエッチングすることが可能な例えばシリコンなどの場合、高周波ストリーマ状放電により生成したプラズマを照射してエッチングを行なうと、エッチング速度が従来に比較して１桁程度大きくなり、迅速なエッチング処理が可能となる。しかも、ヘリウムガスに酸素ガス、四フッ化炭素ガスを添加することにより、高周波によるストリーマ状の放電をヘリウムガスのみによる場合より安定して発生させることが可能となる。
【００１８】
なお、前記実施形態においては、ヘリウムガスに添加するハロゲン系ガスとして四フッ化炭素ガスについて説明したが、六フッ化硫黄などのフッ素系ガスや塩素ガスなどの他のハロゲン系ガスを添加してもよい。さらに、前記実施の形態においては、ヘリウムガスにフッ素系ガスまたは酸素ガスを添加する場合について説明したが、例えばアセトンや炭酸ガス、水素ガスなど他のガスをヘリウムガスに添加してもよい。また、前記実施の形態においては、被処理物４２が放電領域４６の外部にある場合について説明したが、例えば被処理物４２を接地電極にするなどして、被処理物を放電領域中に配置してもよい。被処理物４２を放電領域の外部に配置すると、エッチングを必要としない個所の電子やイオンによる損傷を避けることができる。また、被処理物を放電領域に配置すれば、イオンなどがより高速状態で衝突するため、エッチング速度を大きくすることができる。そして、希ガスは、アルゴンガスなどであってもよい。さらに、希ガスのみによってマイクロストリーマ放電を発生させてエッチング処理をしてもよい。
【００１９】
図２は、他のエッチング装置の要部説明図である。図２において、エッチング装置５０は、本図に図示しない被処理物４２にプラズマを照射するプラズマガンが線状のラインガン５２となっている。ラインガン５２は、石英から形成した平板状の一対の流路形成板５４ａ、５４ｂが並行に対向させて配置してあり、間隙ｄのガス流路５６を形成している。そして、流路形成板５４ｂの背面下部には、流路形成板５４ｂの長手方向（水平方向）に沿って高周波電源に接続する高周波電極５８が配設してある。また、流路形成板５４ａの背面には、高周波電極５８と対向するように接地電極（図示せず）が配設してある。さらに、流路形成板５４ａ、５４ｂの下端には、流路形成板５４ａ、５４ｂと直交しているフィン板６０が設けてあり、ガス流路５６において生成されたプラズマがフィン板６０とその下方に位置する図示しないステージとの間を流れるようになっている。
【００２０】
なお、流路形成板５４ａ、５４ｂの上部には、ガス流路５６に沿って複数の供給孔を有し、ガス流路５６に放電ガスを均一に供給するための図示しないガスヘッド設けてある。また、ガス流路５６の側部は、側板（図示せず）によって塞いであり、ガス流路５６において生成されたプラズマがガス流路５６の下方からのみ吐出できるようになっている。
【００２１】
このように構成した本実施形態のエッチング装置５０は、前記したと同様の放電ガスをガス流路に大気圧状態で供給し、高周波電極５８に例えば３００Ｗ以上の高周波電力を供給することにより、線状のマイクロストリーマ放電を発生させることができ、このマイクロストリーマー放電によって生成した高周波プラズマを被処理物４２に照射することにより、被処理物４２が金属やセラミック等からなる場合であってもこれをエッチングすることができる。
【００２２】
【実施例】
《実施例１》
図１に示したスポットガン１２を有するエッチング装置１０を用いて音叉型水晶振動子に形成した金薄膜のエッチング試験を行なった。
【００２３】
また、試料（被処理物４２）である音叉型水晶振動子は、図３のようになっている。すなわち、音叉型振動子７０は、水晶によってフォーク状に形成され、一対の振動片７２を有している。この音叉型振動子７０の両側の表面には、厚さ５００オングストロームのクロムからなる下地金属が設けてあり、その上に厚さ２５００オングストロームの金薄膜が形成してある（いずれも図示せず）。そして、複数の音叉型振動子７０は、厚さ０．７ｍｍのガラス板７２の上に並行に並べられ、振動片７２の連接部７６がポリイミドテープ７８によってガラス板７４に固定してある。
【００２４】
このように複数の音叉型振動子７０を固定したガラス板７４は、振動子７０を上側にして図１に示したステージ４０状に配置され、スポットガン１２の直下にセットされる。また、スポットガン１２の下端と音叉型振動子７０の上面とのギャップｇは、０．３ｍｍに維持されるようになっている。
【００２５】
なお、スポットガン１２のノズル１４の先端（下端）の内径Ｄは、１．５ｍｍである。また、高周波電極１８に供給した電力は、この実施例の場合、いずれも周波数４０．６８ＭＨｚ、３００Ｗである。そして、スポットガン１２のノズル１４に供給する放電ガスは、次の５種類である。ただし、下記に示すＳＬＭは気体の標準状態において１分間に供給したガスの量をリットルで示したのもであり、ＳＣＣＭは気体の標準状態において１分間に供給したガスの量をミリリットルで示したものである。
【００２６】
放電ガスＡ：Ｈｅ（３ＳＬＭ）
放電ガスＢ：Ｈｅ（３ＳＬＭ）＋Ｏ２  （４０ＳＣＣＭ）
放電ガスＣ：Ｈｅ（３ＳＬＭ）＋ＣＦ４  （８０ＳＣＣＭ）
放電ガスＤ：Ｈｅ（３ＳＬＭ）＋Ｏ２  （４０ＳＣＣＭ）＋ＣＦ４  （８０ＳＣＣＭ）
放電ガスＥ：Ａｒ（３ＳＬＭ）
（１）放電ガスＡを用いてストリーマ状の放電を発生させ、生成したプラズマを音叉型振動子７０に３０秒間照射してエッチング処理をしたが、表面状態に変化は見られなかった。
【００２７】
（２）放電ガスＢを用いてストリーマ状放電を発生させ、生成したプラズマを音叉型振動子７０に３０秒間照射してエッチング処理を行なったが、表面状態に変化は見られなかった。
【００２８】
（３）放電ガスＣを用いてストリーマ状放電を発生させ、生成したプラズマを音叉型振動子７０に３０秒間照射してエッチング処理を行なったところ、金薄膜がクロムの下地金属とともに部分的に除去された。しかも、金薄膜は、プラズマを照射した表面ばかりでなく、裏面も除去されていた。
【００２９】
（４）放電ガスＤを用いてストリーマ状放電を発生させ、生成したプラズマを音叉型振動子７０に３０秒間照射してエッチング処理を行なったが、表面状態に変化は見られなかった。
【００３０】
（５）放電ガスＥを用いてストリーマ状放電を発生させ、生成したプラズマを音叉型振動子７０に３０秒間照射してエッチング処理を行なったが、表面状態に変化は見られなかった。
【００３１】
《実施例２》
実施例１に用いた５種類の放電ガスＡ〜Ｅを使用してエッチング装置１０により、図４（１）に示したバー型水晶振動子に設けた金薄膜を有する電極部のエッチング試験を行なった。
【００３２】
図４（１）は、封止前のバー型振動子８０の平面図を示したものである。図４（１）に示したように、バー型振動子８０は、水晶によって平板状に形成した振動子本体８２と、振動子本体８２の基端部を固定したキャップ部８６と、一端をキャップ部８６に固定した一対のリード部８４ａ、８４ｂとからなっている。また、振動子本体８２の両面には、厚さ２００オングストロームのクロムからなる下地金属（図示せず）と、この下地金属の上に形成した厚さ１０００オングストロームの金薄膜とからなる電極部８８が形成してある。そして、図４（１）の上面に形成した電極部８８は、キャップ部８６を介して一方のリード部８４ａに電気的に接続してあり、下面の電極部８８は他方のリード部８４ｂに電気的に接続してある。
【００３３】
このように構成してあるバー型振動子８０は、図４（２）に示したようにしてスポットガン１２の直下にセットした。すなわち、キャップ部８６を介してバー型振動子８０をステージ４０の上に横にして置き、図示しないポリイミドテープによってキャップ部８６をステージ４０に固定し、スポットガン１２から吹き出されるガスの風圧によってバー型振動子８０が動くのを防止した。
【００３４】
なお、スポットガン１２に供給した高周波電力は、実施例１と同様である。また、ノズル１４の先端とバー型振動子８０の上面との間のギャップｇは、０．３ｍｍである。
【００３５】
放電ガスＡ〜Ｅを用いてストリーマ状の放電を発生させ、生成したプラズマを振動子本体８２の表面に照射したが、いずれも表面状態に変化はなかった。ただし、スポットガン１２から吹き出される放電ガスの風圧によって振動子本体８２が下方に変位した可能性がある。
【００３６】
《実施例３》
実施例１に用いた５種類の放電ガスＡ〜Ｅを使用してエッチング装置１０により、図４（１）に示したバー型振動子８０を図５に示したようにセットし、バー型振動子８０に設けた電極部８８のエッチング試験を行なった。
【００３７】
図５に示したセット方法は、上記図４（２）と同様にしてバー型振動子８０をステージ４０に固定するとともに、振動子本体８２の下部にガラス板８８を配置して振動子本体８２を固定している。さらに、リード部８４は、先端をＩＣソケット９０に差し込み、ＩＣソケット９０を介してＤＣ電源９２のアースに接続してある。また、スポットガン１２の高周波電極１８に供給した高周波電力は、実施例１と同様である。そして、ノズル１４の先端とバー型振動子８０の上面との間のギャップｇは、０．３ｍｍにしてある。
【００３８】
（１）放電ガスＡを用いてストリーマ状放電を発生させ、生成したプラズマをバー型振動子８０に３０秒間照射してエッチング処理を行なったが、表面状態に変化は見られなかった。
【００３９】
（２）放電ガスＢを用いてストリーマ状放電を発生させ、生成したプラズマをバー型振動子８０に３０秒間照射してエッチング処理を行なったが、表面状態に変化は見られなかった。
【００４０】
（３）放電ガスＣを用いてストリーマ状放電を発生させ、生成したプラズマをバー型振動子８０に照射してエッチング処理を行なった。
【００４１】
（ａ）エッチング処理を１０秒間行なったところ、金薄膜が部分的に除去されていた。ただし、クロムの下地金属までは除去されおらず、露出もしていない。
【００４２】
（ｂ）エッチング処理を１５秒間行なったところ、金薄膜がクロム下地金属とともに一部除去された。
【００４３】
（ｃ）エッチング処理を３０秒間行なったところ、プラズマを照射した範囲の金薄膜とクロム下地金属とが完全に除去されていた。
【００４４】
なお、上記（ａ）、（ｂ）の場合、エッチング処理された境界部は、クロムの析出により多層構造に見える。また、電極部８８は、剥がされるように荒れた状態で除去されていた。
【００４５】
（４）放電ガスＤを用いてストリーマ状放電を発生させ、生成したプラズマをバー型振動子８０に１０秒間照射してエッチング処理を行なったところ、金薄膜の一部が除去され、上記（３）（ａ）とほぼ同じ状態であった。
【００４６】
（５）放電ガスＥ用いてストリーマ状放電を発生させ、生成したプラズマをバー型振動子８０に３０秒間照射してエッチング処理を行なったが、表面状態に変化は見られなかった。
【００４７】
《実施例４》
図１に示したエッチング装置１０を用いて銅板のエッチング試験を行なった。銅板は、縦、横１０ｍｍ、厚さ１ｍｍであって、ステージ４０上に直接置いた。そして、銅板とノズルとのギャップｇを０．３ｍｍに調整し、放電ガスＡをノズル１４に供給するとともに、４０．６８ＭＨｚ、３００Ｗの高周波電力を高周波電極１８に供給してストリーマ状放電を発生させた。この放電により生成したプラズマを銅板に１８０秒間照射してエッチング処理を行なったが、銅板は多少変色したように見える程度で、特に変化はなかった。
【００４８】
《実施例５》
図２に示したラインガン５２を有するエッチング装置５０を用いてバー型振動子８０に形成した電極部８８のエッチング試験を行なった。ラインガン５２の吹出し口の長さは２９０ｍｍ、幅は１ｍｍである。また、ラインガン５２に供給した高周波電力は、４０．６８Ｍｈｚ、３００Ｗである。そして、使用した放電ガスは、次の３種類である。
【００４９】
放電ガスＦ：Ｈｅ（１０ＳＬＭ）
放電ガスＧ：Ｈｅ（１０ＳＬＭ）＋Ｏ２  （８０ＳＣＣＭ）
放電ガスＨ：Ｈｅ（１０ＳＬＭ）＋ＣＦ４  （１００ＳＣＣＭ）
なお、バー型振動子８０は、図６のようにセットした。すなわち、ステンレスからなるステージ４０上にバー型振動子８０を横に置き、ステージ４０と振動子本体８２との間にガラス板８８を挿入するとともに、振動子本体８２の自由端をポリイミドテープ９４によってガラス板８８に固定した。また、ラインガン５２の下端とバー型振動子８０の上面とのギャップｇは、１．０ｍｍに設定してある。
【００５０】
（１）放電ガスＦを用いてストリーマ状の放電を発生させ、生成したプラズマをバー型振動子８０に３０秒間照射してエッチング処理をしたが、表面状態に変化は見られなかった。
【００５１】
（２）放電ガスＧを用いてストリーマ状の放電を発生させ、生成したプラズマをバー型振動子８０に３０秒間照射してエッチング処理をしたところ、金薄膜が一部除去された。ただし、金薄膜の除去のされ方が均一でなく、処理レートにばらつきがあった。また、クロム下地金属が見えるほどエッチングされなかった。
【００５２】
（３）放電ガスＨを用いてストリーマ状の放電を発生させ、生成したプラズマをバー型振動子８０に３０秒間照射してエッチング処理をしたところ、金薄膜が部分的に除去された。そして、このエッチング処理においては、電極部８８の周縁部から徐々に処理が進んでいるように見え、周縁部の一部にクロム下地金属が除去されているところがあった。また、電極部８８の中央部などでは、金薄膜が一部完全に除去されて下のクロム下地金属が露出していた。
【００５３】
《実施例６》
バー型振動子８０を図７のようにセットし、上記実施例５と同様にしてバー型振動子８０をエッチング処理した。バー型振動子８０は、図６と同様に振動子本体８２の自由端をポリイミドテープ９４によってガラス板８８に固定するとともに、リード部８４を下方にクランク状に屈曲し、リード部８４の自由端を接地してあるステージ４０にアルミテープ９６よって固定した。他の放電条件は、実施例５と同様である。
【００５４】
（１）放電ガスＦを用いてストリーマ状の放電を発生させ、生成したプラズマをバー型振動子８０に３０秒間照射してエッチング処理をしたが、表面状態に変化は見られなかった。
【００５５】
（２）放電ガスＧを用いてストリーマ状の放電を発生させ、生成したプラズマをバー型振動子８０に３０秒間照射してエッチング処理をしたところ、上記実施例５（２）と同様の結果が得られた。  （３）放電ガスＧを用いてストリーマ状の放電を発生させ、生成したプラズマをバー型振動子８０に３０秒間照射してエッチング処理をしたところ、金薄膜が一部除去された。このエッチング処理においては、金薄膜に沢山の穴が開いたように処理が進んでおり、処理が均一でない。そして、完全に金薄膜とクロム下地金属とが除去されている個所もあれば、まだ金薄膜がそのまま残っている個所もあり、マイクロストリーマのようなもので処理が進んだと考えられる。
【００５６】
《実施例７》
バー型振動子８０を図８のようにセットし、上記実施例５と同様にしてバー型振動子８０をエッチング処理した。バー型振動子８０は、図７と同様に振動子本体８２の自由端をポリイミドテープ９４によってガラス板８８に固定するとともに、リード部８４の自由端を接地してあるステージ４０にアルミテープ９６よって固定し、さらにキャップ部８６をポリイミドテープ９８によりステージ４０に固定した。他の放電条件は、実施例５と同様である。
【００５７】
（１）放電ガスＦを用いてストリーマ状の放電を発生させ、生成したプラズマをバー型振動子８０に６０秒間照射してエッチング処理をしたが、表面状態に変化は見られなかった。
【００５８】
（２）放電ガスＧを用いてストリーマ状の放電を発生させ、生成したプラズマをバー型振動子８０に３０秒間照射してエッチング処理をしたところ、上記実施例５（２）と同様の結果が得られた。  （３）放電ガスＨを用いてストリーマ状の放電を発生させ、生成したプラズマをバー型振動子８０に１５秒間照射してエッチング処理をしたところ、金薄膜が部分的に除去された、また、一度溶融したものが凝固したようなドーム状の突起が表面の一部に付着しているのが見られた。
【００５９】
《実施例８》
実施例５と実施例６との結果からわかるように、バー型振動子８０のリード部８４を接地すると、エッチング処理の速度が速くなり、表面状態も変わってくる。したがって、ワークであるバー型振動子８０（被処理物４２）の表面の電位がエッチング処理に大きく関係しているものと思われる。そこで、ワーク表面のＤＣ成分が放電ガスの種類によってどのように変化するかを調べた。図９は、スポットガンによってストリーマ状放電を発生させて生成したプラズマを、ワークに照射してワークの表面電位を測定する方法を示したものである。
【００６０】
図９において、エッチング装置１０は、図１に示したと同様のスポットガン１２を備えている。一方、ワークとなる銅板１００は、厚さ０．７ｍｍのガラス板１０２を介して接地してあるステンレス製のステージ４０上に配置してある。そして、スポットガン１２を構成しているノズル１４の先端の内径は、１．５ｍｍとなっている。また、ノズル１４の下端と銅板１００とのギャップは０．２ｍｍにしてある。さらに、銅板１００は、高耐圧プローブ１０４を介してオシロスコープ１０６に接続してあって、銅板１００に現れるＤＣ成分を検出できるようにしてある。そして、本図に図示しない高周波電極１８は、出力周波数が４０．６８ＭＨｚの高周波電源に接続してある。なお、スポットガン１２には、冷却器１０８が取り付けてあって、窒素ガスにより冷却できるようにしてある。図１０、１１に銅板１００に現れたＤＣ成分の測定結果を示した。ただし、実験を開始する前に、５分間の予備放電を行ない、温度などの変化要因を安定化させている
図１０は、スポットガン１２に放電ガスとしてＨｅ（３ＳＬＭ）を供給し、４０．６８ＭＨｚの高周波（ＲＦ）出力（高周波電力）を０から徐々に増大させたときの銅板１００に現れたＤＣ成分の測定結果であって、（１）はその実測し、（２）は実測値をグラフ化したものであって、横軸が高周波電力（単位：Ｗ）、横軸が銅板１００に現れたＤＣ成分（単位：Ｖ）を示している。
【００６１】
高周波出力を０から次第に増大させていくと、高周波出力が６０Ｗ程度で放電が開始される。しかし、銅板１００には、高周波出力が３００Ｗ位までほとんどＤＣ成分が現れない。銅板１００に生ずるＤＣ成分は、高周波出力が３００Ｗを超えると徐々に大きくなり、高周波出力が４００Ｗ前後から急速に大きくなる。そして、ＤＣ成分は、高周波出力が５００Ｗ程度でほぼ一定の定常状態になる。このときのＤＣ成分の値は、＋３１Ｖ程度であった。なお、スポットガン１２の破損を防止するため、高周波出力を５００Ｗにした段階で実験を中止している。以下においても同様である。
【００６２】
図１１は、放電ガスとしてＨｅ（３ＳＬＭ）とＯ２  （４０ＳＣＣＭ）との混合ガスをスポットガン１２に供給し、４０．６８ＭＨｚの高周波出力を０から徐々に増大させたときの銅板１００に現れたＤＣ成分の測定結果を示したものであり、（１）はその実測値、（２）は実測値をグラフ化したもので、横軸が高周波出力（単位：Ｗ）、横軸が銅板１００に現れたＤＣ成分（単位：Ｖ）である。
【００６３】
放電ガスがヘリウムと酸素との混合ガスの場合、高周波出力が４０Ｗ程度で放電を開始する。一方、銅板１００に現れるＤＣ成分は、高周波出力が４００Ｗ位まで非常に小さかったが、４００Ｗを超えた位から急速に増大し、高周波出力が５００Ｗ程度で定常状態となった。このときのＤＣ成分の値は、＋４４Ｖ程度であった。
【００６４】
このように、ヘリウムまたはヘリウムと酸素ガスとの混合ガスを放電ガスとした場合、銅板１００のＤＣ成分がプラスになっていることがわかった。これは、銅板１００から電子が飛び出しているものと思われる。
【００６５】
なお、放電ガスとしてＨｅ（３ＳＬＭ）とＣＦ４  （８０ＳＣＣＭ）との混合ガスを用いた場合、高周波出力が１８０Ｗ程度で放電を開始した。しかし、銅板１００のＤＣ成分は、高周波出力を５００Ｗ位まで増大させたがほとんど現われなかった。
【００６６】
《実施例９》
図１２は、ラインガンによってストリーマ状の放電を発生させて生成したプラズマをワークに照射し，ワークの表面電位を測定する方法を示したものである。図１２において、エッチング装置５０は、図２に示したようなラインガン５２を備えていて、ラインガン５２の下方のステージ４０上に厚さ０．７ｍｍのガラス板１０２を介して芯線が銅からなるリード線１１０が配置してある。ラインガン５２は、ガス流路５６の両側に高周波電極５８と接地電極１１０とが対向するように配置してあって、両電極５０、１１０間のガス流路５６中にストリーマ状放電を発生してプラズマを生成できるようになっている。
【００６７】
一方、リード線１１２は、図１３（１）、（２）に示したようにして２通りにセットした。図１３（１）のセット方法は、リード線１１２の、高周波電極５８の直下に位置する部分の被覆材１１４を除去して芯線１１６を露出させ、リード線１１２の先端の自由端と、被覆材１１４を有する部分の露出させた芯線１１６に近い個所とをポリイミドテープ１１８によってガラス板１０２に固定してある。また、リード線１１２の後端側は、高耐圧プローブ１０４を介してオシロスコープ１０６に接続してあり、リード線１１２に現れたＤＣ成分を測定できるようになっている（図１２参照）。他方、図１３（２）に示したセット方法は、図１３（１）と同様にしてガラス板１０２に固定したリード線１１２の両側に、厚さ１ｍｍのステンレス板１２０を配置したものである。
【００６８】
なお、リード線１１２のいずれのセット方法においても、ラインガン５２とリード線１１２の芯線１１６とのギャップは１ｍｍにしてある。また、ラインガン５２のガス流路５６の幅は１ｍｍであり、長さは２９０ｍｍである。さらに、高周波電極５８に接続した高周波電源は、出力周波数が１３．５６ＭＨｚである。また、この実施例においても、ラインガン５２が破損するのを避けるため、高周波出力を５００Ｗにした段階で実験を中止している。
【００６９】
図１４は、ワークとしてのリード線１１２を図１３（１）のようにセットしたのち、ラインガン５２のガス流路５６にＨｅ（１０ＳＬＭ）を放電ガスとして供給し、１３．５６ＭＨｚの高周波出力を０から徐々に増大させたときのリード線１１２に現れたＤＣ電圧の測定結果を示したもので、（１）が実測値、（２）がそれをグラフ化したものであり、横軸が高周波出力（単位：Ｗ）、縦軸がリード線１１２のＤＣ電圧（単位：Ｖ）である。
【００７０】
また、図１５は、リード線１１２を図１３（１）のようにセットし、放電ガスとしてＨｅ（１０ＳＬＭ）とＯ２  （８０ＳＣＣＭ）との混合ガスを用いた場合におけるリード線１１２のＤＣ電圧の測定結果であり、（１）が実測値、（２）がそれをグラフ化したものであって、横軸と縦軸は図１４と同じである。さらに、図１６は、リード線１１２を図１３（１）のようにセットし、放電ガスとしてＨｅ（１０ＳＬＭ）とＣＦ４  （１００ＳＣＣＭ）との混合ガスを用いた場合におけるリード線１１２のＤＣ電圧を測定したもので、（１）がその実測値、（２）がそれをグラフ化したもので、横軸と縦軸は図１４と同様である。
【００７１】
そして、図１７ないし図１９は、リード線１１２を図１３（２）のようにセットしたときのリード線に現れたＤＣ成分を測定したものである。ただし、図１７は放電ガスがＨｅ（１０ＳＬＭ）であり、図１８は放電ガスがＨｅ（１０ＳＬＭ）とＯ２  （８０ＳＣＣＭ）との混合ガス、図１９は放電ガスがＨｅ（１０ＳＬＭ）とＣＦ４  （１００ＳＣＣＭ）との混合ガスであって、いずれの図においても（１）がその実測値、（２）がそれをグラフ化したもので、横軸と縦軸は図１４と同様である。
【００７２】
これらの図からわかるように、ラインガン５２によってストリーマ状放電を発生させ、それにより生成したプラズマをリード線１１２に照射すると、スポットガン１２の場合と逆に、リード線１１２にマイナスのＤＣ成分が現れる。これは、高周波電極５８側からリード線１１２に電子が流れ込んでいるものと考えられる。
【００７３】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、大気圧下にある放電ガスを介して高周波のストリーマ状放電を発生させると、放電ガスから生成されたプラズマ粒子が非常に微細な線束状の流れ（マイクロストリーマ）となって高速で被処理物に衝突することにより、プラズマ粒子が衝突した部分の被処理物が高温となって溶融するとともに、衝突するプラズマ粒子によって弾き飛ばされてエッチングされるものと考えられ、従来エッチングすることができなかった金属やセラミックをも容易にエッチングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る大気圧高周波プラズマによるエッチング方法を実施するためのエッチング装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る大気圧高周波プラズマによるエッチング方法を実施するためのエッチング装置の要部説明図である。
【図３】実施例１に用いた音叉型振動子のセット方法の説明図である。
【図４】実施例２に使用したバー型振動子の平面図とセット方法の説明図である。
【図５】実施例３におけるバー型振動子のセット方法の説明図である。
【図６】実施例５におけるバー型振動子のセット方法の説明図である。
【図７】実施例６におけるバー型振動子のセット方法の説明図である。
【図８】実施例７におけるバー型振動子のセット方法の説明図である。
【図９】スポットガンによるマイクロストリーマプラズマ処理時の銅板に現れるＤＣ成分を測定する方法の説明図である。
【図１０】ヘリウムガスを放電ガスとした場合におけるスポットガンによりマイクロストリーマ放電を発生させたときに、銅板に現れたＤＣ電圧の測定結果を示す図である。
【図１１】ヘリウムガスと酸素ガスとの混合ガスを放電ガスとした場合におけるスポットガンによりマイクロストリーマ放電を発生させたときに、銅板に現れたＤＣ電圧の測定結果を示す図である。
【図１２】ラインガンによるマイクロストリーマプラズマ処理時のリード線に現れるＤＣ成分を測定する方法の説明図である。
【図１３】実施例９におけるリード線のセット方法の説明図である。
【図１４】リード線を図１３（１）のようにセットし、ヘリウムガスを放電ガスとした場合におけるラインガンによりマイクロストリーマ放電を発生させたときに、リード線に現れたＤＣ電圧の測定結果を示す図である。
【図１５】リード線を図１３（１）のようにセットし、ヘリウムガスと酸素ガスとの混合ガスを放電ガスとした場合におけるラインガンによりマイクロストリーマ放電を発生させたときに、リード線に現れたＤＣ電圧の測定結果を示す図である。
【図１６】リード線を図１３（１）のようにセットし、ヘリウムガスと四フッ化炭素ガスとの混合ガスを放電ガスとした場合におけるラインガンによりマイクロストリーマ放電を発生させたときに、リード線に現れたＤＣ電圧の測定結果を示す図である。
【図１７】リード線を図１３（２）のようにセットし、ヘリウムガスを放電ガスとした場合におけるラインガンによりマイクロストリーマ放電を発生させたときに、リード線に現れたＤＣ電圧の測定結果を示す図である。
【図１８】リード線を図１３（２）のようにセットし、ヘリウムガスと酸素ガスとの混合ガスを放電ガスとした場合におけるラインガンによりマイクロストリーマ放電を発生させたときに、リード線に現れたＤＣ電圧の測定結果を示す図である。
【図１９】リード線を図１３（２）のようにセットし、ヘリウムガスと四フッ化炭素ガスとの混合ガスを放電ガスとした場合におけるラインガンによりマイクロストリーマ放電を発生させたときに、リード線に現れたＤＣ電圧の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
１０、５０      エッチング装置
１２            スポットガン
１６            高周波電源
１８            高周波電極
２０            接地電極
２４、３６、３８      流量制御弁
２６            ヘリウムガス源
２８            酸素ガス源
３２            四フッ化炭素ガス源
４０            ステージ
４２            被処理物
４４            ガラス板
４６            放電部
５２            ラインガン
５６            ガス流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003555470.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
0003555470.tif 000018
【図１８】
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【図１９】
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