(57)【要約】【課題】超純水中でプラズマを発生させ、このプラズマを利用して超清浄な環境下で被処理物の表面を加工し、あるいは洗浄することが可能な、全く新規な超純水プラズマ泡による加工・洗浄方法及びその装置を提供する。【解決手段】超純水中に超音波を照射して微細な気泡を発生させるとともに、該気泡に向けて高周波の電磁波を継続的且つ集中的に照射して気泡中にプラズマを発生させ、該プラズマ泡５、あるいはプラズマ消滅後の気泡又は気泡消滅後の活性ラジカルを超純水中に配置した被処理物６の表面７に供給して加工又は洗浄する。【選択図】        図１
2007063987.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超純水中に少なくとも高周波の電磁波を継続的且つ集中的に照射してプラズマ泡を発生させ、該プラズマ泡、あるいはプラズマ消滅後の気泡又は気泡消滅後の活性ラジカルを超純水中に配置した被処理物の表面に供給して加工又は洗浄することを特徴とする超純水プラズマ泡による加工・洗浄方法。
【請求項２】
超純水中に超音波を照射して微細な気泡を発生させるとともに、該気泡に向けて高周波の電磁波を継続的且つ集中的に照射して気泡中にプラズマを発生させ、該プラズマ泡、あるいはプラズマ消滅後の気泡又は気泡消滅後の活性ラジカルを超純水中に配置した被処理物の表面に供給して加工又は洗浄する請求項１記載の超純水プラズマ泡による加工・洗浄方法。
【請求項３】
前記プラズマ泡、あるいはプラズマ消滅後の気泡又は気泡消滅後の活性ラジカルを被処理物の表面に供給する手段として、超純水の流動を利用する請求項１又は２記載の超純水プラズマ泡による加工・洗浄方法。
【請求項４】
前記プラズマ泡、あるいはプラズマ消滅後の気泡又は気泡消滅後の活性ラジカルを被処理物の表面に供給する手段が超純水の噴射ノズルであり、超純水中に配した前記噴射ノズルから、前記プラズマ泡に向けて超純水を噴射させて超純水の流動を発生させ、前記被処理物の表面にプラズマ泡、あるいはプラズマ消滅後の気泡又は気泡消滅後の活性ラジカルを供給する請求項３記載の超純水プラズマ泡による加工・洗浄方法。
【請求項５】
加工チャンバー内に配した超純水中に、高周波の電磁波を継続的且つ集中的に照射してプラズマ泡を発生させる電磁波プローブと、被処理物を保持するホルダーとを配し、前記プラズマ泡、あるいはプラズマ消滅後の気泡又は気泡消滅後の活性ラジカルを前記ホルダーに保持された被処理物の表面に供給するプラズマ泡供給手段を備えたことを特徴とする超純水プラズマ泡による加工・洗浄装置。
【請求項６】
加工チャンバー内に配した超純水中に、超音波を照射して微細な気泡を発生させる超音波発生ホーンと、高周波の電磁波を継続的且つ集中的に照射してプラズマ泡を発生させる電磁波プローブと、被処理物を保持するホルダーとを配し、前記プラズマ泡、あるいはプラズマ消滅後の気泡又は気泡消滅後の活性ラジカルを前記ホルダーに保持された被処理物の表面に供給するプラズマ泡供給手段を備えたことを特徴とする超純水プラズマ泡による加工・洗浄装置。
【請求項７】
前記加工チャンバー内の圧力を調整するための圧力調整手段を備えた請求項５又は６記載の超純水プラズマ泡による加工・洗浄装置。
【請求項８】
前記加工チャンバー内にガスを供給するためのガス供給手段を備えた請求項５〜７何れかに記載の超純水プラズマ泡による加工・洗浄装置。
【請求項９】
前記被処理物の表面に供給され、表面の加工に供したプラズマ泡、あるいはプラズマ消滅後の気泡又は気泡消滅後の活性ラジカルを除去するプラズマ泡排出手段を備えた請求項５〜８何れか記載の超純水プラズマ泡による加工・洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超純水プラズマ泡による加工・洗浄方法及びその装置に係わり、更に詳しくは金属や半導体などの基材の表面を超清浄な環境下で加工又は洗浄することが可能な超純水プラズマ泡による加工・洗浄方法及びその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の金属や半導体の基材表面の加工方法としては、工作機械を用いた機械研磨、化学反応を用いた化学研磨、電気化学反応を用いた電解研磨、気中プラズマを用いたプラズマエッチングが挙げられる。しかし、これらどの方法もＩＣやＬＳＩなどの最終の処理工程においては、超純水による表面洗浄が必要であり、その洗浄処理が重要視されている。サブミクロンサイズ以下の高集積のデバイスに用いる基材の洗浄においては、残留不純物の除去に非常に苦慮している。【０００３】
一方、液体中でプラズマを発生する技術としては、特許文献１、２に、液体中に超音波を照射し、あるいは加熱や減圧を利用して微細な気泡を発生させるとともに、液体中に電磁波を継続的に照射して気泡中にプラズマを発生する方法が提案されている。また、炭化水素を含む液体中でプラズマを発生させて、基材表面にダイヤモンド膜を形成し、あるいはシリコンを含む液体中でプラズマを発生させて、基材表面にシリコンカーバイド膜を形成する方法も提案されている。【０００４】
また、特許文献３には、超純水のみを用いる加工方法として、微量の不可避不純物を除き超純水のみを用い、これにイオン積を増大させる水酸基増加処理を施し、この水酸基又は水酸基イオンの濃度が増大した超純水中に浸漬した被加工物を、水酸基又は水酸基イオンによる化学的溶出反応若しくは酸化反応によって除去加工若しくは酸化被膜形成加工する、超純水中の水酸基による加工方法が提案されている。【０００５】
更に、特許文献４には、超純水のみからなる加工槽内に被加工物と高圧力ノズルとを所定の間隔を置いて配設し、該被加工物の加工面に対面する高圧力ノズルの先端周囲に、水酸化物イオンを増加させるイオン交換材料又は触媒材料を設け、前記高圧力ノズルを陰極、被加工物を陽極として電圧を印加し、被加工物の表面近傍に高圧力ノズルから噴射した超純水の高速剪断流を発生させるとともに、超純水から生成された水酸化物イオンを被加工物表面に供給し、水酸化物イオンによる化学的溶出反応若しくは酸化反応によって被加工物の除去加工若しくは酸化被膜形成加工をする、超純水中の水酸化物イオンによる加工方法が提案されている。
【特許文献１】特許第３６２４２３８号公報
【特許文献２】特許第３６２４２３９号公報
【特許文献３】特開平１０−５８２３６号公報
【特許文献４】特許第３３１６４６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、液体中でプラズマを発生させる技術自体が、本発明者らによって最近開発され技術であることから、これまでは液体中で発生させたプラズマを用いて、基材を加工したり、洗浄するといった発想はどこにも全くなかった。【０００７】
そこで、本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、超純水中でプラズマを発生させ、このプラズマを利用して超清浄な環境下で被処理物の表面を加工し、あるいは洗浄することが可能な、全く新規な超純水プラズマ泡による加工・洗浄方法及びその装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、金属又は半導体の被処理物を超精密に加工する手段として，不純物のない超純水を、液中プラズマを用いてミクロンあるいはナノサイズのプラズマ泡にして、超純水の流れを利用して被処理物に接触させ、超精密加工を行うものである。本加工では加工精度（加工後の被処理物の表面粗さ）は、超純水プラズマ泡のサイズに依存する。それ故、ナノサイズの超純水プラズマ泡を用いれば、ナノサイズの超精密加工が可能である。【０００９】
本発明は、前述の課題解決のために、超純水中に少なくとも高周波の電磁波を継続的且つ集中的に照射してプラズマ泡を発生させ、該プラズマ泡、あるいはプラズマ消滅後の気泡又は気泡消滅後の活性ラジカルを超純水中に配置した被処理物の表面に供給して加工又は洗浄することを特徴とする超純水プラズマ泡による加工・洗浄方法を構成した（請求項１）。【００１０】
また、本発明は、超純水中に超音波を照射して微細な気泡を発生させるとともに、該気泡に向けて高周波の電磁波を継続的且つ集中的に照射して気泡中にプラズマを発生させ、該プラズマ泡、あるいはプラズマ消滅後の気泡又は気泡消滅後の活性ラジカルを超純水中に配置した被処理物の表面に供給して加工又は洗浄する超純水プラズマ泡による加工・洗浄方法を提供する（請求項２）。【００１１】
ここで、前記プラズマ泡、あるいはプラズマ消滅後の気泡又は気泡消滅後の活性ラジカルを被処理物の表面に供給する手段として、超純水の流動を利用すること（請求項３）、具体的には、前記プラズマ泡、あるいはプラズマ消滅後の気泡又は気泡消滅後の活性ラジカルを被処理物の表面に供給する手段が超純水の噴射ノズルであり、超純水中に配した前記噴射ノズルから、前記プラズマ泡に向けて超純水を噴射させて超純水の流動を発生させ、前記被処理物の表面にプラズマ泡、あるいはプラズマ消滅後の気泡又は気泡消滅後の活性ラジカルを供給することが好ましい（請求項４）。【００１２】
また、本発明は、加工チャンバー内に配した超純水中に、高周波の電磁波を継続的且つ集中的に照射してプラズマ泡を発生させる電磁波プローブと、被処理物を保持するホルダーとを配し、前記プラズマ泡、あるいはプラズマ消滅後の気泡又は気泡消滅後の活性ラジカルを前記ホルダーに保持された被処理物の表面に供給するプラズマ泡供給手段を備えた超純水プラズマ泡による加工・洗浄装置を構成した（請求項５）。【００１３】
更に本発明は、加工チャンバー内に配した超純水中に、超音波を照射して微細な気泡を発生させる超音波発生ホーンと、高周波の電磁波を継続的且つ集中的に照射してプラズマ泡を発生させる電磁波プローブと、被処理物を保持するホルダーとを配し、前記プラズマ泡、あるいはプラズマ消滅後の気泡又は気泡消滅後の活性ラジカルを前記ホルダーに保持された被処理物の表面に供給するプラズマ泡供給手段を備えた超純水プラズマ泡による加工・洗浄装置を構成した（請求項６）。【００１４】
ここで、前記加工チャンバー内の圧力を調整するための圧力調整手段を備えること（請求項７）、前記加工チャンバー内にガスを供給するためのガス供給手段を備えること（請求項８）が好ましく、更に前記被処理物の表面に供給され、表面の加工に供したプラズマ泡、あるいはプラズマ消滅後の気泡又は気泡消滅後の活性ラジカルを除去するプラズマ泡排出手段を備えさせることも好ましい（請求項９）。
【発明の効果】
【００１５】
以上にしてなる本発明の超純水プラズマ泡による加工・洗浄方法及びその装置は、全ての処理を従来の方法では最終工程の洗浄に用いるクリーンな超純水を用いるので、加工された表面の汚染が無い。それ故、従来の方法では必要であった最終工程の超純水を用いた洗浄の工程が不要となる。また、従来の方法では必要であった、エッチング剤としての有害物質も不要であり、処理後の溶液やガスの廃棄も不要である。本発明は究極に環境に優しく、効率的な方法であるといえる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、添付図面に示した実施形態に基づき、本発明を更に詳細に説明する。本実施形態では、加工について主に説明するが、洗浄も全く同様である。つまり、加工を伴わない洗浄はないと言ってもよく、緩やかな加工が洗浄に相当するのである。【００１７】
図１は、本発明に係る超純水プラズマ泡による加工・洗浄方法の概念図を示している。先ず、超純水プラズマ泡を発生させるには、超純水中に局部的に微細な気泡を発生させ、この気泡に向けて高周波の電磁波を継続的且つ集中的に照射する。ここで、微細な気泡を発生させる手段としては、超音波を照射することが最も簡便で効率的であるが、その他の局部加熱や減圧による手段も使用することができる。尚、高周波の電磁波の集中照射だけでも気泡が発生することも確認されている。そして、このようにして発生したプラズマ泡を、超純水中に配した被処理物の表面に供給して、該表面をプラズマとの相互作用で加工するのである。【００１８】
図１中の符号１は、高周波の電磁波を発生する電磁波発生装置、２は電磁波発生装置１に電磁的接続され超純水中に高周波の電磁波を照射するための電磁波プローブである。また、図１中符号３は、超音波を発生する超音波発生装置、４は超音波発生装置３に音響的に接続され超純水中に超音波を照射するための超音波発生ホーンである。そして、前記超音波発生ホーン４から超音波を局部的に照射して微細な気泡を発生させ、この気泡に向けて前記電磁波プローブ２から高周波の電磁波を継続的に照射して、気泡中にプラズマを発生させる。前記超音波発生ホーン４で発生した気泡中には、超純水の飽和蒸気圧に相当する水蒸気や超純水中に溶け込んでいる酸素等のガスが閉じ込められ、そして高周波の電磁波の照射によってプラズマ化するのである。ここで発生したプラズマ泡５では、ＯＨラジカルや、Ｈ原子、Ｏ原子が発生していることが確認されている。また、気泡中のプラズマが消滅しても、活性ラジカルがその寿命に応じて気泡中、あるいは液中に存在するので加工は進行する。尚、活性ラジカルは、表面エネルギーの高い泡と液の界面に多数存在すると推測され、プラズマ泡、あるいはプラズマ消滅後の気泡又は気泡消滅後の活性ラジカルを被処理物の表面に供給して加工する本発明の加工法は、極めて効率の良い合理的な加工法と言えるのである。【００１９】
前記電磁波発生装置１によって発生する電磁波の周波数は、水分子に最も吸収されやすい２．４５ＧＨｚを避ける必要があり、本実施形態では３ＭＨｚ〜１ＧＨｚの範囲を使用する。また、前記超音波発生装置３によって発生する超音波の振動数は、高くなればなるほど気泡のサイズは小さくなって好ましいが、実用的には１０ｋＨｚ〜３０ＭＨｚ程度の範囲を使用する。ちなみに、２０ｋＨｚの超音波ではμｍサイズの気泡が発生し、数十ＭＨｚの超音波ではｎｍサイズの気泡が発生する。気泡は小さいほど、加工精度が高くなり、また加工速度も速くなる。【００２０】
このようにして発生させたプラズマ泡５、あるいはプラズマ消滅後の気泡又は気泡消滅後の活性ラジカルを、被処理物６の表面７へ供給して加工するのである。前記プラズマ泡５、あるいはプラズマ消滅後の気泡又は気泡消滅後の活性ラジカルを被処理物６の表面７へ供給するには、超純水の流動を利用する。具体的には、前記プラズマ泡５が発生している領域に向けて、超純水中に超純水の噴射ノズル８を配置し、該噴射ノズル８から、前記プラズマ泡５に向けて超純水を噴射させて超純水の流動を発生させ、前記被処理物６の表面７に超純水とともにプラズマ泡５、あるいはプラズマ消滅後の気泡又は気泡消滅後の活性ラジカルを供給するのである。前記被処理物６の表面７に到達したプラズマ泡５は、該表面７にＯＨラジカルや、Ｈ原子、Ｏ原子を供給し、表面原子を揮発性若しくは水溶性物質に変えて除去するのである。尚、加工に供したプラズマ泡５、あるいはプラズマ消滅後の気泡又は気泡消滅後の活性ラジカルは、もはや不要であるので、集泡手段で集めてプロセス域外へ排出する適宜なプラズマ泡排出手段を設けることも好ましい。
【実施例１】
【００２１】
図２は、本発明の第１実施例の加工装置の概念図を示している。本加工装置Ａは、密閉可能な加工チャンバー１０内に超純水１１を満たし、該加工チャンバー１０の上面側から超純水１１中に延びたホルダー１２の下端に、平板状の被処理物１３を保持してその表面１４を水平とし、更に前記加工チャンバー１０の下面側から立ち上げた電磁波プローブ１５の先端を前記被処理物１３の表面１４の直下に配置している。また、前記加工チャンバー１０の上部には、該加工チャンバー１０内の気相部１６に連通するポート１７を設けている。尚、前記ポート１７から排気することにより、前記加工チャンバー１０内を減圧することができ、逆に前記ポート１７からガスを圧送することにより、前記加工チャンバー１０内を加圧することができる。図２中符号１８はプラズマ発生領域、１９はプラズマ泡を示している。【００２２】
本加工装置Ａで加工を試みた加工試料は、
（１）Ｓｉウェハ
ｐ型Ｓｉ（００１）
（２）Ａｕ蒸着ウェハ
ｐ型Ｓｉウェハの上にＣｒを１００ｎｍ蒸着し、その上にＡｕを５００ｎｍ程度蒸着
の２種類である。【００２３】
加工条件は、
液体：純水、
加工チャンバー内の圧力：２００ｈＰａ、
投入電力：２００Ｗ、
反射電力：１００Ｗ、
電磁波の周波数：２７．１２ＭＨｚ、
加工時間：３分間
である。【００２４】
上記加工条件でＳｉウェハとＡｕ蒸着ウェハを加工した面を、触針式粗さ計と位相シフト干渉顕微鏡を用いて調べた。位相シフト干渉顕微鏡で測定は、試料表面にＡｌを５００ｎｍ程度蒸着した後に行った。【００２５】
図３はＳｉウェハの加工面を位相シフト干渉顕微鏡で測定した結果であり、Ｓｉウェハは直径約４ｍｍの領域が最大深さ約４００ｎｍまで加工されていることが分かる。Ｓｉウェハの加工速度は、約１３０ｎｍ／分である。この加工速度は、プラズマエッチングと比較して十分に早い速度である。【００２６】
一方、図４はＡｕ蒸着ウェハの加工面を触針式粗さ計で測定した結果であり、Ａｕ蒸着ウェハは直径約２ｍｍの領域が最大深さ約２５０ｎｍまで加工されていることが分かる。Ａｕ蒸着ウェハの加工速度は、約８０ｎｍ／分である。ここで、Ａｕは非常に安定な物質であり、これが加工されることは非常に注目すべき点である。Ａｕは酸化還元電位が非常に高い物質と反応するとイオン化することが知られていることから、加工プロセス中に強力な酸化性物質が生成していると考えられる。
【実施例２】
【００２７】
図５は、本発明の第２実施例の加工装置の概念図を示している。本加工装置Ｂは、加工チャンバー２０の内部に超純水２１を満たし、該加工チャンバー２０の一側壁に超純水の供給口２２と設け、対向する他側壁に排出口２３を設け、前記供給口２２から超純水を連続的に供給しながら、前記排出口２３から排出することにより、超純水の流動を発生させることが特徴である。そして、前記加工チャンバー２０の下面側から電磁波プローブ２４を立ち上げてその先端を超純水の流動部に向けるとともに、上面側から超音波ホーン２５を超純水の流動部に向けて配している。プラズマ発生領域２６で発生したプラズマ泡２７は、超純水の流動に伴って下流側に設置されたホルダー２８に保持された被処理物２９の表面３０に供給される。ここで、前記被処理物２９の表面３０は、超純水の流動方向に対して傾斜させ、流動を妨げないようにしている。また、前記排出口２３は、不要なプラズマ泡２７と加工によって表面３０から除去された物質を排出するプラズマ泡排出手段となる。【００２８】
本加工装置Ｂで加工を試みた加工試料は、
（１）Ａｕ蒸着ウェハ
ｐ型Ｓｉ（００１）ウェハの上にＣｒを１００ｎｍ蒸着し、その上にＡｕを１００ｎｍ程度蒸着
の１種類である。【００２９】
加工条件は、
液体：超純水、
加工チャンバー内の液体流量：９．３Ｌ／分、
圧力：大気圧、
入射高周波電磁波：周波数２７．１２ＭＨｚ、投入電力：３５０Ｗ、反射電力：１５Ｗ、
入射超音波：２１．７ｋＨｚ、入力電力１５Ｗ、
加工時間：２、３、４、５、１０、３０分間
である。【００３０】
この加工装置Ｂを使用した加工において、電磁波と超音波の両方を照射して加工する場合と、電磁波のみ照射して加工する場合、超音波のみを照射して加工する場合について、加工試料の加工面を観察した写真であり、各加工時間毎の結果を示している。この表中のブランクは未確認である。【００３１】
この図７の結果から、電磁波と超音波を照射して液中プラズマを発生させて加工した場合（左列）、時間の経過とともにＡｕのめっき層が除去されてＣｒ面の露出面積が増大していることが分かる。それに対して、電磁波のみを照射してプラズマを発生させた場合（真中の列）には、５分間加工しても殆ど変化は見られない。更に、超音波だけを照射した場合には３０分間経っても変化が見られない。【００３２】
図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、加工時間２分、４分、１０分の場合の加工面を触針式粗さ計で測定した結果をそれぞれ示している。各測定結果の左側には加工試料の模式図を示してあり、触針式粗さ計での測定位置を矢印で示している。図７（ａ）は数十ｎｍの深さに加工され、図７（ｂ）は約５０ｎｍの深さに加工され、図７（ｃ）は約１００ｎｍの深さ（Ａｕめっき層の完全除去）に加工されていることを示している。【００３３】
図８は、前記加工装置Ａを用いて発生させた液中プラズマの発光スペクトル（圧力２００ｈＰａ）を示し、図９は前記加工装置Ｂを用いて大気開放下で発生させた発光スペクトルを示している。これらの結果、圧力が２００ｈＰａのときの発光スペクトルからＯＨラジカルとＨ原子が多く発生していることがわかる。計算機シミュレーションでは、ＯＨラジカルとＨ原子がＳｉに作用するとバックボンドの切断が生じることが予測されている。それに対して、大気開放時の発光スペクトルでは、Ｏ原子が多く観察され、Ｈ原子が少なくなっている。Ｏ原子は酸化につながる為、Ｓｉの加工が進行しない可能性が考えられる。今後、雰囲気を制御することで生成する活性種を選択し、加工特性を変化させることができると期待される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の加工原理を説明するための概念図である。
【図２】第１実施例の加工装置の概念断面図である。
【図３】図２の加工装置で加工したＳｉウェハの加工面を位相シフト干渉顕微鏡で測定した結果を示すグラフである。
【図４】図２の加工装置で加工したＡｕ蒸着ウェハの加工面を触針式粗さ計で測定した結果を示すグラフである。
【図５】第２実施例の加工装置の概念断面図である。
【図６】図５の加工装置を用いて加工したＡｕ蒸着ウェハの加工面の観察結果である。
【図７】加工時間２分、４分、１０分の場合の加工面を触針式粗さ計で測定した結果をそれぞれ示したグラフである。
【図８】図２の加工装置を用いて発生させた液中プラズマの発光スペクトル（圧力２００ｈＰａ）を示すグラフである。
【図９】図５の加工装置を用いて大気開放下で発生させた発光スペクトルを示すグラフである。
【符号の説明】
【００３５】
Ａ，Ｂ  加工装置
１  電磁波発生装置
２  電磁波プローブ
３  超音波発生装置
４  超音波発生ホーン
５  プラズマ泡
６  被処理物
７  表面
８  噴射ノズル
１０  加工チャンバー
１１  超純水
１２  ホルダー
１３  被処理物
１４  表面
１５  電磁波プローブ
１６  気相部
１７  ポート
１８  プラズマ発生領域
１９  プラズマ泡
２０  加工チャンバー
２１  超純水
２２  供給口
２３  排出口
２４  電磁波プローブ
２５  超音波ホーン
２６  プラズマ発生領域
２７  プラズマ泡
２８  ホルダー
２９  被処理物
３０  表面
【図１】
2007063987.tif 000003
【図２】
2007063987.tif 000004
【図３】
2007063987.tif 000005
【図４】
2007063987.tif 000006
【図５】
2007063987.tif 000007
【図６】
2007063987.tif 000008
【図７】
2007063987.tif 000009
【図８】
2007063987.tif 000010
【図９】
2007063987.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成19年10月1日(2007.10.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超純水中に少なくとも高周波の電磁波を継続的且つ集中的に照射してプラズマ泡を発生させ、該プラズマ泡、あるいはプラズマ消滅後の気泡又は気泡消滅後の液中に生成されたＯＨラジカル、Ｈ原子及びＯ原子からなる活性ラジカルを超純水中に配置した被処理物の表面に供給して加工又は洗浄することを特徴とする超純水プラズマ泡による加工・洗浄方法。
【請求項２】
超純水中に超音波を照射して微細な気泡を発生させるとともに、該気泡に向けて高周波の電磁波を継続的且つ集中的に照射して気泡中にプラズマを発生させ、該プラズマ泡、あるいはプラズマ消滅後の気泡又は気泡消滅後の液中に生成されたＯＨラジカル、Ｈ原子及びＯ原子からなる活性ラジカルを超純水中に配置した被処理物の表面に供給して加工又は洗浄する請求項１記載の超純水プラズマ泡による加工・洗浄方法。
【請求項３】
前記活性ラジカルを被処理物の表面に供給する手段として、超純水の流動を利用する請求項１又は２記載の超純水プラズマ泡による加工・洗浄方法。
【請求項４】
前記活性ラジカルを被処理物の表面に供給する手段が超純水の噴射ノズルであり、超純水中に配した前記噴射ノズルから、前記プラズマ泡に向けて超純水を噴射させて超純水の流動を発生させ、前記被処理物の表面にプラズマ泡、あるいはプラズマ消滅後の気泡又は気泡消滅後の液中に生成されたＯＨラジカル、Ｈ原子及びＯ原子からなる活性ラジカルを供給する請求項３記載の超純水プラズマ泡による加工・洗浄方法。
【請求項５】
加工チャンバー内に配した超純水中に、高周波の電磁波を継続的且つ集中的に照射してプラズマ泡を発生させる電磁波プローブと、被処理物を保持するホルダーとを配し、前記プラズマ泡、あるいはプラズマ消滅後の気泡又は気泡消滅後の液中に生成されたＯＨラジカル、Ｈ原子及びＯ原子からなる活性ラジカルを前記ホルダーに保持された被処理物の表面に供給するプラズマ泡供給手段を備えたことを特徴とする超純水プラズマ泡による加工・洗浄装置。
【請求項６】
加工チャンバー内に配した超純水中に、超音波を照射して微細な気泡を発生させる超音波発生ホーンと、高周波の電磁波を継続的且つ集中的に照射してプラズマ泡を発生させる電磁波プローブと、被処理物を保持するホルダーとを配し、前記プラズマ泡、あるいはプラズマ消滅後の気泡又は気泡消滅後の液中に生成されたＯＨラジカル、Ｈ原子及びＯ原子からなる活性ラジカルを前記ホルダーに保持された被処理物の表面に供給するプラズマ泡供給手段を備えたことを特徴とする超純水プラズマ泡による加工・洗浄装置。
【請求項７】
前記加工チャンバー内の圧力を調整するための圧力調整手段を備えた請求項５又は６記載の超純水プラズマ泡による加工・洗浄装置。
【請求項８】
前記加工チャンバー内にガスを供給するためのガス供給手段を備えた請求項５〜７何れかに記載の超純水プラズマ泡による加工・洗浄装置。
【請求項９】
前記被処理物の表面に供給され、表面の加工に供したプラズマ泡、あるいはプラズマ消滅後の気泡又は気泡消滅後の液中に生成された活性ラジカルを除去するプラズマ泡排出手段を備えた請求項５〜８何れか記載の超純水プラズマ泡による加工・洗浄装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
高圧力ノズルを陰極、被加工物を陽極として電圧を印加し、被加工物の表面近傍に高圧力ノズルから噴射した超純水の高速剪断流を発生させるとともに、超純水から生成された水酸化物イオンを被加工物表面に供給し、水酸化物イオンによる化学的溶出反応若しくは酸化反応によって被加工物の除去加工若しくは酸化被膜形成加工をする、超純水中の水酸化物イオンによる加工方法が提案されている。
特許文献１：特許第３６２４２３８号公報
特許文献２：特許第３６２４２３９号公報
特許文献３：特開平１０−５８２３６号公報
特許文献４：特許第３３１６４６１号公報
発明の開示
発明が解決しようとする課題
［０００６］
しかし、液体中でプラズマを発生させる技術自体が、本発明者らによって最近開発され技術であることから、これまでは液体中で発生させたプラズマを用いて、基材を加工したり、洗浄するといった発想はどこにも全くなかった。
［０００７］
そこで、本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、超純水中でプラズマを発生させ、このプラズマを利用して超清浄な環境下で被処理物の表面を加工し、あるいは洗浄することが可能な、全く新規な超純水プラズマ泡による加工・洗浄方法及びその装置を提供する点にある。
課題を解決するための手段
［０００８］
本発明は、金属又は半導体の被処理物を超精密に加工する手段として，不純物のない超純水を、液中プラズマを用いてミクロンあるいはナノサイズのプラズマ泡にして、超純水の流れを利用して被処理物に接触させ、超精密加工を行うものである。本加工では加工精度（加工後の被処理物の表面粗さ）は、超純水プラズマ泡のサイズに依存する。それ故、ナノサイズの超純水プラズマ泡を用いれば、ナノサイズの超精密加工が可能である。
［０００９］
本発明は、前述の課題解決のために、超純水中に少なくとも高周波の電磁波を継続的且つ集中的に照射してプラズマ泡を発生させ、該プラズマ泡、あるいはプラズマ消滅後の気泡又は気泡消滅後の液中に生成されたＯＨラジカル、Ｈ原子及びＯ原子からなる活性ラジカルを超純水中に配置した被処理物の表
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
面に供給して加工又は洗浄することを特徴とする超純水プラズマ泡による加工・洗浄方法を構成した（請求項１）。
［００１０］
また、本発明は、超純水中に超音波を照射して微細な気泡を発生させるとともに、該気泡に向けて高周波の電磁波を継続的且つ集中的に照射して気泡中にプラズマを発生させ、該プラズマ泡、あるいはプラズマ消滅後の気泡又は気泡消滅後の液中に生成されたＯＨラジカル、Ｈ原子及びＯ原子からなる活性ラジカルを超純水中に配置した被処理物の表面に供給して加工又は洗浄する超純水プラズマ泡による加工・洗浄方法を提供する（請求項２）。
［００１１］
ここで、前記活性ラジカルを被処理物の表面に供給する手段として、超純水の流動を利用すること（請求項３）、具体的には、前記活性ラジカルを被処理物の表面に供給する手段が超純水の噴射ノズルであり、超純水中に配した前記噴射ノズルから、前記プラズマ泡に向けて超純水を噴射させて超純水の流動を発生させ、前記被処理物の表面にプラズマ泡、あるいはプラズマ消滅後の気泡又は気泡消滅後の液中に生成されたＯＨラジカル、Ｈ原子及びＯ原子からなる活性ラジカルを供給することが好ましい（請求項４）。
［００１２］
また、本発明は、加工チャンバー内に配した超純水中に、高周波の電磁波を継続的且つ集中的に照射してプラズマ泡を発生させる電磁波プローブと、被処理物を保持するホルダーとを配し、前記プラズマ泡、あるいはプラズマ消滅後の気泡又は気泡消滅後の液中に生成されたＯＨラジカル、Ｈ原子及びＯ原子からなる活性ラジカルを前記ホルダーに保持された被処理物の表面に供給するプラズマ泡供給手段を備えた超純水プラズマ泡による加工・洗浄装置を構成した（請求項５）。
［００１３］
更に本発明は、加工チャンバー内に配した超純水中に、超音波を照射して微細な気泡を発生させる超音波発生ホーンと、高周波の電磁波を継続的且つ集中的に照射してプラズマ泡を発生させる電磁波プローブと、被処理物を保持するホルダーとを配し、前記プラズマ泡、あるいはプラズマ消滅後の気泡又は気泡消滅後の液中に生成されたＯＨラジカル、Ｈ原子及びＯ原子からなる活性ラジカルを前記ホルダーに保持された被処理物の表面に供給するプラズマ泡供給手段を備えた超純水プラズマ泡による加工・洗浄装置を構成した（請求項６）。
［００１４］
ここで、前記加工チャンバー内の圧力を調整するための圧力調整手段を備えること
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
（請求項７）、前記加工チャンバー内にガスを供給するためのガス供給手段を備えること（請求項８）が好ましく、更に前記被処理物の表面に供給され、表面の加工に供したプラズマ泡、あるいはプラズマ消滅後の気泡又は気泡消滅後の液中に生成された活性ラジカルを除去するプラズマ泡排出手段を備えさせることも好ましい（請求項９）。
発明の効果
［００１５］
以上にしてなる本発明の超純水プラズマ泡による加工・洗浄方法及びその装置は、全ての処理を従来の方法では最終工程の洗浄に用いるクリーンな超純水を用いるので、加工された表面の汚染が無い。それ故、従来の方法では必要であった最終工程の超純水を用いた洗浄の工程が不要となる。また、従来の方法では必要であった、エッチング剤としての有害物質も不要であり、処理後の溶液やガスの廃棄も不要である。本発明は究極に環境に優しく、効率的な方法であるといえる。
発明を実施するための最良の形態
［００１６］
次に、添付図面に示した実施形態に基づき、本発明を更に詳細に説明する。本実施形態では、加工について主に説明するが、洗浄も全く同様である。つまり、加工を伴わない洗浄はないと言ってもよく、緩やかな加工が洗浄に相当するのである。
［００１７］
図１は、本発明に係る超純水プラズマ泡による加工・洗浄方法の概念図を示している。先ず、超純水プラズマ泡を発生させるには、超純水中に局部的に微細な気泡を発生させ、この気泡に向けて高周波の電磁波を継続的且つ集中的に照射する。ここで、微細な気泡を発生させる手段としては、超音波を照射することが最も簡便で効率的であるが、その他の局部加熱や減圧による手段も使用することができる。尚、高周波の電磁波の集中照射だけでも気泡が発生することも確認されている。そして、このようにして発生したプラズマ泡を、超純水中に配した被処理物の表面に供給して、該表面をプラズマとの相互作用で加工するのである。
［００１８］
図１中の符号１は、高周波の電磁波を発生する電磁波発生装置、２は電磁波発生装置１に電磁的接続され超純水中に高周波の電磁波を照射するための電磁波プローブである。また、図１中符号３は、超音波を発生する超音波発生装置、４は超音波発生装置３に音響的に接続され超純水中に超音波を照射するための超音波発生ホーンである。そして、前記超音波発生ホーン４から超音波を局部的に照射して微細な
【国際調査報告】
2007063987.tif 000012
2007063987.tif 000013
2007063987.tif 000014
2007063987.tif 000015
2007063987.tif 000016
2007063987.tif 000017