(57)【要約】【課題】プラズマ発生部での腐食の発生を抑制し得、且つ、エッチャントと蒸気との反応を促進し得るプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】処理対象物５が内部に配置される処理室２と、水を気化させて第１のガスを生成する蒸気発生部３と、反応ガスをプラズマ化させて第２のガスを生成するプラズマ発生部４とを備え、常圧下でプラズマ処理を行うプラズマ処理装置１を用いる。蒸気発生部３は、ノズル１０を備え、ノズル１０を介して、処理対象物５へと第１のガスを送り出す。プラズマ発生部４は、ノズル２０を備え、ノズル２０を介して、処理対象物５へと第２のガスを送り出す。ノズル１０及びノズル２０は、処理室内２において処理対象物５に向けて突き出し、且つ、ノズル１０から送り出された第１のガスの流れ方向１８とノズル２０から送り出された第２のガスの流れ方向２５とが、一致するように、又は互いに交差する方向となるように設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
常圧下でプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
処理対象物が内部に配置される処理室と、水又は水酸基含有化合物を気化させて第１のガスを生成する蒸気発生部と、反応ガスをプラズマ化させて第２のガスを生成するプラズマ発生部とを備え、
前記蒸気発生部は、第１のノズルを備え、前記第１のノズルを介して、前記処理対象物へと前記第１のガスを送り出し、
前記プラズマ発生部は、第２のノズルを備え、前記第２のノズルを介して、前記処理対象物へと前記第２のガスを送り出し、
前記第１のノズル及び前記第２のノズルは、前記処理室吸引する内において前記処理対象物に向けて突き出し、且つ、前記第１のノズルから送り出された前記第１のガスの流れ方向と前記第２のノズルから送り出された前記第２のガスの流れ方向とが、一致するように、又は互いに交差する方向となるように設けられていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記処理対象物が基板であり、
前記第１のノズル及び前記第２のノズルは、前記第１のノズルから送り出された前記第１のガスの流れ方向と前記第２のノズルから送り出された前記第２のガスの流れ方向とが、前記基板の主面における法線に対して傾斜するように配置されている請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記第１のノズルの先端と前記処理対象物との距離、及び前記第２のノズルの先端と前記処理対象物との距離が、１ｍｍ〜５ｍｍに設定されている請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記処理室内の排ガスを吸引口から吸引して外部に排出する排気装置を更に備え、
前記排気装置の前記吸引口は、前記第１のノズル及び前記第２のノズルのいずれか一方又は両方と隣接するように配置されている請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記第１のガスに紫外線又はＸ線を照射する光線照射部を更に備えている請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記反応ガスが、フッ素系ハロゲンガスと、酸素ガスとを少なくとも含む請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記処理対象物を振動させる振動印加装置を更に備えている請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
常圧下でプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
処理対象物が内部に配置される処理室と、水又は水酸基含有化合物を気化させて第１のガスを生成し、前記第１のガスを供給口から前記処理対象物に向けて送り出す蒸気発生部と、反応ガスをプラズマ化させて第２のガスを生成し、前記第２のガスを供給口から前記処理対象物に向けて送り出すプラズマ発生部と、前記処理室内の排ガスを吸引口から吸引して外部に排出する排気装置とを備え、
前記排気装置の前記吸引口は、前記プラズマ発生部の供給口及び前記蒸気発生部の供給口のいずれか一方又は両方と隣接するように配置され、
前記排気装置は、前記蒸気発生部から送り出された前記第１のガスの流れ方光と前記プラズマ発生部から送り出された前記第２のガスの流れ方向とが一致するように、又は互いに交差する方向となるように、前記処理室内の排ガスを吸引することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記蒸気発生部が、前記第１のガスに、紫外線又はＸ線を照射する光線照射部を更に備えている請求項８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記反応ガスが、フッ素系ハロゲンガスと、酸素ガスとを少なくとも含む請求項８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記処理対象物を振動させる振動印加装置を更に備えている請求項８に記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、常圧プラズマを用いて生成した反応性ガスと、水又は水酸基含有化合物とを用いて処理対象物のドライエッチングやアッシング等を行うプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体素子や薄型ディスプレイの製造分野においては、常圧下でプラズマを発生させ、ドライエッチングやアッシングを行う常圧プラズマ処理装置が用いられている。例えば、常圧プラズマ処理装置によってドライエッチングを行う場合は、フッ素系のハロゲンガスと酸素ガスとの混合ガスがエッチングガスとして用いられる。フッ素系のハロゲンガスとしては、例えば、ＣＦ4ガスや、ＣＨＦ3ガス等が挙げられる。
【０００３】
更に、常圧プラズマ処理装置によってドライエッチングを行う場合は、上記のエッチングガスに加えて、水やアルコール（水酸基含有化合物）を気化させて得られた蒸気が用いられることがある（例えば、特許文献１及び２参照。）。この場合、水やアルコールの蒸気がフッ素系のエッチャント（エッチング種）と反応することにより、ＨＦが生成される。また、生成されたＨＦが更に水やアルコールと反応することにより、Ｆ-や、ＨＦ2-が生成される。この結果、ドライエッチングにおけるエッチングレートの向上が図られる。
【０００４】
また、特許文献１に開示された常圧プラズマ処理装置においては、水やアルコールの蒸気はエッチングガスと共にプラズマ発生部（プラズマ発生装置）に供給される。一方、特許文献２に開示された常圧プラズマ処理装置においては、プラズマ発生部にはエッチングガスのみが供給され、水やアルコールの蒸気は直接チャンバー内に供給される。
【特許文献１】特開２００５−１１８２７号公報（第１図）
【特許文献２】特開２０００−５８５０８号公報（第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された常圧プラズマ処理装置においては、水やアルコールの蒸気がプラズマ発生部に供給されるため、この蒸気によってプラズマ発生部が腐食してしまうという問題がある。
【０００６】
また、特許文献２に開示された常圧プラズマ処理装置では、上記の問題は生じないが、蒸気はチャンバーの壁面に設けられた供給口から供給されるため、プラズマ発生部で発生したエッチャントと蒸気との反応が促進され難いという問題がある。また、このため、特許文献２に開示された常圧プラズマ処理装置においては、エッチングレートや、エッチングレートの均一性が低下し易くなっている。
【０００７】
本発明の目的は、上記問題を解消し、プラズマ発生部での腐食の発生を抑制し得、且つ、エッチャントと蒸気との反応を促進し得るプラズマ処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明における第１のプラズマ処理装置は、常圧下でプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、処理対象物が内部に配置される処理室と、水又は水酸基含有化合物を気化させて第１のガスを生成する蒸気発生部と、反応ガスをプラズマ化させて第２のガスを生成するプラズマ発生部とを備え、前記蒸気発生部は、第１のノズルを備え、前記第１のノズルを介して、前記処理対象物へと前記第１のガスを送り出し、前記プラズマ発生部は、第２のノズルを備え、前記第２のノズルを介して、前記処理対象物へと前記第２のガスを送り出し、前記第１のノズル及び前記第２のノズルは、前記処理室内において前記処理対象物に向けて突き出し、且つ、前記第１のノズルから送り出された前記第１のガスの流れ方向と前記第２のノズルから送り出された前記第２のガスの流れ方向とが、一致するように、又は互いに交差する方向となるように設けられていることを特徴とする。
【０００９】
また、上記目的を達成するために本発明における第２のプラズマ処理装置は、常圧下でプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、処理対象物が内部に配置される処理室と、水又は水酸基含有化合物を気化させて第１のガスを生成し、前記第１のガスを供給口から前記処理対象物に向けて送り出す蒸気発生部と、反応ガスをプラズマ化させて第２のガスを生成し、前記第２のガスを供給口から前記処理対象物に向けて送り出すプラズマ発生部と、前記処理室内の排ガスを吸引口から吸引して外部に排出する排気装置とを備え、前記排気装置の前記吸引口は、前記プラズマ発生部の供給口及び前記蒸気発生部の供給口のいずれか一方又は両方と隣接するように配置され、前記排気装置は、前記蒸気発生部から送り出された前記第１のガスの流れ方光と前記プラズマ発生部から送り出された前記第２のガスの流れ方向とが一致するように、又は互いに交差する方向となるように、前記処理室内の排ガスを吸引することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
上記の特徴により、本発明のプラズマ処理装置によれば、プラズマ化された反応ガス（第２のガス）と蒸気（第１のガス）とを別々に処理室に供給する場合において、従来のプラズマ処理装置に比べて、第１のガスと第２のガスとの反応を促進させることができる。また、本発明のプラズマ処理装置では、プラズマ発生部に、水や水酸基含有化合物が供給されないため、プラズマ発生部の腐食を抑制することもできる。
【００１１】
この結果、本発明のプラズマ処理装置をエッチング装置に適用し場合は、プラズマ発生部の腐食を抑制しつつ、エッチングレートの低下や、エッチングレートの均一性の低下を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明における第１のプラズマ処理装置は、常圧下でプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、処理対象物が内部に配置される処理室と、水又は水酸基含有化合物を気化させて第１のガスを生成する蒸気発生部と、反応ガスをプラズマ化させて第２のガスを生成するプラズマ発生部とを備え、前記蒸気発生部は、第１のノズルを備え、前記第１のノズルを介して、前記処理対象物へと前記第１のガスを送り出し、前記プラズマ発生部は、第２のノズルを備え、前記第２のノズルを介して、前記処理対象物へと前記第２のガスを送り出し、前記第１のノズル及び前記第２のノズルは、前記処理室内において前記処理対象物に向けて突き出し、且つ、前記第１のノズルから送り出された前記第１のガスの流れ方向と前記第２のノズルから送り出された前記第２のガスの流れ方向とが、一致するように、又は互いに交差する方向となるように設けられていることを特徴とする。
【００１３】
上記本発明における第１のプラズマ処理装置においては、前記処理対象物が基板であり、前記第１のノズル及び前記第２のノズルは、前記第１のノズルから送り出された前記第１のガスの流れ方向と前記第２のノズルから送り出された前記第２のガスの流れ方向とが、前記基板の主面における法線に対して傾斜するように配置されていても良い。
【００１４】
また、上記本発明における第１のプラズマ処理装置においては、前記第１のノズルの先端と前記処理対象物との距離、及び前記第２のノズルの先端と前記処理対象物との距離が、１ｍｍ〜５ｍｍに設定されているのが好ましい。この場合は、第２のガスと第１のガスとの反応を更に促進させることができる。
【００１５】
更に、上記本発明における第１のプラズマ処理装置においては、前記処理室内の排ガスを吸引口から吸引して外部に排出する排気装置を更に備え、前記排気装置の前記吸引口は、前記第１のノズル及び前記第２のノズルのいずれか一方又は両方と隣接するように配置されているのが好ましい。この場合も、第１のガスと第２のガスとの反応を更に促進させることができる。
【００１６】
本発明における第２のプラズマ処理装置は、常圧下でプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、処理対象物が内部に配置される処理室と、水又は水酸基含有化合物を気化させて第１のガスを生成し、前記第１のガスを供給口から前記処理対象物に向けて送り出す蒸気発生部と、反応ガスをプラズマ化させて第２のガスを生成し、前記第２のガスを供給口から前記処理対象物に向けて送り出すプラズマ発生部と、前記処理室内の排ガスを吸引口から吸引して外部に排出する排気装置とを備え、前記排気装置の前記吸引口は、前記プラズマ発生部の供給口及び前記蒸気発生部の供給口のいずれか一方又は両方と隣接するように配置され、前記排気装置は、前記蒸気発生部から送り出された前記第１のガスの流れ方光と前記プラズマ発生部から送り出された前記第２のガスの流れ方向とが一致するように、又は互いに交差する方向となるように、前記処理室内の排ガスを吸引することを特徴とする。
【００１７】
また、上記本発明における第１のプラズマ処理装置及び第２のプラズマ処理装置は、前記第１のガスに紫外線又はＸ線を照射する光線照射部を更に備えているのが好ましい。この場合は、第１のガスの分子が励起されるため、この結果、第１のガスと第２のガスとの反応が一層促進される。
【００１８】
更に、上記本発明における第１のプラズマ処理装置及び第２のプラズマ処理装置は、前記処理対象物を振動させる振動印加装置を更に備えているのが好ましい。この場合は、第１のガスと第２のガスとを攪拌でき、両者を確実に混合できる。この結果、この場合においても、第１のガスと第２のガスとの反応は一層促進される。
【００１９】
上記本発明における第１のプラズマ処理装置及び第２のプラズマ処理装置においては、前記反応ガスとして、フッ素系ハロゲンガスと、酸素ガスとを少なくとも含む混合ガスを用いることができる。
【００２０】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装置について、図１〜図３を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装置の概略構成を示す構成図である。図２は、図１に示したプラズマ処理装置の処理対象物を示す平面図である。図３及び図４は、本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装置の他の例の概略構成を示す図である。なお、図１、図３及び図４において、処理室、蒸気発生部の一部及びプラズマ発生部の一部は断面で示している。また、図３及び図４において、図１で示された符号が付された部分は、図１中の当該符号が付された部分と同一の部分を示している。
【００２１】
図１に示すように、プラズマ処理装置１は、常圧下でプラズマ処理を行うプラズマ処理装置である。プラズマ処理装置は、処理対象物５が内部に配置される処理室（チャンバー）２と、水を気化させて第１のガス（水蒸気）を生成する蒸気発生部３と、反応ガスをプラズマ化させて第２のガスを生成するプラズマ発生部４とを備えている。また、蒸気発生部３は、ノズル１０を備え、ノズル１０を介して、処理対象物へと第１のガスを送り出す。プラズマ発生部４は、ノズル２０を備え、ノズル２０を介して、処理対象物５へと第２のガスを送り出す。
【００２２】
本実施の形態１においては、プラズマ処理装置１は、ドライエッチング装置である。また、図２にも示すように、本実施の形態１において、処理対象物５は、表面にシリコン膜が形成された矩形のガラス基板である。処理対象物５は、処理室２内に設置された架台８の上に、ヒータ７を介して載置されている。また、架台８は、移動可能に構成されているため、エッチング領域６は、架台８の移動により、処理対象物上を相対的に移動する。
【００２３】
また、本実施の形態１において、蒸気発生部３は、蒸気供給ダクト１１と、蒸気発生器１５とを備えている。蒸気発生器１５は、バーナー等の加熱器を備えており、水（Ｈ2Ｏ）が充填されたタンク１６から水を吸い上げ、これを気化して水蒸気を生成している。生成された水蒸気は、第１のガスとして、バルブ１４及びマスフローコントローラ１３を介して、蒸気供給ダクト１１に供給される。
【００２４】
蒸気供給ダクト１１は、筒状を呈しており、更に、その断面形状は、エッチング領域６の形状に対応して長方形状となっている。蒸気供給ダクト１１の一の側面には、蒸気発生器１５から送られてきた水蒸気の温度低下を抑制するため、ヒータ１２が取り付けられている。更に、蒸気供給ダクト１１は、ヒータ１２からの熱を効率良く水蒸気に伝達するため、ステンレス等の金属材料によって形成されている。蒸気発生器１５で生成された第１のガス（水蒸気）は、蒸気供給ダクト１１を通過する際に加熱され、その後、蒸気供給ダクト１１の下方側に取り付けられたノズル１０を介して、処理対象物５のエッチング領域６に送られる。
【００２５】
なお、本実施の形態１においては、蒸気発生部３は、水を気化して水蒸気を生成し、この水蒸気を第１のガスとして処理対象物５に送り出しているが、本実施の形態１はこれに限定されるものではない。本実施の形態１は、蒸気発生部３が、水の代わりに、水酸基含有化合物を気化させ、気化した水酸基含有化合物を第１のガスとして送り出す態様であっても良い。水酸基含有化合物としては、例えば、メタノールやエタノールといったアルコール等が挙げられる。
【００２６】
また、本実施の形態１において、プラズマ発生部４は、ノズル２０の他に、一対の誘電体２１ａ及び２１ｂと、一対の対向電極２１ａ及び２１ｂと、対向電極間にパルス電圧を印加するパルス電源２３とを備えている。誘電体２１ａ及び２１ｂは、それぞれ矩形の板状を呈しており、両者は互いに平行となるように配置されている。また、誘電体２１ａの対向面の裏面には対向電極２２ａが取り付けられ、誘電体２１ｂの対向面の裏面には対向電極２２ｂが取り付けられている。
【００２７】
更に、誘電体２１ａと誘電体２１ｂとの間には、上方から下方に向けて反応ガスが供給されている。本実施の形態１では、プラズマ処理装置１がドライエッチング装置であることから、反応ガスとしては、四フッ化炭素（ＣＦ4）ガスと酸素（Ｏ2）ガスとを含むエッチングガスが用いられている。なお、反応ガスとしては、四フッ化炭素（ＣＦ4）ガス以外のフッ素系ハロゲンガス、例えば、例えば、トリフルオルメタン（ＣＨＦ3）ガスと、酸素ガスとの混合ガスを用いることもできる。
【００２８】
反応ガスの供給は、Ｏ2ガスが充填されたボンベ２８と、ＣＦ4ガスが充填されたボンベ２９とを用いて行われている。各ボンベそれぞれには、バルブ２７とマスフローコントローラ２６とが接続されている。各ボンベに接続されたマスフローコントローラにより、ＣＦ4ガスとＯ2ガスとの混合比が調整される。
【００２９】
この構成により、パルス電源２９によって対向電極２２ａと対向電極２２ｂとの間に電圧を印加すると、誘電体２１ａと誘電体２１ｂとの間に電界が発生する。このとき、誘電体２１ａと誘電体２１ｂとの間にエッチングガス（反応ガス）が供給されると、プラズマ２４が発生し、エッチングガスがプラズマ化されて、第２のガスが生成される。
【００３０】
具体的には、ＣＦ4とＯ2とが、ガスプラズマ２４によって分解され、ＣＯＦ2、Ｆ2、Ｏ3が生成される。第２のガスは、ＣＯＦ2ガス、Ｆ2ガス、及びＯ3ガスを含む混合ガスである。このようにして得られた第２のガスは、誘電体２１ａ及び誘電体２１ｂの下端に取り付けられたノズル２０を介して、処理対象物５のエッチング領域６に送られる。
【００３１】
また、図１に示すように、ノズル１０及びノズル２０は、処理室内２において処理対象物５に向けて突き出すように設けられている。更に、ノズル１０及びノズル２０は、ノズル１０から送り出された第１のガスの流れ方向１８とノズル２０から送り出された第２のガスの流れ方向２５とが、互いに交差する方向となるように設けられている。
【００３２】
具体的には、本実施の形態１では、ノズル１０及びノズル２０は、処理対象物５となっている基板の主面の法線に対して傾斜するように配置されており、第１のガスの流れ方向１８と第２のガスの流れ方向２５とは、処理対象物５の基板表面の近傍で交差している。なお、ノズル１０から送り出された第１のガスの流れ方向２５とは、ノズル１０から送り出された第１のガスにおいて最も流速が速い方向をいう。同様に、ノズル２０から送り出された第２のガスの流れ方向２５とは、ノズル２０から送り出された第２のガスにおいて最も流速が速い方向をいう。
【００３３】
また、図１の例では、第１のガスの流れ方向１８と第２のガスの流れ方向２５とは、処理対象物５の基板面で交差しているが、本実施の形態１では、基板面の上方の位置や、処理対象物５や架台８が存在しない場合に基板面の下方の位置で交差する態様であっても良い。
【００３４】
このように、本実施形態１におけるプラズマ処理装置１においては、ノズル１０及びノズル２０によって、処理対象物５のエッチング領域６上で、第１のガスと第２のガスとが確実に混合される。この結果、第１のガスと第２のガスとの反応が促進され、十分な量のＦ-や、ＨＦ2-が生成されるので、エッチングレートの低下や、エッチングレートの均一性の低下が抑制される。また、第２のガスは、プラズマ発生部４に供給されないため、第２のガスによってプラズマ発生部４が腐食することもない。
【００３５】
また、本実施の形態１において、ノズル１０の先端と処理対象物５との距離Ｌ1、及びノズル２０の先端と処理対象物５との距離Ｌ2は、特に限定されるものではない。但し、第１のガスと第２のガスとの反応促進を図る点から、Ｌ1及びＬ2は、１ｍｍ〜５ｍｍに設定されているのが好ましい。
【００３６】
また、図１に示すように、プラズマ処理装置１は、排気装置１７を備えている。排気装置１７は、処理室２の壁面に設けられた吸引口９から、処理室２内で発生した排ガスを吸引し、吸引した排ガスを強制的に外部に排出する。本実施の形態１においては、第１のガスの流れと第２のガスの流れとを乱さないように、吸引口９は、ノズル１０及びノズル２０から離れた処理室２の内壁に設けられている。
【００３７】
また、本実施の形態１では、図３に示すように、架台８の上に、超音波振動装置１９を配置することもできる。図３の例によれば、超音波振動装置１９によって処理対象物５が振動するため、処理対象物５付近にある第１のガスと第２のガスも振動し、これらは攪拌される。この結果、図３の例によれば、第１のガスと第２のガスとの反応は、図１の例に比べてより一層促進される。
【００３８】
更に、本実施の形態１では、図４に示すように、ノズル１０及びノズル２０を傾斜させる代わりに、誘電体２１ａ及び２１ｂと、蒸気供給ダクト１１とを傾斜させても良い。図４の例においても、図１の例と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２におけるプラズマ処理装置について、図５及び図６を参照しながら説明する。図５は、本発明の実施の形態２におけるプラズマ処理装置の概略構成を示す構成図である。図６及び図７は、本発明の実施の形態２におけるプラズマ処理装置の他の例の概略構成を示す図である。図５〜図７において、処理室、蒸気発生部の一部及びプラズマ発生部の一部は断面で示している。また、図５〜図７において、図１で示された符号が付された部分は、図１中の当該符号が付された部分と同一の部分を示している。
【００４０】
図５に示す実施の形態２におけるプラズマ処理装置３０は、図１に示した実施の形態１におけるプラズマ処理装置１と以下の点で異なっている。以下に具体的に説明する。なお、以下に述べる相違点以外については、実施の形態２におけるプラズマ処理装置３０は、実施の形態１におけるプラズマ処理装置１と同様に構成されている。
【００４１】
図５に示すように、本実施の形態２では、プラズマ処理装置３０は、排気装置１７に接続された排気ダクト３１を備えている。排気ダクト３１の下方側の開口は、排気装置１７が排ガスを吸引するための吸引口９となっている。また、排気ダクト３１は、蒸気供給ダクト１１と同様に、筒状を呈し、その断面形状は長方形状となっている。
【００４２】
更に、排気ダクト３１は、一部が処理室２内に突き出し、吸引口９がノズル１０及びノズル２０の両方に隣接するように、蒸気発生部３とプラズマ発生部４との間に配置されている。具体的には、排気ダクト３１は、吸引口９とノズル１０との最短距離、及び吸引口９とノズル２０との最短距離が、例えば、１ｍｍ〜２０ｍｍとなるように配置されている。
【００４３】
このため、本実施の形態２において、排気装置１７が吸引口９を介して吸引を行うと、ノズル１０とノズル２０との間に負圧が生じ、ノズル１０から送り出された第１のガスの流れとノズル２０から送り出された第２のガスの流れとは、吸引口９に向かって屈曲する。そして、図５に示すように、第１のガスの流れ方向１８と第２のガスの流れ方向２５とは、エッチング領域６において、処理対象物５の基板面に平行な方向に近づくこととなる。また、このとき、両者は互いに略逆方向となる。この結果、本実施の形態２によれば、第１のガスと第２のガスとは、実施の形態１に比べ、より確実に混合されるため、両者の反応は一層促進されることとなる。
【００４４】
また、図２に示すように、本実施の形態２では、プラズマ処理装置３０は、ヒータ１２（図１参照）の代わりに、紫外線を照射する光線照射部３２を備えている。具体的には、光線照射部３２は、紫外線ランプ３２ａとリフレクタ３２ｂとを備えている。また、光線照射部３２は、蒸気供給ダクト１１の側面に沿って、照射方向を蒸気供給ダクト１１に向けた状態で配置されている。
【００４５】
また、本実施の形態２では、各光線照射部３２が照射した紫外線が、水蒸気に到達するようにするため、蒸気供給ダクト１１は、例えば、石英等の光透過性の材料によって形成されている。
【００４６】
このように、本実施の形態２においては、蒸気供給ダクト１１を通過する第１のガス（水蒸気）に向けて紫外線が照射されるため、第１のガスの分子は、蒸気供給ダクト１１を通過する際に、励起された状態となる。そして、分子が励起された状態の第１のガスが、処理対象物５に向けて送りだされる。従って、本実施の形態２によれば、このことによっても、実施の形態１に比べて、第１のガスと第２のガスとの反応が一層促進される。
【００４７】
また、本実施の形態２において、第１のガスは、実施の形態１と同様に水蒸気である。よって、紫外線ランプ３２ａは、水蒸気の分子結合エネルギー（１２０Ｋｃａｌ／ｍｏｌ）より、フォトン（光）エネルギーが大きな紫外線を照射できるものであるのが好ましい。
【００４８】
具体的には、このような紫外線ランプ３２ａとしては、放電管にアルゴン（Ａｒ）が封入された紫外線ランプ（２２８Ｋｃａｌ／ｍｏｌ）、クリプトン（Ｋｒ）が封入された紫外線ランプ（１９７Ｋｃａｌ／ｍｏｌ）、キセノン（Ｘｅ）が封入された紫外線ランプ（１６７Ｋｃａｌ／ｍｏｌ）が挙げられる。
【００４９】
また、上述した紫外線ランプを用いた場合、紫外線ランプ３２ａが照射する光の波長は、１２６ｎｍ〜１７２ｎｍとなる。これは、アルゴン（Ａｒ）が封入された紫外線ランプのフォトンエネルギ（２２８Ｋｃａｌ／ｍｏｌ）を波長換算して得られる波長が１２６ｎｍであり、キセノン（Ｘｅ）が封入された紫外線ランプのフォトンエネルギ（１６７Ｋｃａｌ／ｍｏｌ）を波長換算して得られる波長が１７２ｎｍであるからである。
【００５０】
また、本実施の形態２においては、図６に示すように、紫外線を照射する光線照射部３２（図５参照）の代わりに、Ｘ線を照射する光線照射部３３を用いることもできる。光線照射部３３は、Ｘ線照射装置であり、Ｘ線照射装置本体３３ａとＸ線照射部３３ｂとを備えている。Ｘ線照射部３３ｂは、蒸気供給ダクト１１の側面に沿って、照射方向を蒸気供給ダクト１１に向けた状態で配置されている。図６に示す態様とした場合も、図５に示した態様と同様に、第１のガスの分子を励起することができ、実施の形態１に比べて、第１のガスと第２のガスとの反応が一層促進される。
【００５１】
光線照射部３３の具体例としては、水蒸気の分子結合エネルギー（１２０Ｋｃａｌ／ｍｏｌ）から換算された波長が２３８ｎｍであることから、波長が２３８ｎｍ未満のいわゆる軟Ｘ線を照射可能なＸ線照射装置が挙げられる。また、軟Ｘ線の光エネルギーは、約５７０Ｋｃａｌ／ｍｏｌであり、水蒸気の分子結合エネルギー（１２０Ｋｃａｌ／ｍｏｌ）より大きくなっている。
【００５２】
また、本実施の形態２においては、図７に示すように、プラズマ処理装置３０は、蒸気発生部３及びプラズマ発生部４にノズル１０及び２０が設けられていない態様とすることもできる。本実施の形態２では、吸引口９は、蒸気発生部３の供給口３４とプラズマ発生部４の供給口３５とに隣接するため、吸引口９からの吸引のみによっても、第１のガスの流れ方向１８と、第２のガスの流れ方向２５とを、互いに交差する方向とすることができるからである。
【００５３】
但し、図７の例とする場合は、排気ダクト３１が処理室２内に突き出す量は、図５及び図６の例に比べて長くするのが好ましい。これにより、第１のガスの流れ方向１８と、第２のガスの流れ方向２５とを確実に交差させることができる。
【００５４】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３におけるプラズマ処理装置について、図８を参照しながら説明する。図８は、本発明の実施の形態３におけるプラズマ処理装置の概略構成を示す構成図である。図９は、本発明の実施の形態３におけるプラズマ処理装置の他の例の概略構成を示す図である。図８及び図９において、処理室、蒸気発生部の一部及びプラズマ発生部の一部は断面で示している。また、図８及び図９において、図１で示された符号が付された部分は、図１中の当該符号が付された部分と同一の部分を示している。
【００５５】
図８に示す実施の形態３におけるプラズマ処理装置４０は、図５に示した実施の形態２におけるプラズマ処理装置３０と以下の点で異なっている。以下に具体的に説明する。なお、以下に述べる相違点以外については、実施の形態３におけるプラズマ処理装置４０は、実施の形態２におけるプラズマ処理装置３０と同様に構成されている。
【００５６】
図８に示すように、本実施の形態３では、蒸気発生部３、プラズマ発生部４、及び排気ダクト３１は、蒸気発生部３のノズル１０が、プラズマ発生部４のノズル２０と吸引口９との間に位置するように配置されている。言い換えると、処理対象物５上において、ノズル２０、ノズル１０及び吸引口９は、この順に一列に並んでおり、吸引口９はノズル１０にのみ隣接している。
【００５７】
具体的には、排気ダクト３１は、吸引口９とノズル１０との最短距離が吸引口９とノズル２０との最短距離より短く、更に、これらの最短距離が１ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内に収まるように配置されている。また、ノズル１０及びノズル２０は、吸引口９に向けて傾斜した状態で配置されているが、ノズル２０の傾斜角はノズル１０の傾斜角よりも大きくなっている。
【００５８】
このような構成により、本実施の形態３においては、排気装置１７による吸引により、第１のガスの流れ方向１８と第２のガスの流れ方向２５とは、エッチング領域６において一致した方向となる。つまり、本実施の形態３では、蒸気発生部３から送り出された第１のガス（水蒸気）に、プラズマ発生部４から送り出された第２のガスの流れが重ね合わされる。この結果、本実施の形態３においても、実施の形態１及び２と同様に、第１のガスと第２のガスとは確実に混合される。よって、第１のガスと第２のガスとの反応が促進され、十分な量のＦ-や、ＨＦ2-が生成されるので、エッチングレートの低下や、エッチングレートの均一性の低下が抑制される。
【００５９】
なお、図８では、吸引口９がノズル１０に隣接している例を示しているが、本実施の形態３は、この例に限定されるものではない。本実施の形態３は、例えば、プラズマ発生部４のノズル２０が、蒸気発生部３のノズル１０と吸引口９との間に位置しており、吸引口９がノズル２０のみに隣接する態様であっても良い。また、本実施の形態３においても、蒸気供給ダクト１１に、ヒータや光線照射部を配置することができる。
【００６０】
また、本実施の形態３においても、図９に示すように、実施の形態２において図７に示した例と同様に、プラズマ処理装置４０は、蒸気発生部３及びプラズマ発生部４にノズル１０及び２０が設けられていない態様とすることもできる。本実施の形態３では、吸引口９が蒸気発生部３の供給口３４に隣接し、供給口３４がプラズマ発生部４の供給口３５に隣接するため、吸引口９からの吸引のみによって、第１のガスの流れ方向１８と、第２のガスの流れ方向２５とを一致させることができるからである。
【００６１】
但し、図９の例とする場合は、実施の形態２において図７に示した例と同様に、排気ダクト３１が処理室２内に突き出す量は、図８の例に比べて長くするのが好ましい。これにより、第１のガスの流れ方向１８と、第２のガスの流れ方向２５とを確実に一致させることができる。
【００６２】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態３におけるプラズマ処理装置について、図１０を参照しながら説明する。図１０は、本発明の実施の形態４におけるプラズマ処理装置の概略構成を示す構成図である。図１０において、処理室、蒸気発生部の一部及びプラズマ発生部の一部は断面で示している。また、図１０において、図１で示された符号が付された部分は、図１中の当該符号が付された部分と同一の部分を示している。
【００６３】
図１０に示す実施の形態４におけるプラズマ処理装置５０は、図１に示した実施の形態１におけるプラズマ処理装置１と以下の点で異なっている。以下に具体的に説明する。なお、以下に述べる相違点以外については、実施の形態４におけるプラズマ処理装置５０は、実施の形態１におけるプラズマ処理装置１と同様に構成されている。
【００６４】
図１０に示すように、本実施の形態４では、蒸気発生部３は、二つの蒸気供給ダクト５１及び５２を備えている。また、蒸気供給ダクト５１と蒸気供給ダクト５２とは、両者の間に誘電体２１ａ及び２１ｂが位置するように配置されている。更に、蒸気供給ダクト５１のノズル５３と蒸気供給ダクト５２のノズル５４とは、互いに対向するように取り付けられている。
【００６５】
また、プラズマ発生部４のノズル２０は、ノズル２０から送り出される第２のガスの流れ方向２５が処理対象物５の法線に平行となるように設けられている。一方、蒸気供給ダクト５１のノズル５３と、蒸気供給ダクト５２のノズル５４とは、それらから送り出された第１のガスの流れ方向１８が、処理対象物５の法線に対して傾斜し、そして第２のガスの流れ方向２５に交差するように設けられている。
【００６６】
このように、本実施の形態４においても、実施の形態１と同様に、第１のガスの流れ方向１８と第２のガスの流れ方向２５とは互いに交差する。また、本実施の形態４においては、第１のガスは二方向から処理対象物５へと送り出されており、これにより、第１のガスの分子と第２のガスの分子とが衝突し易くなっている。このため、本実施の形態４によれば、第１のガスと第２のガスとは、実施の形態１に比べ、より確実に混合されるため、両者の反応は一層促進されることとなる。
【００６７】
なお、蒸気発生器１５は、蒸気供給ダクト５１及び５２の両方に第１のガス（水蒸気）を供給している。但し、本実施の形態４は、蒸気供給ダクト毎に蒸気発生器１５が備えられた態様であっても良い。
【００６８】
実施の形態１〜実施の形態４は、本発明のプラズマ処理装置がドライエッチング装置である例について説明しているが、本発明のプラズマ処理装置はドライエッチング装置に限定されるものではない。本発明のプラズマ処理装置は、例えば、アッシング装置であっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明のプラズマ処理装置は、例えば、表示装置を構成するアクティブマトリクス基板の製造や、半導体装置の製造に用いることができる。本発明のプラズマ処理装置は、産業上の利用可能性を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装置の概略構成を示す構成図である。
【図２】図２は、図１に示したプラズマ処理装置の処理対象物を示す平面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装置の他の例の概略構成を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装置の他の例の概略構成を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態２におけるプラズマ処理装置の概略構成を示す構成図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態２におけるプラズマ処理装置の他の例の概略構成を示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態２におけるプラズマ処理装置の他の例の概略構成を示す図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態３におけるプラズマ処理装置の概略構成を示す構成図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態３におけるプラズマ処理装置の他の例の概略構成を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態４におけるプラズマ処理装置の概略構成を示す構成図である。
【符号の説明】
【００７１】
１、３０  プラズマ処理装置
２  処理室
３  蒸気発生部
４  プラズマ発生部
５  処理対象物
６  エッチング領域
７、１２  ヒータ
８  架台
９  吸引口
１０、５３、５４  蒸気発生部のノズル
１１、５１、５２  蒸気供給ダクト
１３、２６  マスフローコントローラ
１４、２７  バルブ
１５  蒸気発生器
１６  タンク
１７  排気装置
１８  第１のガス（水蒸気）の流れ方向
１９  超音波振動装置
２０  プラズマ発生部のノズル
２１ａ、２１ｂ  誘電体
２２ａ、２２ｂ  対向電極
２３  パルス電源
２４  プラズマ
２５  第２のガス（プラズマ化されたエッチングガス）の流れ方向
２８  Ｏ2ガスが充填されたボンベ
２９  ＣＦ4ガスが充填されたボンベ
３１  排気ダクト
３２  紫外線を照射する光線照射部
３２ａ  紫外線ランプ
３２ｂ  リフレクタ
３３  Ｘ線を照射する光線照射部
３３ａ  Ｘ線照射装置本体
３３ｂ  Ｘ線照射部
３４  蒸気発生部の供給口
３５  プラズマ発生部の供給口
【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】
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【図９】
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【図１０】
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