(57)【要約】【課題】プラズマエッチングにおいて反応ガスのＨＦ濃度を高め、エッチングレートを向上させる。【解決手段】フッ素含有原料とＨ２Ｏ又はＯＨ基含有化合物とを含む原料ガスを大気圧近傍の生成部５のプラズマ空間５ｂに通し、ＨＦとＣＯＦ２又はＦ２とを含む反応ガスを生成する。反応ガスを輸送路１０で被処理物９の配置部２へ輸送し、エッチングを行なう。輸送工程中に反応ガスを凝縮部７で凝縮させて凝縮体を得、その後凝縮体を気化部８で気化させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ素含有原料とＨ２Ｏ又はＯＨ基含有化合物とを含む原料ガスを大気圧近傍のプラズマ空間に通し、ＨＦとＣＯＦ２又はＦ２とを含む反応ガスを生成する生成工程と、
前記反応ガスを前記プラズマ空間から被処理物の配置部へ輸送する輸送工程と、
前記反応ガスを前記被処理物に接触させ、前記被処理物のエッチングを行なうエッチング工程と、を実行し、
前記輸送工程中に前記反応ガスを凝縮させて凝縮体を得、その後前記凝縮体を気化させることを特徴とするエッチング方法。
【請求項２】
前記反応ガスを冷却することにより前記凝縮を行なうことを特徴とする請求項１に記載のエッチング方法。
【請求項３】
前記冷却の途中で前記凝縮体のＨＦ濃度が共沸濃度を越えることを特徴とする請求項２に記載のエッチング方法。
【請求項４】
前記凝縮体を加熱することにより前記気化を行なうことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のエッチング方法。
【請求項５】
前記輸送工程中に前記凝縮と前記気化を反復し、最終的には前記気化を行なうことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のエッチング方法。
【請求項６】
前記フッ素含有原料が、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、ＣＨＦ３、ＣＨ３Ｆ、ＣＨ２Ｆ２、ＳＦ６からなる群から選択される少なくとも１つであることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のエッチング方法。
【請求項７】
ＨＦとＣＯＦ２又はＦ２とを含む反応ガスを被処理物に接触させ、前記被処理物をエッチングする装置であって、
フッ素含有原料とＨ２Ｏ又はＯＨ基含有化合物とを含む原料ガスを大気圧近傍下でプラズマ化し、前記反応ガスを生成する生成部と、
前記生成部から離れて前記被処理物を配置する配置部と、
前記反応ガスを前記生成部から前記配置部へ輸送する輸送路と、
前記輸送路の途中に設けられ、前記反応ガスを凝縮させて凝縮体を得る凝縮部と、
前記輸送路の前記凝縮部の下流側に設けられ、前記凝縮体を気化させる気化部と、
を備えたことを特徴とするエッチング装置。
【請求項８】
前記輸送路を構成する輸送管を冷却する冷却部を備え、この冷却部の一部又は全部が前記凝縮部となっていることを特徴とする請求項７に記載のエッチング装置。
【請求項９】
前記冷却部内の輸送管の流路断面積が、前記内壁に結露した前記凝縮体が当該輸送管内を閉塞可能な大きさであることを特徴とする請求項８に記載のエッチング装置。
【請求項１０】
前記冷却部内の前記輸送管の長さが、前記凝縮体のＨＦ濃度が前記冷却部内の前記輸送管の途中で共沸濃度を越える大きさであることを特徴とする請求項８又は９に記載のエッチング装置。
【請求項１１】
前記冷却部内では前記輸送路を構成する輸送管が上下に延び、前記生成部と前記冷却部との間の輸送路が前記冷却部内の輸送管の上端部に連なり、前記冷却部内の輸送管の下端部から前記冷却部より下流側の輸送路が前記配置部へ延びていることを特徴とする請求項８〜１０の何れかに記載のエッチング装置。
【請求項１２】
前記冷却部が、前記輸送管を収容する冷却容器を有し、この冷却容器の内周面と前記輸送管の外周面との間に冷媒が通され、前記冷却容器と、前記輸送管の前記冷却容器に収容された部分と、前記冷媒とが透明であることを特徴とする請求項８〜１１の何れかに記載のエッチング装置。
【請求項１３】
前記冷却部内では前記輸送路が複数に分岐していることを特徴とする請求項８〜１２の何れかに記載のエッチング装置。
【請求項１４】
前記複数に分岐した輸送路の各々に、コンダクタンスを小さくする絞り部を設けたことを特徴とする請求項１３に記載のエッチング装置
【請求項１５】
前記気化部が、前記凝縮体を加熱する加熱部を含むことを特徴とする請求項７〜１４の何れかに記載のエッチング装置。
【請求項１６】
前記輸送路の下流端の近傍に前記反応ガスを溜めるガス溜め室を介在させたことを特徴とする請求項７〜１５の何れかに記載のエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被処理物に反応ガスを吹き付け、エッチングを行なう方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１では、大気圧下でフッ素含有ガス（ＣＦ４，ＳＦ６，ＣＨＦ３等）にプラズマを照射し、ＨＦ、ＣＯＦ２、Ｆ２などを含む反応ガスを生成し、この反応ガスを輸送して被処理物に吹き付けエッチングを行っている。エッチングの不均一性を防止するため、輸送管にヒータを設けて加熱している。被処理物の表面には水を付着させ、ＣＯＦ２やＦ２を水と反応させてＨＦに変えている。水に代えてアルコールを用いてもよい。
【特許文献１】特開２０００−５８５０８号公報（請求項１、段落００１４、００１６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
被処理物の表面に水やアルコールを付着させる際、付着状態が不均一であるとエッチングの仕上がりが悪くなる。しかし、均一に付着させることは被処理物の表面状態により困難な場合もある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、プラズマにより生成した反応ガス中のＣＯＦ２又はＦ２を処理品質を損なうことなくＨＦ化し、反応ガスの最終的なＨＦ濃度を高め、エッチングレートを向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため、本発明に係るエッチング方法は、フッ素含有原料とＨ２Ｏ又はＯＨ基含有化合物（例えばアルコール）とを含む原料ガスを大気圧近傍のプラズマ空間に通し、ＨＦとＣＯＦ２又はＦ２とを含む反応ガスを生成する生成工程と、
前記反応ガスを前記プラズマ空間から被処理物の配置部へ輸送する輸送工程と、
前記反応ガスを前記被処理物に接触させ、前記被処理物のエッチングを行なうエッチング工程と、を実行し、
前記輸送工程中に前記反応ガスを凝縮させて凝縮体を得、その後前記凝縮体を気化させることを特徴とする。
この特徴構成によれば、輸送工程においてフッ化水素酸等の凝縮体が生成される。この凝縮体に反応ガス中のＣＯＦ２又はＦ２が溶けてＨＦ化し、凝縮体中のＨＦ濃度が高まる。その後、この凝縮体を気化させることで高ＨＦ濃度の反応ガスを得ることができる。これにより、処理品質を損なうのを防止でき、かつエッチングレートを高めることができる。
【０００５】
前記反応ガスを冷却することにより前記凝縮を行なうことが好ましい。
これにより、反応ガスを確実に凝縮させて凝縮体を確実に得ることができる。
【０００６】
前記冷却の途中で前記凝縮体のＨＦ濃度が共沸濃度を越えることが好ましい。
これにより、冷却の途中（凝縮体のＨＦ濃度が共沸濃度に達する）までは凝縮体が成長するようにできる。この間、反応ガス中のＣＯＦ２又はＦ２が凝縮体に溶けてＨＦ化し、凝縮体のＨＦ濃度が漸次高まる。やがて、凝縮体のＨＦ濃度が共沸濃度に達する。したがって、それ以降、凝縮体の気化が優勢になり、反応ガスのＨＦ濃度が漸次高まるようにすることができる。
【０００７】
前記凝縮体を加熱することにより前記気化を行なうことが好ましい。
これにより、凝縮体を確実に気化させることができる。
【０００８】
前記輸送工程中に前記凝縮と前記気化を反復し、最終的には前記気化を行なうことが好ましい。
これにより、反応ガス中のＣＯＦ２又はＦ２を十分にＨＦ化でき、ＨＦ濃度を十分に高めることができる。最終的に気化を行なうことで反応ガスを確実にガスの状態で被処理物に供給でき、処理品質を十分に確保できる。
【０００９】
前記フッ素含有原料が、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、ＣＨＦ３、ＣＨ３Ｆ、ＣＨ２Ｆ２、ＳＦ６からなる群から選択される少なくとも１つであることが好ましい。
これにより、ＨＦとＣＯＦ２又はＦ２とを含む反応ガスを確実に生成できる。なお、反応ガスには、Ｈ２Ｏ又はＯＨ基含有化合物を含む原料ガス成分も多少含まれている。輸送工程中、このＨ２Ｏ又はＯＨ基含有化合物とＨＦとによりフッ化水素酸等の凝縮体が生成される。
【００１０】
本発明に係るエッチング装置は、ＨＦとＣＯＦ２又はＦ２とを含む反応ガスを被処理物に接触させ、前記被処理物をエッチングする装置であって、
フッ素含有原料とＨ２Ｏ又はＯＨ基含有化合物（例えばアルコール）とを含む原料ガスを大気圧近傍下でプラズマ化し、前記反応ガスを生成する生成部と、
前記生成部から離れて前記被処理物を配置する配置部と、
前記反応ガスを前記生成部から前記配置部へ輸送する輸送路と、
前記輸送路の途中に設けられ、前記反応ガスを凝縮させて凝縮体を得る凝縮部と、
前記輸送路の前記凝縮部の下流側に設けられ、前記凝縮体を気化させる気化部と、
を備えたことを特徴とする。
この特徴構成によれば、輸送路の途中の凝縮部で反応ガスが凝縮され、フッ化水素酸等の凝縮体が生成される。この凝縮体に反応ガス中のＣＯＦ２又はＦ２が溶けてＨＦ化し、凝縮体中のＨＦ濃度が高まる。その後、気化部で凝縮体が気化される。これにより、高ＨＦ濃度の反応ガスを得ることができる。この結果、処理品質を損なうのを防止でき、かつエッチングレートを高めることができる。
【００１１】
前記輸送路を構成する輸送管を冷却する冷却部を備え、この冷却部の一部又は全部が前記凝縮部となっていることが好ましい。
これにより、反応ガスを確実に凝縮させて凝縮体を確実に得ることができる。
【００１２】
前記冷却部内の輸送管の流路断面積が、前記内壁に結露した前記凝縮体が当該輸送管内を閉塞可能な大きさであることが好ましい。
凝縮体が輸送管を閉塞すると、その上流側の反応ガスにより凝縮体が押し動かされる。したがって、凝縮体を輸送路の下流側へ確実に移動させることができる。加えて、凝縮体に反応ガスが確実に接触するようにできる。したがって、反応ガス中のＣＯＦ２又はＦ２が凝縮体に確実に溶け込むようにでき、十分にＨＦ化させることができる。この結果、最終的な反応ガスのＨＦ濃度を十分に高めることができる。
【００１３】
前記冷却部内の前記輸送管の長さが、前記凝縮体のＨＦ濃度が前記冷却部内の前記輸送管の途中で共沸濃度を越える大きさであることが好ましい。
これによって、冷却部内の輸送管の途中までは凝縮体が成長するようにできる。この間、反応ガス中のＣＯＦ２又はＦ２が凝縮体に溶けてＨＦ化し、凝縮体のＨＦ濃度が漸次高まる。やがて、冷却部内の輸送管の途中で凝縮体のＨＦ濃度が共沸濃度に達する。したがって、当該箇所より下流側の輸送管内では、凝縮体の気化が優勢になり、反応ガスのＨＦ濃度が漸次高まるようにすることができる。
【００１４】
前記冷却部内では前記輸送路を構成する輸送管が上下に延び、前記生成部と前記冷却部との間の輸送路が前記冷却部内の輸送管の上端部に連なり、前記冷却部内の輸送管の下端部から前記冷却部より下流側の輸送路が前記配置部へ延びていることが好ましい。
これによって、冷却部内の輸送管の内壁に結露した凝縮体が反応ガスの流体圧力だけでなく、重力によっても輸送路の下流側へ移動していくようにすることができる。
【００１５】
前記冷却部が、前記輸送管を収容する冷却容器を有し、この冷却容器の内周面と前記輸送管の外周面との間に冷媒が通され、前記冷却容器と、前記輸送管の前記冷却容器に収容された部分と、前記冷媒とが透明であることが好ましい。
これによって、冷却部の輸送管内の凝縮状態及び気化状態を目視で確認することができる。
【００１６】
前記冷却部内では前記輸送路が複数の分岐輸送路に分岐していることが好ましい。すなわち、前記冷却部内の前記輸送路を構成する輸送管が複数設けられていることが好ましい。
これにより、反応ガスが複数の輸送管（分岐輸送路）に分流される。したがって、個々の輸送管（分岐輸送路）の流路断面積を小さくできる。よって、凝縮体が輸送管内を閉塞しやすくでき、この結果、上述したように最終的な反応ガスのＨＦ濃度を十分に高めることができる。
【００１７】
前記複数に分岐した輸送路（前記輸送管を含む分岐輸送路）の各々に、コンダクタンスを小さくする絞り部を設けるのが好ましい。
これにより、冷却部内の複数の輸送管（分岐輸送路）のうち一部の輸送管（分岐輸送路）の内部が凝縮体で閉塞され、その輸送管（分岐輸送路）の流路抵抗が上昇しても、反応ガスが、閉塞されていない輸送管（分岐輸送路）に優先的に流れるのを抑制ないし防止することができる。
前記絞り部による流路抵抗は、前記凝縮体によって閉塞された場合に生じる流路抵抗より大きくすることが好ましい。これにより、一部の輸送管（分岐輸送路）が閉塞されても、反応ガスが複数の輸送管（分岐輸送路）にほぼ均等に流れるようにすることができる。
絞り部は、冷却部の上流側の部分ないしは分岐輸送路の上流側の部分に設けることが望ましい。これにより、絞り部で凝縮体が発生したり、上流側で形成された凝縮体が絞り部へ流れ込んできたりするのを防止でき、ガスより遥かに大きな粘性を有する凝縮体によって、その輸送管（分岐輸送路）が完全に詰まってしまうのを防止できる。
【００１８】
前記気化部が、前記凝縮体を加熱する加熱部を含むことが好ましい。
これにより、凝縮体を確実に気化させることができる。
【００１９】
前記輸送路の下流端の近傍に前記反応ガスを溜めるガス溜め室を介在させたことが好ましい。
これにより、配置部に供給される反応ガスのＨＦ濃度を一定にすることができ、処理品質を確実に確保できる。
【００２０】
ここで、大気圧近傍（略常圧）とは、１．０１３×１０4〜５０．６６３×１０4Ｐａの範囲を言い、圧力調整の容易化や装置構成の簡便化を考慮すると、１．３３３×１０4〜１０．６６４×１０4Ｐａ（１００〜８００Ｔｏｒｒ）が好ましく、９．３３１×１０4〜１０．３９７×１０4Ｐａ（７００〜７８０Ｔｏｒｒ）がより好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、プラズマにより生成した反応ガス中のＣＯＦ２又はＦ２を処理品質を損なうことなくＨＦ化でき、反応ガスの最終的なＨＦ濃度を高めることができ、その結果、エッチングレートを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の第１実施形態を説明する。
図１に示すように、この実施形態の被処理物９は例えば液晶ディスプレイ用のガラス基板である。基板９の表面に酸化シリコンの膜９ａが形成されている。この酸化シリコン膜９ａがエッチングの対象となる。
【００２３】
エッチング装置１は、被処理物配置部２と、反応ガス供給系３とを備えている。配置部２は、ステージで構成され、その上面に、被処理物９が配置されている。
配置部２は、ステージに限定されるものではなく、ローラコンベア等で構成されていてもよい。
【００２４】
反応ガス供給系３は、原料ガス供給源４と、反応ガス生成部５と、ノズルヘッド６とを有している。
原料ガス供給源４の原料ガスは、フッ素含有原料とＨ２Ｏとを含み、好ましくはキャリアガスを更に含む。フッ素含有原料は、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、ＣＨＦ３、ＣＨ３Ｆ、ＣＨ２Ｆ２、ＳＦ６からなる群から選択され、これら化合物の１つに限られず、２以上の混合物でもよい。ここでは、フッ素含有原料としてＣＦ４が用いられている。キャリアガスとしては例えばＡｒやＮ２が用いられる。ここでは、キャリアガスとしてＡｒを用いている。Ａｒを用いることにより、後述するプラズマの生成が容易になる。原料ガスの成分比は、例えばＡｒ：ＣＦ４：Ｈ２Ｏ＝０．９：０．１：０．０３である。勿論、この成分比は例示であって適宜変更してもよい。
【００２５】
原料ガス供給源４から原料供給路４ａが延びている。供給路４ａは、図示しないヒータによって４０℃程度に加温されている。これは、供給路４ａを通る原料ガス中の約３％のＨ２Ｏが結露しないようにするためである。供給路４ａは、反応ガス生成部５に連なっている。
【００２６】
反応ガス生成部５は、一対の電極５ａを有している。詳細な図示は省略するが、これら電極５ａの一方は電源に接続され、他方は電気的に接地されている。電源からの電圧供給により電極５ａ間に電界が印加され、大気圧近傍下でプラズマ放電が生成される。これにより、電極５ａ間が大気圧近傍のプラズマ空間５ｂとなる。
【００２７】
ノズルヘッド６は、配置部２と対向するように配置されている。ノズルヘッド６の配置部２を向く面に、吹出し口６ａと吸込み口６ｂが形成されている。
【００２８】
吸込み口６ｂには吸引ポンプや排ガス処理設備等を含む排気手段（図示せず）が接続されている。
【００２９】
図示は省略するが、ノズルヘッド６と配置部２の何れか一方には移動手段が接続され、互いに相対移動されるようになっている。移動方向は、吹出し口６ａと吸込み口６ｂの離間方向と一致している。
【００３０】
反応ガス生成部５ひいてはプラズマ空間５ｂと、ノズルヘッド６及び被処理物配置部２とは、互いに離間されている。プラズマ空間５ｂとノズルヘッド６の吹出し口６ａとが、輸送路１０で結ばれている。
【００３１】
輸送路１０の中間部には、熱交換器からなる冷却部２０が設けられている。輸送路１０は、冷却部２０の内部の入口近くで複数の分岐輸送路１８に分岐し、出口近くで合流している。冷却部２０にはチラー２２が付設されている。冷却部２０とチラー２２との間を冷媒が循環される。冷媒として例えば水が用いられている。
【００３２】
図２は、冷却部２０の具体構造を示したものである。冷却部２０は、上下方向（鉛直）に延びる筒状の冷却容器２１を有している。冷却容器２１は、例えばアクリル等の透明な材料で構成されている。冷却容器２１の上端部に分配ヘッダ２３が設けられている。冷却容器２１の下端部に合流ヘッダ２４が設けられている。
【００３３】
輸送路１０の上流側路１１（生成部５と冷却部２０との間の輸送路）が、分配ヘッダ２３の導入ポート２３ａに連なっている。分配ヘッダ２３の内部には、輸送路１０の一部を構成する分配路１２が形成されている。分配路１２は、導入ポート２３ａから延びて複数に分岐し、各分岐路１２ａが分配ヘッダ２３の下面に達している。各分岐路１２ａにオリフィス等の絞り部１９が設けられている。したがって、絞り部１９ではコンダクタンスが小さくなり、流路抵抗が大きくなる。絞り部１９による流路抵抗は、後記の凝縮体によって閉塞された場合に生じる流路抵抗より大きくなるように設定されている。
【００３４】
冷却容器２１の内部に複数の輸送管１３が収容されている。各輸送管１３は、上下方向（鉛直）に延びる直管状になっている。輸送管１３は、耐フッ化水素性が高く、しかも透明な材料で構成されている。ここでは、輸送管１３として透明なテフロン（登録商標）のチューブが用いられている。複数の輸送管１３が互いに離間して平行に並べられている。各輸送管１３の上端部が分配ヘッダ２３に支持されている。分配ヘッダ２３内の分配路１２の分岐路１２ａと輸送管１３の上端部が一対一に連なっている。
【００３５】
輸送管１３の流路断面積は、後記の凝縮体が当該輸送管１３内を閉塞可能な程度に十分小さくなっている。具体的には、輸送管１３の内直径が、例えば４ｍｍ以下になっており、好ましくは２ｍｍ程度になっている。
【００３６】
輸送管１３の長さは、後記凝縮体のＨＦ濃度が該輸送管１３の途中（例えば符号１３ｐあたりの地点）で共沸濃度に達するように設定されている。具体的には、輸送管１３の長さは例えば１ｍ程度になっている。輸送管１３の長さは、必要に応じて１ｍより長くしたり短くしたりしてもよい。
【００３７】
冷却部２０のうち輸送管１３の中途部１３ｐより上側の部分は、凝縮部７を構成している。
冷却部２０のうち輸送管１３の中途部１３ｐより下側の部分は、気化部８を構成している。
【００３８】
各輸送管１３の下端部は、合流ヘッダ２４に支持されている。合流ヘッダ２４の内部には、輸送路１０の一部を構成する合流路１４が形成されている。合流路１４は、各輸送管１３から延びる分岐路１４ａを有し、これら分岐路１４ａが互いに合流されている。
一列に連なる分岐路１２ａと輸送管１３と分岐路１４ａとにより上記分岐輸送路１８（図１）が構成されている。
合流後の路１４が合流ヘッダ２４の導出ポート２４ｂに連なっている。
【００３９】
導出ポート２４ｂから輸送路１０の下流側路１５（冷却部２０より下流側の輸送路）が延びている。下流側路１５が、ノズルヘッド６ひいては配置部２へ延びている（図１参照）。
【００４０】
冷却容器２１の下端の側部に冷媒流入ポート２１ａが形成されている。冷却容器２１の上端の側部には、冷媒流出ポート２１ｂが形成されている。流出ポート２１ｂから冷媒還路２６が延びている。図１に示すように、冷媒還路２６がチラー２２の取り込み口２２ｂに連なっている。チラー２２の送出口２２ａから冷媒供給路２５が延びている。図２に示すように、冷媒供給路２５が、流入ポート２１ａに連なっている。
【００４１】
上記のように構成されたエッチング装置１を用いて、被処理物９の酸化シリコン膜９ａをエッチングする方法を説明する。
［反応ガスの生成工程］
供給源４の原料ガス（Ａｒ＋ＣＦ４＋Ｈ２Ｏ）が、供給路４ａを介して反応ガス生成部５の電極間空間５ｂに導入される。電極間空間５ｂ内ではガスの温度が速やかに１００℃程度まで加温される。電極間空間５ｂは、電界印加により大気圧近傍のプラズマ空間となる。これにより、原料ガスがプラズマ化（分解、励起、活性化、ラジカル化、イオン化を含む）され、ＨＦとＣＯＦ２を含む反応ガスが生成される。反応ガスには、プラズマ空間５ｂで分解されなかった原料ガス成分も含まれており、したがってＨ２Ｏも含まれている。
例えば、原料ガスの成分比がＡｒ：ＣＦ４：Ｈ２Ｏ＝０．９：０．１：０．０３のとき、反応ガス中のＨＦは約０．７７ｖｏｌ％であり、ＣＯＦ２は約２ｖｏｌ％であり、Ｈ２Ｏは約１．２３ｖｏｌ％である。反応ガスには更にＦ２等も含まれ得る。
【００４２】
［輸送工程］
プラズマ空間５ｂで生成された反応ガスは、輸送路１０によってノズルヘッド６ひいては配置部２へ輸送される。反応ガスはこの輸送過程で凝縮され、その後気化されるが、それについては追って詳述する。
【００４３】
［エッチング工程］
輸送路１０によりノズルヘッド６に達した反応ガスは、吹出し口６ａから吹き出され、配置部２上の被処理物９に接触する。これにより、反応ガス中のＨＦと酸化シリコン膜９ａとが反応し、酸化シリコン膜９ａがエッチングされる。
処理済みガスは、吸込み口６ｂから吸い込まれ、排出される。
【００４４】
上記輸送工程について詳述する。
プラズマ空間５ｂで生成された反応ガスは、上流側路１１を経て、冷却部２０の導入ポート２３ａに導入される。反応ガスは、プラズマ空間５ｂでの生成時は１００℃程度であるが、上流側路１１を通過する間に空冷され、導入ポート２３ａ付近では３０℃程度になっている。この反応ガスが、分配路１２によって均等に分流され、各輸送管１３の上端部に導入される。
【００４５】
反応ガスは各輸送管１３の内部を下方へ向けて流れる。
一方、チラー２２で冷却された冷媒（水）が、供給路２５を経て、ポート２１ａから冷却容器２１の内部に供給される。冷媒の温度は、例えば１９℃程度になっている。冷媒は、冷却容器２１の内周面と各輸送管１３の外周面との間を上方へ流れながら各輸送管１３を冷却した後、還路２６を経てチラー２２に戻される。この冷媒により各輸送管１３の内壁が約２０℃程度になる。そのため、各輸送管１３の上側部分（凝縮部７の領域）では、内壁に反応ガスのＨ２Ｏが結露し、これにＨＦが溶け、フッ化水素酸の凝縮体が形成される。結露したばかりの凝縮体は、多数の微細な滴状であり、輸送管１３の内壁が曇った状態になる。このときの凝縮体のＨＦ濃度は共沸濃度（約３８ｗｔ％）を下回っている。この凝縮体に反応ガス中のＨＦが更に溶け込むとともにＣＯＦ２やＦ２が溶けて反応しＨＦに変化する。これにより、凝縮体のＨＦ濃度が高くなっていく。微細な多数の滴状からなる凝縮体は表面積が比較的大きいため、反応ガスとの接触効率がよい。したがって、反応ガス中のＣＯＦ２及びＦ２のＨＦ化の反応レートを高くできる。
【００４６】
反応ガスの結露が進むと、凝縮体が漸次成長し滴径が大きくなる。凝縮体の滴径がある程度の大きさになると、凝縮体が反応ガスの流れと重力によって下方へ（輸送路１０の下流側）へ移動される。輸送管１３の材料であるテフロン（登録商標）は疎水性であるため、下方へ移動した凝縮体の一部が元の場所に残置されることは殆どない。大きな凝縮体が移動した後の輸送管１３の内壁には新たに微細な多数の滴状の凝縮体が形成される。
【００４７】
凝縮体は、やがて輸送管１３を閉塞する大きさになる。輸送管１３の流路断面積を十分に小さくすることにより、凝縮体が少し成長した段階で確実に輸送管１３が閉塞されるようにすることができる。輸送管１３が閉塞されると、凝縮体より上側のガス圧が大きく上昇する。これによって、凝縮体が確実に下方へ押し動かされる。併せて、反応ガス中のＣＯＦ２やＦ２が凝縮体に確実に接触して溶け込む。これにより、凝縮体のＨＦ濃度が一層高まっていく。
【００４８】
複数の輸送管１３のうち一部の輸送管１３の内部が凝縮体で閉塞されると、その管１３の流路抵抗が上昇する。しかし、各分岐路１２ａに絞り１９が設けられているため、上流側路１１からの反応ガスが、閉塞されていない輸送管１３に優先的に流れるのを抑制ないし防止することができる。絞り部による流路抵抗は、凝縮体によって閉塞された場合に生じる流路抵抗より大きいため、反応ガスが複数の輸送管１３に確実に均等に流れるようにすることができる。絞り部１９は輸送管１３より上流側に設けられているため、絞り部１９内で凝縮体が発生したり、上流側で形成された凝縮体が絞り部１９へ流れ込んできたりすることはない。したがって、ガスより遥かに大きな粘性を有する凝縮体によって、輸送管１３が完全に詰まってしまうのを防止できる。
【００４９】
輸送管１３の中途部１３ｐの辺りでは凝縮体のＨＦ濃度が共沸濃度に達する。この時点で凝縮体の成長が止まる。
輸送管１３の中途部１３ｐの辺りより下側の部分（気化部８の領域）では、凝縮体のＨＦ濃度が共沸濃度を越える。したがって、凝縮体が漸次気化して小さくなる。共沸濃度を超えても凝縮体中へのＣＯＦ２又はＦ２の溶け込みが起き得るため、凝縮体のＨＦ濃度は継続して上昇する。よって、凝縮体の気化が益々促進される。高ＨＦ濃度の凝縮体が気化して気相に戻ることにより、反応ガスのＨＦ濃度が高まる。こうして、輸送管１３の下端部では、凝縮体がほぼ消滅し、高ＨＦ濃度の反応ガスが得られる。
【００５０】
反応ガスが輸送管１３内を流通する時間は、少なくとも１秒以上になるようにするのが好ましい。したがって、反応ガスの供給流量が１Ｌ／ｍｉｎであるときは、輸送管１３の本数を６本程度にするとよい。
【００５１】
冷却容器２１と冷媒（水）と輸送管１３が透明であるため、輸送管１３内の凝縮状態及び気化状態を目視で観察することができる。輸送管１３の下側部分での気化が十分でなく輸送管１３の下端部に凝縮体が残っている場合、輸送管１３を長くするとよい。
【００５２】
各輸送管１３の下端部から出た反応ガスは、合流路１４によって合流され、導出ポート２４ｂを経て下流側路１５に導出される。導出ポート２４ｂにおける反応ガスのＨＦ濃度は例えば２．８ｖｏｌ％程度であり、Ｈ２Ｏ濃度は例えば０．２１５ｖｏｌ％程度である。ＣＯＦ２濃度は例えば１ｖｏｌ％程度まで減少する。また、導出ポート２４ｂにおける反応ガスの温度は、例えば２０℃程度である。
【００５３】
以上のようにエッチング装置１では輸送路１０による輸送過程で反応ガスのＨＦ濃度が高められるため、被処理物９のエッチングレートを高くすることができる。また、反応ガスが冷却部２０から導出される段階では凝縮体が消滅しガスのみになっているため、処理の均一性を向上でき、処理品質を確保できる。
【００５４】
次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において既述の形態と重複する構成に関しては図面に同一符号を付して説明を省略する。
図３は、本発明の第２実施形態を示したものである。この実施形態では、輸送路１０における冷却部２０より下流側の被加熱路１６に加熱部３０が設けられている。加熱部３０は、例えば被加熱路１６を構成する管の外周に設けられたリボンヒータ等で構成されている。
加熱部３０は、冷却部２０の下側部分（凝縮体のＨＦ濃度が共沸濃度を越えた領域）と共に気化部８を構成している。
被加熱路１６から下流側路１５が延び、ノズルヘッド６に接続されている。
【００５５】
第２実施形態は、輸送管１３内で凝縮体が完全に気化しきれない場合に適している。気化できなかった凝縮体は、反応ガスに押されて輸送管１３の下端部から導出され、加熱部３０内の路１６に送られる。この凝縮体が加熱部３０で加熱される。これにより、凝縮体を確実に気化させることができる。これにより、凝縮体が被処理物９に吹き付けられるのを確実に防止でき、処理品質を向上できる。
【００５６】
図４は、本発明の第３実施形態を示したものである。この実施形態では、輸送路１０に沿って複数（ここでは２つ）の冷却部２０と複数（ここでは２つ）の加熱部３０が交互に一列に並べられている。最上段には冷却部２０が配置されている。最下段には加熱部３０が配置されている。
【００５７】
第３実施形態では、反応ガスの輸送工程で凝縮と気化が反復される。したがって、前段の冷却部２０でＨＦ化されなかったＣＯＦ２及びＦ２が、後段の冷却部２０で再度凝縮体に接触する。これによって、反応ガス中のＣＯＦ２及びＦ２を十分にＨＦ化させることができ、最終的な反応ガスのＨＦ濃度を一層高くすることができる。この結果、エッチングレートを一層高めることができる。
【００５８】
図５は、本発明の第４実施形態を示したものである。この実施形態は第３実施形態（図４）の変形例であり、第３実施形態の輸送路１０上から加熱部３０を省略し、被加熱路１６を構成する管を大気雰囲気中に露出させたものである。被加熱路１６は、大気雰囲気の熱（室温）により加熱され気化される。
【００５９】
図６は、本発明の第５実施形態を示したものである。この実施形態では、最終段の加熱部３０とノズルヘッド６との間にガス溜め室４０が設けられている。最終段の加熱部３０内の被加熱路１６がガス溜め路１７を介してガス溜め室４０に連なっている。ガス溜め室４０は、大容量のタンク等で構成されている。ガス溜め室４０から下流側路１５が延びてノズルヘッド６に接続されている。
【００６０】
また、第５実施形態では、冷却部２０内の輸送路１０が複数に分岐しておらず１本の輸送管１３Ａで構成されている。輸送管１３Ａの内径は、既述実施形態（図１〜図５）のものより大きい。
【００６１】
そのため、輸送管１３Ａの内壁には所々に比較的大きな凝縮体が形成され得る。大きく、かつ高ＨＦ濃度の凝縮体が加熱部３０に入ると、その気化によって反応ガスのＨＦ濃度が急激に上昇する。したがって、加熱部３０の出口で反応ガスのＨＦ濃度が不安定になる。
【００６２】
最終段の加熱部３０から出た反応ガスは、路１７を経てガス溜め室４０に一旦溜められる。このガス溜め室４０内において、ＨＦ濃度が異なる反応ガスどうしが混ざり合い、均一になる。したがって、反応ガスを常時一定のＨＦ濃度で被処理物９（図１参照）に供給でき、処理品質を確保できる。
【００６３】
この発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変をなすことができる。
例えば、被処理物９は、ガラス基板に限られず、半導体ウェハでもよく、連続樹脂シートでもよい。
エッチング対象は、酸化シリコンに限られず、窒化シリコンでもよく、シリコン（アモルファスシリコン、ポリシリコン、単結晶シリコン等）でもよい。シリコンをエッチングする場合、反応ガスにオゾン等の酸化性反応成分を加えるとよい。
原料ガスの成分として、Ｈ２Ｏに代えて、アルコール（ＯＨ基含有化合物）を用いてもよい。
冷却部２０における反応ガスの冷却を空冷で行なってもよい。
冷却部２０内及び加熱部３０内の輸送路１０は、上下（鉛直）でなくてもよく、水平であってもよく、斜めであってもよい。
第３実施形態では、冷却部２０及び加熱部３０の数がそれぞれ２つであるが、これに限られず、３つ以上であってもよい。第４、第５実施形態においても同様である。
２以上の実施形態を互いに組み合わせてもよい。例えば、第１〜第４実施形態の輸送路１０が冷却部２０内で複数に分岐する構造にも、第５実施形態のガス溜め室４０を設けることにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、例えば半導体基板の製造やフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製造に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るエッチング装置の概略構成図である。
【図２】上記エッチング装置の冷却部の詳細構造を示す縦断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係るエッチング装置の輸送路を示す概略構成図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係るエッチング装置の輸送路を示す概略構成図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係るエッチング装置の輸送路を示す概略構成図である。
【図６】本発明の第５実施形態に係るエッチング装置の輸送路を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００６６】
１      エッチング装置
２      被処理物配置部
３      反応ガス供給系
４      原料ガス供給源
４ａ    原料ガス供給路
５      反応ガス生成部
５ａ    電極
５ｂ    プラズマ空間
６      ノズルヘッド
６ａ    吹出し口
６ｂ    吸込み口
７      凝縮部
８      気化部
９      被処理物
９ａ    酸化シリコン膜
１０    輸送路
１１    上流側路（生成部と冷却部との間の輸送路）
１２    分配路
１３    冷却部内の輸送管
１３Ａ  冷却部内の輸送管
１３ｐ  輸送管内のＨＦ濃度が共沸濃度に達する箇所
１４    合流路
１５    下流側路
１６    被加熱路
１７    ガス溜め路
１８    分岐輸送路
１９    絞り部
２０    熱交換器（冷却部）
２１    冷却容器
２１ａ  冷媒流入ポート
２１ｂ  冷媒流出ポート
２２    チラー
２３    分配ヘッダ
２３ａ  導入ポート
２４    合流ヘッダ
２４ｂ  導出ポート
２５    冷媒供給路
２６    冷媒還路
３０    加熱部
４０    ガス溜め室
【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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