JP2024045067A - プラズマガン、及び、プラズマ加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 優れた加工再現性を有する、新規な吸引型のプラズマガンの提供。
【解決手段】 プロセスガスを吸引する吸引端と、排気装置に接続される排気端とを有するキャピラリ管と、上記キャピラリ管の外周を囲むように配置され、高周波電源に接続される電極と、上記吸引端に向かって、上記キャピラリ管の外側から上記プロセスガスを供給するための供給孔を有するガス供給部と、上記電極に対して、少なくとも、上記吸引端、及び、上記供給孔を区画する仕切り部と、を備える、プラズマガン。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プラズマガン、及び、プラズマ加工装置に関する。

絶縁性の細管内に流通するプロセスガスをプラズマ励起し、ワークの表面の所望の範囲に供給するプラズマガンが知られている。これを使用して、ワークを加工する方法、及び、このためのプラズマ加工装置も知られている。

ワークの所望の範囲をプラズマ処理する局所プラズマは、一般的にプラズマ密度が高く、高速加工が可能であるため、半導体ウエハ等の平板状のワークの深堀、及び、うねりを解消する平坦化処理等に活用されている。
特に、吸引プラズマは高速加工が可能で、清浄な加工面が得られる点で注目されており、更なる活用が期待されている。

このような吸引型のプラズマガンを有するプラズマ加工装置（プラズマエッチング装置）として、特許文献１には、「容器内に試料台を有し、ガス導入部が設けられている密閉容器と、キャピラリーと、該キャピラリーを囲繞するプラズマ発生用電極を具備したプラズマガンとからなる吸引型プラズマエッチング装置であって、前記キャピラリーの少なくとも先端部は前記密閉容器内に配設され、試料台上に載置されるエッチング対象物に対向して設置される構造であり、前記キャピラリーの後部端部は前記密閉容器外に設置された排気装置と連結されており、ガス導入部から前記密閉容器内に導入された反応用原料ガスを前記キャピラリーの先端開口部から吸引するようにした構造であることを特徴とする吸引型プラズマエッチング装置」が記載されている。

特開２０１０－１５３７８３号公報

特許文献１に記載された吸引型のプラズマガンが組み込まれたプラズマ加工装置は、高速加工が可能であり、吸引型ならではの清浄な加工面が得られる等、優れた特徴を有している。
一方で、加工条件等によっては、加工の度合にバラツキが生じてしまう、言い換えれば、加工再現性の点で、改善の余地があることを本発明者らは知見している。

そこで、本発明は、優れた加工再現性を有する、新規な吸引型のプラズマガンを提供することを課題とする。また、本発明は上記プラズマガンを有するプラズマ加工装置を提供することも課題とする。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、以下の構成により上記課題を解決することができることを見出した。

［１］ プロセスガスを吸引する吸引端と、排気装置に接続される排気端とを有するキャピラリ管と、上記キャピラリ管の外周を囲むように配置され、高周波電源に接続される電極と、上記吸引端に向かって、上記キャピラリ管の外側から上記プロセスガスを供給するための供給孔を有するガス供給部と、
上記電極に対して、少なくとも、上記吸引端、及び、上記供給孔を（気密に）区画する仕切り部と、を備える、プラズマガン。
［２］ 上記プロセスガスの拡散を抑制するガイドを更に有する［１］に記載のプラズマガン。
［３］ 上記吸引端、上記供給孔、及び、上記ガイドが、上記吸引端を中心として、上記中心からこの順に、略同心円状に配置される、［２］に記載のプラズマガン。
［４］ 上記吸引端の中心から上記供給孔までの距離をＤメートル、上記供給孔から供給される上記プロセスガスの流速をＶメートル毎秒としたとき、Ｄ／Ｖが４．０×１０^－１以下である、［１］に記載のプラズマガン。
［５］ 上記ガイドが、上記キャピラリ管の外周を囲むように配置される［３］に記載のプラズマガン。
［６］ 上記吸引端は、上記供給孔、及び、上記ガイドの先端と比較して、上記排気端から上記吸引端へと向かう軸方向に沿って突出する、［２］～［３］、又は、［５］のいずれかに記載のプラズマガン。
［７］ 上記ガイドと上記キャピラリ管とにわたって設けられ、上記供給孔を覆って、上記吸引端と上記供給孔とを区画する、シャワープレートを更に有し、上記シャワープレートは、上記プロセスガスを上記吸引端の側へと通過させるための貫通孔を有する、［２］～［３］、又は、［５］のいずれかに記載のプラズマガン。
［８］ 上記ガス供給部は、上記キャピラリ管の外周に巻き付けられた管状部材を含んで構成され、上記管状部材の胴部には、複数の上記供給孔が配置される、［６］に記載のプラズマガン。
［９］ 上記電極は大気圧環境下に配置され、減圧下にあるワークに近接する上記吸引端から、上記排気端へと向かう上記プロセスガスのガス流と逆行しながら、上記吸引端の近傍で発生するプラズマによって、上記ワークのプラズマ加工を行う、［６］に記載のプラズマガン。
［１０］ ［１］に記載のプラズマガンと、ワークを収容するための減圧チャンバと、を有し、少なくとも、上記吸引端、及び、上記供給孔が、上記減圧チャンバ内に配置されるよう、上記プラズマガンと上記減圧チャンバとが気密に接続される、プラズマ加工装置。
［１１］ 上記電極は大気圧環境下に配置され、減圧下にある上記ワークに近接する上記吸引端から、上記排気端へと向かう上記プロセスガスのガス流と逆行しながら、上記吸引端の近傍で発生するプラズマによって、上記ワークのプラズマ加工を行う、［１０］に記載のプラズマ加工装置。

本発明によれば、優れた加工再現性を有する、新規な吸引型のプラズマガンが提供できる。また、本発明によれば上記プラズマガンを有するプラズマ加工装置も提供できる。

本発明のプラズマガンの一実施例の構造を説明するための模式図である。 本発明のプラズマガンの変形例の説明図である。 本発明のプラズマガンを有するプラズマ加工装置の一部断面図である。 プラズマ加工装置における、プロセスガスの導入から加工開始までの圧力待機時間と、エッチングレートとの関係を表すグラフである。（従来装置） プラズマ加工装置における、プロセスガスの導入から加工開始までの「圧力待機時間」と、エッチングレートとの関係を表すグラフである。（本発明のプラズマ加工装置） 本発明のプラズマガンの他の実施例の構造を説明するための模式図である。 本発明のプラズマガンの他の実施例の構造を説明するための模式図である。 減圧チャンバと、従来の吸引型プラズマガンを有するプラズマ加工装置の一部断面図である。 本発明のプラズマガンを備えるプラズマ加工装置の模式図である。 キャピラリ管１０の軸芯と、ガス供給部１３Ｂ（１３Ａ）の軸芯との距離ｃを変化させて、再現性（加工再現性）、及び、加工レート（エッチングレート）を調べた結果である。 キャピラリ管１０の軸芯と、ガイド１６の先端との距離ｂを変化させて、再現性（加工再現性）、及び、加工レート（エッチングレート）を調べた結果である。 本発明のプラズマガン（実施例５）の構造を説明するための模式図である。 本発明のプラズマガン（実施例５）を有するプラズマ加工装置の一部断面図である。

以下、本発明について詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施形態に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に制限されるものではない。
なお、本明細書において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。

また、以下に示す実施例は、本発明の技術的思想を具体化した一例であって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、及び、配置等を下記の実施例に特定するものではない。また、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なる場合があり、また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なることがある。

［実施例１］
本発明のプラズマガンの実施例を図面を用いて説明する。図１は、本発明のプラズマガンの一実施例の構造を説明するための模式図である。図１（ａ）は、Ａ－Ａ断面図であり、図１（ｂ）は、底面図であり、図１（ｃ）は、後述するシャワーヘッドを除去した状態の底面図である。
なお、以下の説明において、図１の各座標軸に示されるように、Ｚ軸の＋（プラス）方向を「Ｚ（＋）方向」、－（マイナス）方向を「Ｚ（－）方向」ということがあり、上記は、Ｘ軸、及び、Ｙ軸についても同様である。

プラズマガン１００は、キャピラリ管（ｃａｐｉｌｌａｒｙ ｔｕｂｅ）１０と、その外周を囲むように配置される電極２０と、キャピラリ管１０の吸引端１１に向かって、プロセスガスを供給するための供給孔１４Ａ、１４Ｂを備えるガス供給部１３Ａ、１３Ｂと、電極２０に対して、吸引端１１・供給孔１４Ａ・供給孔１４Ｂを区画する仕切り部１５とを備える。
更に、ガス供給部１３Ａ、及び、１３Ｂの外周側には、円筒状のガイド１６が配置される。また、ガイド１６の先端（Ｚ（－）方向の端）には、シャワープレート１７が配置されている。シャワープレート１７は、ガイド１６の先端から、キャピラリ管１０の外周にわたって設けられており、供給孔１４Ａ、及び、１４Ｂを、覆うように設けられている。

キャピラリ管１０は、両端に開口を有する中空の管状部材からなり、一方端である吸引端１１からはプロセスガスが吸引され、このプロセスガスは、キャピラリ管１０の内部を流通して、他方端である排気端１２から排出される。プラズマガン１００がプラズマ加工装置（後述する）に適用されるとき、排気端１２は、排気モジュール（排気装置）に接続され、ガス流は排気モジュールにより形成される。

キャピラリ管１０の直径は特に限定されないが、吸引端１１の孔径、すなわち、ワークと近接する方の端部の直径は、加工すべき領域の大きさによって適宜選択されればよい。吸引端１１の孔径としては、一形態として、０．１～５．０ｍｍが好ましい。長さとしては特に限定されないが、一形態として、５０～５００ｍｍが好ましい。また、厚みとしては特に限定されないが、一形態として、１～１０ｍｍが好ましい。
また、キャピラリ管１０の材質は特に限定されないが、誘電体バリア放電が可能な材質が好ましく、例えば、石英ガラス、及び、アルミナセラミックス等の無機物の絶縁体；ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の樹脂；等が好ましい。

図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、キャピラリ管１０は、両端の直径が略同一の円筒状であるが、本発明のプラズマガンに適用可能なキャピラリ管の形状は上記に限定されない。たとえば、排気端１２と比較して吸引端１１の直径がより小さく、胴部に「絞り」を有する、いわゆる先絞り形状であってもよい。また、テーパ状に孔径が細く収束するような形状であってもよい。また、上記とは逆に排気端１２側が絞られた形状であってもよい。
キャピラリ管１０の形状、吸引端１１の孔径、及び、両端の孔径の比率等は、目標とする加工領域の大きさ等によって適宜調整されればよい。

電極２０は、高周波電源に接続される。電極２０に印加される高周波電力により誘起される高周波電磁界によって、プラズマガスがキャピラリ管１０内でプラズマ励起される。このとき、プロセスガスのガス流が、吸引端１１から排気端１２へと向かう軸方向（Ｚ（＋）方向）であるために、発生したプラズマは、吸引端１１から拡散するように外へ噴射されることなく、吸引端１１の近傍で留まる。この状態を本明細書では、「吸引端の近傍で発生したプラズマ」ということがある。

キャピラリ管１０に対する電極２０の位置は特に限定されないが、吸引端１１から、電極２０までの距離が、キャピラリ管１０の直径の０．５倍以上であることが好ましく、０．８倍以上であることがより好ましい。上限は特に制限されないが、一形態として１０倍以下であることが好ましい。

電極２０の材質としては、特に限定されないが、優れた導電率を有する銅、及び、リン青銅等；優れた耐腐食性を有するステンレス等；が好ましい。図１において、電極２０は、キャピラリ管１０の外周を囲む円筒状であるが、上記以外にもコイル形状等であってもよく、形状は特に限定されない。

電極２０は、高周波電源に接続される。高周波電源としては、キャピラリ管１０の内部に高周波電磁界を発生せしめることができれば、特に限定されず、トランジスタ、及び、真空管等のスイッチング素子を備える公知の電源装置が使用できる。周波数は特に限定されないが、３～３０ＭＨｚが好ましく、プラズマ励起用としては、１３．５６ＭＨｚの周波数の交流電磁界を発生する電源装置が使用されることが多い。

電極２０は、使用時には大気圧環境下、又は、大気圧に近い程度の雰囲気下におかれることが好ましく、大気圧環境下に配置されることが好ましい。電極２０を大気圧環境下に配置することで、電極２０からの意図しない放電等を抑制することができる。
一方で、キャピラリ管１０の吸引端１１、及び、供給孔１４Ａ・１４Ｂは、プラズマガン１００の使用時には、減圧下にあるワークに近接したり、又は、同じ雰囲気下に置かれる必要がある。
プラズマガン１００は、これら大気圧環境下に配置すべき部分と、減圧下に置かれるべき部分とを区画するために、仕切り部１５を有する。

仕切り部１５は、電極２０に対して、吸引端１１、及び、供給孔１４Ａ、及び、１４Ｂを区画する機能を有する。具体的には、円筒状のガス供給部１３Ａ、１３Ｂの胴部から、キャピラリ管１０の胴部にわたって設けられた、底のある略円筒状の部材である。底の部分には孔が設けられ、その部分にキャピラリ管１０が気密に嵌め込まれている。そのため、電極２０と、吸引端１１・供給孔１４Ａ・供給孔１４Ｂとが、互いに気密に区画される。

仕切り部１５の材質は特に限定されず、金属、ガラス、その他酸化物・窒化物等の無機物、及び、樹脂等の有機物のいずれであってもよく、これらを複合したものであってもよい。一形態としては、キャピラリ管１０と同様の材料を用いてもよい。厚みは、キャピラリ管１０、及び、ガス供給部１３Ａ・１３Ｂとを接続・支持し、かつ、一方側（吸引端１１側）が減圧されてもその形状を保持できれば特に限定されず、支持すべき部材の大きさ、及び、区画すべき２つの空間の圧力差等を考慮して適宜選択されればよい。

プラズマガン１００は、仕切り部１５を有しているために、電極２０を大気圧環境下に配置した場合でも、吸引端１１・供給孔１４Ａ・供給孔１４Ｂを減圧下にあるワークと同じ雰囲気下に置くことが容易となっている。
なお、仕切り部１５は、電極に対して、吸引端・供給孔を（気密に）区画することができれば、構造は上記に限定されない。特に、プラズマガン１００では、仕切り部１５が１つの部材で構成されているが、２つ以上の部材が複合されて仕切り部１５としての機能を発揮する形態であってもよい。

ガス供給部１３Ａ、及び、１３Ｂは、キャピラリ管１０の径方向の外側に配置され、吸引端１１に向かって、供給孔１４Ａ、１４Ｂからプロセスガスを供給する。「吸引端１１に向かって」とは、ガス供給部１３Ａ、１３Ｂから、吸引端１１へと向かう方向にプロセスガスのガス流が形成され得ることを意味する。
ガス供給部１３Ａ、及び、１３Ｂは、両端に開口を有する管状部材からなり、一方の開口は、供給孔１４Ａ、及び、１４Ｂとされ、他方の開口には、使用時にはプロセスガス供給モジュールが接続される。

ガス供給部１３Ａ、及び、１３Ｂの孔径としては特に限定されない。プロセスガスの供給量・圧力等に応じて適宜調整されればよい。例えば、後述するプラズマ加工装置にプラズマガン１００を適用する場合、一般的な加工条件では、減圧チャンバ３３内の圧力が１００～５０００Ｐａに調整され、キャピラリ管１０内の圧力が１～２０００Ｐａに調整されることがあり、これに基づき調整されればよい。一形態としては、直径０．１～５ｍｍが好ましい。

なお、ガス供給部１３Ａ、及び、１３Ｂから供給されるガス量（ガス流量）は、プラズマガン１００が設置される後述する減圧チャンバ内の圧力、及び、キャピラリ管１０内の圧力との差（差圧）により決定されてもよい。
すなわち、キャピラリ管１０の内径、これに接続される排気モジュールの排気能力、及び、プロセスガス供給モジュールの能力によって、ガス供給部１３Ａ、及び、１３Ｂの孔径を求めることができる。
プロセスガスの具体的な流速（Ｖ［ｍ／ｓ］）は、特に限定されないが、例えば、０．０１～１０ｍ／ｓが好ましく、０．１～５．０ｍ／ｓがより好ましい。なお、供給孔が複数ある場合、それぞれのプロセスガスの流速は同一でも異なってもよいが、ほぼ同一であることが好ましい。

また、キャピラリ管１０の吸引端１１の中心から、供給孔１４Ａ、及び、１４Ｂの距離（Ｄ［ｍ／ｓ］）は、特に限定されないが、例えば、１０ｍｍ～２００ｍｍが好ましく、１０～１５０ｍｍがより好ましい。なお、供給孔が複数ある場合、それぞれの距離Ｄが上記数値範囲に含まれることが好ましい。

ここで、吸引端の中心から供給孔（の中心）までの距離と、供給孔から供給されるプロセスガスの流速との関係は特に限定されないが、プロセスガスの供給開始から、安定した加工を開始できる状態となるまでに係る時間がより短くなる観点で、Ｄ／Ｖとして、１．０以下、１．０未満、７．０×１０^－１以下、７．０×１０^－１未満、４．０×１０^－１以下、１．０×１０^－１未満、７．０×１０^－２以下、７．０×１０^－２未満、又は、４．０×１０^－２以下が好ましい。下限は特に限定されないが、供給されるプロセスガスの流速を制御しやすい観点で、１．０×１０^－３以上が好ましい。すなわち、Ｄ／Ｖは、プロセスガスの供給開始から、安定した加工を開始できる状態となるまでに係る時間がより短くなる点、及び、プロセスガス流量を制御しやすい点で、１．０×１０^－３以上、１．０以下；１．０×１０^－３以上、１．０未満；１．０×１０^－３以上、７．０×１０^－１以下；１．０×１０^－３以上、７．０×１０^－１未満；１．０×１０^－３以上、４．０×１０^－１以下；１．０×１０^－３以上、１．０×１０^－１未満；１．０×１０^－３以上、７．０×１０^－２以下；１．０×１０^－３以上、７．０×１０^－２未満；又は、１．０×１０^－３以上、４．０×１０^－２以下が好ましい。
なお、供給孔が複数ある場合、それぞれのＤ／Ｖが上記数値範囲に含まれることが好ましい。

図１（ｃ）では、吸引端１１を中心として、１８０°の回転対称に、ガス供給部１３Ａ、及び、１３Ｂが配置されている。
しかし、管状部材からなるガス供給部の個数は２つに限定されず、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。

プラズマガン１００がガス供給部を複数有する場合、その配置は特に限定されないが、キャピラリ管１０の中心軸近傍に対して、略軸対称にガスを導入できるように、ガス供給部が配置されることが好ましい。
具体的には、ガス供給部がｎ個あるとき、底面視で、吸引端１１を中心として、供給孔が互いに約３６０／ｎ度（ｄｅｇｒｅｅ）、離れていることが好ましい。すなわち、供給孔は、吸引端１１を中心として、３６０／ｎ°の回転対称にｎ個配置されることが好ましい。
ガス供給部が上記のように配置されることで、キャピラリ管１０の吸引端１１に対して、略軸対称に供給孔が配置されることになり、結果として、より均一にプロセスガスが供給され、より優れた本発明の効果が得られる。

また、ガス供給部１３Ａ、及び、１３Ｂは管状部材により構成されているが、この管状部材の材質は特に限定されず、すでに説明した仕切り部１５と同様の材料が使用できる。

供給されるプロセスガスは、ワークの材質等によって適宜選択されればよく、例えば、ワークの材質がケイ素、及び、二酸化ケイ素等である場合、プロセスガスとしては、ＳＦ_６やＣＦ_４等のフルオロカーボン系のガスが使用されることが多い。また上記のガスにＯ_２等が添加されて使用されることもある。

また、ガス供給部は、円筒状の部材（管状部材）に限定されず、他の形状の部材から構成されていてもよい。
図２は、ガス供給部の形状が実施例１とは異なる、プラズマガンの変形例の説明図である。図２（ａ）は、Ｂ－Ｂ断面図であり、図２（ｂ）は、その底面図である。
なお、図２（ｂ）において吸引端１１、及び、供給孔１４Ａの位置を視認しやすくする観点から、上記以外の部分については、網掛けで着色して表記している。他の底面図においても同様の理由で着色される部分がある。

プラズマガン１１０において、ガス供給部１３Ｃは、外管４０、及び、内管４１とによる二重管構造とされており、内管４１の内側にキャピラリ管１０が配置され、キャピラリ管１０、内管４１、及び、外管４０が、キャピラリ管１０を中心として、この順に略同心円状に配置されている。プラズマガン１１０では、この外管４０と内管４１との間隙（クリアランス）がプロセスガスの供給経路となっており、その先端の開口である供給孔１４Ａからプロセスガスが放出される。これにより、供給孔１４Ａから、吸引端１１へと向かうガス流が生ずる。

なお、本変形例では、供給孔１４Ａが、キャピラリ管１０の外周の全体にわたって（全周を囲むように）設けられているが、供給孔１４Ａの形状は上記に限定されない。例えば、ガス供給部１３Ｃが二重管を軸方向に２分割以上したような形状である場合、供給孔１４Ａは円弧状であってもよい。
また、プラズマガン１１０は、後述するシャワープレート１７を有していないが、これを有することが好ましい。

図１に戻り、プラズマガン１００の構成の説明を続ける。
ガス供給部１３Ａ、１３Ｂの外周には、供給孔１４Ａ、及び、１４Ｂから供給されるプロセスガスの拡散を抑制するガイド１６が配置されている。ガイド１６は、キャピラリ管１０、及び、仕切り部１５よりも大口径とされた管状部材からなり、キャピラリ管１０を囲むように、キャピラリ管１０、仕切り部１５、ガイド１６の順となるように、底面視で同心円状に配置されている。

プロセスガスは、仕切り部１５と、ガイド１６の内壁とによって区画される間隙を流通するため、拡散がより抑制された状態で、吸引端１１へと到達する。プラズマガン１００がガイド１６を有すると、これを備える加工装置はより優れた加工再現性を有する。この機序は必ずしも明らかではないが、プラズマ発生位置の近傍のプロセスガスの濃度分布をより均一にできるためと推測される。なお、この機序は後段にて詳述する。
プラズマガン１００は、ガイド１６を有するため、後段の実証試験の結果からも明らかなとおり、より優れた本発明の効果を有する。一方で、本発明のプラズマガンはガイド１６を有していなくてもよい。ガイド１６を有さない状態でも、実用上十分な効果を有する。

プラズマガン１００において、ガイド１６は管状部材からなり、キャピラリ管１０の外周の全体にわたってこれを囲むように設けられている。つまり、キャピラリ管１０を内管、ガイド１６を外管とする二重管構造となっている。このように構成されたプラズマガン１００を有するプラズマ加工装置はより優れた加工再現性を有する。
しかし、プロセスガスの拡散を抑制できれば、ガイド１６の構造は上記に限定されない。例えば、底面視で、円弧状となっていてもよい。すなわち、軸方向にスリットを有するような、分割された構造であってもよい。また、角筒状、及び、多角筒状であってもよいし、楕円筒状であってもよい。また、底面視で多角形状、例えば、四角形状であってもよい。

また、ガイド１６は、テーパ部を有していてもよい。例えば、吸引端１１に向かう方向に絞りを有していてもよい。また、大径部と、小径部とを有し、これらがテーパを有していてもよい接続部を介して接続された形状、すなわち、孔径の異なる円筒を積み重ねたような形状であってもよい。
上記のように、ガイド１６がテーパ部を有していたり、孔径の異なる円筒を積み重ねたような形状であったりすると、ガス供給部１３Ａ、１３Ｂからのガス流を容易に調整できる点で好ましい。

図１（ｃ）から明らかなとおり、プラズマガン１００において、吸引端１１、供給孔１４Ａ、１４Ｂ、及び、ガイド１６（Ｚ（－）方向の先端）は、底面視で、吸引端１１を中心として、略同心円状にこの順で配置されている。
このように配置されていることで、供給孔１４Ａ、１４Ｂから供給されるプロセスガスの拡散がより抑制され、このプラズマガン１００を有するプラズマ加工装置は更に優れた加工再現性を有する。

キャピラリ管１０の吸引端１１、ガイド１６の先端、並びに、供給孔１４Ａ、及び、１４ＢのＺ軸方向における位置関係（上下関係）としては特に限定されないが、Ｚ（－）方向、すなわち、排気端１２から吸引端１１へと向かうキャピラリ管１０の軸方向に沿って、Ｚ（＋）方向から順に、供給孔１４Ａ、及び、１４Ｂ（位置Ｐ３）、ガイド１６の先端（位置Ｐ２）、吸引端１１（位置Ｐ１）となることが好ましい。
すなわち、吸引端１１の位置（Ｐ１）が、他の位置（Ｐ２、Ｐ３）と比較して、Ｚ（－）方向に突出していることが好ましい。

プラズマガン１００は、プラズマを発生させる吸引端１１をワークに近接させて使用される。従って、吸引端１１が上記の各部よりＺ（－）方向に突出していることで、加工できるワークの種類がより多くなる。
具体的には、ガイド１６の直径よりも大きな直径の平板のワークの平坦化処理に使用する場合でも、吸引端１１がＺ（－）方向に突出しているため、ガイド１６（の先端）、及び、供給孔１４Ａ、１４Ｂがワークに干渉することが抑制されやすい。この結果として、より大きなワークの加工を行うことができる。

図１（Ｂ）に示されるとおり、プラズマガン１００は、ガイド１６の先端からキャピラリ管１０の外周にわたって設けられたシャワープレート１７を有する。シャワープレート１７は、円盤状の部材で、略中心に孔を有し、ここにキャピラリ管１０が気密に嵌め込まれている。シャワープレート１７は、供給孔１４Ａ、及び、１４Ｂを、吸引端１１から区画して、覆うように配置されている。

シャワープレート１７には、表面から裏面へと向かう厚み方向に沿って複数の貫通孔１８が設けられる。供給孔１４Ａ、及び、１４Ｂから供給されるプロセスガスは、貫通孔１８を通過して吸引端１１に供給される。シャワープレート１７によって、吸引端１１には、複数方向からより均一にプロセスガスが供給されやすくなり、結果としてより優れた本発明の効果が得られる。なおシャワープレート１７は、貫通孔１８を１つ有していればよく、複数有することがより好ましい。なお、図１（Ｂ）において、貫通孔１８はシャワープレート１７の全体にわたって複数配置されているが、上記に限定されず、例えば、中心部に集中して配置されていてもよい。
また、シャワープレート１７の材質は特に限定されず、例えば、セラミックス等であってよい。

次に、上記プラズマガンをプラズマ加工装置に適用する方法について説明する。図３は、プラズマガン１００を有するプラズマ加工装置２００の一部断面図である。

プラズマ加工装置２００は、減圧チャンバ３３と、減圧チャンバ３３内に設置された、移動機構３６と、移動機構３６上に配置されたワーク支持テーブル３５と、プラズマガン１００とを備える。

プラズマガン１００は、吸引端１１・供給孔１４Ａ、１４Ｂが減圧チャンバ３３内に、電極２０が減圧チャンバ３３外となるように、減圧チャンバ３３と気密に接続される。具体的には、減圧チャンバ３３には、ガイド１６の外周に沿うように孔が設けられ、プラズマガン１００はその孔に気密に嵌め込まれて固定される。このとき、仕切り部１５によって、減圧チャンバ３３内と、減圧チャンバ３３外が区画される。

そして、キャピラリ管１０の排気端１２には、排気モジュール３０が接続され、ガス供給部１３Ａ、１３Ｂの管状部材の他端（供給孔１４Ａ、及び、１４Ｂの逆側の端）には、プロセスガス供給モジュール３１が接続される。
排気モジュール３０は、キャピラリ管１０を介して、減圧チャンバ３３内を減圧するとともに、プロセスガス供給モジュール３１から、ガス供給部１３Ａ、１３Ｂを介して減圧チャンバ３３内に供給されるプロセスガスを吸引端１１から吸引し、ガス流を形成する。

すなわち、プロセスガスは、プロセスガス供給モジュール３１からガス供給部１３Ａ、１３Ｂに供給され、供給孔１４Ａ、１４Ｂから（ガス流Ｆ１）、シャワープレート１７の貫通孔１８を介して、減圧チャンバ３３内に流通し（ガス流Ｆ２）、キャピラリ管１０の内部へ吸引され（ガス流Ｆ３）、排気モジュール３０を介して放出（ガス流Ｆ４）される。

電極２０には、高周波電源３２が接続される。ワーク３４と、吸引端１１とを近接させた状態で、排気モジュール３０により減圧チャンバ３３内を減圧し、プロセスガスが供給された状態で、キャピラリ管１０の内部に高周波電磁界が誘起されると、キャピラリ管１０内部でプロセスガスがプラズマ励起される。発生したプラズマは、ガス流Ｆ３に逆行して、吸引端１１の近傍に到達し、これによって、減圧チャンバ３３内に配置された（収容された）ワーク３４の表面が加工できる。
なお、ワークと、吸引端１１との間の距離（ギャップ）が短い方が、プラズマの影響範囲を制限しやすく、より正確な加工を行いやすい。ギャップの大きさは、吸引端１１の孔径に応じて適宜調整されればよいが、一例として、吸引端１１の孔径が１ｍｍの場合、ギャップは１ｍｍ以下が好ましく、０．５ｍｍ以下がより好ましい。

吸引型のプラズマガンを備えるプラズマ加工装置において、発生したプラズマは、上述のとおりガス流に逆行するため、吸引端１１から必要以上に拡散することがない。そのため、加工範囲が正確に絞りやすい。更に、ガス流に乗って加工残渣等が排出除去されるために、清浄な加工表面が得られる。上記が、吸引型プラズマガンの特徴の一つである。

なお、減圧チャンバ３３は、更に、プロセスガス供給のための（図示しない）チャンバ供給孔を有していてもよい。チャンバ供給孔には、プロセスガス供給モジュール３１からプロセスガスが供給されてもよいし、プロセスガス供給モジュール３１とは別のプロセスガス供給機構からプロセスガスが供給されてもよい。

減圧チャンバ３３に設けられたチャンバ供給孔は、減圧チャンバ３３内のガスをプロセスガスに置換するために使用される。しかし、プラズマ加工装置２００は、チャンバ供給孔を有していなくてもよい。プラズマ加工装置２００は、プラズマガン１００を備えるため、減圧チャンバ３３のプロセスガス置換を行わない場合でも、優れた加工再現性を有する。なお、減圧チャンバ３３のプロセスガス置換と加工再現性との関係については、後段の実証試験結果をもとに説明する。

ワーク３４は、ワーク支持テーブル３５上に固定される。ワーク支持テーブル３５は移動機構３６により、少なくもＺ方向に移動可能とされる。移動機構３６は、ワーク支持テーブル３５に固定されたワーク３４をＸ方向、及び、Ｙ方向に移動可能であることが好ましく、更に、Ｚ軸、Ｘ軸、及び、Ｙ軸からなる群より選択される少なくとも１種の軸を中心に、ワーク支持テーブル３５に支持されたワーク３４を回転させてもよい。

なお、プラズマ加工装置２００では、ワーク３４が移動することで、吸引端１１とワーク３４との相対位置が調整されているが、プラズマガン１００側にも移動機構が配置されていてもよい。また、ワーク３４が固定され、プラズマガン１００のみが移動する形態であってもよい。

上記のように構成されるプラズマ加工装置２００を使用すると、優れた加工再現性が得られる。以下では、その実証実験について説明するともに、更に、その実証実験で明らかになったプラズマガン１００を使用することにより得られた予想外の副次的効果についても説明する。

［実証実験］
以下では、プラズマガン１００を備えるプラズマ加工装置と、従来の吸引型プラズマガンを有するプラズマ加工装置とを比較し、本プラズマ加工装置が有する優れた効果を検証した実証試験の結果について詳述する。

まず、比較のために使用した、従来の吸引型プラズマガン、及び、これを備えるプラズマ加工装置について説明する。図８は、減圧チャンバ３３と、従来の吸引型プラズマガンを有するプラズマ加工装置５００の一部断面図である。プラズマガンはガス供給部を有しておらず、それに代えて、減圧チャンバ３３にガス供給部５０が配置されている。
なお、キャピラリ管１０の排気端１２には、排気モジュール３０が接続され、電極２０には高周波電源３２が接続され、ガス供給部５０には、プロセスガス供給モジュール３１が接続され、減圧チャンバ３３には、ガス供給部５０が接続されており、それぞれの構成、及び、機能は図３のプラズマ加工装置２００と同様である。

プラズマ加工装置５００では、排気モジュール３０により減圧チャンバ３３内が減圧されるとともに、ガス供給部５０から減圧チャンバ３３にプロセスガスが供給され（ガス流Ｆ５）、これが吸引端１１からキャピラリ管１０内に吸引され（ガス流Ｆ３）、排気モジュール３０を介して装置外に排出（ガス流Ｆ４）される。

本発明者らは、プラズマ加工装置５００において、加工再現性が低下することがあることを知見し、その原因を鋭意検討してきた。その結果、加工を開始した直後に、特に加工再現性が低くなったり、又は、減圧チャンバ３３の容量が大きくなるにつれて、加工再現性が低くなりやすいこと突き止め、減圧チャンバ３３内のガス組成（すなわち、プロセスガスの濃度分布）が影響していると推測した。

プロセスガスの濃度分布と加工再現性との関係について説明する前に、プラズマ加工装置５００を用いてプラズマ加工する際の手順を簡単に説明する。
まず、プラズマ加工を始める際には、減圧チャンバ３３内の不純物（ガス）を加工に使用するプロセスガスで減圧チャンバ３３外に押し出す「パージ」が行われる。「パージ（以下「置換」ともいう）」は、例えば、所定の圧力のプロセスガスを減圧チャンバ３３内に導入することで実施される。その後、減圧チャンバ３３内からガスが排気され、所定の圧力まで減圧される。そして、再度プロセスガスを流入させながら加工時の目標圧力まで上昇させて、一定時間（圧力待機時間）待機される。

上記手順において、減圧チャンバ３３内のプロセスガスによるパージが不十分だったりして、プロセスガスの濃度分布に不均一があると、加工性が低くなるものと本発明者らは、まず予測した。
そこで、減圧チャンバ３３内の置換による加工再現性への影響を調べる目的で、置換の有無による、ワークの深さ方向の加工再現性を比較した。

その結果、減圧チャンバ３３内をプロセスガスで置換すると、加工再現性が改善するとの実験結果を得た。本発明者らは、上記実験の結果から、減圧チャンバ３３内を、十分にプロセスガスで置換することができれば、目的とする加工再現性が得られると考えた。

しかし、更に実験を進めると、従来のプラズマ加工装置５００においては、減圧チャンバ内のプロセスガス置換（パージ）を進めるだけでは、所望の加工再現性は得られないことが明らかになった。
図４は、プラズマ加工装置における、プロセスガスの導入から加工開始までの「圧力待機時間」と、エッチングレートとの関係を表すグラフである。なお、エラーバーは、エッチングレートのバラツキを示している。

図４の結果から、圧力待機時間が０～２０分の間では、エッチングレートのバラツキが大きい（加工再現性が低い）ことがわかった。このバラツキは、経時的に減少していくこともわかった。すなわち、圧力待機時間を長くとることで、減圧チャンバ３３内のプロセスガス濃度がより均一となり、結果として、加工再現性が向上した（バラツキが小さくなった）ものと思われた。

しかし、驚くべきことに、図４を注視すると、圧力待機時間の経過に伴ってエッチングレートが大きく低下することが明らかになった。例えば、圧力待機時間５分経過後では、エッチングレートが約９．７μｍ／ｍｉｎであったものが、圧力待機時間３０分経過後には、約９．１μｍ／ｍｉｎまで低下しており、その低下量は約０．６μｍ／ｍｉｎで、低下率にして、約６．２％であった。図４では、圧力待機時間の３０分までしか図示していないが、この後も、３０分以上、同様の傾向であり、エッチングレートが低下した。

圧力待機時間が経過すると、減圧チャンバ３３内のプロセスガスによる置換、均一化はより進むはずであり、加工再現性が向上する（エラーバーが短くなる）ことが予想された。しかし、圧力待機時間が経過して、減圧チャンバ３３内の雰囲気が安定に向かう過程で、エッチングレートが大きく低下していくことは、この実験によってはじめて明らかになった予想外の現象だった。

「圧力待機時間」と、プラズマ加工装置５００における加工時間とは、必ずしも同義ではないが、関連するパラメータと考えてよい。すると、圧力待機時間が長い場合にエッチングレートが変化する（下がる）ということは、すなわち、「ワークの加工中に」エッチングレートが下がり得ることを意味する。

例えば、大きなワークを加工するとき、具体的には、直径の大きなシリコンウェハ等の平坦化を行おうとするとき、加工の開始から終了までには、数十分以上必要な場合もある。
このとき、加工の当初から、終了までの間で、エッチングレートが低下するということは、ワーク全体としてみたときには、当初に加工した部分と、後に加工した部分との間では、加工の程度に差が出てしまう（経時的な意味での加工再現性が低下する）ことを意味する。

以上をまとめれば、減圧チャンバ３３内のプロセスガス濃度、及び、その均一性のみが加工再現性に影響を与えるパラメータだとすれば、パージを行ったり、圧力待機時間を長くとれば、より安定して、よりよい加工安定性が得られるはずだと考えられた。しかし、実験結果からは、従来型のプラズマ加工装置５００においては、単に、パージを行ったり、圧力待機時間を長くするだけでは、ある時間における加工再現性（ある時間におけるバラツキ）は改善したとしても、経時的にエッチングレートが低下することが明らかとなった。圧力待機時間が加工時間と同様の意義を有することを考えれば、経時的なエッチングレートの低下は、経時的な加工再現性の低下を示唆する。

そこで、本発明者らは、減圧チャンバ３３内をプロセスガスで置換し、安定した雰囲気のもとでプラズマを発生させる、という従来の発想を転換し、キャピラリ管の吸引端に対して常にプロセスガスを供給できるガス供給部を備える本発明のプラズマガン（プラズマガン１００）の着想を得た。
従来、ガス供給部から供給されるプロセスガスにより生ずる「ガス流」は、プラズマ発生の安定性からすると、悪影響を与え得ると考えられてきた。この点を考慮し、従来のプラズマ加工装置５００では、より均一で安定的なプロセスガス雰囲気で、かつ、顕著なガス流のない環境下でプラズマを生じさせるよう、プロセスガスは、減圧チャンバ３３側から供給されてきた。

通常のプラズマガン（噴射型のプラズマガン）では、そもそも、プロセスガスを吹き付ける構成のため、上記のガス流は殆ど問題とはならない。しかし、（１）吸引型のプラズマガンでは、吸引端とワークとの距離が、噴射型プラズマガンよりも狭い状態で使用される（狭ギャップ）であること、（２）プロセスガスを吸引する際の減圧チャンバ－プラズマガンの圧力差、排気速度、及び、流束等に由来するガスの流れに敏感であること等から、吸引型のプラズマガンを有するプラズマ加工装置においては、キャピラリ管の吸引端に対して常にプロセスガスを供給する方法は、これまで検討されてこなかった。

本発明者らは、上記技術常識にとらわれることなく、本発明のプラズマガンの試作、シミュレーションを重ね、その効果を検証する地道な研究を続けた。図５はその結果のうちの１つであり、プラズマガン１００を備えるプラズマ加工装置における、プロセスガスの導入から加工開始までの「圧力待機時間」と、エッチングレートとの関係を表すグラフである。なお、エラーバーは、エッチングレートのバラツキを示している。

図５を見ると、本発明のプラズマ加工装置では、圧力待機時間５分経過後で、エッチングレートが約６．４μｍ／ｍｉｎであり、圧力待機時間３０分経過後で、エッチングレートは約６．２μｍ／ｍｉｎであった。このとき、低下量は０．２μｍ／ｍｉｎで、低下率にすると、約３．１％であった。図４の結果と比較すると、エッチングレートの低下率も、バラツキも、きわめて低いものであると言える。

上記結果からは、本発明のプラズマガンを備えるプラズマ加工装置では、圧力待機時間が短くても、又は、なくても、バラツキが小さい（優れた加工再現性を有する）ことに加えて、更に、圧力待機時間が長い場合であっても、エッチングレートが下がりにくく、従来型装置よりも安定していることが明らかになった。上記は従来の予想を覆す意外な結果であった。

本発明のプラズマガンによれば、減圧チャンバ３３内のガス置換を行わなくても、優れた加工再現性が得られる。減圧チャンバ３３のプロセスガスの置換には、それ自体に時間が掛かることに加えて、置換に使用されるプロセスガスの分、コストも過大になりやすい。一方、本発明のプラズマガンを使用すれば、プロセスガスによる減圧チャンバ３３の置換をしなくても、それと同等、又は、それ以上の効果が得られる。

従来、減圧チャンバ３３のパージは必須と考えられてきたものであり、更には、その際のガス供給は、できる限り顕著なガス流を生じさせないように、減圧チャンバ３３側から行われなければならないと考えられてきた。しかし、本発明者らの技術常識にとらわれない柔軟な発想の転換により、これまでのプラズマガンとは全く異質な効果を奏するプラズマガン１００が完成したのである。

本発明のプラズマ加工装置によれば、プロセスガスによる置換を必要とせず、更には、加工時間が経過したとしてもエッチングレートは安定しており、経時的な観点での加工再現性にも優れることが明らかになった。
従来型装置において生ずる上記現象、及び、本発明による効果は、本発明者らが行った実証実験で初めて明らかになったもので、その機序はいずれも必ずしも明らかではない。しかし、減圧チャンバ３３内のガス置換、及び、十分な圧力待機時間だけでは目的とする加工再現性は得られず、本発明の構造を有するプラズマガン（プラズマガン１００）によってはじめて実現可能になったことが実験的に明らかとなった。

［実施例２］
本発明のプラズマガンの他の実施例を図面を用いて説明する。図６は、本発明のプラズマガンの他の実施例の構造を説明するための模式図である。図６（ａ）は、Ｃ－Ｃ断面図であり、図６（ｂ）は、底面図である。以下では、プラズマガン１００、及び、その変形例であるプラズマガン１１０との相違点を中心に説明し、以下に説明のない事項については、プラズマガン１００と同様とする。

プラズマガン３００は、プラズマガン１１０と同様に、二重管により構成されたガス供給部１３Ｄを有している。このうち、内管４３は、供給孔１４Ａを有する端部から、キャピラリ管１０に向かう径方向に張り出したフランジ部４４を有しており、これがキャピラリ管１０の外周と接合している。
電極２０は、キャピラリ管１０の外周を囲むように配置される。そのため、電極２０は、キャピラリ管１０の外周、ガス供給部１３Ｄの内管４３、及び、そのフランジ部４４によって区画される空間に配置されることとなる。

プラズマガン３００においては、ガス供給部１３Ｄの内管４３によって、吸引端１１、及び、供給孔１４Ａと電極２０が区画されている。すなわち、プラズマガン３００においては、ガス供給部１３Ｄの内管４３が仕切り部として機能する。言い換えれば、ガス供給部１３Ｄが仕切り部としての機能も併せ持つ。

なお、プラズマガン３００は、ガス供給部１３Ｄの外管４２の外周を囲むように、ガイド１６を有しているが、上記に限定されず、外管４２と、ガイド１６とが一体化されていてもよい。すなわち、ガス供給部１３Ｄが、ガイド１６としての機能を併せ持ってもよい。
また、プラズマガン３００は、シャワープレートを有していないが、これを有していてもよい。

プラズマガン３００は、仕切り部としての機能を併せ持つガス供給部１３Ｄを有しているため、全体の構造がより簡易であり、優れたメンテンナンス性を有する。

［実施例３］
本発明のプラズマガンの他の実施例を図面を用いて説明する。図７は、本発明のプラズマガンの他の実施例の構造を説明するための模式図である。図７（ａ）は、キャピラリ管１０の先端部の模式図であり、図７（ｂ）は、対応部分の底面図である。以下では、プラズマガン１００との相違点を中心に説明し、以下に説明のない事項については、プラズマガン１００と同様とする。

プラズマガン４００は、キャピラリ管１０の外周部に、仕切り部１５を介して巻き付けられた管状部材であるガス供給部１３Ｅを有している。このガス供給部１３Ｅの胴部には、複数の供給孔１４Ａが配置されている。プロセスガスは、この複数の供給孔１４Ａから、吸引端１１へと供給される。その他の構成はプラズマガン１００と同様である。

プラズマガン４００は、複数の供給孔１４Ａを有しており、より効率的にプロセスガスを供給できる。

プラズマガン４００は管状部材であるガス供給部１３Ｅを有しており、ここに供給孔１４Ａを自由に配置することができる。そのため、必要に応じて供給孔１４Ａを増設する場合でも、管状部材に新たに穿孔するだけでよく、調整がより容易であるという効果を有する。また、供給孔１４Ａを容易に増設できるため、プロセスガスの流量等のパラメータを細かく調整しなくとも、本発明の効果が得られやすいという特徴がある。

［実施例４］
次に、本発明のプラズマガンにおけるキャピラリ管１０とガス供給部１３Ａ、Ｂとの距離ｃ、及び、キャピラリ管１０とガイド１６との距離ｂとの関係について図面を用いて説明する。

図９は、実験に用いて本発明のプラズマガンを備えるプラズマ加工装置６００の模式図である。キャピラリ管１０、ガス供給部１３Ａ、１３Ｂ、及び、電極２０等に接続される各部の図示は省略されている。プラズマ加工装置６００は、シャワープレート１７を有しない点を除いては、プラズマ加工装置２００と同様の構成である。ここでは、実験の説明に必要な部分についてのみ述べる。

上記は、加工条件を表す表である。上記条件のもと、ｂ、及び、ｃを変化させながら、エッチングレート（加工レート）、加工再現性（再現性）を調べた。
図１０は、キャピラリ管１０の軸芯と、ガス供給部１３Ｂ（１３Ａ）の軸芯との距離ｃを変化させて、再現性（加工再現性）、及び、加工レート（エッチングレート）を調べた結果である。

図１０の結果からは、ｃが大きいほど、すなわち、キャピラリ管１０と、ガス供給部１３Ｂ（１３Ａ）との距離が遠いほど、加工レートが高いことがわかった。一方で、加工再現性に関しては、キャピラリ管１０と、ガス供給部１３Ｂ（１３Ａ）との距離が近いほど高いことがわかった。

図１１は、キャピラリ管１０の軸芯と、ガイド１６の先端との距離ｂを変化させて、再現性（加工再現性）、及び、加工レート（エッチングレート）を調べた結果である。
図１１の結果からは、キャピラリ管１０と、ガイド１６の先端との距離ｂが変化しても、加工レートに変化はほとんど見られなかった。一方で、加工再現性に関しては、キャピラリ管１０と、ガイド１６の先端との距離ｂが近いほど高いことがわかった。

［実施例５］
次に、本発明のプラズマガンにおけるガイド１６の効果について調べた実験結果について説明する。
図１２は、実験に使用した本発明のプラズマガンの一実施形態（実施例５）に係る模式図である。図１２（ａ）は、Ｄ－Ｄ断面図であり、図１２（ｂ）は、その底面図である。なお、以下では、プラズマガン１００との相違点を中心に説明し、説明のないものは、プラズマガン１００と同様である。

プラズマガン７１０は、キャピラリ管１０の軸芯に対して、９０°回転対称に配置された、４つのガス供給部（１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ）を有している。また、これらを囲むガイド１６は、孔径の異なる四角柱を接続部で接続し、積層したような形状となっており、吸引端１１に向かう方向に孔径が絞られている。

図１３は、上記プラズマガンを有するプラズマ加工装置７００の一部断面図である。プラズマガン７１０は、吸引端１１に向かう方向に孔径が絞られているため、キャピラリ管１０／各ガス供給部１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ間の距離ｃが、キャピラリ管１０／ガイド１６間の距離ｂよりも大きく調整されている。

なお、図１２、１３では、キャピラリ管１０、ガス供給部１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ、及び、電極２０等に接続される各部の図示は省略されている。また、プラズマ加工装置７００は、シャワープレート１７を有していないが、有していることが好ましい。

このプラズマ加工装置７００を用いて、実施例４と同様の条件（表１）と同様の条件で、加工を行った。表２は、その結果である。

表２において「加工再現性」は、「パージ」を行わなかった場合の加工再現性を表している。上記結果のうち、「比較例」とは、図８に示した、従来のプラズマガンを有するプラズマ加工装置５００による結果であり、「パージ」を行わない場合で、加工再現性は±３．１％であった。
一方、「実施例５（ガイドあり）」とあるのは、プラズマ加工装置７００による結果である。こちらは、「パージ」を行わない状態で、加工再現性が±０．４％まで向上した。

なお、「実施例（ガイド無し）」はとあるのは、ガイド１６を有しないことを除いては、プラズマ加工装置７００と同様のプラズマ加工装置を用いた場合の結果である。こちらは、「パージ」を行わない状態で、加工再現性が±１．２％であった。

上記の結果から、本発明のプラズマガンを有するプラズマ加工装置によれば、「パージ」を行わなくても、優れた加工再現性が得られることがわかった。更に、プラズマガンがガイド１６を有する場合、より優れた加工再現性が得られることがわかった。

［実証実験２］
プラズマガン１００を備えるプラズマ加工装置を用いて、キャピラリ管の半径（ｍ）、吸引端の中心から供給孔までの距離Ｄ（ｍ）、供給孔から供給されるプロセスガスの流速をＶ（ｍ／ｓ）として、プロセスガスを２０秒供給したときの装置の安定化の度合いをコンピュータシミュレーションにて評価した。シミュレーションパラメータは下表のとおりである。シミュレーションは、ガス供給孔の位置を、キャピラリ管の中心から、５．０×１０^－２、９．３×１０^－２、１．４×１０^－１ｍとして行った。また、ガス供給孔は、キャピラリ管を基準に、軸対称に４つ配置された。

安定化の度合い（安定度）は、加工を開始できる程度を１００％ととし、より短い時間内にこれが１００％となることが好ましい。
得られた結果は、以下の基準に従って評価し、結果を表３に示した。なお、いずれの場合も従来のプラズマ加工装置と比較すると、プロセスガスの２０秒供給時における安定度は高かった。

（基準）
Ａ 安定度が８０％以上だった。
Ｂ 安定度が６５％以上であって、８０％未満だった。
Ｃ 安定度が３５％以上であって、６５％未満だった。
Ｄ 安定度が３５％未満だった。

表４の結果から、Ｄ／Ｖが１．０×１０^－３以上、７．０×１０^－１未満である例１は、例１０～例１２と比較して、より優れた安定度を有していた。
また、Ｄ／Ｖが１．０×１０^－３以上、７．０×１０^－２未満である例１は、例４、５と比較してより優れた安定度を有していた。

１０：キャピラリ管、１１：吸引端、１２：排気端、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ、１３Ｅ：ガス供給部、１４Ａ、１４Ｂ：供給孔、１５：仕切り部、１６：ガイド、１７：シャワープレート、１８：貫通孔、２０：電極、３０：排気モジュール、３１：プロセスガス供給モジュール、３２：高周波電源、３３：減圧チャンバ、３４：ワーク、３５：ワーク支持テーブル、３６：移動機構、４０、４２：外管、４１、４３：内管、４４：フランジ部、５０：ガス供給部、１００、１１０、３００、４００、７１０：プラズマガン、２００、５００、７００：プラズマ加工装置

Claims (11)

1. プロセスガスを吸引する吸引端と、排気装置に接続される排気端とを有するキャピラリ管と、
   前記キャピラリ管の外周を囲むように配置され、高周波電源に接続される電極と、
   前記吸引端に向かって、前記キャピラリ管の外側から前記プロセスガスを供給するための供給孔を有するガス供給部と、
   前記電極に対して、少なくとも、前記吸引端、及び、前記供給孔を区画する仕切り部と、を備える、プラズマガン。
2. 前記プロセスガスの拡散を抑制するガイドを更に有する請求項１に記載のプラズマガン。
3. 前記吸引端、前記供給孔、及び、前記ガイドが、前記吸引端を中心として、前記中心からこの順に、略同心円状に配置される、請求項２に記載のプラズマガン。
4. 前記吸引端の中心から前記供給孔までの距離をＤメートル、前記供給孔から供給される前記プロセスガスの流速をＶメートル毎秒としたとき、Ｄ／Ｖが４．０×１０^－１以下である、請求項１に記載のプラズマガン。
5. 前記ガイドが、前記キャピラリ管の外周を囲むように配置される請求項３に記載のプラズマガン。
6. 前記吸引端は、前記供給孔、及び、前記ガイドの先端と比較して、
   前記排気端から前記吸引端へと向かう軸方向に沿って突出する、請求項２～３、又は、５のいずれか１項に記載のプラズマガン。
7. 前記ガイドと前記キャピラリ管とにわたって設けられ、
   前記供給孔を覆って、前記吸引端と前記供給孔とを区画する、シャワープレートを更に有し、
   前記シャワープレートは、前記プロセスガスを前記吸引端の側へと通過させるための貫通孔を有する、請求項２～３、又は、５のいずれか１項に記載のプラズマガン。
8. 前記ガス供給部は、前記キャピラリ管の外周に巻き付けられた管状部材を含んで構成され、前記管状部材の胴部には、複数の前記供給孔が配置される、請求項６に記載のプラズマガン。
9. 前記電極は大気圧環境下に配置され、
   減圧下にあるワークに近接する前記吸引端から、前記排気端へと向かう前記プロセスガスのガス流と逆行しながら、前記吸引端の近傍で発生するプラズマによって、前記ワークのプラズマ加工を行う、請求項６に記載のプラズマガン。
10. 請求項１に記載のプラズマガンと、
    ワークを収容するための減圧チャンバと、を有し、
    少なくとも、前記吸引端、及び、前記供給孔が、前記減圧チャンバ内に配置されるよう、前記プラズマガンと前記減圧チャンバとが気密に接続される、プラズマ加工装置。
11. 前記電極は大気圧環境下に配置され、
    減圧下にある前記ワークに近接する前記吸引端から、前記排気端へと向かう前記プロセスガスのガス流と逆行しながら、前記吸引端の近傍で発生するプラズマによって、前記ワークのプラズマ加工を行う、請求項１０に記載のプラズマ加工装置。

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