JP4167542B2

JP4167542B2 - プラズマエッチング用ガス供給装置並びにプラズマエッチングシステム及び方法

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Publication number: JP4167542B2
Application number: JP2003151198A
Authority: JP
Inventors: 光秀野上; 聡真弓
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2002-07-17
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2008-10-15
Anticipated expiration: 2023-05-28
Also published as: JP2005011827A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、常圧プラズマエッチング装置に処理ガスを供給する方法および装置に関し、特に、酸化シリコンと金属を有する被処理物（電子デバイス、水晶デバイスなど、例えばＳＡＷフィルタ）に対し酸化シリコンを選択的に常圧でプラズマエッチングするのに適した処理ガスの供給方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子デバイスは、絶縁体や半導体や導電体などの数種類の材料の組み合わせによって構成されている。このようなデバイスの製造におけるエッチング工程では、特定の材料のみを選択的にエッチングすることが求められる。
【０００３】
例えば、ＳＡＷフィルタは、酸化シリコンを主成分とする水晶からなる基板の上に、Ａｌからなる櫛型の導電パターンが形成されている。このＡｌの表面と水晶基板の露出面との間の段差の大きさによって、ＳＡＷフィルタの特性が大きく影響される。この段差を調節するために、水晶のエッチングが行なわれる。また、Ｓｉウェハ上にＣｕやＡｌからなる導電パターンと酸化膜とを交互に多層積層した電子デバイスでは、上下のパターンを接続するために、これらの間の酸化膜層をエッチングしてビアホールを形成する必要がある。
【０００４】
このようなエッチングの際に、導電パターンも削られてしまうようでは制御が不可能となり、高品質の製品を得ることができない。
【０００５】
半導体装置などのデバイスに適用されるものとして、例えば特許文献１に記載のエッチング手段では、上下一対をなす平行平板型の電極（対向電極）を反応室内に配置する。そして、下部電極の上に被処理物をセットし、低圧にした反応室内に処理ガスを導入するとともに電極間に高周波を印加する。これにより、低圧下でプラズマを発生させて被処理物のエッチングを行うようになっている。処理ガスは、フレオン系ないし塩素系の主ガスに水蒸気を２５％未満（例えば１２．５％程度）添加したものを用いている。これにより、エッチングレートを高めている。
【０００６】
また、特許文献２に記載のエッチング手段では、大気圧付近の圧力下でハロゲン系ガスを放電ユニットへ導入するとともに放電を起こすことによりＣＯＦ₂等の反応性ガスを生成する。この反応性ガスと水またはアルコールを処理室内に導入することによりＦ^-、ＨＦ^2-等を生成し、被処理物のＳｉＯ₂をエッチングするようになっている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平３−４６３２６号公報
【特許文献２】
特開２０００−５８５０８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載のものは、エッチングレートを高めるための水蒸気の添加量を定めているが、減圧下のプロセスであるので、これをそのまま常圧での処理に適用することはできない。また、減圧プロセスは、真空引きに多くの時間を要し、スループットが悪いという問題がある。
特許文献２に記載のものは、常圧下でＳｉＯ₂をエッチングするものであるが、金属電極にダメージを与えることなく、ＳｉＯ₂を選択的にエッチングすることは考慮されていない。
【０００９】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、エッチングされるべき酸化シリコンとエッチングされるべきでない金属とを有する被処理物を常圧下でプラズマエッチングするにあたり、金属にダメージを与えることなく、酸化シリコンを確実に選択的にかつ高いエッチングレートでエッチングすることが可能な処理ガスを供給する方法及び装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、エッチングされるべき酸化シリコンとエッチングされるべきでない金属とを有する被処理物を大気圧近傍下でプラズマエッチングする方法であって、ハロゲン系の主ガスを含む処理ガスに対し、水酸基含有化合物からなる添加成分を気相で０．５〜２．５ｖｏｌ％添加し、添加後の処理ガスをプラズマエッチング装置へ供給してプラズマ化することを特徴とする。また、本発明は、エッチングされるべき酸化シリコンとエッチングされるべきでない金属とを有する被処理物を大気圧近傍下でプラズマエッチングするシステムであって、ガス供給装置と、プラズマエッチング装置とを備え、上記ガス供給装置が、ハロゲン系の主ガスを含む処理ガスの供給源と、水酸基含有化合物からなる添加成分の添加手段とを備え、この添加手段が、上記供給源からの処理ガスに上記水酸基含有化合物を気相で、しかも当該水酸基含有化合物を除いた処理ガスに対し０．５〜２．５ｖｏｌ％添加し、添加後の処理ガスが、上記プラズマエッチング装置へ供給されてプラズマ化されることを特徴とする。これによって、エッチング処理を良好なエッチングレートで効率的に行なうことができる。しかも、エッチングすべき酸化シリコンを確実に選択的にエッチングでき、エッチングすべきでない金属にダメージが及ばないようにすることができる。
【００１１】
本発明における被処理物は、例えば、ＳＡＷフィルタ等の水晶デバイスをはじめとする電子デバイスである。ＳｉＯ₂の形態は、特に限定が無く、水晶、ガラス、酸化膜などが含まれる。金属には、Ｃｕ、Ａｌ、Ｗ、ＩＴＯなどの一般的な配線に用いられる単体金属またはそれらの合金が含まれる。
【００１２】
ハロゲン系の主ガス（エッチャント）は、ＣＦ₄、ＣＨＦ₃、Ｃ₂Ｆ₆等のＰＦＣ（パーフロロカーボン）、ＮＦ₃、ＳＦ₆等を用いることができる。処理ガスは、上記主ガスのみからなる単一ガスであってもよく、ハロゲン系主ガスとＯ₂などの付加的成分とからなる混合ガスを用いてもよい。
【００１３】
添加成分は、安価で取り扱い性が良好な水（Ｈ_２Ｏ）を用いてもよい。上記水酸基含有化合物として、低級アルコール（ＣＨ_３ＯＨ、Ｃ_２Ｈ_５ＯＨなどのＣ_ｎＨ_２ｎ＋１ＯＨ（望ましくは、ｎ≦６））を用いてもよい。例えばメタノール（ＣＨ_３ＯＨ）のＯＨの結合エネルギーは、８５ｋｃａｌ／ｍｏｌであり、水の１２０ｋｃａｌ／ｍｏｌより小さく、
後記ＯＨラジカル（ＯＨ^＊）の発生がより活発になる。
【００１４】
上記添加後、常圧プラズマエッチング装置（放電プラズマ処理部）に導かれた処理ガスは、該装置においてプラズマ化される。これによって、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）を選択的にエッチングすることができる。例えば、処理ガスとしてＣＦ₄とＯ₂の混合ガスを用い、その添加成分としてＨ₂Ｏを用いた場合、常圧プラズマエッチング装置のプラズマ空間でこれら成分の反応が起きてＣＯＦ₂やＦ₂やＨＦが生成され、更にこれら中間生成物とＨ₂Ｏの反応によりＦ^-やＨＦ^2-が生成される。これらイオンが、被処理物のＳｉＯ₂と反応して揮発性のＳｉＦ₄やＨ₂ＳｉＦ₆が生じ、この結果、ＳｉＯ₂の選択的エッチングがなされる。
【００１５】
また、水又は水酸基含有化合物からなる添加成分がプラズマ空間に置かれることにより、ＯＨラジカル（ＯＨ^*）を生成できる。ＯＨ^*は、フッ素に次いで酸化力が強い。このＯＨ^*の酸化作用によって、例えばＣＦ₄から反応性の高いＦ^*を生成できる。これにより、ＳｉＯ₂のエッチングレートを高めることができる。
【００１６】
さらに、水又は水酸基含有化合物の添加により、電離が容易になる。すなわち、例えば水（誘電率：ε＝７９）またはエタノール（ε＝３２．６）を添加すると、処理ガス全体の誘電率εが下がり、より電離しやすくなる。
【００１７】
而して、本発明では、水又は水酸基含有化合物の添加量を、該添加成分を除いた処理ガスに対して０．５〜２．５ｖｏｌ％の範囲としている。この流量比構成により、上述したように、高エッチングレートと酸化シリコンの選択エッチング性を確保できる。０．５ｖｏｌ％未満であると、エッチングレートの向上を達成できない。２．５ｖｏｌ％を超えると、被処理物の金属部分にダメージが加わり、酸化シリコンの選択エッチング性を確保できない。
なお、０．５〜２．５ｖｏｌ％という値は、微量であるので、添加成分を含む処理ガス全体（添加後処理ガス）に対する数値と考えても差し支えない。
【００１８】
水又は水酸基含有化合物の添加手段は、該添加成分の液体原料中に処理ガスを注入してバブリングする方式でもよく、液体原料を加熱などで気化させてこれを処理ガスに混ぜる方式でもよく、その他種々の方式でもよい。
【００１９】
添加成分が、液体を気化させてなるものである場合には、その凝縮点（露点）が、エッチング装置でのエッチング環境の雰囲気温度以下になるように制御するのが好ましい。これによって、添加成分の再液化（結露）を防ぐことができる。上記の制御は、露点計を用いて行なうとよい。露点計として鏡面式露点計を用いると、精度良く制御でき、好ましい。また、気化後の添加成分を含んだ配管を加熱し、配管内での再液化を防ぐことにしてもよい。加熱手段としては、配管にリボンヒータを巻いてもよく、後述のように配管（添加路）を加温容器（恒温槽）に収容してもよい。
【００２０】
バブリング方式による添加構成を採用する場合は、上記供給源からのガス路が、第１、第２のガス路に分岐されており、上記添加手段が、上記気相の添加成分となるべき液体原料を貯えるとともにこの液体原料中に上記第１ガス路の下流端を臨ませたバブリングタンクと、このバブリングタンクから延びて上記第２ガス路に合流する添加路と、処理ガスの上記第１、第２ガス路への分流比を上記添加の数値範囲（０．５〜２．５ｖｏｌ％）が満たされるように調節する分流比調節部とを備えていることが望ましい。これによって、添加量が確実に上記数値範囲になるように制御することができる。
【００２１】
また、バブリング方式として、キャリアガスを上記液体原料に通してバブリングした後、処理ガスに合流（混合）させるようにしてもよい。キャリアガスとしては、Ｏ₂やＮ₂や希ガスを用いることができる。キャリアガスとして例えばＯ₂を用いた場合は、これが添加成分と一緒に処理ガスに混合されることにより、上述したようにプラズマエッチング装置での反応に関わって来る。このようなキャリアガスは、処理ガスの一成分（付加的成分）としても機能する。
【００２２】
恒温槽による添加方式としては、上記添加手段が、上記気相の添加成分となるべき液体原料を貯えた液体貯留部と、この液体貯留部から気化した添加成分を上記数値範囲（０．５〜２．５ｖｏｌ％）を満たすべき流量にする添加量制御部と、この添加量制御部から延び、上記供給源からのガス路と合流される添加路と、これら液体貯留部および添加量制御部ならびに添加路の上記合流部を含む全長域を収容する容器（恒温槽）とを備え、この容器の内部が、上記液体原料の気化温度より高温に保持されていることが望ましい。これによって、添加量制御部からの添加成分が、処理ガスと合流する前に再液化するのを確実に防止でき、添加成分の添加量（流量比）を上記範囲内に確実に収めることができ、ひいては、高エッチングレートと酸化シリコンの選択エッチング性を確実に確保できる。ここで、添加手段は、添加成分のみを添加路に通す構成になっていてもよく、添加成分をＯ₂等のキャリアガス（あるいはキャリアガス兼用の処理ガスの付加的成分）に乗せて添加路に通す構成になっていてもよい。
【００２３】
本発明に係るガス供給装置は、エッチングされるべき酸化シリコンとエッチングされるべきでない金属とを有する被処理物を大気圧近傍下でプラズマエッチングするプラズマエッチング装置へのガス供給装置であって、
ハロゲン系の主ガスを含む処理ガスの供給源と、水又は水酸基含有化合物からなる添加成分の添加手段と、を備え、
上記供給源に処理ガス路が連なり、
上記添加手段が、上記添加成分を気相で通すとともに上記処理ガス路と合流する添加路を有し、
上記処理ガス路と上記添加路との合流部にて、上記処理ガス路からの処理ガスと上記添加路からの気相の上記添加成分とが合流し、上記添加成分を除いた処理ガスに対し上記添加成分が０．５〜２．５ｖｏｌ％添加された処理ガスが得られ、上記合流後の処理ガスが上記プラズマエッチング装置へ供給され、
上記合流部において、上記処理ガス路の流路断面積と上記添加路の流路断面積との比が、上記処理ガス路内のガス流量と上記添加路内のガス流量との比と略等しいことを特徴とする。
これによって、互いに合流する処理ガス路と添加路のガス流速どうしが略等しくなるようにでき、添加成分を処理ガス路からの処理ガスにスムーズに混合させることができる。
上記添加手段が、上記添加成分を液体の状態で貯えたバブリングタンクと、分流比調節部とを更に有し、上記処理ガス路から分岐路が分岐し、この分岐路の下流端が上記バブリングタンク内の液体中に配置され、上記分流比調節部が、上記供給源からのガスの上記分岐路への分流比を調節することにより上記添加の数値範囲（０．５〜２．５ｖｏｌ％）が満たされるようにし、上記バブリングタンクから上記添加路が延び、この添加路には、上記分岐路からのガスとこのガス中に気化した添加成分との混合ガスが通され、上記流路断面積比が、上記分岐路の分岐部と上記合流部との間の上記処理ガス路内の処理ガスの流量と、上記添加路内の上記混合ガスの流量との比と略等しくてもよい。
上記添加手段が、上記添加成分を液体の状態で貯えた液体貯留部と、上記液体貯留部から上記処理ガスの他の成分と混合されることなく気化した添加成分を上記添加の数値範囲（０．５〜２．５ｖｏｌ％）を満たすべき流量にして上記添加路へ送る添加量制御部と、上記液体貯留部と上記添加量制御部と上記添加路と上記合流部とを収容する容器とを更に有し、この容器の内部が、上記添加成分の気化温度より高温に保持されていてもよい。
キャリアガスを用いずに添加成分のみを添加路に通す構成の場合、添加量制御部によって処理ガス路と添加路における流量比が１００：ｒ（０．５≦ｒ≦２．５）となるように制御されるため、処理ガス路の流路断面積を１００とすると、添加路の流路断面積が、ほぼ上記ｒとなるように設定しておく。
【００２４】
上記合流部において、上記ガス路（前記恒温槽による添加方式では「供給手段からのガス路」、前記バブリング方式では「第２ガス路」）と添加路のうち一方（望ましくは添加路）の下流端が、他方の路（望ましくはガス路）の内部に該他方の路と同軸をなして、しかも該他方の路の下流方向へ開口するようにして収容されており、他方の路に添加後処理ガス路がストレートに連なっていることが望ましい。これによって、混合を一層スムーズにでき、合流部の辺りでガスの滞留が起きないようにすることができ、滞留による再液化を確実に防止することができる。ひいては、添加後の処理ガス中の添加成分の流量比を上記０．５〜２．５ｖｏｌ％範囲内に一層確実に収めることができる。この結果、高エッチングレートと酸化シリコンの選択エッチング性を一層確実に確保できる。
【００２５】
本発明における略常圧（大気圧近傍の圧力）とは、１．３３３×１０⁴〜１０．６６４×１０⁴Ｐａの範囲を言う。中でも、９．３３１×１０⁴〜１０．３９７×１０⁴Ｐａの範囲は、圧力調整が容易で装置構成が簡便になり、好ましい。
【００２６】
常圧プラズマエッチング装置は、常圧下（大気圧近傍の圧力条件）でプラズマ空間を発生させる処理部（放電装置）を備えている。処理部には、プラズマ空間形成のための一対の電極が設けられている。一対の電極間に電界を印加することにより放電プラズマが発生する。放電形態は、グロー放電が望ましいが、コロナ放電や沿面放電やアーク放電であってもよい。
【００２７】
上記一対の電極は、平行平板型の対向電極構造や、同軸円筒型の電極構造をなしていてもよく、ロール電極と平板電極、またはロール電極とそれに沿う断面円弧状湾曲板電極などの組み合わせであってもよい。電極の材質としては、例えば、鉄、銅、Ａｌ等の金属単体、ステンレス、真鍮等の合金あるいは金属間化合物等などが挙げられる。電極は、電界集中によるアーク放電の発生を避けるために、プラズマ空間（電極間）の距離が一定となる構造であることが好ましい。
【００２８】
一対の電極のうち少なくとも一方には、他方の電極との対向面に固体誘電体を配置する必要がある。固体誘電体は、上記一方の電極と密着し、かつ上記対向面を完全に覆うようにすることが好ましい。固体誘電体によって覆われずに電極同士が直接対向する部位があると、そこからアーク放電が生じやすくなる。
【００２９】
上記固体誘電体の形状は、シート状もしくはフィルム状であってもよく、溶射法にて電極表面にコーティングされた膜であってもよい。固体誘電体の厚みは、０．０１〜４ｍｍであることが好ましい。固体誘電体が厚すぎると放電プラズマを発生するのに高電圧を要することがあり、薄すぎると電圧印加時に絶縁破壊が起こり、アーク放電が発生することがある。
【００３０】
固体誘電体の材質は、有機系、無機系の何れでもよく、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート等のプラスチック、ガラス、二酸化珪素、酸化アルミニウム、二酸化ジルコニウム、二酸化チタン等の金属酸化物、チタン酸バリウム等の複酸化物等が挙げられる。
【００３１】
固体誘電体の比誘電率は、２以上（２５℃環境下、以下同じ）であることが好ましい。比誘電率が２以上の固体誘電体の具体例としては、ポリテトラフルオロエチレン、ガラス、金属酸化膜等を挙げることができる。さらに高密度の放電プラズマを安定して発生させるためには、比誘電率が１０以上の固体誘電体を用いることが好ましい。比誘電率の上限は、特に限定はないが、現実の材料では１８，５００程度のものが知られている。比誘電率が１０以上の固体誘電体としては、例えば、酸化チタニウム５〜５０重量％、酸化アルミニウム５０〜９５重量％で混合された金属酸化物被膜、または、酸化ジルコニウムを含有する金属酸化物被膜からなるものを挙げることができる。
【００３２】
本発明において電極間の距離は、固体誘電体の厚さ、印加電圧の大きさ、プラズマを利用する目的等を考慮して適宜決定されるが、０．１〜５ｍｍであることが好ましい。電極間の距離が０．１ｍｍ未満であると、間隙が狭隘過ぎて設置が困難なことがあり、一方、５ｍｍを超えると、均一な放電プラズマを発生させにくい。０．５〜３ｍｍの範囲であれば、安定した放電が得られ、より好ましい。
【００３３】
上記電極間には、高周波、パルス波、マイクロ波等の電界が印加されるが、パルス電界を印加することが好ましい。特に、電界の立ち上がり及び／または立ち下がり時間が１０μｓ以下のパルス電界が好ましい。１０μｓを超えると放電状態がアークに移行しやすく不安定なものとなり、高密度プラズマ状態を保持しにくくなる。立ち上がり時間及び立ち下がり時間は、短いほどプラズマ発生の際のガスの電離が効率よく行われるが、４０ｎｓ未満にすることは、実際上困難である。立ち上がり時間及び立ち下がり時間のより好ましい範囲は５０ｎｓ〜５μｓである。なお、ここでいう立ち上がり時間とは、電圧（絶対値）が連続して増加する時間、立ち下がり時間とは、電圧（絶対値）が連続して減少する時間を言う。
【００３４】
上記パルス電界の電界強度は、１０〜１０００ｋＶ／ｃｍが好ましく、２０〜３００ｋＶ／ｃｍがより好ましい。電界強度が１０ｋＶ／ｃｍ未満であると処理に時間がかかりすぎ、１０００ｋＶ／ｃｍを超えるとアーク放電が発生しやすくなる。
【００３５】
上記パルス電界の周波数は、０．５ｋＨｚ以上であることが好ましい。０．５ｋＨｚ未満であるとプラズマ密度が低いため処理に時間がかかりすぎる。上限は特に限定が無く、常用されている１３．５６ＭＨｚでもよく、試験的に使用されている５００ＭＨｚといった高周波帯でも構わない。負荷との整合性のとり易さや取扱い性を考慮すると、５００ｋＨｚ以下が好ましい。このようなパルス電界を印加することにより、処理速度を大きく向上させることができる。
【００３６】
また、上記パルス電界における１つのパルス継続時間は、２００μｓ以下であることが好ましく、３〜２００μｓがより好ましい。２００μｓを超えるとアーク放電に移行しやすくなる。ここで、１つのパルス継続時間とは、ＯＮ／ＯＦＦの繰り返しからなるパルス電界における、１つのパルスの連続するＯＮ時間を言う。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に従って詳述する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る常圧プラズマエッチングシステムＳ１を示したものである。常圧プラズマエッチングシステムＳ１は、常圧プラズマエッチング用ガス供給装置Ｍ１と、この供給装置Ｍ１に接続された常圧プラズマエッチング装置３０とを備え、例えばＳＡＷフィルタＦなどの電子デバイスをエッチングの対象（被処理物、ワーク）としている。周知の通り、ＳＡＷフィルタＦは、水晶（ＳｉＯ₂）からなる基板上に、Ａｌ等からなる櫛形の金属パターンが形成されている。常圧プラズマエッチングシステムＳ１は、常圧下においてこのＳＡＷフィルタＦのＳｉＯ₂を選択的にエッチングするものである。
【００３８】
システムＳ１の常圧プラズマエッチング装置３０は、ノズルヘッド３９（電極ホルダ）を備えている。図２に示すように、ノズルヘッド３９には、円筒形状の外側電極３１と、この外側電極３１内に収容された円柱形状の内側電極３２からなる同軸円筒型の電極構造を備えている。これら電極３１，３２の互いの対向面は、それぞれ固体誘電体（図示せず）により被覆されている。内側電極３２には、電源３３（電界印加手段）が接続され、外側電極３１は、アースされている。これによって、内側電極３２は、電界印加電極（ホット電極）となり、外側電極３１は、接地電極（アース電極）となっている。なお、電極３１，３２の極性は、これと逆であってもよい。
【００３９】
これら外側電極３１と内側電極３２との間に、環状のプラズマ空間３０ａが形成される。外側電極３１の上端部（プラズマ空間３０ａの一端側）には、ガス導入口３０ｂが設けられ、下端部（他端側）には、ガス吹出口（ノズル口）３０ｃが設けられている。このガス吹出口３０ｃの下方に、処理対象のＳＡＷフィルタＦが配置されることになる。
なお、電極構造は、同軸円筒型に限らず、平行平板型などになっていてもよい。ＳＡＷフィルタＦ用のセット手段３８は、テーブル状になっていてフィルタＦを処理の度に１個１個セットするようになっていてもよく、搬送ベルト等の搬送手段が付加されてフィルタＦを順次送ることができるようになっていてもよい。
【００４０】
システムＳ１の常圧プラズマエッチング用ガス供給装置Ｍ１について説明する。
ガス供給装置Ｍ１は、処理ガス供給手段１と、加湿手段２（添加手段）とを備えている。処理ガス供給手段１は、処理ガスを構成する主ガスおよび付加ガスを別々に貯えた複数のガス貯留部（特許請求の範囲の「処理ガスの供給源」）を含み、これらガスを各々所定の流量で加湿前処理ガス管５Ａ（添加操作前の処理ガス路）に送出するようになっている。処理ガスの主成分たる主ガス（エッチャント）には、ハロゲン系ガス（例えばＣＦ₄）が用いられている。処理ガスの付加的成分たる付加ガスには、例えばＯ₂が用いられている。ＣＦ₄とＯ₂の流量比は、例えばＣＦ₄：Ｏ₂＝３：１に調節される。なお、Ｏ₂すなわち付加ガスは、エッチングのためのプラズマ反応を起こすのに必須ではなく、処理ガスの成分として含まれていなくてもよい。
【００４１】
加湿手段２は、水供給源２Ｘと、添加量制御部２Ｙとを有している。水供給源２Ｘには、液相の水（気相添加成分の液体原料）が貯えられている。水供給源２Ｘは、この水を蒸発させ、添加量制御部２Ｙへ送るようになっている。
【００４２】
添加量制御部２Ｙは、水供給源２Ｘからの水蒸気（気相の添加成分）の流量が所定になるように制御する。この所定流量は、供給手段１からの処理ガスに対して０．５〜２．５ｖｏｌ％になる範囲内で設定されている。なお、この流量比は、正確には当該水蒸気を除いた処理ガス（加湿ないしは添加操作前の処理ガス）に対するものであるが、微量であるので、当該水蒸気を含む処理ガス全体（以下、適宜「加湿処理ガス」という。）に対するものとしてもまったく差し支えない。流量の制御方法としては、露点計の検出値に基づいて露点温度を制御する等により行うことができる。この添加量制御部２Ｙから添加管２Ｃが延びている。添加管２Ｃの外周には、全長にわたってリボンヒータ２Ｈ（管加熱手段）が巻きつけられている。添加管２Ｃは、加湿前ガス管５Ａに合流されている。
【００４３】
この合流部から加湿ガス供給管５Ｂが延びている。加湿ガス供給管５Ｂには、ヒータ５Ｈ（管加熱手段）が設けられている。加湿ガス供給管５Ｂの下流端は、上記常圧プラズマエッチング装置３０のガス導入口３０ｂに接続されている。
【００４４】
上記構成の常圧プラズマエッチングシステムＳ１によりＳＡＷフィルタＦをエッチングする方法を説明する。
処理ガス（ＣＦ₄＋Ｏ₂）が、供給手段１から加湿前ガス管５Ａに送出される。一方、水供給源２Ｘで蒸発した水蒸気（Ｈ₂Ｏ）が、添加量制御部２Ｙによって加湿前処理ガス（ＣＦ₄＋Ｏ₂）に対し上記所定の流量比（０．５〜２．５ｖｏｌ％）になるように調節される。この流量調節後の水蒸気が、添加管２Ｃを通る。この時、添加管２Ｃは、加熱手段２Ｈにより加熱されているので、水蒸気が添加管２Ｃの内面に結露（再液化）するのを防止することができる。ひいては、水蒸気の流量比を上記所定値に確実に維持することができる。添加管２Ｃを経た水蒸気は、管５Ａからの処理ガス（ＣＦ₄＋Ｏ₂）に合流、添加される。これによって、加湿処理ガス（ＣＦ₄＋Ｏ₂＋少量のＨ₂Ｏ）すなわち「添加後処理ガス」が得られる。
【００４５】
加湿処理ガスは、加湿ガス供給管５Ｂに通される。この管５Ｂは、全長にわたってヒータ５Ｈにより加熱されている。これによって、加湿処理ガス中の水分が管５Ｂの内面に結露するのを確実に防止することができる。ひいては、水蒸気の流量比を上記所定値（０．５〜２．５ｖｏｌ％）に一層確実に維持することができる。
【００４６】
そして、加湿処理ガスは、常圧プラズマエッチング装置３０へ導かれ、ノズルヘッド３９のガス導入口３０ｂからプラズマ空間３０ａ内に導入される。一方、プラズマ空間３０ａには、電源３３によって電界（パルス電界）が印加され、グロー放電プラズマ（常圧プラズマ）が発生する。これによって、処理ガスが放電処理（プラズマ化）される。すなわち、ＣＦ₄、Ｏ₂、およびＨ₂Ｏからなる処理ガスからＣＯＦ₂、Ｆ₂、ＨＦ、ＯＨ^*等が生成され、更にＦ^-、ＨＦ^2-、Ｆ^*等のイオンやラジカル（活性種）が生成される。
【００４７】
この放電処理（プラズマ化）された処理ガスが、ガス吹出口３０ｃからＳＡＷフィルタＦの上面（被処理面）に向けて吹き出される。これにより、上記イオンやラジカルがＳＡＷフィルタＦのＳｉＯ₂と反応して揮発性のＳｉＦ₄やＨ₂ＳｉＦ₆が生じる。これによって、ＳＡＷフィルタＦのＳｉＯ₂をエッチングすることができる。処理ガス中の水蒸気は、０．５ｖｏｌ％以上になるように調節されているので、エッチングレートを確実に高くでき、エッチング処理を効率的に行なうことができる。しかも、処理ガス中の水蒸気は、２．５ｖｏｌ％以下になるように調節されているので、ＳＡＷフィルタＦの金属パターンにダメージが及ばないようにすることができ、確実にＳｉＯ₂のみを選択的にエッチングすることができる。この結果、良品質のＳＡＷフィルタＦを得ることができる。
【００４８】
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実施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簡略化する。
図３は、本発明の第２実施形態に係る常圧プラズマエッチングシステムＳ２を示したものである。このシステムＳ２は、常圧プラズマエッチング装置３０と、常圧プラズマエッチング用ガス供給装置Ｍ２とを備えている。常圧プラズマエッチング装置３０は、上記第１実施形態と同様構成であるので、説明を省略する。
【００４９】
システムＳ２の常圧プラズマエッチング用ガス供給装置Ｍ２は、添加手段としてバブリング方式を採用したものである。
詳述すると、常圧プラズマエッチング用ガス供給装置Ｍ２は、主ガス供給手段１０Ｘと、加湿手段１２Ａ（添加手段）とを備えている。主ガス供給手段１０Ｘは、主ガスタンク１１（主ガス供給源）と、主ガス用マスフローコントローラ（以下「ＭＦＣ」と言う。）１４とを有している。主ガスタンク１１には、処理ガスの主成分たるハロゲン系の主ガスとしてＣＦ₄が貯留されている。このタンク１１に主ガスＭＦＣ１４が接続されている。ＭＦＣ１４は、タンク１１からの主ガスすなわちＣＦ₄の質量を計量し、所望流量にするようになっている。ＭＦＣ１４から主ガス管５４が延びている。
【００５０】
ガス供給装置Ｍ２の加湿手段１２Ａは、キャリアタンク１３Ａと、キャリアＭＦＣ１５Ａと、バブリングタンク１７とを有している。キャリアタンク１３Ａには、キャリアガスとして例えばＯ₂が貯留されている。このタンク１３Ａに、キャリアＭＦＣ１５Ａが連ねられている。ＭＦＣ１５Ａは、タンク１３ＡからのキャリアガスすなわちＯ₂ガスの質量を計量し、所望流量にするようになっている。ＭＦＣ１５Ａからキャリア導入管５３が延びている。
なお、キャリアガス（Ｏ₂）は、後述するように最終的に主ガス（ＣＦ₄）と混合され、常圧プラズマエッチング装置３０での反応に関わることにより、処理ガスの付加的成分（付加ガス）ともなる。上記主ガス（ＣＦ₄）とキャリアガス（Ｏ₂）とによって、「添加成分を除く処理ガス」が構成されている。これらのガスタンク１１，１３Ａによって、特許請求の範囲の「処理ガスの供給源」が構成される。
【００５１】
バブリングタンク１７には、液相の水（添加成分の液体原料）が貯えられている。この水中に、キャリア導入管５３が挿入されている。キャリア導入管５３の下流端は、タンク１７の水中において開口している。バブリングタンク１７の上端部（水面より上側部）から添加管５２が延びている。添加管５２の外周には、第１実施形態と同様の結露防止用のリボンヒータ２Ｈが全長にわたって巻きつけられている。添加管５２は、主ガス供給手段１０Ｘの主ガス管５４に合流されている。この合流部から加湿ガス供給管５１が延び、常圧プラズマエッチング装置３０のガス導入口３０ｂに接続されている。加湿ガス供給管５１には、ヒータ５Ｈが設けられている。
【００５２】
常圧プラズマエッチングシステムＳ２のガス供給装置Ｍ２によれば、主ガス（ＣＦ₄）が、タンク１１からＭＦＣ１４へ送られて計量され、所定の流量になって管５４へ送り出される。また、キャリアガス（Ｏ₂）が、タンク１３ＡからＭＦＣ１５Ａへ送られて計量され、所定の流量になって管５３へ送り出される。このキャリアガスが、バブリングタンク１７の水中に吹出されてバブリングされ、キャリアガスの気泡中に水が蒸発する。この水蒸気（気相の添加成分）を含んだキャリアガスが、添加管５２を経て、管５４からの主ガスと合流される。これによって、主ガスに水蒸気が添加される。この水蒸気添加量は、主ガスとキャリアガスの合計流量（水蒸気分を除く処理ガス流量）に対して０．５〜２．５ｖｏｌ％になるように調節されている。こうして、加湿処理ガス（ＣＦ₄＋Ｏ₂＋少量のＨ₂Ｏ）が得られる。この加湿処理ガスが、加湿ガス供給管５１を経て常圧プラズマエッチング装置３０へ供給されてプラズマ化され、ＳＡＷフィルタＦへ吹き付けられる。これによって、ＳＡＷフィルタＦのＳｉＯ２を選択的に高エッチングレートでエッチングできることは、第１実施形態と同様である。
【００５３】
図４は、本発明の第３実施形態に係る常圧プラズマエッチングシステムＳ３を示したものである。システムＳ３は、常圧プラズマエッチング装置３０と、常圧プラズマエッチング用ガス供給装置Ｍ３とを備えている。常圧プラズマエッチング装置３０は、既述の実施形態と同様構成であるので、説明を省略する。
【００５４】
システムＳ３の常圧プラズマエッチング用ガス供給装置Ｍ３は、添加手段としてバブリング方式のより望ましい態様を採用したものである。
詳述すると、常圧プラズマエッチング用ガス供給装置Ｍ３は、処理ガス供給手段１０（処理ガス源）と、加湿手段１２（添加手段）を備えている。処理ガス供給手段１０は、２つの処理ガス成分用タンク１１，１３と、２つの処理ガス成分用ＭＦＣ１４，１５とを含んでいる。主ガスタンク１１には、処理ガスの主成分たるハロゲン系の主ガス（ＣＦ_４）が貯留されており、主ガスＭＦＣ１４（主ガス流量制御部）が、このタンク１１からの主ガスの質量を計量して所望流量にするのは、第２実施形態と同様である。付加ガスタンク１３には、処理ガスの付加的成分たる付加ガス（Ｏ_２）が貯えられ、付加ガスＭＦＣ１５（付加ガス流量制御部）が、このタンク１３からの付加ガスの質量を計量して所望流量にするのは、第２実施形態のキャリア用のタンク１３ＡおよびＭＦＣ１５Ａと同様である。２つのＭＦＣ１４，１５の出口ポートからの配管は、互いに合流し、１本の処理ガス管５０（供給源からの処理ガス路）となって処理ガス供給手段１０から延び出ている。処理ガス管５０は、第１、第２の分岐管５０ａ，５０ｂに分岐されている。（処理ガス路５０，５０ｂから分岐路５０ａが分岐している。）
【００５５】
添加手段１２は、水（液相）を貯えたバブリングタンク１７と、処理ガス管５０の分岐部に設けられた分岐弁１８（分流比調節部）を備えている。分岐弁１８からの第１分岐管５０ａ（第１ガス路）の下流端が、バブリングタンク１７の水中に挿入されて開口している。バブリングタンク１７からの添加管５２（添加路）は、分岐弁１８からのもう１つの分岐管５０ｂ（第２ガス路）と合流している。この合流部から加湿ガス供給管５１（添加後処理ガス路）が常圧プラズマエッチング装置３０へ延びている。
【００５６】
分岐弁１８は、管５０からの処理ガスのうち第１分岐管５０ａへの流量と第２分岐管５０ｂへの流量（すなわち管５０ａ，５０ｂの分流比）を調節できるようになっている。第１分岐管５０ａへの流量を大きくすると、バブリングタンク１７での水の気化量が増える。逆に、第１分岐管５０ａへの流量を小さくすると、バブリングタンク１７での水の気化量が減る。これによって、処理ガスへの水蒸気添加量が確実に０．５〜２．５ｖｏｌ％の範囲になるように設定することができる。この結果、ＳＡＷフィルタＦのＳｉＯ２を確実に選択し高エッチングレートでエッチングすることができる。
なお、分岐弁１８に代えて、流量調節弁を、各第１、第２分岐管５０ａ，５０ｂにそれぞれ設けたり、第１、第２分岐管５０ａ，５０ｂの何れか１つに設けたりしてもよい。
【００５７】
図５は、本発明の第４実施形態に係る常圧プラズマエッチングシステムＳ４を示したものである。システムＳ４は、常圧プラズマエッチング装置３０と、常圧プラズマエッチング用ガス供給装置Ｍ４とを備えている。常圧プラズマエッチング装置３０は、既述の実施形態と同様構成であるので、説明を省略する。
【００５８】
システムＳ４の常圧プラズマエッチング用ガス供給装置Ｍ４は、添加手段（加湿手段）として気化器２０を採用したものである。
詳述すると、常圧プラズマエッチング用ガス供給装置Ｍ４は、処理ガス供給手段１０（処理ガス源）と、この供給手段１０に接続された添加手段すなわち気化器２０を備えている。処理ガス供給手段１０は、２つの処理ガス成分用タンク１１，１３と、２つの処理ガス成分用ＭＦＣ１４，１５とを含んでいる。主ガスタンク１１には、処理ガスの主成分たるハロゲン系の主ガス（ＣＦ₄）が貯留されており、主ガスＭＦＣ１４が、このタンク１１からの主ガスの質量を計量して所望流量にするのは、第２、第３実施形態と同様である。付加ガスタンク１３には、処理ガスの付加的成分たる付加ガス（Ｏ₂）が貯えられ、付加ガスＭＦＣ１５が、このタンク１３からの付加ガスの質量を計量して所望流量にするのは、第３実施形態と同様である。２つのＭＦＣ１４，１５の出口ポートからの配管は、互いに合流し、この合流混合後のガス管５０が、気化器２０の後記インレットポート２１_INに連ねられている。
【００５９】
添加手段としての気化器２０は、恒温槽２１（容器）と、この恒温槽２１内に収容された貯水タンク２２（液体貯留部）及び水蒸気ＭＦＣ２３（添加量制御部）を備えている。恒温槽２１は、外部から断熱されている。また、恒温槽２１には、ヒータ４０（槽内加温手段）が組み込まれている。これによって、恒温槽２１の内部全体が、一定の温度に保たれている。この温度は、水の常圧下での気化温度より高くなるように（例えば１１０℃に）設定されている。
【００６０】
恒温槽２１の外面に、上記処理ガス供給手段１０のガス管５０との接続用インレットポート２１ＩＮが設けられている。恒温槽２１の内部には、インレットポート２１ＩＮから延びる加湿前ガス管２５（供給源からの処理ガス路）が配管されている。加湿前ガス管２５には、エアコントロールバルブＶ２５が設けられている。
【００６１】
恒温槽２１内の貯水タンク２２には、例えば電気伝導率０．１μＳ／ｃｍの液相の純水（気相の添加成分となるべき液体原料）が貯えられている。水面より上側のタンク２２内には、水から蒸発した水蒸気（気相の添加成分）のみが存在し、空気等の不純ガスは殆ど含まれていない。恒温槽２１の内部において、タンク２２の上端部からＭＦＣ２３へ向けて計量前水蒸気管２４が延びている。水蒸気管２４には、２つのエアコントロールバルブＶ₂₄₁，Ｖ₂₄₂が上流側から順次設けられている。各バルブＶ₂₄₁，Ｖ₂₄₂には、リボンヒータ４１，４２（バルブ加温手段）が巻き付けられている。これらバルブＶ₂₄₁，Ｖ₂₄₂の間の水蒸気管２４から排出管２９が延び、恒温槽２１の外面に配された排出ポート２１_EXに連なっている。排出管２９には、エアコントロールバルブＶ₂₉が設けられている。水蒸気管２４と排出管２９との接合部には、圧力センサＰ₁が設けられている。恒温槽２１の外面には、パージポート２１_PGが設けられ、このパージポート２１_PGから延びるパージ管２８が、バルブＶ₂₄₂より下流側の水蒸気管２４に連なっている。パージ管２８には、エアコントロールバルブＶ₂₈が設けられている。
【００６２】
水蒸気管２４の下流端は、水蒸気ＭＦＣ２３の入口ポートに連なっている。ＭＦＣ２３は、水蒸気管２４ひいては貯水タンク２２からの水蒸気の質量を計量し、所望流量にするようになっている。具体的には、加湿前ガス管２５における加湿前処理ガスの流量を１００とすると、水蒸気の流量をｒ（０．５≦ｒ≦２．５）になるように調節するようになっている。
【００６３】
ＭＦＣ２３の出口ポートから添加管２６（添加路、計量後水蒸気管）が延びている。添加管２６の下流端は、上記加湿前ガス管２５と合流されている。この合流部を含む添加管２６の全長域が、恒温槽２１の内部に収容されている。添加管２６には、エアコントロールバルブＶ₂₆が設けられている。バルブＶ₂₆には、リボンヒータ４３（バルブ加温手段）が巻き付けられている。
【００６４】
恒温槽２１の内部において、上記管２５，２６の合流部から加湿ガス管２７（添加後処理ガス路）が延びている。加湿ガス管２７は、恒温槽２１の外面に配されたアウトレットポート２１_OUTに連なっている。このアウトレットポート２１_OUTから加湿ガス供給管５１が延び、常圧プラズマエッチング装置３０のガス導入口３０ｂに接続されている。加湿ガス供給管５１にヒータ５Ｈが設けられている点は、既述の実施形態と同様である。
【００６５】
上記管２５，２６どうしの合流構造を更に詳述する。
図６に示すように、加湿前ガス管２５と加湿ガス管２７とは、ストレートな１本の共通のガス管２０Ｐで構成されている。共通ガス管２０Ｐは、全長にわたって流路断面積が略等しくなっている。この共通ガス管２０Ｐの中途部に、添加管２６の下流端部が接合されている。この接合部を境にして、それより上流側のガス管２０Ｐが加湿前ガス管２５として提供され、下流側のガス管２０Ｐが加湿ガス管２７として提供されている。
【００６６】
添加管２６は、共通ガス管２０Ｐすなわち加湿前ガス管２５より非常に細い。具体的には、加湿前ガス管２５の流路断面積Ａ₂₅を１００とすると、添加管２６の流路断面積Ａ₂₆は、上記ＭＦＣ２３にて調節されるべき水蒸気の流量比「ｒ」と同じ値（Ａ₂₆＝ｒ）になるように設定されている。なお、図６において、添加管２６の径は誇張して示してある。添加管２６は、共通ガス管２０Ｐの管壁を貫通して、管２０Ｐ内に入り込むとともに、管２０Ｐの管軸Ｌ_20X上においてＬ字状に折り曲げられている。これにより、細い添加管２６の下流端が、太い共通ガス管２０Ｐと同軸をなして、下流の加湿ガス管２７の側へ向けて開口されている。
【００６７】
第４実施形態に係る常圧プラズマエッチングシステムＳ４の動作を、ガス供給装置Ｍ４を中心に説明する。
予め、窒素ガス等のパージガスをパージポート２１_PGから送り込むことにより、管２４，２６等の内部をパージする。更に、排出ポート２１_EXに真空ポンプを接続して、水面より上側のタンク２２内や管２４，２６内の不明ガスを吸引、排気する。
【００６８】
そのうえで、ヒータ４０をオンすることによって、恒温槽２１内を水の気化温度より高い所望温度（例えば１１０℃）まで加温していく。これによって、貯水タンク２２及びその内部の純水も加温されていく。この加温過程では、バルブＶ₂₄₁，Ｖ₂₉を開く一方、バルブＶ₂₄₂を閉じておく。これによって、貯水タンク２２内は、常圧に保たれる。また、リボンヒータ４１〜４３をオンし、蒸気管２４，２６のバルブＶ₂₄₁，Ｖ₂₄₂，Ｖ₂₆を恒温槽２１の内部空間より高い所望温度（例えば１２０℃）まで個別的に加温していく。
【００６９】
恒温槽２１内ひいては貯水タンク２２が所望の１１０℃で平衡に達した時、タンク２２内の水は、１００℃になっている。これによって、水が蒸発、気化し、水面より上側のタンク２２内が飽和水蒸気で満たされる。ここで、蒸気管２４，２６のバルブＶ₂₄₁，Ｖ₂₄₂，Ｖ₂₆を開く。(バルブＶ₂₈，Ｖ₂₉は閉にする。）これにより、飽和水蒸気が、タンク２２から計量前蒸気管２４を通ってＭＦＣ２３へ送られていく。この時、蒸気管２４も１１０℃まで加温されているので、水蒸気が蒸気管２４の内周面に結露（再液化）することはない。更に、バルブＶ₂₄₁，Ｖ₂₄₂は、より高温の１２０℃に加温されているので、水蒸気がこれらバルブＶ₂₄₁，Ｖ₂₄₂内で結露するのを確実に防止できる。
【００７０】
併行して、加湿前ガス管２５のバルブＶ₂₅を開くとともに、タンク１１のＣＦ₄ガスをＭＦＣ１４へ送り、タンク１３のＯ₂ガスをＭＦＣ１５へ送る。このとき、元ガス供給手段１０の２つの処理ガスＭＦＣ１４，１５は、互いに協働して、ＣＦ₄とＯ₂の流量比が所定（ＣＦ₄ガスがＯ₂ガスの例えば３倍の流量）になるように調節する。
上記水蒸気ＭＦＣ２３は、これらＣＦ₄とＯ₂からなる加湿前処理ガスの流量に対し、水蒸気の流量が１００分のｒ倍（０．５≦ｒ≦２．５）になるように調節しながら、水蒸気を添加管２６に送り出す。
【００７１】
添加管２６は、その全長にわたって１１０℃の高温に保たれているので、水蒸気が添加管２６の内周面に結露することはない。これによって、水蒸気の上記流量比を確実にそのままに維持することができる。更に、バルブＶ₂₆は、より高温の１２０℃に加温されているので、水蒸気がバルブＶ₂₆内で結露することはなく、水蒸気の流量比の正確度を一層高めることができる。
【００７２】
そして、水蒸気は、管２０Ｐに流れ込み、管２５からの加湿前処理ガスと合流する。このとき、上記流量比と管２５，２６の流路断面積との関係によって、管２６から出る水蒸気の流速が、管２０Ｐの外側の加湿前処理ガスの流速と等しくなっている。これによって、水蒸気を処理ガスに安定的に混合させることができる。しかも、添加管２６の下流端開口が、下流側の加湿ガス管２７を向いているので、水蒸気の流束φ₁が、加湿ガス管２７のガス流束φ₂内に吸い込まれるようにして一層スムーズに溶け込ませることができる。さらに、添加管２６の下流端が、共通ガス管２０Ｐ内に同軸をなして収容されているので、水蒸気を一層均一に混合することができる。これによって、合流部の辺りで水蒸気が局所的に滞留しないようにすることができ、滞留による水蒸気の結露を確実に防止することができる。
【００７３】
この結果、極めて高精度な加湿処理ガス（添加後処理ガス）を得ることができる。この加湿処理ガスが、加湿ガス管２７およびガス供給管５１に通される。この加湿処理ガスガス中の水蒸気分圧は、極めて小さいので、管２７，５１に結露が生じることはない。そして、第１実施形態と同様に、加湿処理ガスは、常圧プラズマエッチング装置Ｍ３へ供給されてプラズマ化され、ＳＡＷフィルタＦの被処理面へ吹き付けられる。これによって、高エッチングレートで効率良く、しかも、ＳｉＯ２のみを確実にエッチングすることができ、高品質のＳＡＷフィルタＦを得ることができる。
【００７４】
気化器２０によれば、貯水タンク２２での気化用の加温手段と管２４，２５での結露防止用の加温手段とが、共通のヒータ４０で構成されているので、部品点数の削減及び構成の簡素化を図ることできる。
【００７５】
本発明は、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、添加成分として、水蒸気すなわち気相の水に代えて、気相の水酸基含有化合物（例えばアルコール）を用いてもよい。この場合も、気相の水酸基含有化合物の添加量は、処理ガスの０．５〜２．５ｖｏｌ％になるようにする。
常圧プラズマエッチング装置３０は、電極間のプラズマ空間の外に被処理物が配置される所謂リモート方式であったが、電極間のプラズマ空間内に被処理物を配置する所謂ダイレクト方式の常圧プラズマエッチング装置であってもよい。
被処理物は、ＳＡＷフィルタに限定されないことは当然であり、ＳｉＯ₂層にビアホールを形成すべき多層積層デバイス、その他の種々の電子デバイスが処理対象となり得る。
第３実施形態において、第２分岐管５０ｂと添加管５２との合流部の構造を、図６に示す第４実施形態の加湿前ガス管２５と添加管２６との合流部の構造と同様に構成してもよい。
第４実施形態において、添加手段（気化器２０）は、水蒸気からなる添加成分のみを添加管２６に通すようになっていたが、添加成分をＯ₂等のキャリアガス（処理ガスの付加的成分）に乗せて添加管２６に通すようになっていてもよい。
【００７６】
【実施例】
本発明の実施例を説明する。
＜実施例１＞
図５と同様のシステムを用い、水蒸気（Ｈ₂Ｏ）の添加によってプラズマ空間のガス成分にどのような変化が見られるかを調べた。測定は、フーリエ変換赤外分光法（ＦＴ−ＩＲ）によった。結果を図７に示す。同図から明らかなように、水添加により、ＯＨ^*が増加して酸化作用が向上し、Ｆ源が増加することが確認された。
【００７７】
＜実施例２＞
図５と同様のシステムを用い、下記の条件でエッチングを行なった。
［処理条件］
エッチング環境：雰囲気温度２４．８℃、相対湿度２４％Ｒｈ
処理対象：水晶（ＳｉＯ₂）基板上にＡｌパターンを形成したＳＡＷフィルタ
処理ガス成分および流量：ＣＦ₄＝３０ｃｃｍ、Ｏ₂＝１０ｃｃｍ
水添加量：ＣＦ₄とＯ₂の総流量（＝４０ｃｃｍ）に対し１．５ｖｏｌ％
ガス供給管温度：５０℃
放電条件：印加電圧Ｖ_pp＝９ｋＶ、パルス周波数＝２０ｋＨｚ
処理時間：２０ｓｅｃ
結果、ＳｉＯ₂のエッチングレートは８０ｎｍ／ｍｉｎであった。Ａｌパターンにダメージはなかった。
【００７８】
＜実施例３＞
図５のシステムを用い、水蒸気（Ｈ₂Ｏ）の添加量に応じてＳｉＯ₂のエッチングレートがどのように変化するかを調べた。エッチング環境、処理対象、処理ガス成分および流量、放電条件、処理時間の各条件は、実施例２と同じにし、ガス供給管温度は１００度強にした。なお、管２５，２６どうしの合流部での流路断面積比は、これら管でのガス流量比とは無関係に一定にした。
結果を図８に示す。エッチングレートは、添加量０．５ｖｏｌ％付近で立ち上がり、添加量が大きくなるにしたがって、エッチングレートも増大した。しかし、添加量が２．５ｖｏｌ％を越えると、Ａｌパターンにダメージが生じてしまった。
【００７９】
引き続いて、水蒸気（Ｈ₂Ｏ）の添加量２．０ｖｏｌ％でエッチングした場合と３．０ｖｏｌ％でエッチングした場合とで、ＳＡＷフィルタの周波数特性を調べた。結果を図９および図１０に示す。これら図において、破線は、エッチングする前の周波数特性であり、実線は、エッチングした後の周波数特性である。図９に示すように、添加量２．０ｖｏｌ％では、特性の波形を崩すことなく中心周波数をずらすことができた。これは、基板の水晶（ＳｉＯ₂）だけを選択的にエッチングできたことの証左である。一方、図１０に示すように、添加量３．０ｖｏｌ％では、波形が崩れてしまい、フィルタとしての機能を維持できなくなった。これは、Ａｌパターンにダメージが及んだ証左である。
【００８０】
＜比較例１＞
図４と同様のシステムを用い、水蒸気添加量を０．２ｖｏｌ％としたこと以外は実施例２と同条件の下でエッチングを行った。その結果、Ａｌパターンにダメージはなかったが、エッチングレートが１ｎｍ／ｍｉｎ以下であり、測定が困難であった。
【００８１】
＜比較例２＞
比較例１において、水蒸気添加量を１５ｖｏｌ％に変えてエッチングを行った。その結果、エッチングレートは１００ｎｍ／ｍｉｎであったが、Ａｌパターンにダメージがあり、不良品となった。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、エッチング処理を良好なエッチングレートで効率的に行なうことができる。しかも、エッチングすべき酸化シリコンを確実に選択的にエッチングでき、エッチングすべきでない金属にダメージが及ばないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る常圧プラズマエッチングシステムの概略構成図である。
【図２】上記システムの電極構造を概略的に示す側面断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る常圧プラズマエッチングシステムの概略構成図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る常圧プラズマエッチングシステムの概略構成図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係る常圧プラズマエッチングシステムの概略構成図である。
【図６】上記第４実施形態のシステムのガス管と蒸気管との合流部の断面図である。
【図７】本発明の実施例１による水添加の効果の測定結果を示すグラフである。
【図８】本発明の実施例３による水蒸気添加量に対するエッチングレートの測定結果を示すグラフである。
【図９】水蒸気添加量２．０ｖｏｌ％で処理したＳＡＷフィルタの周波数特性を示すグラフである。
【図１０】比較例として水蒸気添加量３．０ｖｏｌ％で処理したＳＡＷフィルタの周波数特性を示すグラフである。
【符号の説明】
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４常圧プラズマエッチングシステム
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４常圧プラズマエッチング用ガス供給装置
３０常圧プラズマエッチング装置
１Ｘ処理ガス供給源を含む処理ガス供給手段
１１，１３ガスタンク（処理ガスの供給源）
２，１２，１２加湿手段（添加手段）
１７バブリングタンク
１８分岐弁（分流比調節部）
２０気化器（添加手段）
２１恒温槽（容器）
２２貯水タンク（液体貯留部）
２３水蒸気ＭＦＣ（添加量制御部）
２５気化器内の加湿前ガス管（供給源からの処理ガス路）
２６添加管（添加路）
２７加湿ガス管（添加後処理ガス路）
５０処理ガス管（供給源からの処理ガス路）
５０ａ第１分岐管（第１ガス路、分岐路）
５０ｂ第２分岐管（第２ガス路、分岐部と合流部との間の処理ガス路）

Claims

エッチングされるべき酸化シリコンとエッチングされるべきでない金属とを有する被処理物を大気圧近傍下でプラズマエッチングするプラズマエッチング装置へのガス供給装置であって、
ハロゲン系の主ガスを含む処理ガスの供給源と、水又は水酸基含有化合物からなる添加成分の添加手段と、を備え、
上記供給源に処理ガス路が連なり、
上記添加手段が、上記添加成分を気相で通すとともに上記処理ガス路と合流する添加路を有し、
上記処理ガス路と上記添加路との合流部にて、上記処理ガス路からの処理ガスと上記添加路からの気相の上記添加成分とが合流し、上記添加成分を除いた処理ガスに対し上記添加成分が０．５〜２．５ｖｏｌ％添加された処理ガスが得られ、上記合流後の処理ガスが上記プラズマエッチング装置へ供給され、
上記合流部において、上記処理ガス路の流路断面積と上記添加路の流路断面積との比が、上記処理ガス路内のガス流量と上記添加路内のガス流量との比と略等しいことを特徴とするプラズマエッチング用ガス供給装置。
上記添加手段が、上記添加成分を液体の状態で貯えたバブリングタンクと、分流比調節部とを更に有し、上記処理ガス路から分岐路が分岐し、この分岐路の下流端が上記バブリングタンク内の液体中に配置され、上記分流比調節部が、上記供給源からのガスの上記分岐路への分流比を調節することにより上記添加の数値範囲が満たされるようにし、上記バブリングタンクから上記添加路が延び、この添加路には、上記分岐路からのガスとこのガス中に気化した添加成分との混合ガスが通され、
上記流路断面積比が、上記分岐路の分岐部と上記合流部との間の上記処理ガス路内の処理ガスの流量と、上記添加路内の上記混合ガスの流量との比と略等しいことを特徴とする請求項１に記載のプラズマエッチング用ガス供給装置。
上記添加手段が、上記添加成分を液体の状態で貯えた液体貯留部と、上記液体貯留部から上記処理ガスの他の成分と混合されることなく気化した添加成分を上
記添加の数値範囲を満たすべき流量にして上記添加路へ送る添加量制御部と、上記液体貯留部と上記添加量制御部と上記添加路と上記合流部とを収容する容器とを更に有し、この容器の内部が、上記添加成分の気化温度より高温に保持されていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマエッチング用ガス供給装置。
エッチングされるべき酸化シリコンとエッチングされるべきでない金属とを有する被処理物を大気圧近傍下でプラズマエッチングするシステムであって、
ガス供給装置と、プラズマエッチング装置とを備え、
上記ガス供給装置が、ハロゲン系の主ガスを含む処理ガスの供給源と、水酸基含有化合物の添加手段とを有し、この添加手段が、上記供給源からの処理ガスに上記水酸基含有化合物を気相で、しかも当該水酸基含有化合物を除いた処理ガスに対し０．５〜２．５ｖｏｌ％添加し、添加後の処理ガスが、上記プラズマエッチング装置へ供給されてプラズマ化されることを特徴とするプラズマエッチングシステム。
エッチングされるべき酸化シリコンとエッチングされるべきでない金属とを有する被処理物を大気圧近傍下でプラズマエッチングする方法であって、
ハロゲン系の主ガスを含む処理ガスに対し、水酸基含有化合物を気相で０．５〜２．５ｖｏｌ％添加し、添加後の処理ガスをプラズマエッチング装置へ供給してプラズマ化することを特徴とするプラズマエッチング方法。