JP4189303B2

JP4189303B2 - Plasma processing method

Info

Publication number: JP4189303B2
Application number: JP2003393835A
Authority: JP
Inventors: 智洋奥村; 光央齋藤
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-11-26
Filing date: 2003-11-25
Publication date: 2008-12-03
Anticipated expiration: 2023-11-25
Also published as: JP2004193590A

Description

本発明は、微小部分のプラズマ処理方法に関するものである。 The present invention relates to a plasma processing method for minute portions.

一般に、表面に薄膜が形成された基板に代表される被処理物にパターンニング加工を行う場合、レジストプロセスが用いられる。その一例を図９Ａ〜図９Ｄに示す。図９Ａ〜図９Ｄにおいて、まず、被処理物３３の表面に感光性レジスト３４を塗布する（図９Ａ）。次に、露光機を用いて露光した後、現像すると、レジスト３４が所望の形状にパターンニングできる（図９Ｂ）。そして、被処理物３３を真空容器内に載置し、真空容器内にプラズマを発生させ、レジスト３４をマスクとして被処理物３３をエッチング加工すると、被処理物３３の表面が所望の形状にパターニングされる（図９Ｃ）。最後に、レジスト３４を酸素プラズマや有機溶剤などで除去することで、加工が完了する（図９Ｄ）。 In general, a resist process is used when patterning is performed on an object typified by a substrate having a thin film formed on the surface. An example is shown in FIGS. 9A to 9D. 9A to 9D, first, a photosensitive resist 34 is applied to the surface of the workpiece 33 (FIG. 9A). Next, after exposure using an exposure machine and development, the resist 34 can be patterned into a desired shape (FIG. 9B). Then, the workpiece 33 is placed in a vacuum vessel, plasma is generated in the vacuum vessel, and the workpiece 33 is etched using the resist 34 as a mask, whereby the surface of the workpiece 33 is patterned into a desired shape. (FIG. 9C). Finally, the resist 34 is removed with oxygen plasma, an organic solvent, or the like, thereby completing the processing (FIG. 9D).

以上のようなレジストプロセスは、微細パターンを精度良く形成するのに適しているため、半導体などの電子デバイスの製造において重要な役割を果たすに至った。しかしながら、工程が複雑であるという欠点がある。 Since the resist process as described above is suitable for accurately forming a fine pattern, it has played an important role in the manufacture of electronic devices such as semiconductors. However, there is a drawback that the process is complicated.

そこで、レジストプロセスを用いない、新しい加工方法が検討されている。その一例として、図１６に示すようなマイクロプラズマ源９９を搭載したプラズマ処理装置が提案されつつある。
このような構成については、例えば、未公開自社出願の特許文献１に詳しく述べられている。
特願２００２−２５４３２４号明細書 Therefore, a new processing method that does not use a resist process is being studied. As an example, a plasma processing apparatus equipped with a microplasma source 99 as shown in FIG. 16 is being proposed.
Such a configuration is described in detail in, for example, Patent Document 1 of an unpublished in-house application.
Japanese Patent Application No. 2002-254324

しかしながら、上記提案されているプラズマ処理においては、エッチング速度を高めるために高周波電力を大きくすると、被処理物としての薄板表面でアーク放電（火花）が発生し、滑らかな処理表面が得られないばかりか、処理の安定性・再現性が得られないという課題がある。 However, in the plasma treatment proposed above, if the high-frequency power is increased to increase the etching rate, arc discharge (spark) occurs on the surface of the thin plate as the object to be processed, and a smooth treatment surface cannot be obtained. However, there is a problem that the stability and reproducibility of processing cannot be obtained.

本発明は、上記課題に鑑み、簡単で、かつ、所望の微小部分を精度良く加工することのできるプラズマ処理方法を提供することを目的としている。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a plasma processing method that is simple and can precisely process a desired minute portion.

上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。 In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.

本発明の第１態様によれば、１００００Ｐａ以上３気圧以下の圧力下で発生させたマイクロプラズマで生成された活性粒子を、金属又は半導体である被処理物の表面に照射し、上記被処理物の表面を加工するプラズマ処理方法であって、
上記被処理物の表面の自然酸化膜を除去する第１のステップと、
上記自然酸化膜を除去した領域の一部又は全部をエッチング加工する第２のステップとを備え、
上記第１のステップ及び上記第２のステップを行うとき、上記被処理物の近傍に配置させたマイクロプラズマ源にガスを供給しつつ、上記マイクロプラズマ源に設けられた電極又は上記被処理物に電力を供給することにより、上記マイクロプラズマを発生させ、上記生成された活性粒子を上記被処理物に作用させ、上記被処理物の表面を加工するものであって、
上記第１のステップでは、上記被処理物の表面の第１の部分に上記活性粒子を照射して、自然酸化膜を除去し、
上記第２のステップでは、上記被処理物の表面の上記第１の部分に含まれ、かつ、上記第１の部分よりも狭い第２の部分に活性粒子を照射して、エッチング加工するプラズマ処理方法を提供する。 According to the first aspect of the present invention, the surface of an object to be processed that is a metal or a semiconductor is irradiated with active particles generated by microplasma generated under a pressure of 10000 Pa to 3 atm, and the object to be processed A plasma processing method for processing the surface of
A first step of removing a natural oxide film on the surface of the workpiece;
A second step of etching part or all of the region from which the natural oxide film has been removed ,
When performing the first step and the second step, the gas is supplied to the microplasma source disposed in the vicinity of the object to be processed, and the electrode provided in the microplasma source or the object to be processed is supplied. By supplying electric power, the microplasma is generated, the generated active particles act on the object to be processed, and the surface of the object to be processed is processed.
In the first step, the active particles are irradiated on the first portion of the surface of the workpiece to remove the natural oxide film,
In the second step, included in the first portion of the surface of the object to be treated, and is irradiated with active particles in a narrow second portion than the first portion, you etching plasma A processing method is provided.

本発明の第２態様によれば、上記マイクロプラズマ源は、内側ガス噴出口及び外側ガス噴出口を有する状態で、
上記第１の部分に上記活性粒子を照射するステップにおいて、上記内側ガス噴出口より不活性ガスを主体とするガスを噴出させるとともに上記外側ガス噴出口より不活性ガスを主体とするガスを噴出させ、
上記第２の部分に上記活性粒子を照射するステップにおいて、上記内側ガス噴出口より不活性ガスを主体とするガスを噴出させるとともに上記外側ガス噴出口より反応性ガスを主体とするガスを噴出させる第１の態様に記載のプラズマ処理方法を提供する。 According to the second aspect of the present invention, the microplasma source has an inner gas outlet and an outer gas outlet,
In the step of irradiating the first part with the active particles, a gas mainly composed of an inert gas is ejected from the inner gas outlet and a gas mainly composed of an inert gas is ejected from the outer gas outlet. ,
In the step of irradiating the second part with the active particles, a gas mainly composed of an inert gas is ejected from the inner gas outlet and a gas mainly composed of a reactive gas is ejected from the outer gas outlet. A plasma processing method according to the first aspect is provided.

本発明の第３態様によれば、上記マイクロプラズマ源は、内側ガス噴出口及び外側ガス噴出口を有する状態で、
上記第１の部分に上記活性粒子を照射するステップにおいて、上記内側ガス噴出口より不活性ガスを主体とするガスを噴出させるとともに上記外側ガス噴出口からはガスを噴出させず、
上記第２の部分に上記活性粒子を照射するステップにおいて、上記内側ガス噴出口より不活性ガスを主体とするガスを噴出させるとともに上記外側ガス噴出口より反応性ガスを主体とするガスを噴出させる第１の態様に記載のプラズマ処理方法を提供する。 According to the third aspect of the present invention, the microplasma source has an inner gas outlet and an outer gas outlet,
In the step of irradiating the first part with the active particles, a gas mainly composed of an inert gas is ejected from the inner gas ejection port and no gas is ejected from the outer gas ejection port,
In the step of irradiating the second part with the active particles, a gas mainly composed of an inert gas is ejected from the inner gas outlet and a gas mainly composed of a reactive gas is ejected from the outer gas outlet. A plasma processing method according to the first aspect is provided.

本発明の第４態様によれば、上記マイクロプラズマ源は、内側ガス噴出口及び外側ガス噴出口を有する状態で、
上記第１の部分に上記活性粒子を照射するステップにおいて、上記内側ガス噴出口より不活性ガスを主体とするガスを噴出させるとともに上記外側ガス噴出口から反応性ガスを主体とするガスを噴出させ、
上記第２の部分に上記活性粒子を照射するステップにおいて、上記内側ガス噴出口より不活性ガスを主体とするガスを噴出させるとともに、上記外側ガス噴出口より反応性ガスを主体とするガスを、上記第１の部分に上記活性粒子を照射するステップよりも数倍〜数十倍多く噴出させる第１の態様に記載のプラズマ処理方法を提供する。 According to the fourth aspect of the present invention, the microplasma source has an inner gas outlet and an outer gas outlet,
In the step of irradiating the first part with the active particles, a gas mainly composed of an inert gas is ejected from the inner gas ejection port and a gas mainly composed of a reactive gas is ejected from the outer gas ejection port. ,
In the step of irradiating the second part with the active particles, a gas mainly composed of an inert gas is ejected from the inner gas ejection port, and a gas mainly composed of a reactive gas is ejected from the outer gas ejection port. The plasma processing method according to the first aspect, in which the first portion is ejected several to several tens of times more than the step of irradiating the active particles to the first portion.

本発明の第５態様によれば、１００００Ｐａ以上３気圧以下の圧力下で発生させたマイクロプラズマで生成された活性粒子を、金属又は半導体である被処理物の表面に照射し、上記被処理物の表面を加工するプラズマ処理方法であって、
上記被処理物の表面の自然酸化膜を除去する第１のステップと、
上記自然酸化膜を除去した領域の一部又は全部をエッチング加工する第２のステップとを備え、
上記第１のステップ及び上記第２のステップを行うとき、上記被処理物の近傍に配置させたマイクロプラズマ源にガスを供給しつつ、上記マイクロプラズマ源に設けられた電極又は上記被処理物に電力を供給することにより、上記マイクロプラズマを発生させ、上記生成された活性粒子を上記被処理物に作用させ、上記被処理物の表面を加工するものであって、
上記第１のステップでは、還元性を有する活性粒子を上記被処理物の表面に照射して、自然酸化膜を除去し、
上記第２のステップでは、エッチング性を有する活性粒子を、上記還元性を有する活性粒子が照射された上記被処理物の表面に照射して、エッチング加工し、
上記第１のステップにおいて、上記被処理物の表面の第１の部分に活性粒子を照射し、
上記第２のステップにおいて、上記第１の部分に含まれ、かつ、上記第１の部分よりも狭い第２の部分に活性粒子を照射するプラズマ処理方法を提供する。 According to the fifth aspect of the present invention, the surface of an object to be processed that is a metal or a semiconductor is irradiated with active particles generated by microplasma generated under a pressure of 10000 Pa to 3 atm, and the object to be processed A plasma processing method for processing the surface of
A first step of removing a natural oxide film on the surface of the workpiece;
A second step of etching part or all of the region from which the natural oxide film has been removed,
When performing the first step and the second step, the gas is supplied to the microplasma source disposed in the vicinity of the object to be processed, and the electrode provided in the microplasma source or the object to be processed is supplied. By supplying electric power, the microplasma is generated, the generated active particles act on the object to be processed, and the surface of the object to be processed is processed.
In the first step, the surface of the object to be treated is irradiated with reducing active particles to remove the natural oxide film,
In the second step, the active particles having etching properties are irradiated to the surface of the object to be treated which has been irradiated with the active particles having reducing properties, and etched.
In the first step, the first part of the surface of the object to be processed is irradiated with active particles,
In the second step, it included in the first portion, and provides a Help plasma processing method to irradiate the active particles in the narrow second portion than the first portion.

本発明の第６態様によれば、上記マイクロプラズマ源は、内側ガス噴出口及び外側ガス噴出口を有する状態で、
上記第１の部分に活性粒子を照射するステップにおいて、上記内側ガス噴出口又は上記外側ガス噴出口より噴出させるガスに還元性ガスを混合しながら、上記内側ガス噴出口より不活性ガスを主体とするガスを噴出させるとともに上記外側ガス噴出口より不活性ガスを主体とするガスを噴出させ、
上記第２の部分に活性粒子を照射するステップにおいて、上記内側ガス噴出口より不活性ガスを主体とするガスを噴出させるとともに上記外側ガス噴出口よりエッチング性ガスを主体とするガスを噴出させる第５の態様に記載のプラズマ処理方法を提供する。 According to the sixth aspect of the present invention, the microplasma source has an inner gas outlet and an outer gas outlet,
In the step of irradiating the first part with active particles, the inert gas is mainly formed from the inner gas outlet while mixing a reducing gas with the gas to be ejected from the inner gas outlet or the outer gas outlet. And a gas mainly composed of an inert gas from the outer gas outlet,
In the step of irradiating the second part with active particles, a gas mainly composed of an inert gas is ejected from the inner gas ejection port, and a gas mainly composed of an etching gas is ejected from the outer gas ejection port. The plasma processing method according to the fifth aspect is provided.

本発明の第７態様によれば、上記マイクロプラズマ源は、内側ガス噴出口及び外側ガス噴出口を有する状態で、
上記第１の部分に活性粒子を照射するステップにおいて、上記内側ガス噴出口より不活性ガスと還元性ガスの混合ガスを噴出させるとともに上記外側ガス噴出口からはガスを噴出させず、
上記第２の部分に活性粒子を照射するステップにおいて、上記内側ガス噴出口より不活性ガスを主体とするガスを噴出させるとともに上記外側ガス噴出口よりエッチング性ガスを主体とするガスを噴出させる第５の態様に記載のプラズマ処理方法を提供する。 According to the seventh aspect of the present invention, the microplasma source has an inner gas outlet and an outer gas outlet,
In the step of irradiating the first part with active particles, a gas mixture of an inert gas and a reducing gas is ejected from the inner gas ejection port and no gas is ejected from the outer gas ejection port,
In the step of irradiating the second part with active particles, a gas mainly composed of an inert gas is ejected from the inner gas ejection port, and a gas mainly composed of an etching gas is ejected from the outer gas ejection port. The plasma processing method according to the fifth aspect is provided.

本発明の第８態様によれば、上記マイクロプラズマ源は、内側ガス噴出口及び外側ガス噴出口を有する状態で、
上記第１の部分に活性粒子を照射するステップにおいて、上記内側ガス噴出口より不活性ガスと還元性ガスの混合ガスを噴出させるとともに上記外側ガス噴出口からエッチング性ガスを主体とするガスを噴出させ、
上記第２の部分に活性粒子を照射するステップにおいて、上記内側ガス噴出口より不活性ガスを主体とするガスを噴出させるとともに、上記外側ガス噴出口よりエッチング性ガスを主体とするガスを、上記第１の部分に活性粒子を照射するステップよりも多量に噴出させる第５の態様に記載のプラズマ処理方法を提供する。 According to the eighth aspect of the present invention, the microplasma source has an inner gas outlet and an outer gas outlet,
In the step of irradiating the first part with active particles, a mixed gas of an inert gas and a reducing gas is ejected from the inner gas ejection port, and a gas mainly composed of an etching gas is ejected from the outer gas ejection port. Let
In the step of irradiating the second part with active particles, a gas mainly composed of an inert gas is ejected from the inner gas ejection port, and a gas mainly composed of an etching gas is ejected from the outer gas ejection port. The plasma processing method according to the fifth aspect, wherein the first portion is ejected in a larger amount than the step of irradiating the active particles with the active particles.

本発明の第１態様のプラズマ処理方法によれば、簡単で、かつ、所望の微小部分を精度良く加工することができる。 According to the plasma processing method of the first aspect of the present invention, a desired minute portion can be processed with high accuracy.

また、本発明の第５態様のプラズマ処理方法によれば、簡単で、かつ、所望の微小部分を精度良く加工することができる。 In addition, according to the plasma processing method of the fifth aspect of the present invention, a desired minute portion can be processed with high accuracy.

以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態にかかるプラズマ処理方法及びその装置について、図１Ａ〜図５を参照して説明する。 (First embodiment)
Hereinafter, a plasma processing method and apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1A to 5.

図１Ａ，図１Ｂに、第１実施形態にかかるプラズマ処理装置の、形成すべき線方向に横長のマイクロプラズマ源１９の分解図を示す。図２に、マイクロプラズマ源１９を、ガス噴出口側から見た平面図を示す。図３に、接地された被処理物の一例としての薄板１７、及びマイクロプラズマ源１９を、薄板１７に垂直な面で切った断面を示す。マイクロプラズマ源１９は、セラミック製の矩形の外側板１、矩形の内側板２及び３、矩形の外側板４から成り、外側板１及び４には、それぞれ、Ｌ字状の外側ガス流路５及び矩形の外側ガス噴出口６が設けられ、内側板２及び３には、それぞれ、Ｌ字状の内側ガス流路７及び矩形の内側ガス噴出口８が設けられている。すなわち、外側板１、内側板２及び３、外側板４が設けられ、外側板１と内側板２の間と、内側板３と外側板４の間に外側ガス噴出口６が設けられ、内側板２及び３の間に内側ガス噴出口８が設けられている。内側ガス噴出口８から噴出するガスの原料ガスは、外側板１に設けられかつ外部の内側ガス供給装置５１に接続された内側ガス供給口９から、内側板２に設けられた貫通穴１０を介して、内側板２の内側ガス流路７とそれに対向する内側板３の内側ガス流路７に導かれる。 1A and 1B are exploded views of a micro plasma source 19 that is horizontally long in a line direction to be formed in the plasma processing apparatus according to the first embodiment. FIG. 2 shows a plan view of the microplasma source 19 as seen from the gas outlet side. FIG. 3 shows a cross section of the thin plate 17 as an example of the grounded workpiece and the microplasma source 19 taken along a plane perpendicular to the thin plate 17. The microplasma source 19 includes a ceramic rectangular outer plate 1, rectangular inner plates 2 and 3, and a rectangular outer plate 4. The outer plates 1 and 4 have L-shaped outer gas flow paths 5 respectively. A rectangular outer gas outlet 6 is provided, and an L-shaped inner gas flow path 7 and a rectangular inner gas outlet 8 are provided in the inner plates 2 and 3, respectively. That is, the outer plate 1, the inner plates 2 and 3, and the outer plate 4 are provided, and the outer gas outlet 6 is provided between the outer plate 1 and the inner plate 2 and between the inner plate 3 and the outer plate 4. An inner gas outlet 8 is provided between the plates 2 and 3. The raw material gas of the gas ejected from the inner gas outlet 8 passes through the through hole 10 provided in the inner plate 2 from the inner gas supply port 9 provided in the outer plate 1 and connected to the outer inner gas supply device 51. Via the inner gas flow path 7 of the inner plate 2 and the inner gas flow path 7 of the inner plate 3 facing it.

また、外側ガス噴出口６から噴出するガスの原料ガスは、外側板１に設けられかつ外部の外側ガス供給装置５０に接続された外側ガス供給口１１から外側板１の外側ガス流路５に導かれる一方、内側板２に設けられた貫通穴１２、内側板３に設けられた貫通穴１３を介して、外側板４の外側ガス流路５に導かれる。内側ガス供給装置５１と外側ガス供給装置５０は、後述する、制御装置２４により動作制御される。 Further, the raw material gas of the gas ejected from the outer gas outlet 6 passes from the outer gas supply port 11 provided in the outer plate 1 and connected to the outer gas supply device 50 to the outer gas flow path 5 of the outer plate 1. On the other hand, it is led to the outer gas flow path 5 of the outer plate 4 through the through hole 12 provided in the inner plate 2 and the through hole 13 provided in the inner plate 3. The operation of the inner gas supply device 51 and the outer gas supply device 50 is controlled by a control device 24 described later.

高周波電力が印加される横長の矩形の電極１４は、内側板２及び３に設けられた横長の矩形の電極固定穴１５に挿入され、外側板１及び４に設けられた横長の矩形の貫通穴１６を通して高周波電力供給のための電源１８との高周波電力供給のための配線と冷却が行われる。高周波電力供給のための電源１８は、後述する、制御装置２４により動作制御される。 A horizontally long rectangular electrode 14 to which high-frequency power is applied is inserted into a horizontally long rectangular electrode fixing hole 15 provided in the inner plates 2 and 3, and a horizontally long rectangular through hole provided in the outer plates 1 and 4. Wiring and cooling for high-frequency power supply with a power source 18 for high-frequency power supply through 16 are performed. Operation of the power source 18 for supplying high-frequency power is controlled by a control device 24 described later.

内側板２及び３は、その最下部がテーパー形状をなし、より微細な線状領域をプラズマ処理できるようになっている。なお、マイクロプラズマ源１９の開口部としての内側ガス噴出口８がなす微細線の太さは０．１ｍｍである。 The inner plates 2 and 3 have a tapered lowermost portion so that a finer linear region can be plasma-processed. The thickness of the fine line formed by the inner gas outlet 8 as the opening of the microplasma source 19 is 0.1 mm.

このような構成のマイクロプラズマ源１９を搭載したプラズマ処理装置において、内側ガス噴出口８からヘリウム（Ｈｅ）を、外側ガス噴出口６から６フッ化硫黄（ＳＦ₆）を供給しつつ、電極１４に高周波電力を供給することにより、シリコン製薄板１７の微小な線状部分をエッチング処理することができる。これは、ヘリウムと６フッ化硫黄の大気圧近傍の圧力下における放電のしやすさの差（ヘリウムの方が格段に放電しやすい。）を利用することで、ヘリウムが高濃度となる内側ガス噴出口８の近傍にのみ線状マイクロプラズマを発生させることができるからである。 In the plasma processing apparatus equipped with the microplasma source 19 having such a configuration, the electrode 14 is supplied while helium (He) is supplied from the inner gas outlet 8 and sulfur hexafluoride (SF ₆ ) is supplied from the outer gas outlet 6. By supplying high-frequency power to, a minute linear portion of the silicon thin plate 17 can be etched. This is because the inner gas in which helium has a high concentration can be obtained by utilizing the difference in easiness of discharge between helium and sulfur hexafluoride near atmospheric pressure (helium is much easier to discharge). This is because linear microplasma can be generated only in the vicinity of the jet port 8.

マイクロプラズマ源１９は数Ｐａから数気圧まで動作可能であるが、典型的には１００００Ｐａから３気圧程度の範囲の圧力で動作する。とくに、大気圧付近での動作は、厳重な密閉構造や特別な排気装置が不要であるとともに、プラズマや活性粒子の拡散が適度に抑制されるため、特に好ましい。 The microplasma source 19 can operate from several Pa to several atmospheres, but typically operates at a pressure in the range of about 10,000 Pa to 3 atmospheres. In particular, operation near atmospheric pressure is particularly preferable because a strict sealing structure and a special exhaust device are not required, and diffusion of plasma and active particles is moderately suppressed.

また、図１Ｃには上記プラズマ処理装置の移動装置６０の一例を示している。移動装置６０は、マイクロプラズマ源１９を挟持する一対のブラケット２２，２２が固定されたブラケット６１と、移動装置６０の移動方向（微細な線状領域の線方向）沿いに延在したレール６３と、ブラケット６１が固定され、かつ移動駆動装置の一例として備えられた移動駆動用モータ６２ａを正逆回転させて、モータ６２ａに係合したネジ軸が固定されたレール６３沿いにブラケット６１を移動させる移動ステージ６２とより構成されている。よって、制御装置２４の制御の元に、移動駆動用モータ６２ａが正回転することにより移動ステージ６２がレール６３沿いに前進して、ブラケット６１を介してマイクロプラズマ源１９をシリコン製薄板１７に対して移動させることにより、マイクロプラズマ１１８をシリコン製薄板１７沿いに移動させることができて、シリコン製薄板１７に微細な線状領域を加工してプラズマ処理することができる。 FIG. 1C shows an example of the moving device 60 of the plasma processing apparatus. The moving device 60 includes a bracket 61 to which a pair of brackets 22 and 22 sandwiching the microplasma source 19 is fixed, and a rail 63 that extends along the moving direction of the moving device 60 (the line direction of the fine linear region). The bracket 61 is fixed, and the movement drive motor 62a provided as an example of the movement drive device is rotated forward and backward to move the bracket 61 along the rail 63 to which the screw shaft engaged with the motor 62a is fixed. The moving stage 62 is comprised. Therefore, under the control of the control device 24, the moving drive motor 62a rotates forward, so that the moving stage 62 advances along the rail 63, and the microplasma source 19 is moved relative to the silicon thin plate 17 via the bracket 61. Accordingly, the microplasma 118 can be moved along the silicon thin plate 17, and a fine linear region can be processed on the silicon thin plate 17 for plasma treatment.

また、昇降装置１５０は、上下方向沿いに延在しかつネジ軸が固定されたレール５５と、移動装置６０のレール６３が固定され、かつ制御装置２４に接続された昇降駆動装置の一例として備えられた昇降駆動用モータ５４ａを正逆回転させて、モータ５４ａに係合したネジ軸が固定されたレール５５沿いにレール６３を昇降する移動ステージ５４とを備えて構成されている。 The elevating device 150 is provided as an example of an elevating drive device in which the rail 55 extending along the vertical direction and the screw shaft is fixed, and the rail 63 of the moving device 60 is fixed and connected to the control device 24. A moving stage 54 that moves up and down the rail 63 along the rail 55 to which the screw shaft engaged with the motor 54a is fixed by rotating the lifting drive motor 54a forward and backward is configured.

よって、制御装置２４の制御の元に、昇降駆動用モータ５４ａが正逆回転することにより、移動ステージ５４がレール５５沿いに昇降することにより、レール６３とブラケット６１とを介してマイクロプラズマ源１９をシリコン製薄板１７に対して接離させることができて、マイクロプラズマ源１９とシリコン製薄板１７との距離を調整することができる。 Therefore, under the control of the control device 24, the up / down driving motor 54 a rotates in the forward / reverse direction, and the moving stage 54 moves up / down along the rail 55, thereby causing the microplasma source 19 to pass through the rail 63 and the bracket 61. Can be brought into and out of contact with the silicon thin plate 17, and the distance between the microplasma source 19 and the silicon thin plate 17 can be adjusted.

第１実施形態にかかるプラズマ処理方法の具体的な動作は以下のとおりである。 The specific operation of the plasma processing method according to the first embodiment is as follows.

まず、第１ステップとして、内側ガス供給装置５１より内側ガス流路７を介して内側ガス噴出口８から不活性ガスの一例としてのＨｅを１０００ｓｃｃｍ、外側ガス供給装置５０より外側ガス流路５を介して外側ガス噴出口６から不活性ガスの一例としてのＨｅを５００ｓｃｃｍ供給し、高周波電源１８から高周波電力を電極１４に一例として１５０Ｗ供給して、図４に示すようにマイクロプラズマ１１８を発生させ、生成された活性粒子の一例としてのヘリウムイオンを図４に示すような第１の微小部分１１９に一例として５秒間照射する。 First, as a first step, 1000 sccm of He as an example of an inert gas from the inner gas outlet 8 via the inner gas flow path 7 from the inner gas supply apparatus 51 and the outer gas flow path 5 from the outer gas supply apparatus 50 are set. As an example, He is supplied from the outer gas outlet 6 at 500 sccm as an inert gas, and 150 W is supplied as an example from the high frequency power source 18 to the electrode 14 to generate a microplasma 118 as shown in FIG. Then, helium ions as an example of the generated active particles are irradiated to the first minute portion 119 as shown in FIG. 4 for 5 seconds as an example.

次いで、プラズマ１１８を維持したままで、第２ステップとして、内側ガス供給装置５１より内側ガス流路７を介して内側ガス噴出口８から不活性ガスの一例としてのＨｅを１０００ｓｃｃｍ、外側ガス供給装置５０より外側ガス流路５を介して外側ガス噴出口６から反応性ガスの一例としてのＳＦ₆を５００ｓｃｃｍ供給し、高周波電源１８から高周波電力を電極１４に一例として１５０Ｗ供給して、図５に示すようにマイクロプラズマ１１８を形成し、生成された活性粒子の一例としてのフッ素ラジカルを図５に示すような第２の微小部分２０に一例として３０秒間照射する。図４及び図５から明らかなように、第２の微小部分２０は、第１の微小部分１１９よりも狭い領域であり、その線幅は一例として０．３ｍｍである。 Next, while maintaining the plasma 118, as a second step, 1000 sccm of He as an example of an inert gas from the inner gas outlet 8 through the inner gas flow path 7 from the inner gas supply device 51, the outer gas supply device 50, SF ₆ as an example of reactive gas is supplied from the outer gas outlet 6 through the outer gas flow path 5 from 50 sccm, and 150 W of high frequency power is supplied from the high frequency power source 18 to the electrode 14 as an example. As shown, a microplasma 118 is formed, and fluorine radicals as an example of the generated active particles are irradiated to the second minute portion 20 as shown in FIG. 5 as an example for 30 seconds. As apparent from FIGS. 4 and 5, the second minute portion 20 is an area narrower than the first minute portion 119, and the line width is 0.3 mm as an example.

以上のような処理を行う結果、被処理物の一例としてのシリコン薄板１７の表面の微小部分に対して、線幅０．３ｍｍの微細線状エッチング加工が可能となる。エッチング深さは２１μｍである。 As a result of the processing as described above, a fine linear etching process with a line width of 0.3 mm can be performed on a minute portion of the surface of the silicon thin plate 17 as an example of the object to be processed. The etching depth is 21 μm.

比較のため、従来の処理方法として、上記の第１ステップを行わずに、内側ガス流路７を介して内側ガス噴出口８からＨｅを１０００ｓｃｃｍ、外側ガス流路５を介して外側ガス噴出口６からＳＦ₆を５００ｓｃｃｍ供給し、高周波電力を電極１４に一例として１５０Ｗ供給したところ、被処理物の一例としての薄板１７の表面でアーク放電（火花）が発生し、滑らかな処理表面が得られないばかりか、処理の安定性・再現性が得られなかった。 For comparison, as a conventional processing method, He is 1000 sccm from the inner gas outlet 8 through the inner gas passage 7 and the outer gas outlet through the outer gas passage 5 without performing the first step. When SF ₆ is supplied at 500 sccm and high frequency power is supplied at 150 W as an example to the electrode 14, arc discharge (spark) occurs on the surface of the thin plate 17 as an example of the object to be processed, and a smooth processed surface is obtained. In addition, the processing stability and reproducibility were not obtained.

このような違いが生じた理由について、以下で詳しく説明する。 The reason why such a difference has occurred will be described in detail below.

シリコン薄板１７の表面には、ごく薄い（厚さ１ｎｍ以下）シリコン酸化膜（自然酸化膜）１７ａが図１０に示されるように形成されている。シリコンに限らず、一般に金属の表面には自然酸化膜が形成されている。自然酸化膜は、完全に一様には形成されてはいないため、電流が流れやすい部分（自然酸化膜の膜厚が薄い部分）１００と流れにくい部分が混在していると考えられる。 On the surface of the silicon thin plate 17, a very thin (thickness of 1 nm or less) silicon oxide film (natural oxide film) 17a is formed as shown in FIG. A natural oxide film is generally formed on the surface of a metal, not limited to silicon. Since the natural oxide film is not formed completely uniformly, it is considered that a portion where the current easily flows (portion where the thickness of the natural oxide film is thin) 100 and a portion where it is difficult to flow are mixed.

従来の処理方法において、マイクロプラズマを微小部分（本発明による第２の微小部分２０と同程度の大きさの領域）に照射すると、プラズマからの高周波電流が、図１１に示されるように電流の流れやすい部分１００に集中するため、その部分１００の温度が局所的に急激に上昇し、アーク放電（火花）に至ったものと考えられる。 In the conventional processing method, when a microplasma is irradiated onto a minute part (an area having the same size as that of the second minute part 20 according to the present invention), a high-frequency current from the plasma becomes a current as shown in FIG. Since it concentrates on the part 100 which flows easily, it is thought that the temperature of the part 100 rose rapidly locally and it has reached arc discharge (spark).

一方、本発明の上記第１実施形態によるプラズマ処理方法においては、第１のステップにおいて比較的広い第１の微小部分１１９にプラズマを照射することにより、低い電流密度のプラズマ照射で図１２に示されるように薄板１７の表面の自然酸化膜１７ａを除去することができる。次いで、プラズマを維持したままで、第２のステップへ移行させる。第２のステップにおいては第１のステップよりも全体として高い電流密度のプラズマ照射を行っているにもかかわらず、自然酸化膜が無くなったために電流の流れやすい部分と流れにくい部分の差が小さく、図１３に示されるように第２の微小部分２０に対してほぼ一様に電流が流れるため、局所的な温度上昇は生じず、アーク放電（火花）の発生に至らなかったものと考えられる。 On the other hand, the plasma processing method according to the first embodiment of the present invention is shown in FIG. 12 by plasma irradiation at a low current density by irradiating plasma on the relatively small first minute portion 119 in the first step. As a result, the natural oxide film 17a on the surface of the thin plate 17 can be removed. Next, the process proceeds to the second step while maintaining the plasma. In the second step, despite the fact that plasma irradiation with a higher current density as a whole than in the first step is performed, the difference between the portion where current easily flows and the portion where current does not easily flow is small because the natural oxide film is eliminated. As shown in FIG. 13, since the current flows almost uniformly with respect to the second minute portion 20, a local temperature rise does not occur, and it is considered that arc discharge (spark) has not occurred.

上記のメカニズムをさらに裏付けるため、第１のステップ終了後に一旦電力の供給を停止してプラズマを消滅させ、一定時間の後に第２のステップを行い、第２のステップにおいてアーク放電が発生するか否かを調べた。停止時間が１秒〜６秒ではアーク放電は発生せず、７秒以上プラズマを停止させた場合に、アーク放電の発生が確認できた。 In order to further support the above mechanism, after the first step is completed, the supply of power is temporarily stopped to extinguish the plasma, the second step is performed after a certain time, and whether or not arc discharge occurs in the second step. I investigated. When the stop time was 1 second to 6 seconds, no arc discharge occurred, and when the plasma was stopped for 7 seconds or more, the occurrence of arc discharge could be confirmed.

このことは、自然酸化膜が第１ステップにおいて一旦除去されるものの、７秒以上の放置によって再びシリコン薄板１７上に自然酸化膜が形成されてしまうことを意味しているものと考えられる。この実験から、アーク放電の発生を防ぐには、第１ステップと第２ステップの間でプラズマを消滅させないことが望ましく、一旦消滅させる場合は、数秒程度、例えば６秒以下の短い時間に限定すべきであることがわかる。 This is considered to mean that although the natural oxide film is once removed in the first step, the natural oxide film is formed again on the silicon thin plate 17 by being left for 7 seconds or longer. From this experiment, in order to prevent the occurrence of arc discharge, it is desirable not to extinguish the plasma between the first step and the second step. I know that it should be.

第２の微小部分２０の面積は、第１の微小部分１１９の面積の概ね１／１０００〜１／５であることが望ましい。１／１０００〜１／１０であることが更に好ましい。第２の微小部分２０の面積が第１の微小部分１１９の面積に比べてあまりに小さいと、第１ステップにおける電力の大部分が無駄となるため、好ましくない。また、第２の微小部分２０の面積が第１の微小部分１１９の面積に比べてわずかに小さいだけでは、アーク放電の発生が十分に抑制できない。 The area of the second minute portion 20 is preferably about 1/1000 to 1/5 of the area of the first minute portion 119. More preferably, it is 1/1000 to 1/10. If the area of the second minute portion 20 is too small compared to the area of the first minute portion 119, most of the power in the first step is wasted, which is not preferable. Moreover, the occurrence of arc discharge cannot be sufficiently suppressed if the area of the second minute portion 20 is slightly smaller than the area of the first minute portion 119.

具体例として、第２の微小部分２０の幅が１００μｍ〜１ｍｍであるとき、第１の微小部分１１９の幅は第２の微小部分２０の幅の５〜１０００倍であるのが好ましい。
As a specific example, when the width of the second minute portion 20 is 100 μm to 1 mm, the width of the first minute portion 119 is preferably 5 to 1000 times the width of the second minute portion 20.

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について、図１Ａ〜図３、図５及び図６を参照して説明する。なお、図１Ａ〜図３に示すマイクロプラズマ源の基本的な構成及び動作については既に第１実施形態で説明したので、ここでは詳細は省略する。 (Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1A to 3, 5 and 6. Since the basic configuration and operation of the microplasma source shown in FIGS. 1A to 3 have already been described in the first embodiment, the details are omitted here.

まず、第１ステップとして、内側ガス供給装置５１より内側ガス流路７を介して内側ガス噴出口８から不活性ガスの一例としてのＨｅを１０００ｓｃｃｍ供給し、外側ガス噴出口６からはガスを噴出させず、高周波電源１８から高周波電力を電極１４に一例として１５０Ｗ供給して、図６に示すようにマイクロプラズマ１１８を発生させ、生成された活性粒子の一例としてのヘリウムイオンを図６に示すような第１の微小部分１１９に一例として５秒間照射する。 First, as a first step, 1000 sccm of He as an example of an inert gas is supplied from the inner gas supply port 51 from the inner gas flow path 7 through the inner gas flow path 7, and gas is discharged from the outer gas discharge port 6. Instead, 150 W as an example is supplied from the high frequency power supply 18 to the electrode 14 to generate a microplasma 118 as shown in FIG. 6, and helium ions as an example of the generated active particles are shown in FIG. As an example, the first minute portion 119 is irradiated for 5 seconds.

次いで、プラズマ１１８を維持したままで、第２ステップとして、内側ガス供給装置５１より内側ガス流路７を介して内側ガス噴出口８から不活性ガスの一例としてのＨｅを１０００ｓｃｃｍ、外側ガス供給装置５０より外側ガス流路５を介して外側ガス噴出口６から反応性ガスの一例としてのＳＦ₆を５００ｓｃｃｍ供給し、高周波電源１８から高周波電力を電極１４に一例として１５０Ｗ供給して、図５に示すようにマイクロプラズマ１１８を形成し、生成された活性粒子の一例としてのフッ素ラジカルを図５に示すような第２の微小部分２０に一例として３０秒間照射する。図５及び図６から明らかなように、第２の微小部分２０は、第１の微小部分１１９よりも狭い領域であり、その線幅は一例として０．３ｍｍである。 Next, while maintaining the plasma 118, as a second step, 1000 sccm of He as an example of an inert gas from the inner gas outlet 8 through the inner gas flow path 7 from the inner gas supply device 51, the outer gas supply device 50, SF ₆ as an example of reactive gas is supplied from the outer gas outlet 6 through the outer gas flow path 5 from 50 sccm, and 150 W of high frequency power is supplied from the high frequency power source 18 to the electrode 14 as an example. As shown, a microplasma 118 is formed, and fluorine radicals as an example of the generated active particles are irradiated to the second minute portion 20 as shown in FIG. 5 as an example for 30 seconds. As is apparent from FIGS. 5 and 6, the second minute portion 20 is a region narrower than the first minute portion 119, and the line width is 0.3 mm as an example.

以上のような処理を行う結果、被処理物の一例としてのシリコン薄板１７の表面の微小部分に対して、線幅０．３ｍｍの微細線状エッチング加工が可能となる。エッチング深さは２１μｍである。アーク放電（火花）が発生しなかった理由については、本発明の第１実施形態に述べたとおりであると考えている。 As a result of the processing as described above, a fine linear etching process with a line width of 0.3 mm can be performed on a minute portion of the surface of the silicon thin plate 17 as an example of the object to be processed. The etching depth is 21 μm. The reason why the arc discharge (spark) did not occur is considered as described in the first embodiment of the present invention.

第２の微小部分２０の面積は、第１の微小部分１１９の面積の概ね１／１０００〜１／５であることが望ましい。１／１０００〜１／１０であることがさらに好ましい。第２の微小部分２０の面積が第１の微小部分１１９の面積に比べてあまりに小さいと、第１ステップにおける電力の大部分が無駄となるため、好ましくない。また、第２の微小部分２０の面積が第１の微小部分１１９の面積に比べてわずかに小さいだけでは、アーク放電の発生が十分に抑制できない。
The area of the second minute portion 20 is preferably about 1/1000 to 1/5 of the area of the first minute portion 119. More preferably, it is 1/1000 to 1/10. If the area of the second minute portion 20 is too small compared to the area of the first minute portion 119, most of the power in the first step is wasted, which is not preferable. Moreover, the occurrence of arc discharge cannot be sufficiently suppressed if the area of the second minute portion 20 is slightly smaller than the area of the first minute portion 119.

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について、図１Ａ〜図３、図５及び図７を参照して説明する。なお、図１Ａ〜図３に示すマイクロプラズマ源の基本的な構成及び動作については既に第１実施形態で説明したので、ここでは詳細は省略する。 (Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1A to 3, 5 and 7. Since the basic configuration and operation of the microplasma source shown in FIGS. 1A to 3 have already been described in the first embodiment, the details are omitted here.

まず、第１ステップとして、内側ガス供給装置５１より内側ガス流路７を介して内側ガス噴出口８から不活性ガスの一例としてのＨｅを１０００ｓｃｃｍ供給し、外側ガス供給装置５０より外側ガス噴出口６から反応性ガスの一例としてのＳＦ₆を５０ｓｃｃｍ供給し、高周波電源１８から高周波電力を電極１４に一例として１５０Ｗ供給して、図７に示すようにマイクロプラズマ１１８を発生させ、生成された活性粒子の一例としてのヘリウムイオンを図７に示すような第１の微小部分１１９に一例として５秒間照射する。 First, as a first step, 1000 sccm of He as an example of an inert gas is supplied from the inner gas supply port 51 through the inner gas flow path 7 from the inner gas supply device 51, and the outer gas supply port 50 from the outer gas supply device 50. 6 is supplied with 50 sccm of SF ₆ as an example of a reactive gas, and 150 W of high frequency power is supplied as an example to the electrode 14 from a high frequency power source 18 to generate a microplasma 118 as shown in FIG. As an example, helium ions as an example of particles are irradiated to a first minute portion 119 as shown in FIG. 7 for 5 seconds.

次いで、プラズマを維持したままで、第２ステップとして、内側ガス供給装置５１より内側ガス流路７を介して内側ガス噴出口８から不活性ガスの一例としてのＨｅを１０００ｓｃｃｍ、外側ガス供給装置５０より外側ガス流路５を介して外側ガス噴出口６から反応性ガスの一例としてのＳＦ₆を、第１ステップよりも数倍〜数十倍多く、例えば５００ｓｃｃｍ供給し、高周波電源１８から高周波電力を電極１４に一例として１５０Ｗ供給して、図５に示すようにマイクロプラズマ１１８を形成し、生成された活性粒子の一例としてのフッ素ラジカルを図５に示すような第２の微小部分２０に一例として３０秒間照射する。図５及び図７から明らかなように、第２の微小部分２０は、第１の微小部分１１９よりも狭い領域であり、その線幅は一例として０．３ｍｍである。 Next, while maintaining the plasma, as a second step, 1000 sccm of He as an example of an inert gas is supplied from the inner gas outlet 8 via the inner gas flow path 7 from the inner gas supply device 51, and the outer gas supply device 50. SF ₆ as an example of the reactive gas is supplied from the outer gas outlet 6 through the outer gas flow path 5 several times to several tens times more than the first step, for example, 500 sccm, and the high frequency power is supplied from the high frequency power source 18. As an example, 150 W is supplied to the electrode 14 to form microplasma 118 as shown in FIG. 5, and fluorine radicals as an example of the generated active particles are shown as an example in the second minute portion 20 as shown in FIG. For 30 seconds. As is apparent from FIGS. 5 and 7, the second minute portion 20 is a region narrower than the first minute portion 119, and the line width is 0.3 mm as an example.

この第３実施形態においては、第１ステップにおいて、外側ガス噴出口６より噴出させる反応性ガスを、第２ステップよりもごく少量としたことで、第１ステップにおけるマイクロプラズマの発生領域を広くしている。第１ステップにおいて外側ガス噴出口６より噴出させる反応性ガスを、第２ステップにおいて外側ガス噴出口６より噴出させる反応性ガスの１／１００〜１／５とすることが好ましく、１／１００〜１／１０とすることが更に好ましい。第１ステップにおいて、外側ガス噴出口６より噴出させる反応性ガスを、第２ステップよりも極端に少なくすると(すなわち、第２ステップの１／１００未満の場合)、同一のガス流量調整装置を利用してガス流量を制御することが困難になってしまう。また、第１ステップにおいて、外側ガス噴出口６より噴出させる反応性ガスを、第２ステップよりもわずかだけ少なくした場合(すなわち、第２ステップの１／１未満でかつ１／５を越える場合)は、第１ステップにおけるプラズマの拡がりが不十分となり、アーク放電が発生してしまう恐れがある。 In the third embodiment, in the first step, the amount of the reactive gas ejected from the outer gas outlet 6 is made smaller than that in the second step, thereby widening the microplasma generation region in the first step. ing. The reactive gas ejected from the outer gas ejection port 6 in the first step is preferably 1/100 to 1/5 of the reactive gas ejected from the outer gas ejection port 6 in the second step. More preferably, it is 1/10. In the first step, if the reactive gas ejected from the outer gas ejection port 6 is extremely less than that in the second step (that is, less than 1/100 of the second step), the same gas flow rate adjusting device is used. Therefore, it becomes difficult to control the gas flow rate. In the first step, the reactive gas ejected from the outer gas outlet 6 is slightly less than that in the second step (that is, less than 1/1 and more than 1/5 of the second step). In such a case, the plasma spread in the first step becomes insufficient, and arc discharge may occur.

第２の微小部分２０の面積は、第１の微小部分１１９の面積の概ね１／１０００〜１／５であることが望ましい。１／１０００〜１／１０であることがさらに好ましい。第２の微小部分２０の面積が第１の微小部分１１９の面積に比べてあまりに小さいと(すなわち、第２の微小部分２０の１／１０００未満の場合)、第１ステップにおける電力の大部分が無駄となるため、好ましくない。また、第２の微小部分２０の面積が第１の微小部分１１９の面積に比べてわずかに小さいだけでは(すなわち、第２の微小部分２０の１／１未満でかつ１／５を越える場合)、アーク放電の発生が十分に抑制できない。
The area of the second minute portion 20 is preferably about 1/1000 to 1/5 of the area of the first minute portion 119. More preferably, it is 1/1000 to 1/10. If the area of the second minute portion 20 is too small compared to the area of the first minute portion 119 (that is, less than 1/1000 of the second minute portion 20), most of the electric power in the first step is Since it becomes useless, it is not preferable. Further, if the area of the second minute portion 20 is only slightly smaller than the area of the first minute portion 119 (that is, less than 1/1 and more than 1/5 of the second minute portion 20). The occurrence of arc discharge cannot be sufficiently suppressed.

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について、図１Ａ〜図３を参照して説明する。なお、図１Ａ〜図３に示すマイクロプラズマ源の基本的な構成及び動作については第１実施形態で説明したので、ここでは詳細は省略する。 (Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1A to 3. Since the basic configuration and operation of the microplasma source shown in FIGS. 1A to 3 have been described in the first embodiment, the details are omitted here.

まず、第１ステップとして、内側ガス供給装置５１より内側ガス流路７を介して内側ガス噴出口８から不活性ガスの一例としてのＨｅを１０００ｓｃｃｍ、還元性ガスの一例としての水素（Ｈ₂）を１ｓｃｃｍ供給し、外側ガス供給装置５０より外側ガス流路５を介して外側ガス噴出口６から不活性ガスの一例としてのＨｅを５００ｓｃｃｍ供給し、高周波電源１８から高周波電力を電極１４に一例として１５０Ｗ供給してマイクロプラズマを発生させ、生成された活性粒子の一例としてのヘリウムイオン及び水素ラジカルを第１の微小部分に一例として２秒間照射する。 First, as a first step, 1000 sccm of He as an example of an inert gas is supplied from the inner gas outlet 8 via the inner gas flow path 7 from the inner gas supply device 51, and hydrogen (H ₂ ) as an example of a reducing gas. As an example, He is supplied as an example of an inert gas from the outer gas outlet 6 through the outer gas flow path 5 from the outer gas supply device 50 and the high frequency power is supplied from the high frequency power source 18 to the electrode 14 as an example. 150 W is supplied to generate microplasma, and helium ions and hydrogen radicals as an example of the generated active particles are irradiated to the first minute portion as an example for 2 seconds.

次いで、プラズマを維持したままで、第２ステップとして、内側ガス供給装置５１より内側ガス流路７を介して内側ガス噴出口８から不活性ガスの一例としてのＨｅを１０００ｓｃｃｍ、外側ガス供給装置５０より外側ガス流路５を介して外側ガス噴出口６からエッチング性ガスの一例としてのＳＦ₆を５００ｓｃｃｍ供給し、高周波電源１８から高周波電力を電極１４に一例として１５０Ｗ供給して、マイクロプラズマを形成し、生成された活性粒子の一例としてのフッ素ラジカルを第２の微小部分２０に一例として３０秒間照射する。第２の微小部分２０は、第１の微小部分１１９よりも狭い領域であり、その線幅は一例として０．３ｍｍである。 Next, while maintaining the plasma, as a second step, 1000 sccm of He as an example of an inert gas is supplied from the inner gas outlet 8 via the inner gas flow path 7 from the inner gas supply device 51, and the outer gas supply device 50. An SF ₆ as an example of an etching gas is supplied from the outer gas outlet 6 through the outer gas flow path 5 by 500 sccm, and a high-frequency power is supplied from the high-frequency power source 18 to the electrode 14 as an example to form microplasma. Then, fluorine radicals as an example of the generated active particles are irradiated to the second minute portion 20 as an example for 30 seconds. The second minute portion 20 is a region narrower than the first minute portion 119, and the line width is 0.3 mm as an example.

第４実施形態においては、第１ステップにおいて還元性ガスを利用して自然酸化膜の除去をより速やかに行えるようにしている。なお、還元性ガスは、外側ガス流路５から供給されるＨｅに混合してもよい。 In the fourth embodiment, the natural oxide film can be removed more rapidly using the reducing gas in the first step. The reducing gas may be mixed with He supplied from the outer gas flow path 5.

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について、図１Ａ〜図３を参照して説明する。なお、図１Ａ〜図３に示すマイクロプラズマ源の基本的な構成及び動作については第１実施形態で説明したので、ここでは詳細は省略する。 (Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1A to 3. Since the basic configuration and operation of the microplasma source shown in FIGS. 1A to 3 have been described in the first embodiment, the details are omitted here.

まず、第１ステップとして、内側ガス供給装置５１より内側ガス流路７を介して内側ガス噴出口８から不活性ガスの一例としてのＨｅを１０００ｓｃｃｍ、還元性ガスの一例としての水素（Ｈ₂）を１ｓｃｃｍ供給し、外側ガス供給装置５０より外側ガス流路５からはガスを噴出させず、高周波電源１８から高周波電力を電極１４に一例として１５０Ｗ供給してマイクロプラズマを発生させ、生成された活性粒子の一例としてのヘリウムイオン及び水素ラジカルを第１の微小部分１１９に一例として２秒間照射する。 First, as a first step, 1000 sccm of He as an example of an inert gas is supplied from the inner gas outlet 8 via the inner gas flow path 7 from the inner gas supply device 51, and hydrogen (H ₂ ) as an example of a reducing gas. 1 sccm, gas is not ejected from the outer gas flow path 5 from the outer gas supply device 50, 150 W is supplied as an example from the high frequency power supply 18 to the electrode 14 to generate microplasma, and the generated activity For example, helium ions and hydrogen radicals as an example of particles are irradiated to the first minute portion 119 for 2 seconds as an example.

以上のような処理を行う結果、被処理物の一例としてのシリコン薄板１７の表面の微小部分に対して、線幅０．３ｍｍの微細線状エッチング加工が可能となる。エッチング深さは２１μｍである。アーク放電（火花）が発生しなかった理由については、本発明の第１実施形態に述べたとおりであると考えている。この第５実施形態においては、第１ステップにおいて還元性ガスを利用して自然酸化膜の除去をより速やかに行えるようにしている。 As a result of the processing as described above, a fine linear etching process with a line width of 0.3 mm can be performed on a minute portion of the surface of the silicon thin plate 17 as an example of the object to be processed. The etching depth is 21 μm. The reason why the arc discharge (spark) did not occur is considered as described in the first embodiment of the present invention. In the fifth embodiment, the natural oxide film can be removed more quickly using the reducing gas in the first step.

第２の微小部分２０の面積は、第１の微小部分１１９の面積の概ね１／１０００〜１／５であることが望ましい。１／１０００〜１／１０であることがさらに好ましい。第２の微小部分２０の面積が第１の微小部分１１９の面積に比べてあまりに小さいと、第１ステップにおける電力の大部分が無駄となるため、好ましくない。また、第２の微小部分の面積２０が第１の微小部分１１９の面積に比べてわずかに小さいだけでは、アーク放電の発生が十分に抑制できない。
The area of the second minute portion 20 is preferably about 1/1000 to 1/5 of the area of the first minute portion 119. More preferably, it is 1/1000 to 1/10. If the area of the second minute portion 20 is too small compared to the area of the first minute portion 119, most of the power in the first step is wasted, which is not preferable. In addition, the occurrence of arc discharge cannot be sufficiently suppressed if the area 20 of the second minute portion is slightly smaller than the area of the first minute portion 119.

（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態について、図１Ａ〜図３を参照して説明する。なお、図１Ａ〜図３に示すマイクロプラズマ源の基本的な構成及び動作については第１実施形態で説明したので、ここでは詳細は省略する。 (Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1A to 3. Since the basic configuration and operation of the microplasma source shown in FIGS. 1A to 3 have been described in the first embodiment, the details are omitted here.

まず、第１ステップとして、内側ガス供給装置５１より内側ガス流路７を介して内側ガス噴出口８から不活性ガスの一例としてのＨｅを１０００ｓｃｃｍ、還元性ガスの一例としての水素（Ｈ₂）を１ｓｃｃｍ供給し、外側ガス供給装置５０より外側ガス流路５からエッチング性ガスの一例としてのＳＦ₆を５０ｓｃｃｍ供給し、高周波電源１８から高周波電力を電極１４に一例として１５０Ｗ供給してマイクロプラズマを発生させ、生成された活性粒子の一例としてのヘリウムイオン及び水素ラジカルを第１の微小部分に一例として２秒間照射する。 First, as a first step, 1000 sccm of He as an example of an inert gas is supplied from the inner gas outlet 8 via the inner gas flow path 7 from the inner gas supply device 51, and hydrogen (H ₂ ) as an example of a reducing gas. 1 sccm is supplied, 50 sccm of SF ₆ as an example of an etching gas is supplied from the outer gas flow path 5 from the outer gas supply device 50, and 150 W of high frequency power is supplied as an example from the high frequency power supply 18 to the electrode 14 to generate microplasma. As an example, the first minute portion is irradiated with helium ions and hydrogen radicals as an example of the generated active particles.

以上のような処理を行った結果、被処理物の一例としてのシリコン薄板１７の表面の微小部分に対して、線幅０．３ｍｍの微細線状エッチング加工が可能となった。エッチング深さは２１μｍであった。アーク放電（火花）が発生しなかった理由については、本発明の第１実施形態に述べたとおりであると考えている。本実施形態においては、第１ステップにおいて還元性ガスを利用して自然酸化膜の除去をより速やかに行えるようにしている。 As a result of the above processing, a fine linear etching process with a line width of 0.3 mm can be performed on a minute portion on the surface of the silicon thin plate 17 as an example of the object to be processed. The etching depth was 21 μm. The reason why the arc discharge (spark) did not occur is considered as described in the first embodiment of the present invention. In the present embodiment, the natural oxide film can be removed more rapidly using the reducing gas in the first step.

また、本実施形態においては、第１ステップにおいて、外側ガス噴出口より噴出させるエッチング性ガスを、第２ステップよりもごく少量としたことで、第１ステップにおけるマイクロプラズマの発生領域を広くしている。第１ステップにおいて外側ガス噴出口より噴出させるエッチング性ガスを、第２ステップにおいて外側ガス噴出口より噴出させるエッチング性ガスの１／１００〜１／５とすることが好ましく、１／１００〜１／１０とすることが更に好ましい。第１ステップにおいて、外側ガス噴出口より噴出させるエッチング性ガスを、第２ステップよりも極端に少なくすると(すなわち、第２ステップの１／１００未満の場合)、同一のガス流量調整装置を利用してガス流量を制御することが困難になってしまう。また、第１ステップにおいて、外側ガス噴出口より噴出させるエッチング性ガスを、第２ステップよりもわずかだけ少なくした場合(すなわち、第２ステップの１／１未満でかつ１／５を越える場合)は、第１ステップにおけるプラズマの拡がりが不十分となり、アーク放電が発生してしまう恐れがある。 Further, in the present embodiment, in the first step, the etching gas to be ejected from the outer gas ejection port is made a very small amount compared to the second step, thereby widening the microplasma generation region in the first step. Yes. The etching gas ejected from the outer gas ejection port in the first step is preferably 1/100 to 1/5 of the etching gas ejected from the outer gas ejection port in the second step. More preferably, it is 10. In the first step, when the etching gas to be ejected from the outer gas ejection port is extremely less than that in the second step (that is, less than 1/100 of the second step), the same gas flow rate adjusting device is used. This makes it difficult to control the gas flow rate. In the first step, when the etching gas to be ejected from the outer gas outlet is slightly less than that in the second step (that is, less than 1/1 and more than 1/5 of the second step). The plasma spread in the first step is insufficient, and arc discharge may occur.

第２の微小部分の面積は、第１の微小部分の面積の概ね１／１０００〜１／５であることが望ましい。１／１０００〜１／１０であることがさらに好ましい。第２の微小部分の面積が第１の微小部分の面積に比べてあまりに小さいと(すなわち、第２の微小部分の１／１０００未満の場合)、第１ステップにおける電力の大部分が無駄となるため、好ましくない。また、第２の微小部分の面積が第１の微小部分の面積に比べてわずかに小さいだけでは(すなわち、第２の微小部分の１／１未満でかつ１／５を越える場合)、アーク放電の発生が十分に抑制できない。
It is desirable that the area of the second minute portion is approximately 1/1000 to 1/5 of the area of the first minute portion. More preferably, it is 1/1000 to 1/10. If the area of the second minute part is too small compared to the area of the first minute part (that is, less than 1/1000 of the second minute part), most of the power in the first step is wasted. Therefore, it is not preferable. Further, if the area of the second minute portion is only slightly smaller than the area of the first minute portion (that is, less than 1/1 and more than 1/5 of the second minute portion), the arc discharge is performed. The occurrence of can not be sufficiently suppressed.

（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態について、図１Ａ〜図３を参照して説明する。なお、図１Ａ〜図３に示すマイクロプラズマ源の基本的な構成及び動作については第１実施形態で説明したので、ここでは詳細は省略する。 (Seventh embodiment)
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1A to 3. Since the basic configuration and operation of the microplasma source shown in FIGS. 1A to 3 have been described in the first embodiment, the details are omitted here.

まず、第１ステップとして、内側ガス供給装置５１より内側ガス流路７を介して内側ガス噴出口８から不活性ガスの一例としてのＨｅを１０００ｓｃｃｍ、外側ガス供給装置５０より外側ガス流路５を介して外側ガス噴出口６から反応性ガスの一例としてのＳＦ₆を５００ｓｃｃｍ供給し、高周波電源１８から高周波電力を電極１４に一例として６０Ｗ供給して、マイクロプラズマ１１８を発生させ、生成された活性粒子の一例としてのフッ素ラジカルを微小部分に一例として３秒間照射する。 First, as a first step, 1000 sccm of He as an example of an inert gas from the inner gas outlet 8 via the inner gas flow path 7 from the inner gas supply apparatus 51 and the outer gas flow path 5 from the outer gas supply apparatus 50 are set. Through the outer gas jet 6, SF ₆ as an example of a reactive gas is supplied at 500 sccm, and high frequency power is supplied as an example from the high frequency power source 18 to the electrode 14 to generate 60 W of micro plasma 118, and the generated activity is generated. As an example, a minute portion is irradiated with fluorine radicals as an example of particles for 3 seconds.

次いで、プラズマ１１８を維持したままで、第２ステップとして、内側ガス供給装置５１より内側ガス流路７を介して内側ガス噴出口８から不活性ガスの一例としてのＨｅを１０００ｓｃｃｍ、外側ガス供給装置５０より外側ガス流路５を介して外側ガス噴出口６から反応性ガスの一例としてのＳＦ₆を５００ｓｃｃｍ供給し、高周波電源１８から高周波電力を電極１４に、第１ステップのときよりも１．５倍以上、一例として１５０Ｗ供給して、マイクロプラズマを形成し、生成された活性粒子の一例としてのフッ素ラジカルを微小部分に一例として３０秒間照射する。ここで、微小部分の線幅は一例として０．３ｍｍである。 Next, while maintaining the plasma 118, as a second step, 1000 sccm of He as an example of an inert gas from the inner gas outlet 8 through the inner gas flow path 7 from the inner gas supply device 51, the outer gas supply device 50, SF ₆ as an example of a reactive gas is supplied from the outer gas outlet 6 through the outer gas flow path 5 and the high frequency power is supplied to the electrode 14 from the high frequency power source 18 as compared with that in the first step. More than 5 times, 150 W as an example is supplied to form microplasma, and fluorine radicals as an example of the generated active particles are irradiated to a minute portion as an example for 30 seconds. Here, the line width of the minute portion is, for example, 0.3 mm.

以上のような処理を行う結果、被処理物の一例としてのシリコン薄板１７の表面の微小部分に対して、線幅０．３ｍｍの微細線状エッチング加工が可能となる。エッチング深さは２４μｍである。アーク放電（火花）が起きなかった理由については、第１のステップにおいてアーク放電が生じない程度の小さい電力で発生させたプラズマで、まずシリコン薄板表面の自然酸化膜を除去したためであると考えている。 As a result of the processing as described above, a fine linear etching process with a line width of 0.3 mm can be performed on a minute portion of the surface of the silicon thin plate 17 as an example of the object to be processed. The etching depth is 24 μm. The reason why the arc discharge (spark) did not occur is considered to be that the natural oxide film on the surface of the silicon thin plate was first removed with the plasma generated with a small electric power that does not cause the arc discharge in the first step. Yes.

すなわち、第７実施形態においては、電極に第１の電力を供給するステップと、電極に第１の電力よりも大きい第２の電力を供給するステップとに分けて処理を行ったことが奏功したものと思われる。 That is, in the seventh embodiment, the process was divided into the step of supplying the first power to the electrode and the step of supplying the second power larger than the first power to the electrode. It seems to be.

以上述べた本発明の第１〜第７実施形態において、マイクロプラズマ源としてセラミック製の板を４枚用いた場合を例示したが、平行平板型キャピラリタイプや誘導結合型キャピラリタイプなどのキャピラリタイプや、マイクロギャップ方式、誘導結合型チューブタイプなど、様々なマイクロプラズマ源を用いることができる。特に、図８に示すような、ナイフエッジ状の電極３２を用いるタイプでは、電極と被処理物の距離が近いため、微小部分に極めて高密度のプラズマが形成される。したがって、とくに本発明が有効である。 In the first to seventh embodiments of the present invention described above, the case where four ceramic plates are used as the microplasma source is exemplified, but a capillary type such as a parallel plate capillary type or an inductively coupled capillary type, Various microplasma sources such as a microgap system and an inductively coupled tube type can be used. In particular, in the type using the knife-edge electrode 32 as shown in FIG. 8, since the distance between the electrode and the object to be processed is short, extremely high density plasma is formed in a minute portion. Therefore, the present invention is particularly effective.

なお、図８において、マイクロプラズマ源は、セラミック製の外側板２８、内側板２９及び３０、外側板３１、電極３２から成り、外側板２８及び３１には、外側ガス流路５及び外側ガス噴出口６が設けられ、内側板２９及び３０には、内側ガス流路７及び内側ガス噴出口８が設けられている。電極３２は、その最下部がナイフエッジ状の形状を成し、微細な線状領域をプラズマ処理できるようになっている。 In FIG. 8, the microplasma source includes a ceramic outer plate 28, inner plates 29 and 30, an outer plate 31, and an electrode 32. The outer plates 28 and 31 have an outer gas flow path 5 and an outer gas jet. An outlet 6 is provided, and the inner plates 29 and 30 are provided with an inner gas flow path 7 and an inner gas jet 8. The lowermost portion of the electrode 32 has a knife-edge shape, and a fine linear region can be plasma-processed.

また、被処理物に直流電圧又は高周波電力を供給することにより、マイクロプラズマ中のイオンを引き込む作用を強めることも可能である。この場合、電極を接地してもよいし、電極を用いないタイプのマイクロプラズマ源を利用する場合にも、本発明の適用が可能である。 Further, by supplying a DC voltage or high-frequency power to the object to be processed, it is possible to enhance the action of drawing ions in the microplasma. In this case, the present invention can also be applied to the case where the electrode may be grounded or a microplasma source that does not use an electrode is used.

また、高周波電力を用いてマイクロプラズマを発生させる場合を例示したが、数百ｋＨｚから数ＧＨｚまでの高周波電力を用いてマイクロプラズマを発生させることが可能である。あるいは、直流電力を用いてもよいし、パルス電力を供給することも可能である。 Moreover, although the case where microplasma was generated using high frequency power was illustrated, it is possible to generate microplasma using high frequency power from several hundred kHz to several GHz. Alternatively, DC power may be used, or pulse power may be supplied.

また、マイクロプラズマ源の開口部をなす微細線の太さが０．１ｍｍである場合を例示したが、マイクロプラズマ源の開口部の幅はこれに限定されるものではなく、概ね１０μｍ以上でかつ概ね１ｍｍ以下であることが好ましい。マイクロプラズマ源の開口部の幅が小さいほど、プラズマによって発生した活性粒子が、基板表面の微細線状部分より外側に触れにくくなり、微細線状部分に限定された領域のみを加工することができるという利点がある。一方、マイクロプラズマ源を構成する部品の加工の精度や、繰り返し処理による形状の経時変化などを考慮すると、あまり極端に小さくすることも避けるべきである。 Moreover, although the case where the thickness of the fine line which forms the opening part of a microplasma source is 0.1 mm was illustrated, the width | variety of the opening part of a microplasma source is not limited to this, It is about 10 micrometers or more and It is preferably approximately 1 mm or less. As the width of the opening of the microplasma source is smaller, the active particles generated by the plasma are less likely to touch the outside of the fine linear portion of the substrate surface, and only the region limited to the fine linear portion can be processed. There is an advantage. On the other hand, considering the processing accuracy of the parts constituting the microplasma source and the change over time of the shape due to repeated processing, it should be avoided to make it extremely small.

また、マイクロプラズマ源の開口部と被処理物との距離は、概ね１ｍｍ以下であることが好ましい。さらに、マイクロプラズマ源の開口部と被処理物との距離が０．５ｍｍ以下であることがより好ましい。マイクロプラズマ源の開口部と被処理物との距離が小さいほど、プラズマによって発生した活性粒子が、基板表面の微細線状部分より外側に触れにくくなり、微細線状部分に限定された領域のみを加工することができるという利点がある。一方、マイクロプラズマ源を構成する部品の加工の精度や、繰り返し処理による形状の経時変化、さらには、マイクロプラズマ源の開口部と被処理物との距離の再現性や安定性などを考慮すると、あまり極端に小さくすることも避けるべきであり、概ね０．０５ｍｍ以上であることが好ましい。 The distance between the opening of the microplasma source and the object to be processed is preferably approximately 1 mm or less. Furthermore, it is more preferable that the distance between the opening of the microplasma source and the object to be processed is 0.5 mm or less. The smaller the distance between the opening of the microplasma source and the object to be processed, the more difficult it is for the active particles generated by the plasma to touch the outside of the fine linear portion of the substrate surface, and only the region limited to the fine linear portion. There is an advantage that it can be processed. On the other hand, considering the processing accuracy of the parts that make up the microplasma source, the change over time of the shape due to repeated processing, and the reproducibility and stability of the distance between the opening of the microplasma source and the object to be processed, To make it extremely small should be avoided, and it is preferably about 0.05 mm or more.

また、マイクロプラズマ源の開口部が微細線状をなしている場合を例示したが、図１４に示されるように、マイクロプラズマ源１９Ａの開口部の内側ガス噴出口８Ａが微細点状又は円形をなしかつ外側ガス噴出口６Ａがリング状又は円弧状をなすような二重円筒形状に構成するようにしてもよい。この場合、マイクロプラズマ源１９Ａの開口部の内側ガス噴出口８Ａの内径の代表寸法が１ｍｍ以下である場合に、本発明はとくに有効である。 Moreover, although the case where the opening of the microplasma source has a fine line shape is illustrated, as shown in FIG. 14, the inner gas outlet 8A of the opening of the microplasma source 19A has a fine dot shape or a circular shape. None, and the outer gas outlet 6A may be formed in a double cylindrical shape that forms a ring shape or an arc shape. In this case, the present invention is particularly effective when the representative dimension of the inner diameter of the inner gas outlet 8A at the opening of the microplasma source 19A is 1 mm or less.

また、被処理物としてシリコン薄板を用いる場合を例示したが、被処理物はこれに限定されるものではなく、導電性を有する被処理物、とくに金属を処理する場合に、本発明は格別の効果を奏する。 Moreover, although the case where a silicon thin plate is used as an object to be processed is illustrated, the object to be processed is not limited to this, and the present invention is special when processing an object to be processed, particularly a metal. There is an effect.

また、第１ステップを実施する時間を２〜５秒とする場合を例示したが、第１ステップを実施する時間は、被処理物の材料に応じて適宜決めればよい。しかし、あまりに長い時間第１ステップを実施すると、被処理物全体の温度上昇から、被処理物の変質・変形等の好ましくない事態を生じる場合があるため、概ね１〜１０秒程度にとどめるべきである。 Moreover, although the case where the time for performing the first step is set to 2 to 5 seconds is illustrated, the time for performing the first step may be appropriately determined according to the material of the object to be processed. However, if the first step is performed for an excessively long time, an unfavorable situation such as alteration or deformation of the object to be processed may occur due to the temperature rise of the entire object to be processed. is there.

また、不活性ガスとしてＨｅを、反応性ガス・エッチング性ガスとしてＳＦ₆を、還元性ガスとしてＨ₂を用いる場合を例示したが、これら以外のガスを適宜用いることができることはいうまでもない。例えば、不活性ガスとして、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅなどを、反応性・エッチング性ガスとしてＳＦ₆、ＣＦ₄などのＣ_ｘＦ_ｙ（ｘ及びｙは自然数）、ＮＦ₃、Ｃｌ₂、ＨＢｒ等のハロゲン含有ガスを、還元性ガスとしてＨ₂、Ｈ₂Ｏ等の水素含有ガスを用いることができる。 Further, the case where He is used as the inert gas, SF ₆ is used as the reactive gas / etching gas, and H ₂ is used as the reducing gas is exemplified, but it goes without saying that other gases can be used as appropriate. . For example, He, Ne, Ar, Kr, and Xe are used as the inert gas, and C _x F _y such as SF ₆ and CF ₄ (x and y are natural numbers), NF ₃ , and Cl ₂ are used as the reactive / etching gas. A halogen-containing gas such as HBr or a hydrogen-containing gas such as H ₂ or H ₂ O can be used as the reducing gas.

また、ガス種を切り替えなくても、マイクロプラズマ源と被処理基板との距離を第１ステップと第２ステップとで変えることにより、上記実施形態と同様な作用効果を奏することもできる。 Even if the gas type is not switched, the same effect as that of the above embodiment can be obtained by changing the distance between the microplasma source and the substrate to be processed between the first step and the second step.

すなわち、まず、第１ステップとして、マイクロプラズマ源１９の内側ガス噴出口８とシリコン薄板１７との距離を１ｍｍとし、内側ガス流路７を介して内側ガス噴出口８から不活性ガスとしてのＨｅを１０００ｓｃｃｍ、外側ガス流路５を介して外側ガス噴出口６から反応性ガスとしてのＳＦ_６を５００ｓｃｃｍ供給し、高周波電力を電極１４に１５０Ｗ供給して、マイクロプラズマ１１８を発生させ、生成された活性粒子としてのフッ素ラジカルを第１の微小部分１１９に５秒間照射する。 That is, first, as a first step, the distance between the inner gas outlet 8 of the microplasma source 19 and the silicon thin plate 17 is set to 1 mm, and the He as an inert gas is passed from the inner gas outlet 8 via the inner gas flow path 7. Was generated by supplying 500 sccm of SF ₆ as a reactive gas from the outer gas outlet 6 through the outer gas flow path 5 and supplying 150 W of high-frequency power to the electrode 14 to generate microplasma 118. The first minute portion 119 is irradiated with fluorine radicals as active particles for 5 seconds.

次いで、プラズマ１１８を維持したままで、第２ステップとして、図１Ｃに示す昇降装置１５０によりマイクロプラズマ源１９を下降させて、マイクロプラズマ源１９の内側ガス噴出口８とシリコン薄板１７との距離を０．３ｍｍとし、内側ガス流路７を介して内側ガス噴出口８から不活性ガスとしてのＨｅを１０００ｓｃｃｍ、外側ガス流路５を介して外側ガス噴出口６から反応性ガスとしてのＳＦ_６を５００ｓｃｃｍ供給し、高周波電力を電極１４に１５０Ｗ供給して、マイクロプラズマ１１８を形成し、生成された活性粒子としてのフッ素ラジカルを第２の微小部分２０に３０秒間照射することも可能である。 Next, while maintaining the plasma 118, as a second step, the microplasma source 19 is lowered by the elevating device 150 shown in FIG. 1C, and the distance between the inner gas jet port 8 of the microplasma source 19 and the silicon thin plate 17 is increased. 0.3 mm, He is 1000 sccm as an inert gas from the inner gas outlet 8 through the inner gas passage 7, and SF ₆ as a reactive gas is from the outer gas outlet 6 through the outer gas passage 5. It is also possible to supply 500 sccm, supply 150 W of high-frequency power to the electrode 14 to form the microplasma 118, and irradiate the second minute portion 20 with fluorine radicals as the generated active particles for 30 seconds.

このような処理を行った場合、被処理物の一例としてのシリコン薄板１７の表面の微小部分に対して、線幅０．３ｍｍの微細線状エッチング加工が可能となる。エッチング深さは２１μｍである。 When such a process is performed, a fine linear etching process having a line width of 0.3 mm can be performed on a minute portion on the surface of the silicon thin plate 17 as an example of the object to be processed. The etching depth is 21 μm.

あるいは、図１５及び図１６並びに図１７及び図１８に示すような、円筒形状のマイクロプラズマ源１９Ｃであってガス噴出口が１つだけである場合（例えば内側ガス噴出口８のみである場合）にも、第１ステップにおけるガス噴出口８とシリコン薄板１７との距離を、第２ステップにおけるガス噴出口８とシリコン薄板１７との距離よりも大きくすることで、ガス種を切り替えることなく、同様の効果を得ることができる。この場合、不活性ガスと反応ガスとの混合ガスを用いることが適切である。 Alternatively, as shown in FIGS. 15, 16, 17, and 18, the cylindrical microplasma source 19 </ b> C has only one gas outlet (for example, only the inner gas outlet 8). In addition, the distance between the gas ejection port 8 and the silicon thin plate 17 in the first step is made larger than the distance between the gas ejection port 8 and the silicon thin plate 17 in the second step without changing the gas type. The effect of can be obtained. In this case, it is appropriate to use a mixed gas of an inert gas and a reactive gas.

なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。 It is to be noted that, by appropriately combining arbitrary embodiments of the various embodiments described above, the respective effects can be achieved.

本発明の第１実施形態のプラズマ処理方法で用いたマイクロプラズマ源の分解図である。It is an exploded view of the microplasma source used with the plasma processing method of a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第１実施形態のプラズマ処理方法で用いるプラズマ処理装置の斜視図である。It is a perspective view of the plasma processing apparatus used with the plasma processing method of a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第１実施形態のプラズマ処理方法で用いるプラズマ処理装置の構成全体の斜視図である。It is a perspective view of the whole structure of the plasma processing apparatus used with the plasma processing method of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態のプラズマ処理方法で用いたマイクロプラズマ源の平面図である。It is a top view of the microplasma source used with the plasma processing method of a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第１実施形態のプラズマ処理方法で用いたマイクロプラズマ源の断面図である。It is sectional drawing of the microplasma source used with the plasma processing method of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態のプラズマ処理方法で用いたマイクロプラズマ源の断面図である。It is sectional drawing of the microplasma source used with the plasma processing method of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態のプラズマ処理方法で用いたマイクロプラズマ源の断面図である。It is sectional drawing of the microplasma source used with the plasma processing method of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態のプラズマ処理方法で用いたマイクロプラズマ源の断面図である。It is sectional drawing of the microplasma source used with the plasma processing method of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態のプラズマ処理方法で用いたマイクロプラズマ源の断面図である。It is sectional drawing of the microplasma source used with the plasma processing method of 3rd Embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態のプラズマ処理方法で用いたマイクロプラズマ源の断面図である。It is sectional drawing of the microplasma source used with the plasma processing method of other embodiment of this invention. 従来例で用いたレジストプロセスの工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the process of the resist process used by the prior art example. 従来例で用いたレジストプロセスの工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the process of the resist process used by the prior art example. 従来例で用いたレジストプロセスの工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the process of the resist process used by the prior art example. 従来例で用いたレジストプロセスの工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the process of the resist process used by the prior art example. シリコン薄板の表面に、自然酸化膜であるシリコン酸化膜が形成されている状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state in which the silicon oxide film which is a natural oxide film is formed in the surface of a silicon thin plate. マイクロプラズマを図１０のシリコン薄板の表面に照射して、プラズマからの高周波電流が電流の流れやすい部分に集中して、その部分の温度が局所的に急激に上昇してアーク放電が発生する状態を示す断面図である。When the surface of the silicon thin plate in FIG. 10 is irradiated with microplasma, the high-frequency current from the plasma is concentrated on the portion where current easily flows, and the temperature of that portion suddenly rises locally and arc discharge occurs. FIG. 本発明の上記実施形態にかかるプラズマ処理方法によりシリコン薄板の表面の自然酸化膜を除去した状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which removed the natural oxide film of the surface of a silicon thin plate with the plasma processing method concerning the said embodiment of this invention. 図１２のシリコン薄板にマイクロプラズマを照射しても、自然酸化膜が無くなったために電流の流れやすい部分と流れにくい部分の差が小さく、第２の微小部分に対してほぼ一様に電流が流れるため、局所的な温度上昇は生じず、アーク放電（火花）が発生しない状態を示す断面図である。Even if the silicon thin plate in FIG. 12 is irradiated with microplasma, the difference between the portion where current easily flows and the portion where current does not easily flow is small because the natural oxide film disappears, and current flows almost uniformly with respect to the second minute portion. Therefore, it is a cross-sectional view showing a state where no local temperature rise occurs and arc discharge (spark) does not occur. 本発明の他の実施形態にかかるプラズマ処理方法で用いるマイクロプラズマ源であって、二重円筒形状に構成された例を示す底面図である。It is a microplasma source used with the plasma processing method concerning other embodiments of the present invention, and is a bottom view showing the example constituted in the shape of a double cylinder. 本発明の他の実施形態にかかるプラズマ処理方法で用いる円筒形状のマイクロプラズマ源であってガス噴出口が１つだけである場合の第１ステップと第２ステップをそれぞれ行っている状態を示す断面図である。A cross section showing a state in which the first step and the second step are performed in the case of a cylindrical microplasma source used in the plasma processing method according to another embodiment of the present invention and having only one gas outlet. FIG. 本発明の他の実施形態にかかるプラズマ処理方法で用いる円筒形状のマイクロプラズマ源であってガス噴出口が１つだけである場合の第１ステップと第２ステップをそれぞれ行っている状態を示す断面図である。A cross section showing a state in which the first step and the second step are performed in the case of a cylindrical microplasma source used in the plasma processing method according to another embodiment of the present invention and having only one gas outlet. FIG. 本発明の他の実施形態にかかるプラズマ処理方法で用いる円筒形状のマイクロプラズマ源であってガス噴出口が１つだけである場合の第１ステップと第２ステップをそれぞれ行っている状態を示す斜視図である。The perspective view which shows the state which is performing the 1st step and 2nd step, respectively, when it is a cylindrical microplasma source used with the plasma processing method concerning other embodiments of the present invention, and there is only one gas jet nozzle. FIG. 本発明の他の実施形態にかかるプラズマ処理方法で用いる円筒形状のマイクロプラズマ源であってガス噴出口が１つだけである場合の第１ステップと第２ステップをそれぞれ行っている状態を示す斜視図である。The perspective view which shows the state which is performing the 1st step and 2nd step, respectively, when it is a cylindrical microplasma source used with the plasma processing method concerning other embodiments of the present invention, and there is only one gas jet nozzle. FIG.

Explanation of symbols

１外側板
２内側板
３内側板
４外側板
５外側ガス流路
６外側ガス噴出口
７内側ガス流路
８内側ガス噴出口
９内側ガス供給口
１０貫通穴
１１外側ガス供給口１１
１２貫通穴
１３貫通穴
１４電極
１５電極固定穴
１６貫通穴
１７薄板
１７a シリコン酸化膜（自然酸化膜）
１８高周波電力供給のための電源
２０第２の微小部分
２２ブラケット
２４制御装置
１９マイクロプラズマ源
５０外側ガス供給装置
５１内側ガス供給装置
５４a 昇降駆動用モータ
５５レール
６０移動装置
６１ブラケット
６２移動ステージ
６２a 移動駆動用モータ
６３レール
１００電流が流れやすい部分（自然酸化膜の膜厚が薄い部分）
１１８マイクロプラズマ
１１９第１の微小部分
１５０昇降装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Outer plate 2 Inner plate 3 Inner plate 4 Outer plate 5 Outer gas flow path 6 Outer gas ejection port 7 Inner gas flow channel 8 Inner gas ejection port 9 Inner gas supply port 10 Through hole 11 Outer gas supply port 11
12 Through-hole 13 Through-hole 14 Electrode 15 Electrode fixing hole 16 Through-hole 17 Thin plate 17a Silicon oxide film (natural oxide film)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 18 Power supply for high frequency electric power supply 20 2nd micro part 22 Bracket 24 Control device 19 Microplasma source 50 Outer gas supply device 51 Inner gas supply device 54a Lifting drive motor 55 Rail 60 Moving device 61 Bracket 62 Moving stage 62a Moving Drive motor 63 Rail 100 A portion where current easily flows (a portion where the thickness of the natural oxide film is thin)
118 Microplasma 119 First minute portion 150 Lifting device

Claims

This is a plasma processing method for irradiating the surface of an object to be processed, which is a metal or a semiconductor, with active particles generated by microplasma generated under a pressure of 10,000 Pa or more and 3 atm or less to process the surface of the object to be processed. And
A first step of removing a natural oxide film on the surface of the workpiece;
A second step of etching part or all of the region from which the natural oxide film has been removed ,
When performing the first step and the second step, the gas is supplied to the microplasma source disposed in the vicinity of the object to be processed, and the electrode provided in the microplasma source or the object to be processed is supplied. By supplying electric power, the microplasma is generated, the generated active particles act on the object to be processed, and the surface of the object to be processed is processed.
In the first step, the active particles are irradiated on the first portion of the surface of the workpiece to remove the natural oxide film,
In the second step, included in the first portion of the surface of the object to be treated, and is irradiated with active particles in a narrow second portion than the first portion, you etching plasma Processing method.

The microplasma source has an inner gas outlet and an outer gas outlet,
In the step of irradiating the first part with the active particles, a gas mainly composed of an inert gas is ejected from the inner gas outlet and a gas mainly composed of an inert gas is ejected from the outer gas outlet. ,
In the step of irradiating the second part with the active particles, a gas mainly composed of an inert gas is ejected from the inner gas outlet and a gas mainly composed of a reactive gas is ejected from the outer gas outlet. The plasma processing method according to claim 1.

The microplasma source has an inner gas outlet and an outer gas outlet,
In the step of irradiating the first part with the active particles, a gas mainly composed of an inert gas is ejected from the inner gas ejection port and no gas is ejected from the outer gas ejection port,
In the step of irradiating the second part with the active particles, a gas mainly composed of an inert gas is ejected from the inner gas outlet and a gas mainly composed of a reactive gas is ejected from the outer gas outlet. The plasma processing method according to claim 1.

The microplasma source has an inner gas outlet and an outer gas outlet,
In the step of irradiating the first part with the active particles, a gas mainly composed of an inert gas is ejected from the inner gas ejection port and a gas mainly composed of a reactive gas is ejected from the outer gas ejection port. ,
In the step of irradiating the second part with the active particles, a gas mainly composed of an inert gas is ejected from the inner gas ejection port, and a gas mainly composed of a reactive gas is ejected from the outer gas ejection port. The plasma processing method according to claim 1, wherein the first part is ejected several times to several tens times more than the step of irradiating the active particles with the active particles.

This is a plasma processing method for irradiating the surface of an object to be processed, which is a metal or a semiconductor, with active particles generated by microplasma generated under a pressure of 10,000 Pa or more and 3 atm or less to process the surface of the object to be processed. And
  A first step of removing a natural oxide film on the surface of the workpiece;
  A second step of etching part or all of the region from which the natural oxide film has been removed,
  When performing the first step and the second step, the gas is supplied to the microplasma source disposed in the vicinity of the object to be processed, and the electrode provided in the microplasma source or the object to be processed is supplied. By supplying electric power, the microplasma is generated, the generated active particles act on the object to be processed, and the surface of the object to be processed is processed.
  In the first step, the surface of the object to be treated is irradiated with reducing active particles to remove the natural oxide film,
  In the second step, the active particles having etching properties are irradiated to the surface of the object to be treated which has been irradiated with the active particles having reducing properties, and etched.
  In the first step, the first part of the surface of the object to be processed is irradiated with active particles,
  In the second step, a plasma processing method of irradiating active particles to a second part included in the first part and narrower than the first part.

The microplasma source has an inner gas outlet and an outer gas outlet,
In the step of irradiating the first part with active particles, the inert gas is mainly formed from the inner gas outlet while mixing a reducing gas with the gas to be ejected from the inner gas outlet or the outer gas outlet. And a gas mainly composed of an inert gas from the outer gas outlet,
In the step of irradiating the second part with active particles, a gas mainly composed of an inert gas is ejected from the inner gas ejection port, and a gas mainly composed of an etching gas is ejected from the outer gas ejection port. Item 6. The plasma processing method according to Item 5.

The microplasma source has an inner gas outlet and an outer gas outlet,
In the step of irradiating the first part with active particles, a gas mixture of an inert gas and a reducing gas is ejected from the inner gas ejection port and no gas is ejected from the outer gas ejection port,
In the step of irradiating the second part with active particles, a gas mainly composed of an inert gas is ejected from the inner gas ejection port, and a gas mainly composed of an etching gas is ejected from the outer gas ejection port. Item 6. The plasma processing method according to Item 5.

The microplasma source has an inner gas outlet and an outer gas outlet,
In the step of irradiating the first part with active particles, a mixed gas of an inert gas and a reducing gas is ejected from the inner gas ejection port, and a gas mainly composed of an etching gas is ejected from the outer gas ejection port. Let
In the step of irradiating the second part with active particles, a gas mainly composed of an inert gas is ejected from the inner gas ejection port, and a gas mainly composed of an etching gas is ejected from the outer gas ejection port. The plasma processing method according to claim 5, wherein the first portion is ejected in a larger amount than the step of irradiating active particles.