JP2009218485A - Plasma generator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プラズマ発生装置に関し、さらに詳しくは、半導体製造プロセスにおけるプラズマエッチングに使用したときに、エッチングレートを高く維持しながら、面内均一性を向上させることができるプラズマ発生装置に関する。 The present invention relates to a plasma generator, and more particularly to a plasma generator capable of improving in-plane uniformity while maintaining a high etching rate when used for plasma etching in a semiconductor manufacturing process.
従来、半導体プロセスのエッチング工程に用いる半導体製造装置は、密閉可能な真空反応容器を有し、この反応容器内に、ウエハ(基板)を載置する静電チャック、ヒータあるいはサセプタ等の半導体製造装置用部材を有している。例えば、対向電極型のプラズマ発生装置では、静電チャック中の金属プレートからなる埋設電極が、プラズマ発生のための対向電極として使用されることが多い。また、基板に対向して反応ガス供給口としてシャワーヘッドを使用する場合は、このシャワーヘッドを導電性材料で作製し、これを対向電極の一方として使用する場合があった(例えば、特許文献1参照)。
このような、プラズマ発生装置を用いた半導体製造装置では、エッチングレートを高くして生産性を上げるため、高周波電源(RF電源)の出力を増大すると、半導体基板の損傷が大きく、面内均一性が低下するという問題があった。また、RF電源の代わりに、ナノパルス電源を用いると、半導体基板の損傷は小さく、面内均一性は向上するが、エッチングレートをRF電源の場合のようには高く維持することができないという問題があった。 In such a semiconductor manufacturing apparatus using a plasma generator, increasing the output of a high frequency power supply (RF power supply) in order to increase the etching rate and increase the productivity, the semiconductor substrate is greatly damaged, and the in-plane uniformity is increased. There was a problem that decreased. When a nano pulse power source is used instead of the RF power source, the semiconductor substrate is less damaged and the in-plane uniformity is improved, but the etching rate cannot be maintained as high as in the case of the RF power source. there were.
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、半導体製造プロセスにおけるプラズマエッチングに使用したときに、エッチングレートを高く維持しながら、面内均一性を向上させることができるプラズマ発生装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and a plasma generator capable of improving in-plane uniformity while maintaining a high etching rate when used for plasma etching in a semiconductor manufacturing process. The purpose is to provide.
上述の目的を達成するため、本発明は、以下のプラズマ発生装置を提供するものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides the following plasma generator.
[1] 厚さ方向に貫通するガス通過用の複数の貫通孔を有する板状のセラミックプレート、及び、前記セラミックプレート内部に配設された、線状の放電部をそれぞれ有する複数組の線状電極を有する第1電極と、前記第1電極との間に間隔を開けて、一方の面と前記第1電極の一方の面とが向かい合うように平行に配置された、板状の第2電極と、前記第1電極に配設された前記複数組の線状電極のそれぞれに別々に接続され、各組の前記線状電極と前記第2電極との間にそれぞれ独立してナノパルス電圧を印加できる複数のパルス発生回路を有する電源とを備えたプラズマ発生装置。 [1] A plate-shaped ceramic plate having a plurality of gas-passing through holes penetrating in the thickness direction, and a plurality of sets of linear shapes each having a linear discharge portion disposed in the ceramic plate A plate-like second electrode disposed in parallel so that one surface and one surface of the first electrode face each other with a gap between the first electrode having electrodes and the first electrode And each of the plurality of sets of linear electrodes disposed on the first electrode, and a nano pulse voltage is applied independently between each of the sets of linear electrodes and the second electrode. And a power source having a plurality of pulse generation circuits.
[2] 前記電源が、前記複数のパルス発生回路により、時間差を設けて前記各組の線状電極に断続的にナノパルス電圧を印加する[1]に記載のプラズマ発生装置。 [2] The plasma generation apparatus according to [1], wherein the power supply intermittently applies nanopulse voltages to the respective sets of linear electrodes with a time difference by the plurality of pulse generation circuits.
[3] 前記複数組の線状電極が、前記セラミックプレートの厚さ方向に直交する平面に投影したときに、異なる組の線状電極の放電部がそれぞれ隣り合うように配置された[1]又は[2]に記載のプラズマ発生装置。 [3] When the plurality of sets of linear electrodes are projected onto a plane orthogonal to the thickness direction of the ceramic plate, the discharge portions of different sets of linear electrodes are arranged to be adjacent to each other [1]. Or the plasma generator as described in [2].
[4] 前記複数組の線状電極のそれぞれが、等距離間隔に並ぶ複数本の前記放電部を有する[1]〜[3]のいずれかに記載のプラズマ発生装置。 [4] The plasma generator according to any one of [1] to [3], wherein each of the plurality of sets of linear electrodes includes a plurality of the discharge units arranged at equal distances.
[5] 前記複数組の線状電極のそれぞれが、互いに平行に配置された直線状の放電部を有する[4]に記載のプラズマ発生装置。 [5] The plasma generating apparatus according to [4], wherein each of the plurality of sets of linear electrodes has a linear discharge portion arranged in parallel with each other.
[6] 前記複数組の線状電極の放電部が、それぞれ同心円状である[4]に記載のプラズマ発生装置。 [6] The plasma generator according to [4], wherein the discharge portions of the plurality of sets of linear electrodes are each concentric.
[7] 前記複数組の線状電極が、各組の線状電極の放電部が線状電極毎に一本ずつ順番に並び、その放電部の並びが繰り返されるように配置される[4]〜[6]のいずれかに記載のプラズマ発生装置。 [7] The plurality of sets of linear electrodes are arranged such that the discharge portions of each set of linear electrodes are arranged in order for each linear electrode, and the arrangement of the discharge portions is repeated [4]. -The plasma generator in any one of [6].
[8] 前記複数組の線状電極の放電部が、それぞれ前記セラミックプレートの中央部を中心とした渦巻状である[1]〜[3]のいずれかに記載のプラズマ発生装置。 [8] The plasma generating apparatus according to any one of [1] to [3], wherein the discharge portions of the plurality of sets of linear electrodes each have a spiral shape centering on a central portion of the ceramic plate.
本発明のプラズマ発生装置によれば、第1電極内に線状の放電部をそれぞれ有する複数組の線状電極を有し、ナノパルス電圧を印加できる複数のパルス発生回路を有する電源により、各組の線状電極と第2電極との間にそれぞれ各組毎に独立してナノパルス電圧を印加することができるため、エッチングレートを高く維持しながら、面内均一性を向上させることができる。 According to the plasma generator of the present invention, each set is provided by a power source having a plurality of sets of linear electrodes each having a linear discharge portion in the first electrode and having a plurality of pulse generation circuits to which a nanopulse voltage can be applied. Since the nanopulse voltage can be independently applied to each pair between the linear electrode and the second electrode, in-plane uniformity can be improved while maintaining a high etching rate.
次に本発明の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and the ordinary knowledge of those skilled in the art is within the scope of the present invention. Based on the above, it should be understood that design changes, improvements, and the like can be made as appropriate.
図1に示すように、本発明のプラズマ発生装置の一実施形態(プラズマ発生装置100)は、厚さ方向に貫通するガス通過用の複数の貫通孔5を有する円板状のセラミックプレート(セラミックシャワープレート)4、及び、セラミックプレート4内部に配設(埋設)された、線状の放電部7をそれぞれ有する複数組(2組)の線状電極6,6を有する第1電極1と、第1電極1との間に間隔を開けて、一方の面2aと第1電極1の一方の面1aとが向かい合うように平行に配置された、板状の第2電極2と、第1電極1に配設された複数組(2組)の線状電極6,6のそれぞれに別々に接続され、各組の線状電極6と第2電極2との間にそれぞれ独立してナノパルス電圧を印加できる複数のパルス発生回路を有する電源(ナノパルス電源)3a,3bとを備えたものである。ここで、図1は、本発明のプラズマ発生装置の一実施形態の断面を示す模式図である。尚、図1に示す第1電極1は、図2に示す第1電極1のA−A’断面に相当する。
As shown in FIG. 1, an embodiment of the plasma generator of the present invention (plasma generator 100) is a disk-shaped ceramic plate (ceramic) having a plurality of through
図2に示すように、本実施形態のプラズマ発生装置100を構成する第1電極1は、複数組(2組)の線状電極6,6のそれぞれが、等距離間隔に並ぶ複数本の放電部7を有する。そして、放電部7は、直線状であり、互いに平行に配置されている。また、各組の線状電極6は、複数本の放電部7がこれらの端部で連結部11により連結された、櫛歯状の構造である。ここで、「線状の放電部」というときは、図1,2に示すように、放電部の長手方向に垂直な断面形状が長方形の「帯状」であってもよい。放電部の長手方向に垂直な断面形状は、長方形以外に、円形、楕円形、正方形、三角形、その他の多角形等いずれの形状でもよい。ここで、図2は、本発明のプラズマ発生装置の一実施形態を構成する第1電極1を示す平面図である。尚、線状電極はセラミックプレート内に埋設され、外部からは視認できないものであるが、図2においては、説明の便宜上、セラミックプレートに埋設されている線状電極が透視された状態を示している。
As shown in FIG. 2, the
図1に示すように、電源3a,3bは、線状電極6の連結部11に接続されていることが好ましい。尚、電源3a,3bは放電部7に接続されてもよい。
As shown in FIG. 1, the power supplies 3 a and 3 b are preferably connected to the connecting portion 11 of the
このように、本実施形態のプラズマ発生装置100は、複数組(2組)の線状電極6,6に対して、電源3a,3bにより、それぞれ独立してナノパルス電圧を印加することができるため、電源3a,3bが時間差を設けて線状電極6,6に断続的にナノパルス電圧を印加することにより(多並列で時分割制御することにより)、第1電極1と第2電極2との間の空間に、時間差を設けた、密度の高い、高エネルギーのプラズマ空間(プラズマ場)を形成することができる。本実施形態のような、プラズマ発生電極として平行線と平板とを対向させた電極構造を用いたものは、プラズマ発生電極として平板と平板とを対向させた電極構造を用いたものと比較すると、より大きな電界差を設けることができ、強いプラズマ場を作ることが可能である。そして、本実施形態のプラズマ発生装置100は、線状電極6を絶縁性能の高いセラミックプレート内に埋設したため、線状の放電部7を狭い間隔で配置しても、互いに干渉することなく、プラズマ密度を高めることが可能である。尚、第1電極側として、裸の金属線を平行に並べたものを用いた場合、絶縁破壊が生じ、プラズマを形成することができないという問題がある。更に、複数組の線状電極に位相差(時間差)を設けてナノパルス電圧を印加することにより、電極間距離を短くしても、お互いが干渉すること無く、プラズマを発生することができ、プラズマ密度の高い空間を形成することが可能である。このように、密度が高く、強いプラズマ場をつくることにより、エッチングレートを高く維持することができ、更に、ナノパルスプラズマの持つ電子温度を高めることなく、プラズマを維持することが可能であることにより、面内均一性を向上させることができる。
Thus, since the plasma generator 100 of this embodiment can apply a nanopulse voltage independently with respect to multiple sets (2 sets) of
本実施形態のプラズマ発生装置100において、線状電極の数は複数組であれば特に限定されない。 In the plasma generator 100 of the present embodiment, the number of linear electrodes is not particularly limited as long as it is a plurality of sets.
複数組の線状電極6,6のセラミックプレート内における配設範囲(面積)が、セラミックプレートの厚さ方向に垂直な断面の面積に対して、80%以上であることが好ましく、80〜99%であることが更に好ましく、90〜98%であることが特に好ましい。線状電極をこのような範囲に配設することにより、第1電極と第2電極との間の空間に、偏ることなく、広範囲に亘ってプラズマを発生させることが可能になる。80%より範囲が狭いと、プラズマ発生領域が狭くなり、高密度で強いプラズマ場を形成し難くなることがある。ここで、「複数組の線状電極のセラミックプレート内における配設範囲」というときは、円板状のセラミックプレート上で、各線状電極毎に最も外側に位置する部分を繋いで形成される形状を、全ての線状電極について重ね合わせたときに、全体として最も外側に位置する部分を繋いで形成される範囲である。また、「線状電極の最も外側に位置する部分を繋いで形成される形状」というときは、図3に示すように、直線状の放電部を有する線状電極のように入り組んだ構造の場合には、各放電部及び連結部の端部を繋いだ形状において、最も外側に位置する部分により形成された形状であり、図3においては、破線で示された形状がそれに該当する。ここで、図3は、本発明のプラズマ発生装置の一実施形態を構成する線状電極、及び、その線状電極のセラミックプレート内における配設範囲を示す平面図である。また、図7,8に示すように、放電部が同心円状である場合には、線状電極のセラミックプレート内における配設範囲は、最も大きい円を形成する放電部の範囲である。
The arrangement range (area) of the plurality of sets of
また、一の線状電極6のセラミックプレート内における配設範囲の面積が、セラミックプレートの厚さ方向に垂直な断面の面積に対して、80%以上であることが好ましく、80〜99%であることが更に好ましく、90〜98%であることが特に好ましい。各線状電極の配設範囲をいずれもこのような範囲にすることにより、第1電極と第2電極との間の空間に、偏ることなく、広範囲に亘ってプラズマを発生させることが可能になる。
The area of the arrangement range of the one
本実施形態のプラズマ発生装置100における複数組の線状電極6は、図1,2に示すように、セラミックプレート4の厚さ方向に直交する平面に投影したときに、異なる組の線状電極6の放電部7がそれぞれ隣り合うように配置されていることが好ましい。図1,2に示す第1電極1には、線状電極6が2組配設されているが、各線状電極を構成する放電部は、互いに他の線状電極を構成する放電部と隣り合い、それぞれの放電部が交互に並んでいる。図1,2に示す第1電極1においては、2組の線状電極6,6を構成する放電部7は、同一平面上に配置されているが、一の組の線状電極の放電部と、他の組の線状電極の放電部とがそれぞれ異なる平面上に配置されていてもよい。その場合でも、複数組の線状電極6は、セラミックプレート4の厚さ方向に直交する平面に投影したときに、異なる組の線状電極6の放電部7がそれぞれ隣り合うように配置されていることが好ましい。このように、異なる組の線状電極の放電部がそれぞれ隣り合うように配置されることにより、各組の線状電極の放電部が、セラミックプレートの面内において偏りなく配置されることになる。そして、各組の線状電極にそれぞれ独立にナノパルス電圧を印加したときに、いずれの組の線状電極に電圧を印加した場合でも同様に、円板状のセラミックプレートの面内において偏ることなく、広範囲に亘ってプラズマを発生させることが可能になる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the plurality of sets of
一の線状電極において、第1電極と第2電極との間の距離を10とした場合、隣り合う放電部間の距離は、15以上が好ましく、15〜20がさらに好ましい。隣り合う放電部間の距離をこのような範囲とすることにより、より強いプラズマ場を形成することが可能となる。一の線状電極における隣り合う放電部間の距離が15より短いと、放電が起こり難くなることがある。また、隣り合う放電部間の距離を、第1電極と第2電極との間の距離より短くすると、隣り合う平行線間隔で干渉し、放電が起こらなくなることがある。 In one linear electrode, when the distance between the first electrode and the second electrode is 10, the distance between adjacent discharge parts is preferably 15 or more, and more preferably 15-20. By setting the distance between adjacent discharge parts in such a range, it is possible to form a stronger plasma field. If the distance between adjacent discharge portions in one linear electrode is shorter than 15, discharge may be difficult to occur. Further, if the distance between adjacent discharge portions is shorter than the distance between the first electrode and the second electrode, interference may occur at adjacent parallel line intervals, and discharge may not occur.
本実施形態のプラズマ発生装置100において、線状電極6を構成する放電部7は、セラミックプレートの厚さ方向に直交する平面内における、長手方向に直交する幅が、0.01〜1mmであることが好ましく、0.01〜0.5mmであることが更に好ましく、0.05〜0.5mmであることが特に好ましい。放電部7の幅が0.01mmより短いと、導体幅が狭いことによる導体の信頼性を確保が難しく、断線や溶断があり、1mmより長いと、電界集中が小さくなり、プラズマ生成が難しくなることがある。また、放電部7の、セラミックプレートの厚さ方向の長さ(放電部の厚さ)は、0.1〜10mmであることが好ましく、0.1〜5mmであることが更に好ましく、0.5〜5mmであることが特に好ましい。放電部7の厚さが0.1mmより薄いと、絶縁破壊を起こすことがあり、10mmより厚いと、誘電体厚さが厚くなり、電界集中が小さくなり、プラズマ生成が難しくなることがある。
In the plasma generator 100 of the present embodiment, the
線状電極6を構成する放電部7と連結部11とは、放電部7が第2電極2に近い側に配置され、連結部11が第2電極2から遠い側に配置されるように、セラミックプレート内に配設されることが好ましい。放電部と連結部とがこのように異なる平面上に位置する例としては、図6A、図6Bに示す線状電極26が挙げられる。また、連結部11のセラミックシャワープレート4における配置は、特に限定されないが、放電部が直線状である場合には、図2,5に示すように、セラミックシャワープレート4の外周付近であることが好ましい。これに対し、放電部が同心円状である場合には、図7,8に示すように、セラミックシャワープレート4の中心付近から半径方向に延びるように配置されることが好ましい。
The
線状電極6を構成する放電部7は、一本であってもよいし、複数本であってもよい。複数本の場合、その本数は特に限定されない。
The
線状電極を構成する放電部と連結部の材質は、金属、例えば、鉄、クロム、ニッケル、コバルト、タングステン、モリブデン、チタン、アルミニウム、金、銀、銅、白金、あるいは、これら金属とセラミックス成分を混ぜたサーメット材料等が好ましい。基材セラミックスと熱膨脹の差が小さい材料を組合せることがさらに好ましい。例えば、窒化アルミニウムや窒化珪素、コージェライト等の熱膨脹が小さいセラミック部材を基材に選んだ場合は、タングステンやモリブデン、あるいはこれらのサーメット材料が適している。一方、熱膨脹率が比較的大きい酸化アルミニウムを基材に用いる場合は、タングステン、モリブデン、のほかに、鉄系合金、白金、チタンなども使用することができる。放電部と連結部の材質は同じであってもよいし、異なっていてもよい。 The material of the discharge part and the connection part constituting the linear electrode is a metal, for example, iron, chromium, nickel, cobalt, tungsten, molybdenum, titanium, aluminum, gold, silver, copper, platinum, or these metal and ceramic component The cermet material etc. which mixed are preferable. It is more preferable to combine the base ceramic and a material having a small difference in thermal expansion. For example, when a ceramic member having a small thermal expansion such as aluminum nitride, silicon nitride, cordierite or the like is selected as the base material, tungsten, molybdenum, or a cermet material thereof is suitable. On the other hand, when aluminum oxide having a relatively high coefficient of thermal expansion is used as the base material, iron-based alloys, platinum, titanium, and the like can be used in addition to tungsten and molybdenum. The materials of the discharge part and the connection part may be the same or different.
本実施形態のプラズマ発生装置100において、第1電極1を構成するセラミックプレート(セラミックシャワープレート)4は、図1,2に示すように、厚さ方向に貫通するガス通過用の複数の貫通孔5を有する円板状のプレートである。このように貫通孔を設けることにより、エッチング時に必要なガスを貫通孔から、第1電極と第2電極との間の空間に流入させることができる。セラミックプレート4の形状は、円板状(円形)であることが好ましいが、四角形等の多角形、楕円形、レーストラック形状等、いずれの形状であってもよい。貫通孔の形状、大きさ、配置位置、及び配置数は、特に限定されず、目的のエッチング条件に適した、公知の条件とすることができる。また、セラミックシャワープレートの厚さ及び大きさについても、特に限定されず、目的のエッチング条件に適した、公知の条件とすることができる。例えば、円板状の場合、厚さが0.1〜10mm、直径が50〜500mm程度のものを好適に使用することができる。
In the plasma generating apparatus 100 of the present embodiment, the ceramic plate (ceramic shower plate) 4 constituting the
セラミックシャワープレート4の材質としては、酸化物、窒化物、及び硼化物から選択される少なくとも一種であることが好ましい。このような材質とすることにより、絶縁性の高い電極の利点がある。また、セラミックシャワープレート4の材質は、非晶質材料であってもよいし、酸化物、窒化物、及び硼化物から選択される少なくとも一種と、ガラスとの複合物であってもよい。
The material of the
本発明のプラズマ発生装置は、「複数のパルス発生回路を有する電源」を備えたものであるが、これは、プラズマ発生装置に備えられた一又は複数の電源全体のなかで、「複数のパルス発生回路」が存在することを意味し、「一つのパルス発生回路」を有する「電源」を複数備えていてもよいし、「複数のパルス発生回路」を有する一つの「電源」を備えていてもよいし、一又は複数の「パルス発生回路」を有する「電源」を複数備えていてもよい。いずれの場合においても、「複数のパルス発生回路」が同期して動作することが好ましい。本実施形態のプラズマ発生装置100は、一つの「パルス発生回路」を有する「電源」3a,3bを複数備えている。 The plasma generator of the present invention is provided with a “power source having a plurality of pulse generation circuits”. This is because among the whole of one or a plurality of power sources provided in the plasma generator, “a plurality of pulses” is used. This means that there is a “generator circuit”, and there may be a plurality of “power supplies” having a “single pulse generator circuit”, or a single “power source” having a “plurality of pulse generator circuits”. Alternatively, a plurality of “power supplies” having one or a plurality of “pulse generation circuits” may be provided. In any case, it is preferable that the “plurality of pulse generation circuits” operate in synchronization. The plasma generation apparatus 100 of this embodiment includes a plurality of “power supplies” 3a and 3b each having one “pulse generation circuit”.
電源3a,3bは、半値幅が50μ秒以下のナノパルス電圧を印加できるナノパルス発生回路を有するものであることが好ましい。更に、電源3a,3bは、半値幅が1μ秒以下のナノパルス電圧を印加できるものであることが更に好ましく、半値幅が0.05〜0.5μ秒のナノパルス電圧を印加できるものであることが特に好ましい。ナノパルス電圧の半値幅が50μ秒を超えると、多並列で時分割制御した場合、10Hz以下の電圧となりプラズマが生成し難くなることがある。更に、ナノパルス電圧の半値幅を1μ秒以下にすると、投入エネルギーを熱に変換することなく、効率の高いプラズマを発生させることができる。ここで、ナノパルス電源とは、1μ秒より小さな半値幅のパルスを発生する電源をいい、ナノパルス電圧とは、1μ秒より小さな半値幅の電圧パルスをいう。また、ナノパルス電圧の周波数は、100Hz〜100000Hzが好ましく、1000Hz〜10000Hzが更に好ましい。また、電源3aからのナノパルス電圧と電源3bからのナノパルス電圧との位相差は、180度であることが好ましい。 The power supplies 3a and 3b preferably have a nano pulse generation circuit capable of applying a nano pulse voltage having a half width of 50 μsec or less. Furthermore, it is more preferable that the power supplies 3a and 3b can apply a nanopulse voltage with a half width of 1 μsec or less, and can apply a nanopulse voltage with a half width of 0.05 to 0.5 μsec. Particularly preferred. When the half-value width of the nanopulse voltage exceeds 50 μsec, when the multi-parallel time-division control is performed, the voltage becomes 10 Hz or less, and it may be difficult to generate plasma. Furthermore, when the half-value width of the nanopulse voltage is 1 μsec or less, highly efficient plasma can be generated without converting input energy into heat. Here, the nano-pulse power source refers to a power source that generates a pulse with a half-value width smaller than 1 μsec, and the nano-pulse voltage refers to a voltage pulse with a half-value width smaller than 1 μsec. The frequency of the nanopulse voltage is preferably 100 Hz to 100,000 Hz, more preferably 1000 Hz to 10,000 Hz. The phase difference between the nanopulse voltage from the power source 3a and the nanopulse voltage from the power source 3b is preferably 180 degrees.
電源3a,3bとしては、ナノパルス電圧を印加するため、開放スイッチを用いた誘導性エネルギー蓄積方式、短絡スイッチを用いた容量性エネルギー蓄積方式、パルスフォーミングネットワーク方式、磁気圧縮方式及びこれらを組み合わせた方式のナノパルス発生回路を使うことができる。これらの中でも、半値幅が1μ秒以下のナノパルス電圧を形成でき、小型で高効率の電源として、開放スイッチを用いた誘導性エネルギー蓄積方式を用いることが好ましい。開放スイッチには、静電誘導式(SI)サイリスタ、IGBT、MOS−FET等の半導体スイッチを用いることができる。高い電流、電圧を使用する場合は、SIサイリスタを開放スイッチに用いることが更に好ましい。 As the power supplies 3a and 3b, in order to apply a nano-pulse voltage, an inductive energy storage method using an open switch, a capacitive energy storage method using a short-circuit switch, a pulse forming network method, a magnetic compression method, and a combination thereof Nanopulse generator circuit can be used. Among these, it is preferable to use an inductive energy storage system using an open switch as a small and highly efficient power source capable of forming a nanopulse voltage having a half width of 1 μsec or less. As the open switch, a semiconductor switch such as an electrostatic induction (SI) thyristor, IGBT, or MOS-FET can be used. When using a high current and voltage, it is more preferable to use an SI thyristor as an open switch.
本実施形態のプラズマ発生装置100においては、図1に示すように、一つのパルス発生回路を有する電源3aが、一の組の線状電極6と導体平板電極8に接続され、一つのパルス発生回路を有する電源3bが、他の組の線状電極6と導体平板電極8に接続されている。電源3a,3bの、導体平板電極8に接続される配線は、アース10に接続されている。このように、一の組の線状電極6と他の組の線状電極6とに、それぞれ異なる電源(3aと3b)が接続されているため、一の組の線状電極6と他の組の線状電極6とに時間差を設けてナノパルス電圧を印加することができる。このように、異なる線状電極に、それぞれ異なる電源からナノパルス電圧を印加することより、プラズマで生成されるラジカル密度が高くなるという効果を奏する。
In the plasma generating apparatus 100 of the present embodiment, as shown in FIG. 1, a power source 3a having one pulse generating circuit is connected to one set of
本実施形態のプラズマ発生装置100において、板状の第2電極2は、導体平板電極8を有し、第2電極2を構成する導体平板電極8は、円板状のセラミックプレート9に埋設されている。導体平板電極8は、円形の金属プレートをセラミックスに埋設しても良いし、金属メッシュを円形に切り抜いて、セラミックスに埋設しても良い。また、テープ成形平板の上に、スクリーン印刷法等で、円形に導体ペーストを印刷し、同じセラミックスで積層し、一体化してもよい。導体平板電極8がセラミックプレート9に埋設されると、絶縁設計が容易であり、高いパルス電圧を印加しても、異常放電を起こすことなく、安定で均一なプラズマ場を形成できるので好ましい。半導体製造装置において、本実施形態のプラズマ発生装置を用いる場合、第2電極を鉛直方向下側に配置し(第1電極を鉛直方向上側に配置し)、第2電極を、ウエハ(基板)を載置する静電チャックとして用いることが好ましい。第1電極と第2電極とは、図1に示すように、第1電極の一方の面1aと第2電極の一方の面2aとが向かい合うように配置される。第1電極の一方の面1aと第2電極の一方の面2aとは平行であることが好ましい。また、導体平板電極の形状は、円形であることが好ましいが、四角形等の多角形、楕円形、レーストラック形状等、いずれの形状であってもよい。また、導体平板電極を埋設するセラミックプレートの形状は、円板状(円形)であることが好ましいが、四角形等の多角形、楕円形、レーストラック形状等、いずれの形状であってもよい。第2電極が円板状の場合、その大きさ(厚さ、直径)は、第1電極と同様であることが好ましい。また、導体平板電極8が円形の場合、その厚さは、0.1〜10mmであることが好ましく、直径は、50〜500mmであることが好ましい。
In the plasma generator 100 of the present embodiment, the plate-like
第1電極と第2電極との間の距離は、10〜150mmであることが好ましく、20〜100mmであることが更に好ましく、30〜50mmであることが特に好ましい。10mmより短いと、放電が広がらず面内分布が悪くなることがあり、150mmより長いと放電が困難なことがある。 The distance between the first electrode and the second electrode is preferably 10 to 150 mm, more preferably 20 to 100 mm, and particularly preferably 30 to 50 mm. If it is shorter than 10 mm, the discharge may not spread and the in-plane distribution may be deteriorated. If it is longer than 150 mm, the discharge may be difficult.
第2電極2を構成する導体平板電極8の材質は、特に限定されず、タングステン、モリブデン、鉄、クロム、ニッケル、チタン、ジルコニウム、マンガン、金、銀、銅、白金、及びこれらの合金またはこれらの金属を含むサーメット等を挙げることができる。また、第2電極2を構成するセラミックプレート9の材質は、特に限定されず、窒化珪素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、コージェライト、イットリア等を挙げることができる。第2電極2については、既存の半導体製造装置等において、静電チャックに用いられているものを使用することができる。
The material of the conductive plate electrode 8 constituting the
図4は、本発明のプラズマ発生装置の他の実施形態(プラズマ発生装置200)の断面を示す模式図であり、図5は、本発明のプラズマ発生装置の他の実施形態を構成する第1電極21を示す平面図である。尚、図4に示す第1電極21は、図5に示す第1電極21のB−B’断面に相当する。また、図5において、セラミックプレート24に埋設されている線状電極26は、便宜上、透視された状態を示している。本実施形態のプラズマ発生装置200においては、4組の線状電極26が用いられている。そして、本実施形態のプラズマ発生装置200は、厚さ方向に貫通するガス通過用の複数の貫通孔25を有する円板状のセラミックプレート(セラミックシャワープレート)24、及び、セラミックプレート24内部に配設された、線状の放電部27をそれぞれ有する複数組(4組)の線状電極26を有する第1電極21と、第1電極21との間に間隔を開けて、一方の面22aと第1電極1の一方の面21aとが向かい合うように配置された、円板状の導体平板電極28を有する第2電極22と、第1電極21に配設された複数組(4組)の線状電極26のそれぞれに別々に接続され、各組の線状電極26と第2電極22との間にそれぞれ独立してナノパルス電圧を印加できる複数(4個)の電源23a,23b,23c及び23dとを備えたものである。
FIG. 4 is a schematic view showing a cross section of another embodiment (plasma generator 200) of the plasma generator of the present invention, and FIG. 5 is a first view showing another embodiment of the plasma generator of the present invention. 3 is a plan view showing an
そして、本実施形態のプラズマ発生装置200においては、図4に示すように、一つのパルス発生回路を有する電源23aが、一の組の線状電極26と導体平板電極28に接続され、一つのパルス発生回路を有する電源23bが、他の組の線状電極26と導体平板電極28に接続され、一つのパルス発生回路を有する電源23cが、更に他の組の線状電極26と導体平板電極28に接続され、一つのパルス発生回路を有する電源23dが、更に他の組の線状電極26と導体平板電極28に接続されている。このように、各組の線状電極26毎に、それぞれ異なる電源(23a,23b,23c及び23d)が接続されているため、各組の線状電極26毎に時間差を設けてナノパルス電圧を印加することができる。電源23a,23b,23c及び23dの、導体平板電極28に接続される配線は、アース30に接続されている。また、第2電極22を構成する円板状の導体平板電極28は、円板状のセラミックプレート29に埋設されている。導体平板電極28は、円形の金属プレートをセラミックスに埋設しても良いし、金属メッシュを円形に切り抜いて、セラミックスに埋設しても良い。また、テープ成形平板の上に、スクリーン印刷法等で、円形に導体ペーストを印刷し、同じセラミックスで積層し、一体化してもよい。また、第2電極を、導体平板電極がセラミックプレートに埋設された構造ではなく、セラミックプレートを有さず、金属平板からなる導体平板電極のみから構成されたものとしてもよい。
In the
図5に示すように、本実施形態のプラズマ発生装置200を構成する第1電極21は、複数組(4組)の線状電極26のそれぞれが、等距離間隔に並ぶ複数本の放電部27を有する。そして、放電部27は、直線状であり、互いに平行に配置されている。また、各組の線状電極26は、複数本の放電部27がこれらの端部で連結部31により連結された櫛歯状の構造である。
As shown in FIG. 5, the
本実施形態のプラズマ発生装置200においては、このように4組の線状電極26をセラミックシャワープレート24内に埋設するため、図6A、6Bに示すように、各線状電極26の放電部27と連結部31とが、同一平面内に位置せず、異なる平面内に位置するように形成されている。ここで、図6Aは、図5に示す4組の線状電極26のなかの2組を模式的に示す斜視図であり、図6Bは、図5に示す4組の線状電極26のなかの残りの2組を模式的に示す斜視図である。このように、線状電極26の放電部27と連結部31とが、異なる平面内に位置するように形成したことより、図6Aに示すように2組の線状電極26を、一方の組の線状電極26の櫛歯状の放電部27が、他方の組みの線状電極26の櫛歯状の放電部27の隙間に入り込むように配置し、図6Bに示すように他の2組の線状電極26についても、上記図6Aに示す線状電極26の場合と同様の配置とし、更に、これら2組の線状電極の放電部と、他の2組の線状電極の放電部とを、放電部全体が図5に示すように同一平面上に平行に並ぶように配置することができる。つまり、線状電極26をセラミックシャワープレート24内に埋設したときに、全ての放電部を同一平面上に配置させ、放電部と連結部とを異なる平面上に配置させ、連結部31についても、2組の線状電極の連結部を同一平面上に配置させ、残りの2組の線状電極の連結部を上記2組の線状電極の連結部と同一平面上で、且つそれらの内側に配置させることができる。このように配置することにより、各組の連結部31が互いに配置上の障害にならずに、全ての線状電極の放電部を、セラミックシャワープレート24内において、同一平面上に、平行に配置することが可能となる。図6Aに示す線状電極26の放電部27はL字状に形成されており、図6Bに示す線状電極26の放電部27はT字状に形成されている。「放電部が直線状」というときは、上記L字状及びT字状の放電部27のそれぞれの形状のなかで、セラミックシャワープレート24の表面に平行(セラミックシャワープレート24の厚さ方向に直交する平面に平行)な部分が直線状であることを意味し、上記表面に直交する部分は含まない。また、図6Bに示す線状電極26の連結部31は、図6Aに示す線状電極26の連結部31より小さく、図6Aに示す線状電極26の連結部31の内側に配置されることが好ましい。
In the
本実施形態のプラズマ発生装置200を構成する4組の線状電極は、図4、図5に示すように、各組の線状電極の放電部が線状電極毎に一本ずつ順番に並び、その放電部の並びが繰り返されるように配置されている。図4、図5に示す線状電極では、4組の線状電極の放電部が一本ずつ順番に並んで形成された「異なる組の線状電極の放電部が、それぞれ一本ずつ並んだ4本の並び」が、4回繰り返されて配置されている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the four sets of linear electrodes constituting the
本実施形態のプラズマ発生装置200における、その他の構成は、上記本発明のプラズマ発生装置の一実施形態(プラズマ発生装置100)と同様であることが好ましい。
The other configuration of the
図7は、本発明のプラズマ発生装置の更に他の実施形態を構成する線状電極41a,41bを模式的に示す平面図である。本実施形態のプラズマ発生装置の構成は、線状電極の構造が異なる以外は、上記本発明のプラズマ発生装置の一実施形態(プラズマ発生装置100)と同様であることが好ましい。 FIG. 7 is a plan view schematically showing linear electrodes 41a and 41b constituting still another embodiment of the plasma generator of the present invention. The configuration of the plasma generator of the present embodiment is preferably the same as that of the plasma generator of the present invention (plasma generator 100) except that the structure of the linear electrode is different.
本実施形態のプラズマ発生装置を構成する複数組(2組)の線状電極41a,41bは、放電部42a,42bが、それぞれ同心円状である。そして、線状電極41aの放電部42aは直線状の連結部43aに接続され、線状電極41bの放電部42bは直線状の連結部43bに接続されている。さらに、放電部42aと放電部42bとは、等距離間隔に交互に並んでいる。このように、線状電極の放電部を同心円状にしても、上記本発明のプラズマ発生装置の一実施形態(プラズマ発生装置100)の場合と同様の効果を得ることができる。 In the plural sets (two sets) of linear electrodes 41a and 41b constituting the plasma generator of the present embodiment, the discharge portions 42a and 42b are concentric. And the discharge part 42a of the linear electrode 41a is connected to the linear connection part 43a, and the discharge part 42b of the linear electrode 41b is connected to the linear connection part 43b. Furthermore, the discharge part 42a and the discharge part 42b are located in a line at equal intervals. Thus, even if it makes the discharge part of a linear electrode concentric, the effect similar to the case of one Embodiment (plasma generator 100) of the said plasma generator of this invention can be acquired.
本実施形態においては、放電部と連結部とが同一平面内に配置されている。そのため、一の組の線状電極41aの同心円状の放電部42aは、他の組の線状電極41bの連結部43bに接触しないように、他の組の線状電極41bの連結部43bと重なる部分が切り取られた形状となっている。 In the present embodiment, the discharge part and the connection part are arranged in the same plane. Therefore, the concentric discharge portions 42a of one set of linear electrodes 41a are not connected to the connecting portions 43b of other sets of linear electrodes 41b so as not to contact the connecting portions 43b of other sets of linear electrodes 41b. The overlapping part is cut out.
本実施形態のように、放電部が同心円状の場合、一の線状電極において、隣り合う放電部間の距離は、1〜100mmが好ましく、2〜100mmが更に好ましく、2〜50mmが特に好ましい。隣り合う放電部間の距離をこのような範囲とすることにより、より強いプラズマ場を形成することが可能となる。一の線状電極における隣り合う放電部間の距離が1mmより短いと、放電が起こり難くなることがある。また、隣り合う放電部間の距離を、第1電極と第2電極との間の距離より短くすると、隣り合う平行線間隔で干渉し、放電が起こらなくなることがある。また、放電部間の距離が100mmより長いと、強いプラズマ場が得られないことがある。 When the discharge part is concentric as in this embodiment, the distance between adjacent discharge parts in one linear electrode is preferably 1 to 100 mm, more preferably 2 to 100 mm, and particularly preferably 2 to 50 mm. . By setting the distance between adjacent discharge parts in such a range, it is possible to form a stronger plasma field. If the distance between adjacent discharge portions in one linear electrode is shorter than 1 mm, discharge may be difficult to occur. Further, if the distance between adjacent discharge portions is shorter than the distance between the first electrode and the second electrode, interference may occur at adjacent parallel line intervals, and discharge may not occur. Further, if the distance between the discharge parts is longer than 100 mm, a strong plasma field may not be obtained.
本実施形態のように、放電部が同心円状の場合、第1電極に配設された複数組の線状電極において、隣り合う放電部間の距離は、0.5〜50mmが好ましく、1〜50mmが更に好ましく、1〜10mmが特に好ましい。第1電極に配設された複数組の線状電極における隣り合う放電部間の距離が0.5mmより短いと、絶縁破壊をおこすことがある。また、放電部間の距離が50mmより長いと、放電が起こらないことがある。 As in this embodiment, when the discharge part is concentric, in the plurality of sets of linear electrodes arranged on the first electrode, the distance between adjacent discharge parts is preferably 0.5 to 50 mm, 50 mm is more preferable, and 1 to 10 mm is particularly preferable. If the distance between adjacent discharge parts in the plurality of sets of linear electrodes arranged on the first electrode is shorter than 0.5 mm, dielectric breakdown may occur. Moreover, when the distance between the discharge parts is longer than 50 mm, the discharge may not occur.
線状電極を構成する放電部の幅や厚さは、上記本発明のプラズマ発生装置の一実施形態(プラズマ発生装置100)の場合と同様であることが好ましい。 The width and thickness of the discharge part constituting the linear electrode are preferably the same as those in the embodiment of the plasma generator of the present invention (plasma generator 100).
図8は、本発明のプラズマ発生装置の更に他の実施形態を構成する線状電極51a,51b,51c及び51dを模式的に示す平面図である。本実施形態のプラズマ発生装置の構成は、線状電極の構造が異なる以外は、上記本発明のプラズマ発生装置の一実施形態(プラズマ発生装置100)と同様であることが好ましい。
FIG. 8 is a plan view schematically showing
本実施形態のプラズマ発生装置を構成する複数組(4組)の線状電極51a,51b,51c及び51dは、放電部52a,52b,52c及び52dが、それぞれ同心円状である。そして、線状電極51aの放電部52aは直線状の連結部53aに接続され、線状電極51bの放電部52bは直線状の連結部53bに接続され、線状電極51cの放電部52cは直線状の連結部53cに接続され、線状電極51dの放電部52dは直線状の連結部53dに接続されている。さらに、放電部52a〜52dは、隣り合う放電部間が等距離間隔になるように順番に並んでいる。このように、4組の線状電極の放電部を同心円状にしても、上記本発明のプラズマ発生装置の一実施形態(プラズマ発生装置100)の場合と同様の効果を得ることができる。
In the plural sets (four sets) of
線状電極を構成する放電部の幅や厚さは、上記本発明のプラズマ発生装置の一実施形態(プラズマ発生装置100)の場合と同様であることが好ましい。 The width and thickness of the discharge part constituting the linear electrode are preferably the same as those in the embodiment of the plasma generator of the present invention (plasma generator 100).
各線状電極の放電部を接続する連結部は、図9に示すように、線状電極が配置されている平面とは、異なる平面上に配置されている。ここで、図9は、図8のC−C’断面を示す模式図である。図9に示すように、各線状電極のなかの例えば線状電極51bの放電部52bは、放電部52bが配置される平面に平行に連結部53bが配置され、連結部53bと2本の同心円状の放電部52bとが接続されている。また、線状電極51dの放電部52dは、放電部52dが配置される平面に平行に連結部53dが配置され、連結部53dと2本の同心円状の放電部52dとが接続されている。図8に示される、線状電極51a及び51cにおいても、同様の構造である。このように、線状電極の放電部と、連結部とが、セラミックシャワープレート内で、異なる平面上に配置されているため、一の組の線状電極の同心円状の放電部を、他の組の線状電極の連結部を避けるために連結部付近で切り取ることなく、4組の線状電極の放電部を同一平面上に配置することができる。
As shown in FIG. 9, the connecting portion that connects the discharge portions of the respective linear electrodes is arranged on a plane different from the plane on which the linear electrodes are arranged. Here, FIG. 9 is a schematic view showing a C-C ′ cross section of FIG. 8. As shown in FIG. 9, in each of the linear electrodes, for example, the discharge part 52b of the linear electrode 51b has a connecting part 53b arranged in parallel to a plane on which the discharging part 52b is arranged, and the concentric part and two connecting parts 53b. The discharge section 52b is connected. The discharge part 52d of the
図10は、本発明のプラズマ発生装置の更に他の実施形態を構成する線状電極61a,61b及び61cを模式的に示す平面図である。本実施形態のプラズマ発生装置の構成は、線状電極の構造が異なる以外は、上記本発明のプラズマ発生装置の一実施形態(プラズマ発生装置100)と同様であることが好ましい。 FIG. 10 is a plan view schematically showing linear electrodes 61a, 61b and 61c constituting still another embodiment of the plasma generator of the present invention. The configuration of the plasma generator of the present embodiment is preferably the same as that of the plasma generator of the present invention (plasma generator 100) except that the structure of the linear electrode is different.
本実施形態のプラズマ発生装置を構成する複数組(3組)の線状電極61a,61b及び61cは、放電部62a,62b及び62cが、それぞれ渦巻状である。そして、これら渦巻状線状電極は、その中心がセラミックシャワープレート4の中央部に位置するようにセラミックシャワープレート4内に配設されることが好ましい。本実施形態のプラズマ発生装置を構成する線状電極は、各線状電極毎に一本ずつの渦巻状の放電部を有するため、連結部を有していない。
In the plural sets (three sets) of linear electrodes 61a, 61b, and 61c constituting the plasma generator of the present embodiment, the discharge portions 62a, 62b, and 62c are respectively spiral. The spiral linear electrodes are preferably disposed in the
次に、本発明のプラズマ発生装置の一実施形態(プラズマ発生装置100)の製造方法について説明する。プラズマ発生電極100は、第1電極1と第2電極2とを作製し、第1電極1と第2電極2とを、それぞれの一方の面が向かい合うように配置し、第1電極1に配設された各組の線状電極に、別々の所定のナノパルス電源を接続し、ナノパルス電源の他方の配線を第2電極およびアースに繋ぐことにより作製することができる。プラズマ発生装置100を構成する第1電極の製造方法は、特に限定されないが、線状電極をホットプレスによりセラミックプレートに埋設させて第1電極を形成するホットプレート法、及び、テープ状のグリーンシートに所定の線状電極を印刷等により配設し、焼成して第1電極を形成するテープ成形法が好ましい。以下、ホットプレス法及びテープ成形法について説明する。
Next, the manufacturing method of one embodiment (plasma generator 100) of the plasma generator of the present invention will be described. The plasma generating electrode 100 is produced by forming the
(ホットプレス法)
(1)原料粉の調合工程:
原料粉と添加剤とを所定の比率で調合し、トロンメル等を用いて混合する。原料粉としては、酸化物、窒化物、硼化物等を挙げることができ、これらの中でも、窒化物、酸化物が好ましく、更には、窒化アルミニウム、窒化珪素、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、コージェライトが好ましい。添加剤としては、酸化イットリウム、その他の希土類酸化物、アルカリ土類金属酸化物等を挙げることができる。原料粉として窒化アルミニウムを用いた場合は、添加剤としては、酸化イットリウムが好ましく、原料粉として窒化珪素を用いた場合は、添加剤としては、アルカリ土類金属酸化物、希土類酸化物が好ましく、特に酸化マグネシウム、酸化イットリウムが特に好ましい。混合は、湿式又は乾式のいずれでもよい。例えば、湿式を用いた場合は、SD(スプレードライヤ)等を用いて混合後乾燥を行い、原料混合粉を得る。原料粉として窒化アルミニウムを用いる場合、用いる窒化アルミニウムとしては、直接窒化法、還元窒化法、気相合成法等の製造方法で製造されたものを使用することができる。この場合、窒化アルミニウムの純度は、99質量%以上が好ましく、99.9質量%以上が更に好ましい。酸化イットリウム、その他の希土類酸化物の配合量は、原料混合粉に対して、酸化物換算で0.1〜10質量%であることが好ましい。また、製品の色むらを抑制し、良好な外観を得るために、添加剤として、黒色化剤を添加してもよい。黒色化剤としては、Ti、Zr、Cr等の遷移金属元素(金属単体)、又は、これらの金属の、酸化物、窒化物、炭化物、硫酸塩、硝酸塩、有機金属化合物等の金属化合物を挙げることができる。黒色化剤の添加量は、原料混合粉に対して、0.1〜5質量%であることが好ましい。
(Hot press method)
(1) Raw material powder preparation process:
The raw material powder and the additive are mixed at a predetermined ratio and mixed using a trommel or the like. Examples of the raw material powder include oxides, nitrides, borides, and the like. Among these, nitrides and oxides are preferable, and aluminum nitride, silicon nitride, aluminum oxide, silicon oxide, cordierite are preferable. preferable. Examples of the additive include yttrium oxide, other rare earth oxides, alkaline earth metal oxides, and the like. When aluminum nitride is used as the raw material powder, the additive is preferably yttrium oxide. When silicon nitride is used as the raw material powder, the additive is preferably an alkaline earth metal oxide or rare earth oxide. Particularly preferred are magnesium oxide and yttrium oxide. Mixing may be either wet or dry. For example, when wet is used, the mixture is dried using SD (spray dryer) or the like to obtain a raw material mixed powder. When aluminum nitride is used as the raw material powder, the aluminum nitride used may be one produced by a production method such as a direct nitridation method, a reduction nitridation method, or a vapor phase synthesis method. In this case, the purity of aluminum nitride is preferably 99% by mass or more, and more preferably 99.9% by mass or more. The blending amount of yttrium oxide and other rare earth oxides is preferably 0.1 to 10% by mass in terms of oxide with respect to the raw material mixed powder. Further, a blackening agent may be added as an additive in order to suppress uneven color of the product and obtain a good appearance. Examples of the blackening agent include transition metal elements (metal alone) such as Ti, Zr, and Cr, or metal compounds such as oxides, nitrides, carbides, sulfates, nitrates, and organometallic compounds of these metals. be able to. It is preferable that the addition amount of a blackening agent is 0.1-5 mass% with respect to raw material mixed powder.
(2)成形工程:
調合工程において得られた、窒化アルミニウム原料粉を含有する原料混合粉を、そのまま又はバインダを加えて造粒したものを用いて、板状のセラミック成形体(未焼成)を形成する。成形方法は特に限定されず、例えば、金型成形法、CIP(Cold Isostatic Pressing)法、スリップキャスト法等を挙げることができる。バインダとしては、PVA、PEG等を挙げることができる。また、原料混合粉にバインダを添加して造粒する方法としては、特に限定されず、スプレードライ等の方法を挙げることができる。線状電極は、セラミックシャワープレートを成形するときに、埋設することが好ましい。例えば、セラミック成形体を成形し、その上に所定の形状に加工、溶接した線状電極を載せ、これを金型に入れ、更に線状電極を覆うように金型内に原料混合粉を入れ、再度成形を行い、線状電極を埋設した一体型のセラミック成形体を作製することが好ましい。
(2) Molding process:
A plate-shaped ceramic molded body (unfired) is formed using the raw material mixed powder containing the aluminum nitride raw material powder obtained in the blending step as it is or granulated by adding a binder. The molding method is not particularly limited, and examples thereof include a mold molding method, a CIP (Cold Isostatic Pressing) method, and a slip casting method. Examples of the binder include PVA and PEG. Moreover, it does not specifically limit as a method of adding a binder to raw material mixed powder, and granulating, A method, such as spray drying, can be mentioned. The linear electrode is preferably embedded when the ceramic shower plate is formed. For example, a ceramic molded body is molded, and a linear electrode that has been processed and welded into a predetermined shape is placed on the ceramic molded body. This is then placed in a mold, and the mixed raw material powder is then placed in the mold so as to cover the linear electrode. It is preferable to perform molding again to produce an integrated ceramic molded body in which linear electrodes are embedded.
(3)焼成工程:
得られたセラミック成形体を焼成する。焼成方法としては、ホットプレス焼成法を用いる。得られたセラミック成形体を、焼成用の黒鉛モールド内に収納し、プレス圧力1.96×107Pa(200kgf/cm2)、最高焼成温度1680〜1900℃で焼成する。焼成雰囲気は、室温から1000℃までは真空とし、1000℃を超えたところから最高焼成温度までは、窒素ガス雰囲気とする。結晶粒内抵抗を1014Ωcm以上の高抵抗なものにするためには、最高焼成温度を1720〜1870℃とすることが好ましく、1720〜1800℃とすることが更に好ましい。酸化アルミニウム及びコージェライト等の酸化物をセラミック基材に用いる場合は、焼成温度を前者は、1500〜1700℃に、後者は1300〜1450℃に設定することが好ましい。
(3) Firing step:
The obtained ceramic molded body is fired. A hot press firing method is used as the firing method. The obtained ceramic compact is housed in a graphite mold for firing, and fired at a press pressure of 1.96 × 10 7 Pa (200 kgf / cm 2 ) and a maximum firing temperature of 1680 to 1900 ° C. The firing atmosphere is a vacuum from room temperature to 1000 ° C., and a nitrogen gas atmosphere from a temperature exceeding 1000 ° C. to the maximum firing temperature. In order to make the resistance within a crystal grain as high as 10 14 Ωcm or higher, the maximum firing temperature is preferably 1720 to 1870 ° C, and more preferably 1720 to 1800 ° C. When oxides such as aluminum oxide and cordierite are used for the ceramic substrate, the firing temperature is preferably set to 1500 to 1700 ° C. for the former and 1300 to 1450 ° C. for the latter.
(4)加工工程:
焼成で得られた窒化アルミニウム焼結体について、所定形状となるように研削加工を行い、本実施形態のプラズマ発生装置の第1電極を得ることができる。セラミックシャワープレートの厚みは、0.1〜5mmとなるように調整する。また、必要に応じて、電極の端子を引き出すための、開孔を形成し、端子の引き出しを行う。
(4) Processing process:
About the aluminum nitride sintered compact obtained by baking, it grinds so that it may become a predetermined shape, The 1st electrode of the plasma generator of this embodiment can be obtained. The thickness of the ceramic shower plate is adjusted to be 0.1 to 5 mm. Further, if necessary, an opening for drawing out the terminal of the electrode is formed, and the terminal is pulled out.
(テープ成形法)
(1)原料粉の調合工程:
原料粉と添加剤とを所定の比率で調合し、トロンメル等を用いて混合する。原料粉としては、酸化物、窒化物、硼化物等を挙げることができ、これらの中でも、窒化物、酸化物が好ましく、更には、窒化アルミニウム、窒化珪素、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、コージェライトが好ましい。添加剤としては、酸化イットリウム、その他の希土類酸化物、アルカリ土類金属酸化物等を挙げることができる。原料粉として窒化アルミニウムを用いた場合は、添加剤としては、酸化イットリウムが好ましく、原料粉として窒化珪素を用いた場合は、添加剤としては、アルカリ土類金属酸化物、希土類酸化物が好ましく、特に酸化マグネシウム、酸化イットリウムが好ましい。混合は、湿式又は乾式のいずれでもよい。例えば、湿式を用いた場合は、SD(スプレードライヤ)等を用いて混合後乾燥を行い、原料混合粉を得る。原料粉として窒化アルミニウムを用いる場合、用いる窒化アルミニウムとしては、直接窒化法、還元窒化法、気相合成法等の製造方法で製造されたものを使用することができる。この場合、窒化アルミニウムの純度は、99質量%以上が好ましく、99.9質量%以上が更に好ましい。酸化イットリウム、その他の希土類酸化物の配合量は、原料混合粉に対して、酸化物換算で0.1〜10質量%であることが好ましい。また、製品の色むらを抑制し、良好な外観を得るために、添加剤として、黒色化剤を添加してもよい。黒色化剤としては、Ti、Zr、Cr等の遷移金属元素(金属単体)、又は、これらの金属の、酸化物、窒化物、炭化物、硫酸塩、硝酸塩、有機金属化合物等の金属化合物を挙げることができる。黒色化剤の添加量は、原料混合粉に対して、0.1〜5質量%であることが好ましい。
(Tape molding method)
(1) Raw material powder preparation process:
The raw material powder and the additive are mixed at a predetermined ratio and mixed using a trommel or the like. Examples of the raw material powder include oxides, nitrides, borides, and the like. Among these, nitrides and oxides are preferable, and aluminum nitride, silicon nitride, aluminum oxide, silicon oxide, cordierite are preferable. preferable. Examples of the additive include yttrium oxide, other rare earth oxides, alkaline earth metal oxides, and the like. When aluminum nitride is used as the raw material powder, the additive is preferably yttrium oxide. When silicon nitride is used as the raw material powder, the additive is preferably an alkaline earth metal oxide or rare earth oxide. In particular, magnesium oxide and yttrium oxide are preferable. Mixing may be either wet or dry. For example, when wet is used, the mixture is dried using SD (spray dryer) or the like to obtain a raw material mixed powder. When aluminum nitride is used as the raw material powder, the aluminum nitride used may be one produced by a production method such as a direct nitridation method, a reduction nitridation method, or a vapor phase synthesis method. In this case, the purity of aluminum nitride is preferably 99% by mass or more, and more preferably 99.9% by mass or more. The blending amount of yttrium oxide and other rare earth oxides is preferably 0.1 to 10% by mass in terms of oxide with respect to the raw material mixed powder. Further, a blackening agent may be added as an additive in order to suppress uneven color of the product and obtain a good appearance. Examples of the blackening agent include transition metal elements (metal alone) such as Ti, Zr, and Cr, or metal compounds such as oxides, nitrides, carbides, sulfates, nitrates, and organometallic compounds of these metals. be able to. It is preferable that the addition amount of a blackening agent is 0.1-5 mass% with respect to raw material mixed powder.
原料混合粉には、他の原料成分を配合し、スラリー状の成形原料にすることが好ましい。上記他の成分としては、バインダー、可塑剤、分散剤、水や有機溶剤等の溶媒を使用することが好ましい。 It is preferable to mix other raw material components with the raw material mixed powder to form a slurry-like forming raw material. As said other component, it is preferable to use solvents, such as a binder, a plasticizer, a dispersing agent, water, and an organic solvent.
バインダーとしては、特に限定されるものではないが、水系バインダー、非水系バインダーのどちらでもよく、水系バインダーとしてはメチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド等を好適に使用でき、非水系バインダーとしてはポリビニルブチラール、アクリル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等を好適に使用することができる。アクリル系樹脂としては、(メタ)アクリル樹脂、(メタ)アクリル酸エステル共重合体、アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体等を挙げることができる。 The binder is not particularly limited, and either an aqueous binder or a non-aqueous binder may be used. As the aqueous binder, methyl cellulose, polyvinyl alcohol, polyethylene oxide or the like can be suitably used, and as the non-aqueous binder, polyvinyl butyral, Acrylic resins, polyethylene, polypropylene, and the like can be suitably used. Examples of the acrylic resin include (meth) acrylic resin, (meth) acrylic acid ester copolymer, acrylic acid ester-methacrylic acid ester copolymer, and the like.
バインダーの添加量は、原料混合粉100質量部に対して、3〜20質量部であることが好ましく、6〜17質量部であることが更に好ましい。このようなバインダー含有量とすることにより、スラリー状の成形原料を成形してグリーンシートを成形したとき、及び、乾燥、焼成したときに、クラック等の発生を防止することが可能となる。 The addition amount of the binder is preferably 3 to 20 parts by mass, and more preferably 6 to 17 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the raw material mixed powder. By setting it as such binder content, it becomes possible to prevent generation | occurrence | production of a crack etc., when shape | molding a slurry-like shaping | molding raw material and shape | molding a green sheet, and when drying and baking.
可塑剤としては、グリセリン、ポリエチレングリコール、ジブチルフタレート、フタル酸ジ−2−エチルヘキシル、フタル酸ジイソノニル等を使用することができる。 As the plasticizer, glycerin, polyethylene glycol, dibutyl phthalate, di-2-ethylhexyl phthalate, diisononyl phthalate, or the like can be used.
可塑剤の添加量は、バインダー添加量100質量部に対して、30〜70質量部であることが好ましく、45〜55質量部であることが更に好ましい。70質量部より多いと、グリーンシートが柔らかくなりすぎ、シートを加工する工程において変形しやすくなることがあり、30質量部より少ないと、グリーンシートが硬くなりすぎ、曲げただけでクラックが入るなどハンドリング性が悪くなることがある。 The addition amount of the plasticizer is preferably 30 to 70 parts by mass and more preferably 45 to 55 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the binder. When the amount is more than 70 parts by mass, the green sheet becomes too soft and may be easily deformed in the process of processing the sheet. When the amount is less than 30 parts by mass, the green sheet becomes too hard and cracks are generated only by bending. Handling characteristics may deteriorate.
分散剤としては、水系ではアニオン系界面活性剤、ワックスエマルジョン、ピリジン等を使用することが出来、非水系では脂肪酸、リン酸エステル、合成界面活性剤等を使用することができる。 As the dispersant, an anionic surfactant, a wax emulsion, pyridine, or the like can be used in an aqueous system, and a fatty acid, a phosphate ester, a synthetic surfactant, or the like can be used in a non-aqueous system.
分散剤は、原料混合粉100質量部に対して、0.5〜3質量部であることが好ましく、1〜2質量部であることが更に好ましい。0.5質量部より少ないと、原料混合粉の分散性が低下することがあり、グリーンシートにクラック等が生じることがある。3質量部より多いと、原料混合粉の分散性は変わらずに焼成時の不純物を増やすことになる。 It is preferable that a dispersing agent is 0.5-3 mass parts with respect to 100 mass parts of raw material mixed powder, and it is still more preferable that it is 1-2 mass parts. When the amount is less than 0.5 parts by mass, the dispersibility of the raw material mixed powder may be reduced, and a crack or the like may occur in the green sheet. When the amount is more than 3 parts by mass, the dispersibility of the raw material mixed powder is not changed, and impurities during firing are increased.
溶媒に用いる有機溶剤としては、キシレン、ブタノール等を挙げることができる。有機溶剤は、一種単独で用いてもよいし、複数を混合して用いてもよい。溶媒は、原料混合粉100質量部に対して、50〜200質量部であることが好ましく、75〜150質量部であることが更に好ましい。 Examples of the organic solvent used for the solvent include xylene and butanol. An organic solvent may be used individually by 1 type, and may mix and use multiple. The solvent is preferably 50 to 200 parts by mass, and more preferably 75 to 150 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the raw material mixed powder.
上記各原料をアルミナ製ポット及びアルミナ玉石を用いて十分に混合してグリーンシート製作用のスラリー状の成形原料を作製する。また、これらの材料を、モノボールによりボールミル混合して作製してもよい。 The above raw materials are sufficiently mixed using an alumina pot and alumina cobblestone to produce a slurry-like forming raw material for producing a green sheet. Further, these materials may be manufactured by ball mill mixing with a monoball.
次に、得られたグリーンシート製作用のスラリー状の成形原料を、減圧下で撹拌して脱泡し、さらに所定の粘度となるように調製する。成形原料の調製において得られるスラリー状の成形原料の粘度は、2.0〜6.0Pa・sであることが好ましく、3.0〜5.0Pa・sであることが更に好ましく、3.5〜4.5Pa・sであることが特に好ましい。粘度範囲をこのように調整すると、スラリーをシート状に成形し易くなるため好ましい。スラリー粘度は、高過ぎても低過ぎても成形し難くなることがある。尚、スラリーの粘度は、B型粘度計で25℃において測定した値である。 Next, the resulting green sheet-forming slurry-like forming raw material is stirred and degassed under reduced pressure, and further prepared to have a predetermined viscosity. The viscosity of the slurry-like molding material obtained in the preparation of the molding material is preferably 2.0 to 6.0 Pa · s, more preferably 3.0 to 5.0 Pa · s, 3.5 It is especially preferable that it is -4.5 Pa.s. It is preferable to adjust the viscosity range in this manner because the slurry can be easily formed into a sheet shape. If the slurry viscosity is too high or too low, molding may be difficult. The viscosity of the slurry is a value measured at 25 ° C. with a B-type viscometer.
(2)成形工程:
次に、上記方法により得られたスラリー状の成形原料をシート状に成形加工して、グリーンシートを形成する。成形加工方法は、成形原料をシート状に成形してグリーンシートを形成することができれば特に限定されず、ドクターブレード法、プレス成形法、圧延法、カレンダーロール法等の公知の方法を使用することができる。
(2) Molding process:
Next, the slurry-like forming raw material obtained by the above method is formed into a sheet shape to form a green sheet. The forming method is not particularly limited as long as the forming raw material can be formed into a sheet shape to form a green sheet, and a known method such as a doctor blade method, a press forming method, a rolling method, or a calendar roll method is used. Can do.
作製するグリーンシートの厚さは、1μm〜1mmであることが好ましい。 The thickness of the green sheet to be produced is preferably 1 μm to 1 mm.
(3)印刷工程:
得られたグリーンシートの表面に各組の線状電極及び配線を配設する。例えば、図1,図2に示すような、第1電極1を作製する場合には、各組の線状電極、及び配線(図示せず)が所定の位置に配設されるように、グリーンシートの対応する位置に各組の線状電極、及び配線を印刷することが好ましい。配設する各組の線状電極及び配線を形成するための導体ペーストを調製する。この導体ペーストは、例えば、金、銀、銅、白金、ニッケル、チタン、ジルコニア、マンガン、モリブデン、及びタングステンからなる群から選択される少なくとも一種を含有する粉末に、バインダー及びテルピネオール等の溶剤を加え、トリロールミル等を用いて十分に混錬して調製することができる。このようにして形成した導体ペーストを、グリーンシートの表面にスクリーン印刷等を用いて印刷して、所定の形状の各組の線状電極及び配線を形成する。
(3) Printing process:
Each set of linear electrodes and wiring is disposed on the surface of the obtained green sheet. For example, when the
(4)積層工程:
次に、グリーンシートを積層する。積層するときには、各組の線状電極が図1、図2に示すような配置になるようにする。積層は加圧しながら行うことが好ましい。
(4) Lamination process:
Next, a green sheet is laminated. When laminating, each set of linear electrodes is arranged as shown in FIGS. Lamination is preferably performed while applying pressure.
(5)焼成工程:
得られた、グリーンシートの積層体を60〜150℃で乾燥し、1200〜1600℃で焼成して、第1電極を作製する。グリーンシートが有機バインダーを含有する場合には、焼成の前に、400〜800℃で脱脂することが好ましい。
(5) Firing step:
The obtained green sheet laminate is dried at 60 to 150 ° C. and fired at 1200 to 1600 ° C. to produce a first electrode. When a green sheet contains an organic binder, it is preferable to degrease at 400-800 degreeC before baking.
本実施形態のプラズマ発生装置の第2電極についても、上記第1電極1を作製した、ホットプレス法又はテープ成形法で作製することができる。そして、所定のナノパルス発生回路を各組の線状電極、第2電極及びアースに接続して本実施形態のプラズマ発生装置を得ることができる。使用するナノパルス電源としては、上記本発明のプラズマ発生装置の一実施形態(プラズマ発生装置100)の場合と同様のナノパルス電源とすることが好ましい。
The second electrode of the plasma generator of this embodiment can also be manufactured by the hot press method or the tape forming method in which the
以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
(実施例1)
図1、図2に示した第1電極1を作製し、作製した第1電極と所定のナノパルス電源とを、既存の半導体製造装置(アプライドマテリアル社製)に組み込み、半導体製造装置内に組み込まれた状態のプラズマ発生装置を作製した。
Example 1
The
第1電極の作製:
純度99.9質量%以上の窒化アルミニウム粉体(トクヤマ社製)に、純度99.9質量%以上、平均粒子径1μmの酸化イットリウム(Y2O3)(信越化学社製)を加え、窒化アルミニウム原料混合粉を調合した。酸化イットリウムの配合量を原料混合粉全体の5質量%、窒化アルミニウム粉体の配合量を原料混合粉全体の95質量%となるようにした。得られた窒化アルミニウム原料混合粉にイソプロピルアルコールを溶媒として加え、ナイロン製のポット及び玉石を用いて4時間混合してスラリーを作製した。得られたスラリーを、乾燥機を用いて110℃で乾燥させて、乾燥粉末を得た。更に、得られた乾燥粉末を450℃で5時間、大気雰囲気中で熱処理し、湿式混合中に混入した有機成分を焼失させ、窒化アルミニウム造粒顆粒を作製した。
Production of the first electrode:
Yttrium oxide (Y 2 O 3 ) (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) having a purity of 99.9% by mass and an average particle diameter of 1 μm is added to aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation) having a purity of 99.9% by mass and nitrided. Aluminum raw material mixed powder was prepared. The blending amount of yttrium oxide was 5% by mass of the entire raw material mixed powder, and the blending amount of aluminum nitride powder was 95% by mass of the entire raw material mixed powder. Isopropyl alcohol was added as a solvent to the obtained aluminum nitride raw material mixed powder and mixed for 4 hours using a nylon pot and cobblestone to prepare a slurry. The obtained slurry was dried at 110 ° C. using a dryer to obtain a dry powder. Furthermore, the obtained dry powder was heat-treated at 450 ° C. for 5 hours in the air atmosphere to burn off the organic components mixed during the wet mixing, thereby producing aluminum nitride granulated granules.
得られた窒化アルミニウム造粒顆粒を金型に充填し、1.96×107Pa(200kgf/cm2)の圧力でプレス成形した。また、幅1mmのモリブデン(Mo)製線材を用いて、10mmピッチで放電部(Mo製線材)が並ぶ櫛歯状電極(線状電極)を2組作製した。上記プレス成形された窒化アルミニウムが金型内に入った状態で、当該プレス成形された窒化アルミニウム上に、櫛歯状電極を、電極ピッチ(放電部間の間隔)が5mmになるように向き合わせた配置でセットした。そして、さらに櫛歯状電極の上から、金型内に、窒化アルミニウム造粒顆粒を充填し、1.96×107Pa(200kgf/cm2)の圧力でプレス成形して成形体を得た。 The obtained aluminum nitride granulated granules were filled in a mold and press-molded at a pressure of 1.96 × 10 7 Pa (200 kgf / cm 2 ). Further, two sets of comb-like electrodes (linear electrodes) in which discharge parts (Mo wire materials) were arranged at a pitch of 10 mm were prepared using a molybdenum (Mo) wire material having a width of 1 mm. With the press-molded aluminum nitride in the mold, the comb-like electrodes are placed on the press-molded aluminum nitride so that the electrode pitch (interval between the discharge parts) is 5 mm. Set in the same arrangement. Then, from above the comb-like electrode, the aluminum nitride granule was filled into the mold, and press molded at a pressure of 1.96 × 10 7 Pa (200 kgf / cm 2 ) to obtain a molded body. .
得られた成形体を黒鉛モールドに収納し、ホットプレス焼成を行い、焼結体を得た。ホットプレス焼成の条件は、プレス圧力を、1.96×107Pa(200kgf/cm2)とし、1850℃で焼成し、2時間保持した後、400℃/時間で室温まで冷却した。 The obtained molded body was housed in a graphite mold and subjected to hot press firing to obtain a sintered body. The hot press firing was performed at a press pressure of 1.96 × 10 7 Pa (200 kgf / cm 2 ), fired at 1850 ° C., held for 2 hours, and then cooled to room temperature at 400 ° C./hour.
次に、焼結体を、櫛歯電極側の厚さが0.5mmのセラミックシャワープレートとなるように、表面を研削加工し、ガス通過用の直径1.8mmの貫通孔を、櫛歯状電極が配設されてない位置に5mmピッチで形成し、第1電極(線状電極埋設型)を得た。 Next, the surface of the sintered body is ground so that it becomes a ceramic shower plate having a thickness of 0.5 mm on the side of the comb-tooth electrode, and a through-hole having a diameter of 1.8 mm for gas passage is formed in a comb-like shape. A first electrode (linear electrode embedded type) was obtained at a pitch of 5 mm at a position where no electrode was disposed.
プラズマ発生装置の作製:
得られた第1電極(線状電極埋設型)を、半導体製造装置(アプライドマテリアル社製)の上側電極の金属シャワープレートと交換して、半導体製造装置内に組み込まれた、プラズマ発生装置を得た。尚、第2電極は、半導体製造装置を構成する静電チャックとし、2つのナノパルス発生回路を持つ電源の各回路をそれぞれ各組の線状電極(櫛歯状電極)に別々に接続した。使用したナノパルス電源は、エネルギー蓄積型のパルス電源とし、100〜500nmのナノパルス幅に制御可能なSIサイリスタを開放スイッチとして用いた。
Production of plasma generator:
The obtained first electrode (linear electrode embedded type) was replaced with a metal shower plate of the upper electrode of the semiconductor manufacturing apparatus (Applied Materials) to obtain a plasma generator incorporated in the semiconductor manufacturing apparatus. It was. The second electrode was an electrostatic chuck constituting the semiconductor manufacturing apparatus, and each circuit of the power supply having two nanopulse generation circuits was connected to each set of linear electrodes (comb-like electrodes). The nanopulse power supply used was an energy storage type pulse power supply, and an SI thyristor that could be controlled to a nanopulse width of 100 to 500 nm was used as an open switch.
得られたプラズマ発生装置(半導体製造装置)を用いて、以下の方法でエッチング試験を行い、エッチングレートと面内均一性を測定した。得られた結果を表1に示す。 Using the obtained plasma generator (semiconductor manufacturing apparatus), an etching test was performed by the following method to measure an etching rate and in-plane uniformity. The obtained results are shown in Table 1.
(エッチング試験)
ナノパルス電源の電力を500wとし、パルス半値幅200ns、パルス電圧20kV、周波数5kHz、2つパルス電圧時間差100msの条件でエッチング試験を行った。
(Etching test)
The etching test was performed under the conditions of a nano-pulse power supply of 500 w, a pulse half-width of 200 ns, a pulse voltage of 20 kV, a frequency of 5 kHz, and two pulse voltage time differences of 100 ms.
(エッチングレート)
触針式段差測定器にてエッチング深さを測定し、処理時間から単位時間あたりのエッチングレートを算出した。
(Etching rate)
The etching depth was measured with a stylus type step measuring instrument, and the etching rate per unit time was calculated from the processing time.
(面内均一性)
触針式段差測定器にてエッチング深さを測定し、面内均一性を測定した。
(In-plane uniformity)
The etching depth was measured with a stylus type step measuring instrument, and the in-plane uniformity was measured.
(比較例1)
半導体製造装置(アプライドマテリアル社製)の電源を、実施例1で用いた「SIサイリスタを用いた、エネルギー蓄積型のパルス電源としてプラズマ発生装置(半導体製造装置)を作製した(比較例1)。尚、第1電極は、上記半導体製造装置で使用されている金属シャワープレートをそのまま使用した。得られたプラズマ発生装置(半導体製造装置)を用いてエッチング試験を行い、エッチングレートと面内均一性を測定した。得られた結果を表1に示す。
(Comparative Example 1)
A plasma generator (semiconductor manufacturing apparatus) was manufactured as an energy storage type pulse power source using “SI thyristor” as a power source of a semiconductor manufacturing apparatus (Applied Materials Co., Ltd.) (Comparative Example 1). In addition, the metal shower plate currently used with the said semiconductor manufacturing apparatus was used for the 1st electrode as it was.The etching test was performed using the obtained plasma generator (semiconductor manufacturing apparatus), and an etching rate and in-plane uniformity were used. The results obtained are shown in Table 1.
(比較例2)
半導体製造装置(アプライドマテリアル社製)をそのまま用いてプラズマ発生装置(半導体製造装置)とした(比較例1)。尚、第1電極は、上記半導体製造装置で使用されている金属シャワープレートをそのまま使用し、電源は、上記半導体製造装置で使用されているRF電源をそのまま使用した。このプラズマ発生装置(半導体製造装置)を用いてエッチング試験を行い、エッチングレートと面内均一性を測定した。得られた結果を表1に示す。
(Comparative Example 2)
A semiconductor generator (Applied Materials) was used as it was to obtain a plasma generator (semiconductor manufacturing apparatus) (Comparative Example 1). In addition, the metal shower plate used with the said semiconductor manufacturing apparatus was used for the 1st electrode as it was, and the RF power source used with the said semiconductor manufacturing apparatus was used for the power supply as it was. An etching test was performed using the plasma generator (semiconductor manufacturing apparatus), and the etching rate and in-plane uniformity were measured. The obtained results are shown in Table 1.
表1より、実施例1のプラズマ発生装置は、第1電極として、セラミックシャワープレートに線状電極を埋設した線状電極埋設型の電極を用い、電源として、SIサイリスタを用いたナノパルス電源を用いたため、エッチングレート及び面内均一性の双方に優れたものであることがわかる。これに対し、比較例1のプラズマ発生装置は、第1電極として金属シャワープレートを用いたため、エッチングレートに劣るものであることがわかる。また、比較例2のプラズマ発生装置は、第1電極として金属シャワープレートを用い、電源としてRF電源を用いたため、面内均一性に劣るものであることがわかる。 From Table 1, the plasma generator of Example 1 uses a linear electrode embedded type electrode in which a linear electrode is embedded in a ceramic shower plate as a first electrode, and a nanopulse power source using an SI thyristor as a power source. Therefore, it can be seen that both the etching rate and the in-plane uniformity are excellent. On the other hand, it can be seen that the plasma generator of Comparative Example 1 is inferior in etching rate because the metal shower plate is used as the first electrode. Moreover, since the plasma generator of the comparative example 2 used the metal shower plate as a 1st electrode and used RF power supply as a power supply, it turns out that it is inferior to in-plane uniformity.
半導体プロセスにおけるエッチング工程に好適に用いることができる。 It can be suitably used for an etching process in a semiconductor process.
1,21:第1電極、1a,21a:一方の面、2,22:第2電極、2a,22a:一方の面、3a,3b,23a,23b,23c,23d:電源、4,24:セラミックプレート(セラミックシャワープレート)、5,25:貫通孔、6,26,41a,41b,51a,51b,51c,51d,61a,61b,61c:線状電極、7,27,42a,42b,52a,52b,52c,52d,62a,62b,62c:放電部、8,28:導体平板電極、9,29:セラミックプレート、10,30:アース、11,31,43a,43b,53a,53b,53c,53d:連結部、100,200:プラズマ発生装置。 1, 2: 1st electrode, 1a, 21a: one surface, 2, 22: second electrode, 2a, 22a: one surface, 3a, 3b, 23a, 23b, 23c, 23d: power supply, 4, 24: Ceramic plates (ceramic shower plates), 5, 25: through holes, 6, 26, 41a, 41b, 51a, 51b, 51c, 51d, 61a, 61b, 61c: linear electrodes, 7, 27, 42a, 42b, 52a , 52b, 52c, 52d, 62a, 62b, 62c: discharge part, 8, 28: conductor plate electrode, 9, 29: ceramic plate, 10, 30: ground, 11, 31, 43a, 43b, 53a, 53b, 53c , 53d: connecting portion, 100, 200: plasma generator.
Claims (8)
前記第1電極との間に間隔を開けて、一方の面と前記第1電極の一方の面とが向かい合うように平行に配置された、板状の第2電極と、
前記第1電極に配設された前記複数組の線状電極のそれぞれに別々に接続され、各組の前記線状電極と前記第2電極との間にそれぞれ独立してナノパルス電圧を印加できる複数のパルス発生回路を有する電源とを備えたプラズマ発生装置。 A plate-shaped ceramic plate having a plurality of gas-passing through holes penetrating in the thickness direction, and a plurality of sets of linear electrodes each having a linear discharge portion disposed inside the ceramic plate A first electrode;
A plate-like second electrode disposed in parallel so that one surface and one surface of the first electrode face each other with a gap between the first electrode and the first electrode;
A plurality of linear electrodes that are separately connected to each of the plurality of sets of linear electrodes disposed on the first electrode and that can independently apply a nanopulse voltage between each of the sets of linear electrodes and the second electrode. And a power source having a pulse generation circuit.
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Publications (2)
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