JP3175891B2 - プラズマ発生装置およびそれを用いたエッチング方法 - Google Patents
プラズマ発生装置およびそれを用いたエッチング方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は５〜１５０Ｔｏｒｒの圧
力で安定に放電させることが出来、且つ、低温な放電プ
ラズマを得ることができるプラズマ発生装置に関するも
のであり、また、この装置を用い、５〜１５０Ｔｏｒｒ
の減圧雰囲気で基板を加熱することなくエッチングを行
う方法に関するものである。
力で安定に放電させることが出来、且つ、低温な放電プ
ラズマを得ることができるプラズマ発生装置に関するも
のであり、また、この装置を用い、５〜１５０Ｔｏｒｒ
の減圧雰囲気で基板を加熱することなくエッチングを行
う方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】大気圧状態は低電界では絶縁体であるが、
直流、交流、インパルス等の高電界を印加すると絶縁破
壊を起こし電流が流れるようになる（自続放電）。自続
放電はコロナ放電、グロー放電、アーク放電に分けられ
る。平等電界のときには自続放電に移るとただちに全路
破壊し、グロー放電もしくはアーク放電に移行するが、
不平等電界のときにはまず、電界の強い局部のみ絶縁破
壊され、コロナ放電が起こる。その後さらに電界を強く
すると全路破壊に発展していく。大気圧空気中では通常
全路破壊に移行するとき、グロー放電を経ずに速やかに
アーク放電に移行することが多い。これは、アーク放電
の特徴は入射イオンに起因する電極加熱による熱電子放
出（陰極輝点の存在）であるが、高圧力では電極に入射
するイオン数が低圧力時に比べて多いため、非常に短い
時間で電極が加熱され、熱電子放出されるようになるた
めと考えられている。電流が２Ａ以下の場合にはグロー
放電する場合も知られているが、制御性が良くなく、溶
接加工、切断等の応用に用いられているのはアーク放電
である。
直流、交流、インパルス等の高電界を印加すると絶縁破
壊を起こし電流が流れるようになる（自続放電）。自続
放電はコロナ放電、グロー放電、アーク放電に分けられ
る。平等電界のときには自続放電に移るとただちに全路
破壊し、グロー放電もしくはアーク放電に移行するが、
不平等電界のときにはまず、電界の強い局部のみ絶縁破
壊され、コロナ放電が起こる。その後さらに電界を強く
すると全路破壊に発展していく。大気圧空気中では通常
全路破壊に移行するとき、グロー放電を経ずに速やかに
アーク放電に移行することが多い。これは、アーク放電
の特徴は入射イオンに起因する電極加熱による熱電子放
出（陰極輝点の存在）であるが、高圧力では電極に入射
するイオン数が低圧力時に比べて多いため、非常に短い
時間で電極が加熱され、熱電子放出されるようになるた
めと考えられている。電流が２Ａ以下の場合にはグロー
放電する場合も知られているが、制御性が良くなく、溶
接加工、切断等の応用に用いられているのはアーク放電
である。
【０００３】アーク放電はその電極温度の高さ、陽光柱
温度（ガス温度）の高さを利用して、被加工物を溶解、
溶断することに用いられるので、被加工部は2000〜6000
Kの高温となる。よって、被加工物を加熱することなく
加工することができない。
温度（ガス温度）の高さを利用して、被加工物を溶解、
溶断することに用いられるので、被加工部は2000〜6000
Kの高温となる。よって、被加工物を加熱することなく
加工することができない。
【０００４】そこで、室温での基板処理、加工等を可能
とするため、大気圧でのグロー放電を安定に生じさせる
試みが行われている(S.Kanazawa et.al. J.Phys.D:App
l.Phys.21(1988)838-840)。大気圧で安定にグロー放電
させるためには、1.放電空間をHeで充満する事、2.電極
間に（放電経路に）絶縁体を挿入する事、3.少なくとも
一方の電極は針上もしくはブラシ状とする事、4.印加電
界の周波数は3kHz以上とする事、が必要条件として知ら
れている。絶縁体は放電がアーク放電に移行しないよう
にするため、印加電界周波数が3kHz以上なのは絶縁体を
通して電流を流すため、電極形状を針状もしくはブラシ
状とするのは、電界を不均一電界とすることにより放電
を開始しやすいようにするためである。これらの方法に
よりポリイミド等の有機物、シリコン等の無機物の表面
をエッチング等処理を行うことも試みられている。しか
しながら、これら方法は、大気圧で処理するものであり
ながら、反応空間内を一旦真空に減圧しその後ヘリウム
等のガスを充填するという工程を経ねばならない。ま
た、プラズマの発生する領域が極めて限定された領域で
あり、実用性に欠くという問題があった。
とするため、大気圧でのグロー放電を安定に生じさせる
試みが行われている(S.Kanazawa et.al. J.Phys.D:App
l.Phys.21(1988)838-840)。大気圧で安定にグロー放電
させるためには、1.放電空間をHeで充満する事、2.電極
間に（放電経路に）絶縁体を挿入する事、3.少なくとも
一方の電極は針上もしくはブラシ状とする事、4.印加電
界の周波数は3kHz以上とする事、が必要条件として知ら
れている。絶縁体は放電がアーク放電に移行しないよう
にするため、印加電界周波数が3kHz以上なのは絶縁体を
通して電流を流すため、電極形状を針状もしくはブラシ
状とするのは、電界を不均一電界とすることにより放電
を開始しやすいようにするためである。これらの方法に
よりポリイミド等の有機物、シリコン等の無機物の表面
をエッチング等処理を行うことも試みられている。しか
しながら、これら方法は、大気圧で処理するものであり
ながら、反応空間内を一旦真空に減圧しその後ヘリウム
等のガスを充填するという工程を経ねばならない。ま
た、プラズマの発生する領域が極めて限定された領域で
あり、実用性に欠くという問題があった。
【０００５】そこで、本発明人らは前記の欠点を克服す
るため、一旦真空に減圧する工程を経ることなく安定な
低温プラズマを形成し、該プラズマを微小な領域に閉じ
込め、微小領域の加工、表面処理、エッチングを可能と
するプラズマ発生装置とそれを用いたエッチング方法の
発明を行なった。（特願平２−２８６８８３）
るため、一旦真空に減圧する工程を経ることなく安定な
低温プラズマを形成し、該プラズマを微小な領域に閉じ
込め、微小領域の加工、表面処理、エッチングを可能と
するプラズマ発生装置とそれを用いたエッチング方法の
発明を行なった。（特願平２−２８６８８３）
【０００６】これは、金属等の導電体で構成された電極
を同心円筒状に配し、該電極の隙間に円筒状絶縁体を同
心円となるようにまた、外側電極に接するように挿入
し、該絶縁体と中心電極の隙間に希ガスを主体とする気
体を大気圧状態で送流状態に保持し、前記電極間に交流
電界を印加して前記希ガスを主体とする気体を電離する
ことにより前記絶縁体と中心電極の隙間にプラズマを生
ぜせしめ、該プラズマにエッチングガスを導入し、エッ
チングに供するものである。
を同心円筒状に配し、該電極の隙間に円筒状絶縁体を同
心円となるようにまた、外側電極に接するように挿入
し、該絶縁体と中心電極の隙間に希ガスを主体とする気
体を大気圧状態で送流状態に保持し、前記電極間に交流
電界を印加して前記希ガスを主体とする気体を電離する
ことにより前記絶縁体と中心電極の隙間にプラズマを生
ぜせしめ、該プラズマにエッチングガスを導入し、エッ
チングに供するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、これら大気
圧でのプラズマは大気圧であるが故に粒子間の衝突確率
が高く（即ち平均自由行程が短い）、よって空間中での
電子─イオン再結合の確率も高くなる。その結果、プラ
ズマは空間的に広がらず、電位勾配の低下とともに急激
に消滅してしまい、基板に到達するラジカルは非常に少
なくなってしまう。これを防止するには基板を出来るだ
け放電領域に近づけねばならないが、放電領域近傍では
僅かの距離の変化でラジカル密度が大きく変化してしま
うため、その制御性の悪さが問題であった。また前述し
たようにプラズマの発生する領域が極めて狭いので、よ
りおおきな領域でのプラズマの発生方法が望まれてい
る。
圧でのプラズマは大気圧であるが故に粒子間の衝突確率
が高く（即ち平均自由行程が短い）、よって空間中での
電子─イオン再結合の確率も高くなる。その結果、プラ
ズマは空間的に広がらず、電位勾配の低下とともに急激
に消滅してしまい、基板に到達するラジカルは非常に少
なくなってしまう。これを防止するには基板を出来るだ
け放電領域に近づけねばならないが、放電領域近傍では
僅かの距離の変化でラジカル密度が大きく変化してしま
うため、その制御性の悪さが問題であった。また前述し
たようにプラズマの発生する領域が極めて狭いので、よ
りおおきな領域でのプラズマの発生方法が望まれてい
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題を解決
するために、中心導体、前記中心導体を同心円状に囲む
円筒形の外側導体及び前記中心導体と前記外側導体との
間に設けた円筒状絶縁体からなる同軸円筒電極、並びに
前記中心導体と前記円筒状絶縁体との間に希ガスを主成
分とするガスを５〜１５０Ｔｏｒｒの圧力で保持した状
態で交流電界を印加する手段を有し、 前記同軸円筒電極
の軸の延長線上に磁石を配置したことを特徴とするプラ
ズマ発生装置を用いることを特徴とする。
するために、中心導体、前記中心導体を同心円状に囲む
円筒形の外側導体及び前記中心導体と前記外側導体との
間に設けた円筒状絶縁体からなる同軸円筒電極、並びに
前記中心導体と前記円筒状絶縁体との間に希ガスを主成
分とするガスを５〜１５０Ｔｏｒｒの圧力で保持した状
態で交流電界を印加する手段を有し、 前記同軸円筒電極
の軸の延長線上に磁石を配置したことを特徴とするプラ
ズマ発生装置を用いることを特徴とする。
【０００９】放電空間中に存在する電子はサイクロトロ
ン運動を行い、磁束に沿ってドリフトする。この時磁束
が同心円筒の軸とほぼ平行であれば前記電子は同心円筒
の軸の方向に引き出されることとなる。一方、イオンは
クーロン力により電子に引きずられ、結果としてプラズ
マは同心円筒の軸の方向に伸びたこととなる。よって、
処理すべき基板を同心円筒の開口に対して設置した場合
はプラズマは基板の方向に伸び、磁束の無い場合に比べ
てより効率よく処理されることとなる。
ン運動を行い、磁束に沿ってドリフトする。この時磁束
が同心円筒の軸とほぼ平行であれば前記電子は同心円筒
の軸の方向に引き出されることとなる。一方、イオンは
クーロン力により電子に引きずられ、結果としてプラズ
マは同心円筒の軸の方向に伸びたこととなる。よって、
処理すべき基板を同心円筒の開口に対して設置した場合
はプラズマは基板の方向に伸び、磁束の無い場合に比べ
てより効率よく処理されることとなる。
【００１０】希ガスとしては、ヘリウム、アルゴン、キ
セノン、クリプトン、ネオンから選ばれた少なくとも一
つのガスを用いることができる。
セノン、クリプトン、ネオンから選ばれた少なくとも一
つのガスを用いることができる。
【００１１】第１図に本発明の利用したプラズマ発生装
置の概念図を示す。中心導体（１１）と外側導体（１
２）の間に円筒状絶縁体（１３）を配し、中心導体（１
１）と外側導体（１２）を各々電極としてそれらに交流
電源（１４）より交流電界を印加する。放電空間（１
５）には希ガス、例えばヘリウムを主成分とするガスを
ボンベ（１７）より流量制御器（１６）を通して送流状
態で供給する。エッチングされるべき基板（１）は常磁
性体の基板ホルダー（２）に保持され、基板ホルダー
（２）の裏側には磁石（３）が設置されている。磁極は
上側（基板ホルダー側）がＳ極、下側がＮ極である。こ
の磁石の存在により放電空間（１５）中の電子はサイク
ロトロン運動により、基板側にドリフトし、それにひき
ずられる形でイオンも基板側に延びてくる。よって、プ
ラズマは磁石の存在により基板側にのび、その結果、基
板表面のラジカル密度はイオン密度の増加につれて大き
くなり、エッチング速度も高くなる。
置の概念図を示す。中心導体（１１）と外側導体（１
２）の間に円筒状絶縁体（１３）を配し、中心導体（１
１）と外側導体（１２）を各々電極としてそれらに交流
電源（１４）より交流電界を印加する。放電空間（１
５）には希ガス、例えばヘリウムを主成分とするガスを
ボンベ（１７）より流量制御器（１６）を通して送流状
態で供給する。エッチングされるべき基板（１）は常磁
性体の基板ホルダー（２）に保持され、基板ホルダー
（２）の裏側には磁石（３）が設置されている。磁極は
上側（基板ホルダー側）がＳ極、下側がＮ極である。こ
の磁石の存在により放電空間（１５）中の電子はサイク
ロトロン運動により、基板側にドリフトし、それにひき
ずられる形でイオンも基板側に延びてくる。よって、プ
ラズマは磁石の存在により基板側にのび、その結果、基
板表面のラジカル密度はイオン密度の増加につれて大き
くなり、エッチング速度も高くなる。
【００１２】中心導体（１１）は直接プラズマに曝され
るためタングステン、タンタル等スパッタに強い金属が
有効である。また、ヘリウムを主体とする気体に弗素、
塩素等エッチング作用の強いハロゲン系の元素を含むガ
スを添加した場合は金、白金等のハロゲン系元素にエッ
チングされにくい金属で構成するか、表面にコーティン
グするのがよい。中心導体（１１）の外径と外側導体
（１２）の内径は次式を満たしていることが望ましい。
るためタングステン、タンタル等スパッタに強い金属が
有効である。また、ヘリウムを主体とする気体に弗素、
塩素等エッチング作用の強いハロゲン系の元素を含むガ
スを添加した場合は金、白金等のハロゲン系元素にエッ
チングされにくい金属で構成するか、表面にコーティン
グするのがよい。中心導体（１１）の外径と外側導体
（１２）の内径は次式を満たしていることが望ましい。
【００１３】
【数１】
【００１４】これは中心導体（１１）と外側導体（１
２）の間の電界が不平等となる条件（コロナ発生条件）
となっており、放電開始が容易となる条件である。前記
条件はあくまで望ましい条件であり、前式の比が３より
も小さく、１に近い値であったとしても（実際には中心
導体（１１）と外側導体（１２）の間に円筒状絶縁体
（１３）が挿入されるため１にはならない）、放電はコ
ロナ放電を経由する事なくグロー放電を起こすだけであ
り、放電を起こす限りは本発明の内容を限定するもので
はない。
２）の間の電界が不平等となる条件（コロナ発生条件）
となっており、放電開始が容易となる条件である。前記
条件はあくまで望ましい条件であり、前式の比が３より
も小さく、１に近い値であったとしても（実際には中心
導体（１１）と外側導体（１２）の間に円筒状絶縁体
（１３）が挿入されるため１にはならない）、放電はコ
ロナ放電を経由する事なくグロー放電を起こすだけであ
り、放電を起こす限りは本発明の内容を限定するもので
はない。
【００１５】円筒状絶縁体（１３）は前記電極間で放電
がアーク放電に移行しないように設けたものであり、石
英ガラス、アルミナ等の無機物、テフロン、ポリイミ
ド、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート等の有
機物を用いることができる。尚、放電に曝され、多少温
度が上昇する可能性が存在するため、耐熱性の高い石英
ガラス、アルミナ等が有効である。また、絶縁体の誘電
率は大きいほど中心導体と絶縁体間のギャップにかかる
電圧は高くなるため、より放電開始しやすくなる。よっ
て、アルミナ、ソーダガラス等が有効である。円筒状絶
縁体の厚さは絶縁体の比誘電率によって変わり、また、
中心導体と絶縁体間ギャップはあまり大きすぎると実用
的な交流電源の出力電圧を越えるため、以下の範囲にす
ることが適当である。即ち、絶縁体と中心電極の隙間は
５ｍｍ〜２０ｍｍとすることが望ましい。
がアーク放電に移行しないように設けたものであり、石
英ガラス、アルミナ等の無機物、テフロン、ポリイミ
ド、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート等の有
機物を用いることができる。尚、放電に曝され、多少温
度が上昇する可能性が存在するため、耐熱性の高い石英
ガラス、アルミナ等が有効である。また、絶縁体の誘電
率は大きいほど中心導体と絶縁体間のギャップにかかる
電圧は高くなるため、より放電開始しやすくなる。よっ
て、アルミナ、ソーダガラス等が有効である。円筒状絶
縁体の厚さは絶縁体の比誘電率によって変わり、また、
中心導体と絶縁体間ギャップはあまり大きすぎると実用
的な交流電源の出力電圧を越えるため、以下の範囲にす
ることが適当である。即ち、絶縁体と中心電極の隙間は
５ｍｍ〜２０ｍｍとすることが望ましい。
【００１６】交流電源の周波数の下限は放電経路に挿入
された絶縁体によって発生する容量性のサセプタンスで
決定される。即ち、単位長さ当りの容量Ｃは中心導体と
絶縁体間のギャップ容量Ｃｇと絶縁体容量Ｃｉとの直列
合成容量で表わされ、各々
された絶縁体によって発生する容量性のサセプタンスで
決定される。即ち、単位長さ当りの容量Ｃは中心導体と
絶縁体間のギャップ容量Ｃｇと絶縁体容量Ｃｉとの直列
合成容量で表わされ、各々
【００１７】
【数２】
【００１８】となる。ただし、中心導体半径をａ、絶縁
体内径をｂ、外側電極内径をｃ、絶縁体の誘電率をε、
真空の誘電率をεｏとする。同心円筒電極間に印加され
る電界は上記ＣｇとＣｉの比で分圧される。絶縁体によ
るサセプタンスの値ωＣが１０-6〔Ｓ〕以上あれば放電
は安定していることは実験により確かめられている。
体内径をｂ、外側電極内径をｃ、絶縁体の誘電率をε、
真空の誘電率をεｏとする。同心円筒電極間に印加され
る電界は上記ＣｇとＣｉの比で分圧される。絶縁体によ
るサセプタンスの値ωＣが１０-6〔Ｓ〕以上あれば放電
は安定していることは実験により確かめられている。
【００１９】放電空間（１５）に供給される希ガスを主
成分とする希ガスが７０％以上含まれていることが必要
である。添加ガスとしてはＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘ
ｅ等の希ガスの他にＣＦ4 、ＣＣｌ4 、ＮＦ3 、等ハロ
ゲンを含むガスを用いることもできる。ハロゲン系ガス
を用いるとエッチングすることが可能となる。ＣＦ4を
添加ガスとした場合はＣＦ4濃度を４％以上にすると放
電しないという実験事実がある。また、ＣＨ4、Ｃ2 Ｈ4
等の炭化水素系ガスを添加すると炭素膜の成膜も可能
である。ＳｉＨ4 等を用いれば珪素膜の成膜も可能であ
る。
成分とする希ガスが７０％以上含まれていることが必要
である。添加ガスとしてはＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘ
ｅ等の希ガスの他にＣＦ4 、ＣＣｌ4 、ＮＦ3 、等ハロ
ゲンを含むガスを用いることもできる。ハロゲン系ガス
を用いるとエッチングすることが可能となる。ＣＦ4を
添加ガスとした場合はＣＦ4濃度を４％以上にすると放
電しないという実験事実がある。また、ＣＨ4、Ｃ2 Ｈ4
等の炭化水素系ガスを添加すると炭素膜の成膜も可能
である。ＳｉＨ4 等を用いれば珪素膜の成膜も可能であ
る。
【００２０】前述のように反応ガスを希ガスに混合して
放電空間に導入するほかに、希ガスの準安定励起原子の
寿命の長いことを利用して、ガス流により希ガスを構成
する原子のラジカルを基板表面等反応させたい領域に輸
送し、該領域に反応ガスをノズル等で供給する方法もあ
る。また、反応させたい領域にはイオンは到達せず、ラ
ジカルのみ供給させ得るから、被反応物に電流が流れる
ことがない。よって、被反応物として生体を選ぶことも
できる。即ち、歯や爪を前記ラジカルもしくは必要に応
じて供給されたエッチングガスのラジカルにより削るこ
とも可能である。
放電空間に導入するほかに、希ガスの準安定励起原子の
寿命の長いことを利用して、ガス流により希ガスを構成
する原子のラジカルを基板表面等反応させたい領域に輸
送し、該領域に反応ガスをノズル等で供給する方法もあ
る。また、反応させたい領域にはイオンは到達せず、ラ
ジカルのみ供給させ得るから、被反応物に電流が流れる
ことがない。よって、被反応物として生体を選ぶことも
できる。即ち、歯や爪を前記ラジカルもしくは必要に応
じて供給されたエッチングガスのラジカルにより削るこ
とも可能である。
【００２１】なお、本発明のプラズマ発生装置は供給ガ
ス流量を制御することにより、ラジカルの到達距離を制
御することができる。供給ガス流量を増せばそれに比例
して流速は増し、ラジカルの到達距離も長くなる。
ス流量を制御することにより、ラジカルの到達距離を制
御することができる。供給ガス流量を増せばそれに比例
して流速は増し、ラジカルの到達距離も長くなる。
【００２２】また、被エッチング物は放電領域外の基板
ばかりでなく、放電空間内の電極自体が被エッチング物
になる場合もある。これを利用して非常に鋭い尖端を有
した針状物を形成することもできる。
ばかりでなく、放電空間内の電極自体が被エッチング物
になる場合もある。これを利用して非常に鋭い尖端を有
した針状物を形成することもできる。
【００２３】
【実施例】第２図に本発明のプラズマ発生装置の断面図
をしめす。同軸円筒電極は中心導体（１１）、円筒状絶
縁体（１３）、外側導体（２９）より構成される。本実
施例では中心導体（１１）はステンレス、円筒状絶縁体
（１３）は石英ガラス、外側導体（２９）はステンレス
を用いた。中心導体（１１）はＭＨＶ同軸接栓（２１）
に接続され、ＭＨＶ同軸接栓（２１）につながれた同軸
ケーブル（図示せず）を介して交流電源より交流電界が
印加される。中心導体（１１）と円筒状絶縁体（１３）
の間に供給されるヘリウム（本実施例では希ガスとして
ヘリウムを用いる）は、ガス導入口（２０）より供給さ
れ、テフロン製絶縁体（２２）（２７）の間を通って流
れ込む。テフロン製絶縁体（２２）（２７）は不要な場
所での放電を防止する役割もある。匡体（２３）（２
８）は締めつけ治具（２５）（２６）により固定され
る。匡体（２３）（２８）と締めつけ治具（２５）（２
６）はステンレスで作製され、外側導体（２９）と共に
接地電位に保たれる。なお導入されたヘリウムは各部品
の隙間より漏れないようにＯリング（２４）でシールさ
れている。また、円筒状絶縁体（１３）と外側導体（２
９）の隙間は導電性の金属フォイルで埋めた（図示せ
ず）。基板（１）はシリコン（１００）を用いた。基板
ホルダー（２）は常磁性体であるパイレックスガラス
（厚さ１．１ｍｍ）とした。磁石（３）は円柱状の永久
磁石を用い、基板側をＳ極とした。基板（１）と中心導
体（１１）の距離は２ｍｍである。また、中心導体（１
１）と磁石（３）表面との間隔は１０ｍｍとした。な
お、中心導体の直径は５ｍｍ、絶縁体外径は３０ｍｍ、
絶縁体厚さは１ｍｍである。放電は直径約１５ｍｍの領
域で発生していた。
をしめす。同軸円筒電極は中心導体（１１）、円筒状絶
縁体（１３）、外側導体（２９）より構成される。本実
施例では中心導体（１１）はステンレス、円筒状絶縁体
（１３）は石英ガラス、外側導体（２９）はステンレス
を用いた。中心導体（１１）はＭＨＶ同軸接栓（２１）
に接続され、ＭＨＶ同軸接栓（２１）につながれた同軸
ケーブル（図示せず）を介して交流電源より交流電界が
印加される。中心導体（１１）と円筒状絶縁体（１３）
の間に供給されるヘリウム（本実施例では希ガスとして
ヘリウムを用いる）は、ガス導入口（２０）より供給さ
れ、テフロン製絶縁体（２２）（２７）の間を通って流
れ込む。テフロン製絶縁体（２２）（２７）は不要な場
所での放電を防止する役割もある。匡体（２３）（２
８）は締めつけ治具（２５）（２６）により固定され
る。匡体（２３）（２８）と締めつけ治具（２５）（２
６）はステンレスで作製され、外側導体（２９）と共に
接地電位に保たれる。なお導入されたヘリウムは各部品
の隙間より漏れないようにＯリング（２４）でシールさ
れている。また、円筒状絶縁体（１３）と外側導体（２
９）の隙間は導電性の金属フォイルで埋めた（図示せ
ず）。基板（１）はシリコン（１００）を用いた。基板
ホルダー（２）は常磁性体であるパイレックスガラス
（厚さ１．１ｍｍ）とした。磁石（３）は円柱状の永久
磁石を用い、基板側をＳ極とした。基板（１）と中心導
体（１１）の距離は２ｍｍである。また、中心導体（１
１）と磁石（３）表面との間隔は１０ｍｍとした。な
お、中心導体の直径は５ｍｍ、絶縁体外径は３０ｍｍ、
絶縁体厚さは１ｍｍである。放電は直径約１５ｍｍの領
域で発生していた。
【００２４】上記の装置にヘリウムとＣＦ4 とを供給
し、１００Ｔｏｒｒの圧力で周波数13.56MHzの高周波電
力を70Ｗ加えたところ安定な放電が得られ、この放電を
５分間保持した。エッチング後のシリコンウェハー表面
形状は、その中心部が選択的に削られていることが観察
される。また、中心部におけるエッチング速度は０．２
μｍ／ｍｉｎと大変速いものであった。
し、１００Ｔｏｒｒの圧力で周波数13.56MHzの高周波電
力を70Ｗ加えたところ安定な放電が得られ、この放電を
５分間保持した。エッチング後のシリコンウェハー表面
形状は、その中心部が選択的に削られていることが観察
される。また、中心部におけるエッチング速度は０．２
μｍ／ｍｉｎと大変速いものであった。
【００２５】「比較例」本比較例では磁場の存在しない
場合のエッチング効果について述べる。
場合のエッチング効果について述べる。
【００２６】プラズマ発生装置、エッチング条件は磁石
（３）が存在しないことを除いては実施例１と同じであ
る。エッチングされた後のシリコン表面プロファイルは
中心部の選択的な削れは見られず、またエッチング速度
も中心部において約０．１μｍ／ｍｉｎと実施例１と比
べて小さな値に留まった。
（３）が存在しないことを除いては実施例１と同じであ
る。エッチングされた後のシリコン表面プロファイルは
中心部の選択的な削れは見られず、またエッチング速度
も中心部において約０．１μｍ／ｍｉｎと実施例１と比
べて小さな値に留まった。
【００２７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の磁場を有す
るプラズマ発生装置を用いると、５〜１５０Ｔｏｒｒの
中圧で安定した放電が得られ、比較的大きな面積におけ
るプラズマ処理を行うことが可能となった。またヘリウ
ムガス中にＣＦ4を添加することにより、より強いエッ
チング作用のあることが確認された。
るプラズマ発生装置を用いると、５〜１５０Ｔｏｒｒの
中圧で安定した放電が得られ、比較的大きな面積におけ
るプラズマ処理を行うことが可能となった。またヘリウ
ムガス中にＣＦ4を添加することにより、より強いエッ
チング作用のあることが確認された。
【図１】本発明のプラズマ発生装置の概略図を示す。
【図２】本発明のプラズマ発生装置の具体例を示す。
１１・・・・・中心導体 １２・・・・・外側導体 １３・・・・・円筒状絶縁体 １４・・・・・交流電源 １５・・・・・放電空間 １７・・・・・ボンベ １６・・・・・流量制御器 １・・・・・・基板 ２・・・・・・基板ホルダー ３・・・・・・磁石 ２９・・・・・外側導体 ２１・・・・・ＭＨＶ同軸接栓 ２２、２７・・テフロン製絶縁体 ２３、２８・・筐体 ２５、２６・・締めつけ治具 ２４・・・・・Ｏリング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ // Ｈ０１Ｌ 21/3065 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｃ (56)参考文献 特開 平５−275191（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−242924（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−207468（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05H 1/24 H05H 1/46 H01L 21/3065
Claims (3)
- 【請求項１】 中心導体と、前記中心導体を同心円上に
囲む円筒形の外側導体と、前記中心導体と前記外側導体
との間に設けた円筒状絶縁体とからなる同軸円筒電極
と、 前記中心導体と前記円筒状絶縁体との間に希ガスを主成
分とするガスを５〜１５０Ｔｏｒｒの圧力で保持した状
態で交流電界を印加する手段とを有し、 前記同軸円筒電極の軸の延長上に磁石を配置したことを
特徴とするプラズマ発生装置。 - 【請求項２】 中心導体と、前記中心導体を同心円状に
囲む円筒形の外側導体と、前記中心導体と前記外側導体
との間に設けた円筒状絶縁体とからなる同軸円筒電極と
を有するプラズマ発生装置を用いたエッチング方法にお
いて、 前記中心導体と前記円筒状絶縁物との間に希ガスを主成
分とし、ハロゲンを含むガスを５〜１５０Ｔｏｒｒの圧
力で保持し、 前記中心導体と前記円筒状絶縁体との間に交流電界を印
加し、前記希ガスを主成分とし、ハロゲンを含むガスを
電離させてプラズマを発生させ、 前記同軸円筒電極の軸の延長上に配置した磁石が形成す
る磁場により前記プラズマを基板の方向に引き出すこと
を特徴とするエッチング方法。 - 【請求項３】 前記中心導体と前記円筒状絶縁体との距
離は５ｍｍ〜２０ｍｍであることを特徴とする請求項１
に記載のプラズマ発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01701494A JP3175891B2 (ja) | 1994-01-17 | 1994-01-17 | プラズマ発生装置およびそれを用いたエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01701494A JP3175891B2 (ja) | 1994-01-17 | 1994-01-17 | プラズマ発生装置およびそれを用いたエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07211491A JPH07211491A (ja) | 1995-08-11 |
| JP3175891B2 true JP3175891B2 (ja) | 2001-06-11 |
Family
ID=11932153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01701494A Expired - Fee Related JP3175891B2 (ja) | 1994-01-17 | 1994-01-17 | プラズマ発生装置およびそれを用いたエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3175891B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR200497011Y1 (ko) | 2021-09-09 | 2023-07-03 | 주태민 | 캠핑용 바람막이 장치 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3910734B2 (ja) * | 1997-12-03 | 2007-04-25 | ジェームス・ダブリュー・ミッツェル | 表面処理方法 |
| JP4134741B2 (ja) * | 2003-01-30 | 2008-08-20 | 松下電器産業株式会社 | プラズマエッチング方法 |
| US7323080B2 (en) * | 2004-05-04 | 2008-01-29 | Semes Co., Ltd. | Apparatus for treating substrate |
| JP5100156B2 (ja) * | 2007-03-02 | 2012-12-19 | シャープ株式会社 | 廃液晶パネルのガラス基板を回収する方法 |
| JP6749104B2 (ja) * | 2016-02-26 | 2020-09-02 | 国立大学法人大阪大学 | 数値制御プラズマ処理方法及びその装置 |
-
1994
- 1994-01-17 JP JP01701494A patent/JP3175891B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| KR200497011Y1 (ko) | 2021-09-09 | 2023-07-03 | 주태민 | 캠핑용 바람막이 장치 |
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| Publication number | Publication date |
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| JPH07211491A (ja) | 1995-08-11 |
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