JP4784977B2 - Radical generator - Google Patents
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Description
本発明は、各種のラジカル源を供給して、各種のラジカルの発生を独立して制御することが可能なラジカル発生装置に関する。 The present invention relates to a radical generator capable of supplying various radical sources and independently controlling the generation of various radicals.
最近、プラズマを用いた、成膜、エッチングなどの技術が知られている。例えば、下記特許文献1に示されるように、ラジカルを発生して、そのラジカルで工作物の表面をコーティングする装置や方法が知られている。その特許文献1では、大気圧でラジカルを効率良く発生する装置として、マイクロホローカソードが用いられている。 Recently, techniques such as film formation and etching using plasma are known. For example, as shown in Patent Document 1 below, an apparatus and a method for generating radicals and coating the surface of a workpiece with the radicals are known. In Patent Document 1, a micro hollow cathode is used as an apparatus for efficiently generating radicals at atmospheric pressure.
しかしながら、上記特許文献1によると、一種類のラジカルしか発生できないという問題がある。最近の複雑な処理においては、各種のラジカルを選択して発生させて、加工段階に応じた最適なラジカル種を用いたり、加工段階に応じて最適なラジカル種の最適な混合比での混合ラジカルを用いることが、精密な加工や成膜を行う上で必要となっている。 However, according to Patent Document 1, there is a problem that only one type of radical can be generated. In recent complicated treatments, various radicals are selected and generated to use the most suitable radical species according to the processing stage, or mixed radicals with the optimum mixing ratio of the most suitable radical species according to the processing stage. It is necessary to use this for precise processing and film formation.
ところが、従来の技術では、このようなラジカルの種類を制御したり、混合ラジカルの各ラジカル種の濃度比を制御することは困難であった。 However, in the conventional technique, it is difficult to control the type of such radicals or to control the concentration ratio of each radical type of the mixed radical.
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、各種のラジカル種の発生を可変制御したり、ラジカル種の混合体の濃度比を可変制御できるようにすることである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to variably control the generation of various radical species and to variably control the concentration ratio of a mixture of radical species. That is.
本発明は、それぞれ異なる種類のガスを導入する多数の第1貫通孔を有し、それぞれの第1貫通孔にリング状のそれぞれの陽電極と、それぞれの陽電極に接続され独立して電圧を印加できる配線層とを配設した第1平板と、前記第1貫通孔と同軸に形成された多数の第2貫通孔を有し、それぞれの第2貫通孔にリング状の陰電極と、それぞれの陰電極に接触しアース電位が印加される配線層とを配設した、前記第1平板と電気的に絶縁分離され、前記第1平板と平行に配設された第2平板と、前記第1及び第2貫通孔と同軸に形成された多数の第3貫通孔を有し、それぞれの第3貫通孔にリング状の中性化電極と、それぞれの中性化電極に接続され独立して電圧を印加できる配線層とを配設した、前記第2平板に対して、電気的に絶縁分離された第3平板と、複数の貫通孔のそれぞれに対して前記陽電極と前記陰電極との間に、独立して電圧を印加する第1電圧印加手段と、複数の貫通孔のそれぞれに対して前記陰電極と前記中性化電極との間に、独立して電圧を印加する第2電圧印加手段とを有し、前記ガスの種類を制御することで、発生するラジカルの種類を制御し、前記第1電圧印加手段により印加される電圧と、前記第2電圧印加手段により印加される電圧とを制御することで、発生する混合ラジカルにおける各ラジカル種の濃度比を制御可能としたことを特徴とするラジカル発生装置である。 The present invention has a number of first through-hole for introducing different kinds of gases, respectively, and each of the positive electrodes of the ring-shaped to each of the first through-hole, a connected to each of the positive electrode independently Voltage a first flat plate is disposed to the wiring layer can be applied, having a first through-hole and the plurality of second through-hole formed coaxially with each of the second through-hole in a ring-shaped cathode, respectively A second flat plate electrically insulatively separated from the first flat plate and disposed in parallel with the first flat plate, and a wiring layer to which a ground potential is applied in contact with the negative electrode of the first flat plate; A plurality of third through-holes formed coaxially with the first and second through-holes, each of the third through-holes being connected to a ring-shaped neutralization electrode and each of the neutralization electrodes independently. were provided with a wiring layer can be applied a voltage relative to the second plate, it is electrically insulated and isolated A third flat plate was, between the positive electrode and the negative electrode with respect to each of the plurality of through holes, a first voltage application means for applying a voltage independently for each of the plurality of through-holes A second voltage applying means for independently applying a voltage between the negative electrode and the neutralizing electrode, and controlling the type of the gas to control the type of radical generated; The concentration ratio of each radical species in the generated mixed radical can be controlled by controlling the voltage applied by the first voltage applying unit and the voltage applied by the second voltage applying unit. It is a radical generator.
本発明によれば、複数の貫通孔に配設されたそれぞれの電極には、独立して、電圧を印加することができる。したがって、貫通孔の、それぞれに、異なる種類のガスを供給することで、そのガスによって生じるラジカルの種類を独立して制御することができる。また、複数種類のラジカルの混合を発生させる場合には、そられの濃度比を制御することが可能となる。 According to the present invention, a voltage can be applied independently to each electrode disposed in the plurality of through holes. Therefore, by supplying different types of gas to each of the through holes, the types of radicals generated by the gas can be controlled independently. In addition, when a mixture of a plurality of types of radicals is generated, the concentration ratio can be controlled.
本発明を実施するための最良の形態について説明する。実施の形態は、発明概念の理解を容易にするために、具体的に説明するのであって、本発明は、以下の実施例に限定して解釈されるべきではない。 The best mode for carrying out the present invention will be described. The embodiments will be specifically described in order to facilitate understanding of the inventive concept, and the present invention should not be construed as being limited to the following examples.
図1はラジカル発生装置20の構成を示した断面図である。第1平板11、第2平板12、第3平板13が平行に配置されている。これらの平板はセラミックスからなり、第1平板11には多数の第1貫通孔31a、31b、31cが形成されている。同様に、第2平板12には多数の第2貫通孔32a、32b、32cが形成されている。同様に、第3平板13には、多数の第3貫通孔33a、33b、33cが形成されている。また、第1平板11と第2平板12の間には、セラミックスから成る絶縁板14が設けられており、それには、多数の貫通孔34a、34b、34cが形成されている。同様に、第2平板12と第3平板13との間には、絶縁板15が設けられており、その絶縁板15には、多数の貫通孔35a、35b、35cが形成されている。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the
そして、第1貫通孔31a、第2貫通孔32a、第3貫通孔33a、貫通孔34a、35aは、それぞれ、同軸に配列されており、これらが繋がって、一つの貫通孔が形成されている。同様に、第1貫通孔31b、第2貫通孔32b、第3貫通孔33b、貫通孔34b、35bは、それぞれ、同軸に配列されており、これらが繋がって、一つの貫通孔が形成されている。同様に、第1貫通孔31c、第2貫通孔32c、第3貫通孔33c、貫通孔34c、35cは、それぞれ、同軸に配列されており、これらが繋がって、一つの貫通孔が形成されている。
And the 1st through-
また、図2は、多数の貫通孔のうち、代表して3つの貫通孔だけを表示した図である。第1貫通孔31a、31b、31cの内周面には、リング状の陽電極41a、41b、41cが、それぞれ、配設されている。同様に、第2貫通孔32a、32b、32cの内周面には、リング状の陰電極42a、42b、42cが、それぞれ、配設されている。同様に、第3貫通孔33a、33b、33cの内周面には、リング状の中性化電極43a、43b、43cが、それぞれ、配設されている。また、第1平板11の陽電極41a、41b、41cの端面と接触して配線層51a、51b、51cが形成されいる。この配線層は、第1平板11の側面に引き出されており、その端子から電圧が、それぞれに、独立して印加できるように構成されている。
FIG. 2 is a diagram showing only three through holes as representatives among the many through holes. Ring-shaped
また、図3に示すように、第2平板12の陰電極42a、42b、42cの端面と接触し、第2平板12の面上に一様に、配線層52が形成されている。そして、第2平板12の端面に引き出された配線層52の端面にアース電位が印加されるように構成されている。
As shown in FIG. 3, the
また、図4に示すように、第3平板13の中性化電極43a、43b、43cの端面と接触して配線層53a、53b、53cが形成されている。この配線層は、第3平板13の側面に引き出されており、その端子から電圧が、それぞれに、独立して印加できるように構成されている。
Also, as shown in FIG. 4,
陽電極41a、41b、41c、陰電極42a、42b、42c、中性化電極43a、43b、43c、内径は、それぞれ、直径0.1mm程度である。すなわち、これらの電極の内面で構成される貫通孔はマイクロホローと言われるものである。
The
上記の構成において、第1平板11の貫通孔31a、31b、31cから、それぞれ、異なる種類のガスが導入される。また、各電極間には、各ガスをプラズマ化して目的とするラジカル種とその濃度を得るのに最適な大きさの電圧が印加される。反応室60は、筒状の筐体61を有し、その筐体61の上部に、本ラジカル発生装置20が設置される。反応室60には、プラズマ処理する物体を設置する基板ステージ62が設けられており、第3平板13の下方に設けられたメッシュ電極16との間で交流電圧が印加される。また、反応室60は外部に排気されている。
In the above configuration, different types of gases are introduced from the through
各種のガスを反応室60に流しながら、陽電極41a、41b、41cと、陰電極42a、42b、42cのそれぞれの間に、直流電圧が印加されると、陰電極42a、42b、42c(マイクロホローカソード)の内部において放電が発生してプラズマが得られる。このプラズマ粒子は、第3平板13の有する中性化電極43a、43b、43cの内部空間を通過するときに、電子は捕獲され、イオンは中性化される。このようにして、中性化電極43a、43b、43cを通過する粒子をラジカル粒子とすることができ、各種のラジカルを選択的に反応室60に供給して、所望の加工や処理をすることができる。また、この時、陽電極41a、41b、41cと陰電極42a、42b、42cの間に印加される電圧の大きさを調整することで、各陰電極42a、42b、42cを通過するラジカルの濃度を調整することができる。勿論、ガス流量を制御することでも、供給されるラジカルの量を制御することができる。
When a DC voltage is applied between the
本発明は、成膜、エッチング、クリーニングなど、ラジカル反応を用いた物体の処理に有効である。 The present invention is effective for the treatment of an object using radical reaction such as film formation, etching, and cleaning.
11…第1平板
12…第2平板
13…第3平板
31a、31b、31c…第1貫通孔
32a、32b、32c…第2貫通孔
33a、33b、33c…第3貫通孔
35a、35b、35c…貫通孔
14、15…絶縁板
41a、41b、41c…陽電極
42a、42b、42c…陰電極
43a、43b、43c…中性化電極
51a、51b、51c…配線層
52…配線層
53a、53b、53c…配線層
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記第1貫通孔と同軸に形成された多数の第2貫通孔を有し、それぞれの第2貫通孔にリング状の陰電極と、それぞれの陰電極に接触しアース電位が印加される配線層とを配設した、前記第1平板と電気的に絶縁分離され、前記第1平板と平行に配設された第2平板と、
前記第1及び第2貫通孔と同軸に形成された多数の第3貫通孔を有し、それぞれの第3貫通孔にリング状の中性化電極と、それぞれの中性化電極に接続され独立して電圧を印加できる配線層とを配設した、前記第2平板に対して、電気的に絶縁分離された第3平板と、
複数の貫通孔のそれぞれに対して前記陽電極と前記陰電極との間に、独立して電圧を印加する第1電圧印加手段と、
複数の貫通孔のそれぞれに対して前記陰電極と前記中性化電極との間に、独立して電圧を印加する第2電圧印加手段と
を有し、
前記ガスの種類を制御することで、発生するラジカルの種類を制御し、前記第1電圧印加手段により印加される電圧と、前記第2電圧印加手段により印加される電圧とを制御することで、発生する混合ラジカルにおける各ラジカル種の濃度比を制御可能とした
ことを特徴とするラジカル発生装置。 Has a number of first through-hole for introducing different kinds of gases, respectively, and each of the first through-hole in a ring-shaped respective anode wiring layer can be applied a voltage and connected to each of the positive electrode independently A first flat plate on which is disposed;
Has a number of second through-hole formed in said first through hole coaxial with a ring-shaped cathode in each of the second through hole, the wiring layer ground potential contact with the respective negative electrodes are applied A second flat plate electrically insulated from the first flat plate and disposed in parallel with the first flat plate,
A plurality of third through-holes formed coaxially with the first and second through-holes, each of the third through-holes being connected to a ring-shaped neutralization electrode and each of the neutralization electrodes independently; A third flat plate that is electrically insulated and separated from the second flat plate , wherein a wiring layer to which a voltage can be applied is disposed ;
First voltage applying means for independently applying a voltage between the positive electrode and the negative electrode for each of a plurality of through holes;
A second voltage applying means for independently applying a voltage between the negative electrode and the neutralization electrode for each of a plurality of through holes;
Have
By controlling the type of gas, the type of radical generated is controlled, and the voltage applied by the first voltage application unit and the voltage applied by the second voltage application unit are controlled, Controllable concentration ratio of each radical species in the generated mixed radical
A radical generator characterized by that .
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