JPH08306499A - 高圧環境下極小電極ギャッププラズマ発生装置 - Google Patents
高圧環境下極小電極ギャッププラズマ発生装置Info
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- JPH08306499A JPH08306499A JP7139806A JP13980695A JPH08306499A JP H08306499 A JPH08306499 A JP H08306499A JP 7139806 A JP7139806 A JP 7139806A JP 13980695 A JP13980695 A JP 13980695A JP H08306499 A JPH08306499 A JP H08306499A
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- JP
- Japan
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- plasma
- electrode
- high pressure
- inter
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- Pending
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- Plasma Technology (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】材料合成などに広くもちいられている現在のプ
ラズマは、その大きさが、数ｍｍから数十ｃｍの大きさ
を持つため、そのナノメータースケールの材料合成、処
理といった局所的材料プロセシグへの応用においては、
レジストやマスクの必要性など、数々の制限を受け、そ
の解決策が望まれている。本発明は、以上の制約、限界
を凌駕するプラズマの発生、および、そのプロセシング
への応用を目的とする。 【構成】高圧容器内に収められ、適当な高圧ガス環境下
で、機械的、ピエゾアクチュエーターのうちの一つ、あ
るいは、複数の方法により、電極間距離を１０ｎｍから
５０μｍの範囲で精密制御した、極小電極ギャップ間に
発生させた、μｍ、ｎｍスケールの大きさをもつプラズ
マ、および、その発生装置。但し、電極間距離Ｄ、作動
圧力Ｐは、以下の関係式に従う。１０ｎｍ ≦ Ｄ ≦
５０μｍ，１［気圧・μｍ］／Ｄ ≦ Ｐ ≦ １０
００［気圧・μｍ］／Ｄまた、本装置を用いた、プラズ
マ反応、および、成膜、エッチング、表面処理を含む表
面改質などのプラズマ材料プロセシングへの応用。
ラズマは、その大きさが、数ｍｍから数十ｃｍの大きさ
を持つため、そのナノメータースケールの材料合成、処
理といった局所的材料プロセシグへの応用においては、
レジストやマスクの必要性など、数々の制限を受け、そ
の解決策が望まれている。本発明は、以上の制約、限界
を凌駕するプラズマの発生、および、そのプロセシング
への応用を目的とする。 【構成】高圧容器内に収められ、適当な高圧ガス環境下
で、機械的、ピエゾアクチュエーターのうちの一つ、あ
るいは、複数の方法により、電極間距離を１０ｎｍから
５０μｍの範囲で精密制御した、極小電極ギャップ間に
発生させた、μｍ、ｎｍスケールの大きさをもつプラズ
マ、および、その発生装置。但し、電極間距離Ｄ、作動
圧力Ｐは、以下の関係式に従う。１０ｎｍ ≦ Ｄ ≦
５０μｍ，１［気圧・μｍ］／Ｄ ≦ Ｐ ≦ １０
００［気圧・μｍ］／Ｄまた、本装置を用いた、プラズ
マ反応、および、成膜、エッチング、表面処理を含む表
面改質などのプラズマ材料プロセシングへの応用。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はプラズマ材料技術に関
し、より詳しくは、高圧環境下極小電極ギャッププラズ
マ発生装置、および、これを用いたプラズマ材料プロセ
シングに関する。
し、より詳しくは、高圧環境下極小電極ギャッププラズ
マ発生装置、および、これを用いたプラズマ材料プロセ
シングに関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとしている課題】
現代の材料開発、生産技術において、多くの分野で、プ
ラズマ材料プロセシング技術が用いられており、今後、
益々その地位は重要なものになっていくものと考えられ
ている。
現代の材料開発、生産技術において、多くの分野で、プ
ラズマ材料プロセシング技術が用いられており、今後、
益々その地位は重要なものになっていくものと考えられ
ている。
【０００３】とりわけ、半導体などの電子デバイスプロ
セシングなどにおいて、プラズマプロセシング技術は不
可欠なものとなっている。しかしながら、従来、プラズ
マプロセシングに用いられているプラズマは、主にその
大きさが、数ｍｍから数十ｃｍといったマクロスケール
（巨視的）のデイメンションをもつため、マイクロデバ
イスプロセスのような、μｍ、ｎｍスケールの空間的局
所プロセシングが必要になる際には、レジストやマスキ
ングのプロセスが必要となり、プロセシング全体の繁雑
化、制限、限界を与えている。
セシングなどにおいて、プラズマプロセシング技術は不
可欠なものとなっている。しかしながら、従来、プラズ
マプロセシングに用いられているプラズマは、主にその
大きさが、数ｍｍから数十ｃｍといったマクロスケール
（巨視的）のデイメンションをもつため、マイクロデバ
イスプロセスのような、μｍ、ｎｍスケールの空間的局
所プロセシングが必要になる際には、レジストやマスキ
ングのプロセスが必要となり、プロセシング全体の繁雑
化、制限、限界を与えている。
【０００４】以上の課題に対して、多方面からの研究、
新規プロセスの開発が試みるられている。例えば、その
中で、Ａ．Ｌ．ｄｅ Ｌｏｚａｎｎｅらにより走査式ト
ンネル顕微鏡を用い、電極間距離を数十ｎｍ程度に維持
し、ナノメータースケールの大きさのプラズマを生成さ
せ、ナノメータースケールの局所的材料プロセシングを
行う研究行われ、注目された（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌ
ｅｔｔ．，５１（１９８７）ｐ２４７）。しかしなが
ら、彼等の研究においては、作動圧力が１０Ｔｏｒｒと
いった低圧環境下のため、数十ｎｍといった、ガスの平
均自由行程よりも小さい極小電極ギャップでは、十分な
電極間ガスのイオン化は生ぜす、彼等の生成させた状態
は、通常、プラズマプロセスに多く用いられている、”
電極間ガスのイオン化によるプラズマ”とは異なる、”
真空放電”と呼ばれる、電極材料表面の激しい蒸発、ス
パッタリングに主に起因する、不安定な、電極消耗型の
放電であり、いわゆるプラズマの生成には至っていな
い。そのため、局所プロセスへの応用においては、その
プロセス制御性は著しく劣り、その後の、発展、報告は
なされていない。
新規プロセスの開発が試みるられている。例えば、その
中で、Ａ．Ｌ．ｄｅ Ｌｏｚａｎｎｅらにより走査式ト
ンネル顕微鏡を用い、電極間距離を数十ｎｍ程度に維持
し、ナノメータースケールの大きさのプラズマを生成さ
せ、ナノメータースケールの局所的材料プロセシングを
行う研究行われ、注目された（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌ
ｅｔｔ．，５１（１９８７）ｐ２４７）。しかしなが
ら、彼等の研究においては、作動圧力が１０Ｔｏｒｒと
いった低圧環境下のため、数十ｎｍといった、ガスの平
均自由行程よりも小さい極小電極ギャップでは、十分な
電極間ガスのイオン化は生ぜす、彼等の生成させた状態
は、通常、プラズマプロセスに多く用いられている、”
電極間ガスのイオン化によるプラズマ”とは異なる、”
真空放電”と呼ばれる、電極材料表面の激しい蒸発、ス
パッタリングに主に起因する、不安定な、電極消耗型の
放電であり、いわゆるプラズマの生成には至っていな
い。そのため、局所プロセスへの応用においては、その
プロセス制御性は著しく劣り、その後の、発展、報告は
なされていない。
【０００５】本発明は、かかる状況のもとで、新しいプ
ラズマの発生源としての高圧環境下極小電極ギャッププ
ラズマ発生装置を提供するとともに、そのユニークなプ
ラズマ材料プロセシングへの応用を行うことを目的とす
る。
ラズマの発生源としての高圧環境下極小電極ギャッププ
ラズマ発生装置を提供するとともに、そのユニークなプ
ラズマ材料プロセシングへの応用を行うことを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記課題を
解決するために極小電極ギャップにおける放電プラズマ
発生条件について検討した結果、適当な高圧ガス条件下
で発生さた放電プラズマ（”高圧環境下極小電極ギャッ
ププラズマ”）は、主に、電極間ガスのイオン化によ
り、安定なプラズマが発生、維持され、材料プロセシン
グ用のプラズマとしても、利用しうることに着目し、そ
の発生装置を開発することに成功したものである。但
し、電極間距離Ｄ、作動圧力Ｐは、以下の２つの関係式
に従う。
解決するために極小電極ギャップにおける放電プラズマ
発生条件について検討した結果、適当な高圧ガス条件下
で発生さた放電プラズマ（”高圧環境下極小電極ギャッ
ププラズマ”）は、主に、電極間ガスのイオン化によ
り、安定なプラズマが発生、維持され、材料プロセシン
グ用のプラズマとしても、利用しうることに着目し、そ
の発生装置を開発することに成功したものである。但
し、電極間距離Ｄ、作動圧力Ｐは、以下の２つの関係式
に従う。
【０００７】
【数１】
【０００８】すなわち、本発明は、高圧容器内に収めら
れ、固定式、あるいは、機械的、またはピエゾアクチュ
エーターのうちの一方、または複数の方式により、プラ
ズマ発生電極間距離を１０ｎｍから５０μｍの極小領域
で制御し、適当な高圧ガス条件下で放電プラズマを発生
させる高圧環境下極小電極ギャッププラズマ発生装置お
よび、そのプラズマ材料プロセシングへの応用を要旨と
している。但し、電極間距離Ｄ、作動圧力Ｐは、以下の
関係式に従う。
れ、固定式、あるいは、機械的、またはピエゾアクチュ
エーターのうちの一方、または複数の方式により、プラ
ズマ発生電極間距離を１０ｎｍから５０μｍの極小領域
で制御し、適当な高圧ガス条件下で放電プラズマを発生
させる高圧環境下極小電極ギャッププラズマ発生装置お
よび、そのプラズマ材料プロセシングへの応用を要旨と
している。但し、電極間距離Ｄ、作動圧力Ｐは、以下の
関係式に従う。
【０００９】
【数２】
【００１０】
【作用】本発明は以上のような構成であり、プラズマの
大きさが、１０ｎｍから５０μｍといったμｍ、ｎｍス
ケールのデイメンションをもつため、μｍ、ｎｍスケー
ルの空間的局所プロセシングにおいて、レジストやマス
キングなどのプロセスが不必要となり、プロセシング全
体の繁雑化、制限、限界から解放される。
大きさが、１０ｎｍから５０μｍといったμｍ、ｎｍス
ケールのデイメンションをもつため、μｍ、ｎｍスケー
ルの空間的局所プロセシングにおいて、レジストやマス
キングなどのプロセスが不必要となり、プロセシング全
体の繁雑化、制限、限界から解放される。
【００１１】
【実施例】図１は本発明装置の実施例を示す概略図であ
る。図において、１、２はプラズマ生成用電極であり、
３、４は電極間距離制御用ピエゾアクチュエーター、５
はプラズマ発生用電源、電極（１、２）の間の部分６に
プラズマが生成される。またこれらは、高圧容器７の中
に収められており、高圧ガス導入口８、同排出口９が設
置されている。図面は本研究の実施例を示したものであ
り、本発明の範囲がこれらにより限定されるものでない
ことは勿論である。
る。図において、１、２はプラズマ生成用電極であり、
３、４は電極間距離制御用ピエゾアクチュエーター、５
はプラズマ発生用電源、電極（１、２）の間の部分６に
プラズマが生成される。またこれらは、高圧容器７の中
に収められており、高圧ガス導入口８、同排出口９が設
置されている。図面は本研究の実施例を示したものであ
り、本発明の範囲がこれらにより限定されるものでない
ことは勿論である。
【００１２】
【発明の効果】プラズマの大きさが、１０ｎｍから５０
μｍといったμｍ、ｎｍスケールのデイメンションをも
つため、μｍ、ｎｍスケールの空間的局所プロセシング
において、レジストやマスキングなどのプロセスが不必
要となり、プロセシング全体の繁雑化、制限、限界から
解放される。
μｍといったμｍ、ｎｍスケールのデイメンションをも
つため、μｍ、ｎｍスケールの空間的局所プロセシング
において、レジストやマスキングなどのプロセスが不必
要となり、プロセシング全体の繁雑化、制限、限界から
解放される。
【図１】実験装置の概略を示す図である。
１、２ プラズマ電極 ３、４ 電極位置決め用アクチュエーター ５ プラズマ電源 ６ 発生したプラズマ ７ 高圧容器 ８ ガス導入口 ９ ガス排出口
Claims (2)
- 【請求項１】 高圧容器内に収められ、固定式、あるい
は、機械的、または、ピエゾアクチュエーターの中の一
つ、または複数の方法により、プラズマ発生電極間距離
を１０ｎｍから５０μｍの極小領域で制御し、適当な高
圧ガス条件下で放電プラズマを発生させる高圧環境下極
小電極ギャッププラズマ発生装置。但し、電極間距離
Ｄ、作動圧力Ｐは、以下の関係式に従う。 １０ｎｍ ≦ Ｄ ≦ ５０μｍ， １［気圧・μｍ］ ／Ｄ≦ Ｐ ≦ １０００［気圧・
μｍ］／Ｄ - 【請求項２】 上記装置を用いた、プラズマ反応方法、
プラズマ成膜，プラズマエッチング，プラズマ表面改質
などのプラズマ表面処理といったプラズマ材料プロセシ
ング。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7139806A JPH08306499A (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | 高圧環境下極小電極ギャッププラズマ発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7139806A JPH08306499A (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | 高圧環境下極小電極ギャッププラズマ発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08306499A true JPH08306499A (ja) | 1996-11-22 |
Family
ID=15253878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7139806A Pending JPH08306499A (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | 高圧環境下極小電極ギャッププラズマ発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08306499A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002043100A3 (en) * | 2000-11-24 | 2002-08-15 | Secr Defence | Radio frequency ion source |
| EP1035757A4 (en) * | 1998-09-24 | 2005-02-02 | Seiko Epson Corp | PLASMA GENERATOR WITH SUBSTRATE ELECTRODE AND METHOD FOR TREATING SUBSTANCES / MATERIALS |
| EP3136419A1 (en) * | 2015-08-31 | 2017-03-01 | Total Marketing Services | Plasma generating apparatus and method of manufacturing patterned devices using spatially resolved plasma processing |
-
1995
- 1995-04-28 JP JP7139806A patent/JPH08306499A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1035757A4 (en) * | 1998-09-24 | 2005-02-02 | Seiko Epson Corp | PLASMA GENERATOR WITH SUBSTRATE ELECTRODE AND METHOD FOR TREATING SUBSTANCES / MATERIALS |
| WO2002043100A3 (en) * | 2000-11-24 | 2002-08-15 | Secr Defence | Radio frequency ion source |
| GB2389456A (en) * | 2000-11-24 | 2003-12-10 | Secr Defence | Radio frequency ion source |
| GB2389456B (en) * | 2000-11-24 | 2005-04-06 | Secr Defence | Radio frequency ion source |
| EP3136419A1 (en) * | 2015-08-31 | 2017-03-01 | Total Marketing Services | Plasma generating apparatus and method of manufacturing patterned devices using spatially resolved plasma processing |
| WO2017037064A1 (en) * | 2015-08-31 | 2017-03-09 | Total Marketing Services | Plasma generating apparatus and method of manufacturing patterned devices using spatially resolved plasma processing |
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