JPH1022273A - Rotary electrode used for high-efficiency processing method by high-density radical reaction - Google Patents

Rotary electrode used for high-efficiency processing method by high-density radical reaction

Info

Publication number
JPH1022273A
JPH1022273A JP8177682A JP17768296A JPH1022273A JP H1022273 A JPH1022273 A JP H1022273A JP 8177682 A JP8177682 A JP 8177682A JP 17768296 A JP17768296 A JP 17768296A JP H1022273 A JPH1022273 A JP H1022273A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
processing
rotating electrode
electrode
gas
workpiece
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8177682A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuzo Mori
勇藏 森
Toshio Ishikawa
俊夫 石川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Science and Technology Agency
Original Assignee
Research Development Corp of Japan
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Research Development Corp of Japan filed Critical Research Development Corp of Japan
Priority to JP8177682A priority Critical patent/JPH1022273A/en
Publication of JPH1022273A publication Critical patent/JPH1022273A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Plasma Technology (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent secondary electrons from being emitted from the surface of the rotary electrode, stably maintain low-temperature plasma which is electrically neutral, and stabilize processing characteristics by forming an insulator film on the surface of the rotary electrode. SOLUTION: A spherical rotary electrode 1 has an insulator film 16, which has superior anticorrosiveness against neutral radicals (mainly, halogen radicals) and small dielectric loss at high frequencies, on its spherical surface. A columnar rotary electrode 1, has a similar insulator film 16 formed on its columnar surface. Thus, the insulator film is formed on the rotary electrode to prevent secondary electrons from being emitted out of the electrode surface. Therefore, the low-temperature plasma which is electrically neutral can stably be maintained and the processing characteristics can be stabilized.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高密度ラジカル反
応による高能率加工方法に用いる回転電極に係わり、更
に詳しくはシリコン単結晶等の半導体若しくは導体又は
ガラスやセラミックス等の絶縁体に欠陥や熱的変質層を
導入することなく高精度且つ高能率で加工することがで
きる高密度ラジカル反応による高能率加工方法の実施に
適した回転電極に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotating electrode used in a high-efficiency processing method by a high-density radical reaction, and more particularly to a semiconductor or a conductor such as silicon single crystal or an insulator such as glass or ceramic having defects or heat. The present invention relates to a rotating electrode suitable for carrying out a high-efficiency processing method by a high-density radical reaction that can be processed with high accuracy and high efficiency without introducing a deteriorated layer.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のシリコン単結晶等の切断には、例
えばダイヤモンドホイールによるダイシング加工法が用
いられている。この加工原理は、微細クラックによる脆
性破壊を利用したものであることから、加工表面の結晶
学的な制御性がなく、しかも必ず仕上加工厚さに匹敵す
る深いダメージを与え、このように切断したウェハーを
用いて半導体デバイスを製造した場合、歩留りが悪く、
またその電気的な性能を低下させることになり、更にそ
の集積度の限界を律する要因の一つにもなっていた。こ
のことは、種々の機能性材料の加工に対し、全てあては
まることである。
2. Description of the Related Art A conventional dicing method using a diamond wheel is used for cutting a silicon single crystal or the like. Since this processing principle is based on the brittle fracture caused by fine cracks, there is no crystallographic controllability of the processing surface, and deep damage equivalent to the finished processing thickness is always given, and the cutting is performed in this way. When semiconductor devices are manufactured using wafers, the yield is poor,
In addition, the electrical performance is reduced, and this is one of the factors that limit the limit of the degree of integration. This is all the case for the processing of various functional materials.

【0003】そこで、本発明者は、特開平1−1258
29号公報にて開示される如く、高周波を印加した電極
によって発生させた高密度プラズマによる反応ガスの中
性ラジカルを被加工物の加工面に供給し、この中性ラジ
カルと加工面を構成する原子又は分子とのラジカル反応
によって生成した揮発性物質を気化させて除去し、シリ
コン単結晶等の半導体若しくは導体又はガラスやセラミ
ックス等の絶縁体に欠陥や熱的変質層を導入することな
く高精度に加工することが可能な無歪精密加工方法(プ
ラズマCVM法)を既に提案している。ここで、CVM
とは、ChemicalVaporization Machining の略語であ
る。
Accordingly, the present inventor has disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-1258.
As disclosed in Japanese Patent Publication No. 29, neutral radicals of a reaction gas by high-density plasma generated by an electrode to which a high frequency is applied are supplied to a processing surface of a workpiece to form a processing surface with the neutral radicals. Volatile substances generated by radical reactions with atoms or molecules are vaporized and removed, and high precision is achieved without introducing defects or thermally altered layers in semiconductors such as silicon single crystals or conductors or insulators such as glass or ceramics. There has already been proposed a distortion-free precision processing method (plasma CVM method) capable of processing into a uniform shape. Where CVM
Is an abbreviation for Chemical Vaporization Machining.

【0004】即ち、被加工物と電極を反応ガスを含む雰
囲気ガス中に配し、被加工物と電極間に高周波電圧を印
加して、電極近傍に反応ガスに基づく中性ラジカルを発
生させるものである。この際、加工電極をワイヤー電極
となした場合には被加工物を切断加工若しくは溝切り加
工、平板状電極となした場合には平滑化加工若しくは鏡
面加工、更に複雑な形状の電極となしてその形状を被加
工物に転写する転写加工等を行うことができるものであ
る。
That is, a work and an electrode are arranged in an atmosphere gas containing a reaction gas, and a high-frequency voltage is applied between the work and the electrode to generate neutral radicals based on the reaction gas in the vicinity of the electrode. It is. At this time, when the processing electrode is a wire electrode, the workpiece is cut or grooved. When the processing electrode is a flat electrode, the workpiece is smoothed or mirror-finished. The transfer processing for transferring the shape to the workpiece can be performed.

【0005】被加工物を切断する場合、ワイヤー電極を
用いて行う構成は有効ではあるが、通常のワイヤー電極
を用いた切断加工においては、その過程に形成される切
断溝内に反応ガスを十分に供給することができないとと
もに、電極への投入電力が低く、また広い面積の平滑面
を有する平面電極を用いた鏡面加工においては、その加
工ギャップ内の中央部に反応ガスを十分に供給できず、
その部分で中性ラジカルの密度が低くなる。その結果、
切断加工の場合はその加工の進行に伴い加工速度の低下
が生じ、また鏡面加工の場合には電極の周縁部と中央部
での加工速度の相違から加工量のムラが生じるのであ
る。
[0005] When cutting a workpiece, it is effective to use a wire electrode. However, in a cutting process using a normal wire electrode, a sufficient amount of reactive gas is introduced into a cutting groove formed in the process. Cannot be supplied to the electrode, the input power to the electrode is low, and in mirror polishing using a flat electrode having a wide area and a smooth surface, the reaction gas cannot be sufficiently supplied to the central portion in the processing gap. ,
At that portion, the density of neutral radicals becomes low. as a result,
In the case of cutting, the processing speed decreases with the progress of the processing, and in the case of mirror finishing, unevenness in the processing amount occurs due to the difference in the processing speed between the peripheral portion and the central portion of the electrode.

【0006】そのため、本発明者は、加工溝内に挿入可
能な偏平なガス供給ノズルを用いた切断方法(特開平4
−162523号公報)や、加工電極を保持する支持体
にガス供給孔を設けた加工方法(特開平4−33763
5号公報、特開平5−96500号公報、特開平6−1
68924号公報)や、加工電極自体にガス供給手段を
設け、加工電極と被加工物との間の加工ギャップに反応
ガスを強制的に供給する加工方法(特開平4−2461
84号公報、特開平5−234942号公報、特開平6
−85059号公報)を提案し、数10μm/分の最大
加工速度が達成されている。この加工速度は従来のプラ
ズマドライエッチングの常識を遙に越える値であるが、
工業的に肉厚の大きな被加工物を切断加工したり、大き
な面積をポリッシング加工するには不十分である。
Therefore, the present inventor has proposed a cutting method using a flat gas supply nozzle which can be inserted into a machining groove (Japanese Patent Laid-Open No.
162523) and a processing method in which a gas supply hole is provided in a support holding a processing electrode (Japanese Patent Laid-Open No. 4-33763).
No. 5, JP-A-5-96500, JP-A 6-1
No. 68924) and a processing method in which a gas supply means is provided on the processing electrode itself and a reaction gas is forcibly supplied to a processing gap between the processing electrode and the workpiece (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 4-24661).
No. 84, JP-A-5-234942, JP-A-6
No. 85059), and a maximum processing speed of several tens of μm / min has been achieved. This processing speed is a value far exceeding common sense of conventional plasma dry etching,
Industrially, it is not enough to cut a workpiece having a large wall thickness or to polish a large area.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】加工速度は、被加工物
の加工進行部の近傍での中性ラジカルの密度、即ちそれ
を生成するための反応ガスの濃度及び投入電力に大きく
関係するので、従来の何れの方法でも加工速度の大幅な
向上が図れなかった原因は、反応ガスの供給及び使用済
みのガスの排気が不十分であり、また投入電力の限界値
が低かったことにあると推測される。反応ガスの供給及
び使用済みのガスの排気が不十分である理由は、本発明
に係るプラズマCVMではガス雰囲気の圧力が1気圧以
上と非常に高く、しかも加工ギャップが通常は10〜2
00μmと非常に狭いので、ガスの粘性抵抗が大きいた
めであると思われる。また、投入電力の限界値が低い原
因は、加工電極の電界集中部が加熱されて熱的なダメー
ジを受けるからである。例えば、1気圧のガス雰囲気中
でワイヤー電極を用いて切断加工する場合、反応ガス
(SF6 )の濃度は1〜数%、投入電力は約40W/c
mが限界であり、それによって達成される加工速度は2
0〜30μm/分である。その上、ガス供給ノズルやガ
ス供給孔から反応ガスを噴出させる場合には、反応ガス
密度に濃淡分布が生じて部分的に加工量が異なり、真に
均一な加工面が得られないといった欠点も内在してい
た。
The processing speed is greatly related to the density of neutral radicals in the vicinity of the processing portion of the workpiece, that is, the concentration of the reactive gas for generating the neutral radicals and the input power. It is speculated that the reason why the processing speed could not be significantly improved by any of the conventional methods was that the supply of the reaction gas and the exhaust of the used gas were insufficient, and the limit value of the input power was low. Is done. The reason that the supply of the reaction gas and the exhaustion of the used gas are insufficient is that the plasma CVM according to the present invention has a very high gas atmosphere pressure of 1 atm or more and a processing gap of usually 10 to 2 atmospheres.
It is thought that this is because the gas is so narrow as 00 μm, and the viscous resistance of the gas is large. Further, the reason why the limit value of the input power is low is that the electric field concentrated portion of the processing electrode is heated and is thermally damaged. For example, when cutting using a wire electrode in a gas atmosphere of 1 atm, the concentration of the reaction gas (SF 6 ) is 1 to several percent, and the input power is about 40 W / c.
m is the limit and the processing speed achieved by it is 2
0 to 30 μm / min. In addition, when reactant gas is ejected from the gas supply nozzle or gas supply hole, there is a disadvantage that the density of the reactant gas varies in density and the machining amount is partially different, and a truly uniform machined surface cannot be obtained. Was inherent.

【0008】これらの課題に対しては、回転電極を高速
に回転させることによって解決した。即ち、回転電極を
高速回転させることによって、該回転電極表面で雰囲気
ガスを巻き込んで加工ギャップを横切るガス流を形成す
ることにより、加工ギャップにおける中性ラジカルの密
度を高めて加工速度を大幅に大きくするとともに、ラジ
カル反応により生成した揮発性物質の排出を促進し且つ
常に新しい反応ガスの供給が可能となり、更に回転電極
の外周部分が加工進行部に対して高速移動するので、回
転電極に供給した高周波電力の集中が回転電極の一ヶ所
に限定されず常に移動し、しかも空冷されるので、投入
電力の限界値が高くなり、それにより回転電極に供給す
る高周波電力を高めて中性ラジカルの生成効率を高める
ことができたのである。
[0008] These problems have been solved by rotating the rotating electrode at a high speed. That is, by rotating the rotating electrode at high speed, the atmosphere gas is entrapped on the rotating electrode surface to form a gas flow crossing the processing gap, thereby increasing the density of neutral radicals in the processing gap and greatly increasing the processing speed. At the same time, the discharge of volatile substances generated by the radical reaction is promoted and a new reaction gas can always be supplied. Further, the outer peripheral portion of the rotating electrode moves at a high speed with respect to the processing progress portion. The concentration of high-frequency power is not limited to one location of the rotating electrode, but always moves and is air-cooled, so the limit value of input power is increased, thereby increasing the high-frequency power supplied to the rotating electrode and generating neutral radicals Efficiency could be improved.

【0009】ところが、回転電極に供給する高周波電力
の限界値が高くなったことにより、プラズマが不安定性
になり、またプラズマ温度が上昇するといった新たな課
題が生じる。つまり、回転電極は金属製であるため、プ
ラズマ中の荷電粒子であるイオンが金属表面に衝突して
二次電子を放出することで、プラズマ中の電子密度がイ
オン密度に比べて過多となり、電気的に中性の状態を維
持することが極めて困難になる。プラズマ中の電子密度
が過多になると、高圧力プラズマにおいては特に局所的
な絶縁破壊であるアーク放電に移行して制御不能な状態
に陥りやすく、またプラズマの温度が上昇して被加工物
表面に熱的な損傷を引き起こしてしまうのである。
However, the increase in the limit value of the high-frequency power supplied to the rotating electrode causes a new problem that the plasma becomes unstable and the plasma temperature rises. In other words, since the rotating electrode is made of metal, the ions, which are charged particles in the plasma, collide with the metal surface and emit secondary electrons, so that the electron density in the plasma becomes excessively large compared to the ion density. It is extremely difficult to maintain a neutral state. When the electron density in the plasma becomes excessive, in the case of high-pressure plasma, it shifts to arc discharge, which is a local dielectric breakdown, and tends to fall into an uncontrollable state. It causes thermal damage.

【0010】そこで、本発明が前述の状況に鑑み、解決
しようとするところは、金属製の回転電極の表面からの
二次電子の放出を防止し、電気的に中性で且つ低温のプ
ラズマを安定に維持することにより、加工特性の安定化
を実現し、投入電力の限界値を飛躍的に大きくして加工
速度の増大を実現することが可能な高密度ラジカル反応
による高能率加工方法に用いる回転電極を提供する点に
ある。
In view of the above situation, the present invention is intended to solve the problem by preventing secondary electrons from being emitted from the surface of a rotating metal electrode and generating an electrically neutral and low-temperature plasma. It is used for high-efficiency processing method by high-density radical reaction, which can stabilize processing characteristics by stably maintaining and can dramatically increase the limit value of input power and increase processing speed. The point is to provide a rotating electrode.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、反応ガス及び
不活性ガスを含むガス雰囲気中に配設した回転電極と被
加工物の加工進行部との間に加工ギャップを維持しつ
つ、回転電極を高速に回転させて該回転電極表面でガス
を巻き込むことによって前記加工ギャップを横切るガス
流を形成するとともに、回転電極に高周波電圧を印加し
て加工ギャップでプラズマを発生し、反応ガスに基づく
中性ラジカルを生成し、該中性ラジカルと被加工物の加
工進行部を構成する原子又は分子とのラジカル反応によ
って生成した揮発性物質を気化させて除去し且つ回転電
極と被加工物とを相対的に変移させて加工を進行してな
る加工方法に用いる回転電極であって、少なくともプラ
ズマ発生領域に対応する表面に、中性ラジカルに対する
耐食性の高い絶縁体被膜を形成してなる高密度ラジカル
反応による高能率加工方法に用いる回転電極を構成する
ことにより、前述の課題の解決を図った。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, there is provided a rotating electrode provided in a gas atmosphere containing a reactive gas and an inert gas and a processing gap of a workpiece while maintaining a processing gap. By rotating the electrode at a high speed and entraining the gas on the surface of the rotating electrode to form a gas flow crossing the processing gap, a high frequency voltage is applied to the rotating electrode to generate plasma in the processing gap, and to generate a plasma based on the reaction gas. Generates a neutral radical, vaporizes and removes a volatile substance generated by a radical reaction between the neutral radical and an atom or molecule constituting a processing portion of the workpiece, and removes the rotating electrode and the workpiece. A rotating electrode used in a processing method in which processing is performed by relatively displacing, and an insulator having high corrosion resistance to neutral radicals is provided on at least a surface corresponding to a plasma generation region. By configuring the rotating electrode used in high-efficiency machining method due to the high density radical reaction by forming a film, we tried to solve the aforementioned problems.

【0012】ここで、回転電極の表面に絶縁体被膜を形
成することにより、プラズマ中のイオンが回転電極表面
に衝突しても、該絶縁体被膜によって二次電子の放出が
防止されるので、電気的に中性の状態が維持され、もっ
て低温のプラズマを安定に維持できるのである。
Here, by forming an insulating film on the surface of the rotating electrode, even if ions in the plasma collide with the surface of the rotating electrode, the insulating film prevents secondary electrons from being emitted. An electrically neutral state is maintained, so that low-temperature plasma can be stably maintained.

【0013】また、前記絶縁体被膜が、セラミックス被
膜であること、又は四フッ化エチレン樹脂被膜であるこ
と、更には前記回転電極の材質がアルミニウムであり、
前記絶縁体被膜が、アルマイト処理によって形成したア
ルミナ被膜であることが好ましい。
The insulator film is a ceramic film or an ethylene tetrafluoride resin film, and the material of the rotating electrode is aluminum;
Preferably, the insulator film is an alumina film formed by alumite treatment.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】本発明に係る高密度ラジカル反応
による高能率加工方法は、活性化した反応性に富んだラ
ジカル(遊離基)を被加工物の加工進行部の近傍で発生
させ、この中性ラジカルと被加工物を構成する原子又は
分子とのラジカル反応(遊離基反応)を利用し、生成し
た揮発性物質を気化させて除去し、回転電極と被加工物
とを相対的に移動させて加工を進行させる原理に基づ
き、回転電極の形状、特に直接加工に寄与する電界集中
部の形状によって被加工物の切断加工、ポリッシング加
工、任意形状の数値制御加工、ダイシング加工、更には
形状転写加工、自由曲線切断加工を行うことができるも
のである。尚、本発明でいうラジカルとは、プラズマ物
理(プラズマエッチング、プラズマCVD等)における
概念であり、不対電子を有するものの他に、励起された
ものを含む広い概念である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The high-efficiency processing method using a high-density radical reaction according to the present invention generates activated reactive radicals (free radicals) in the vicinity of a processing portion of a workpiece. Utilizing a radical reaction (free radical reaction) between neutral radicals and atoms or molecules constituting the workpiece, the generated volatile substances are vaporized and removed, and the rotating electrode and the workpiece are relatively moved. Based on the principle of processing, the shape of the rotating electrode, especially the shape of the electric field concentrating part that directly contributes to the processing, cutting processing, polishing processing, numerical control processing of arbitrary shape, dicing processing, and even shape Transfer processing and free-curve cutting can be performed. The radical in the present invention is a concept in plasma physics (plasma etching, plasma CVD, etc.), and is a broad concept including excited ones in addition to those having unpaired electrons.

【0015】ここで、ラジカルを発生させる方法として
は、従来から1Torr以下(10-3〜1Torr)程度の真空
度で放電により容易に生成できるプラズマを利用するこ
とが、プラズマドライエッチングでは行われている。プ
ラズマドライエッチングは、その目的が被加工物の表層
部のみの除去であるため、加工速度は大して問題になら
ないが、本発明の目的とする加工では加工速度は非常に
重要であり、中性ラジカルの密度が低い前述の低密度プ
ラズマは利用できない。例えば、5インチ(直径約12
7mm)のシリコンウエハーを切断することを考える
と、加工速度が100μm/分では21時間を要し、加
工速度が1mm/分では2.1時間を要するので、工業
的に利用する切断加工では、少なくとも数百μm/分以
上の加工速度が必要である。
Here, as a method of generating radicals, plasma dry etching has conventionally been carried out by using plasma which can be easily generated by electric discharge at a vacuum degree of about 1 Torr or less (10 −3 to 1 Torr). I have. Since the purpose of plasma dry etching is to remove only the surface layer of the workpiece, the processing speed does not matter so much. However, the processing speed is very important in the processing intended for the present invention, and the neutral radical The aforementioned low-density plasma having a low density cannot be used. For example, 5 inches (about 12 inches in diameter)
Considering the cutting of a silicon wafer of 7 mm), a processing speed of 100 μm / min requires 21 hours, and a processing speed of 1 mm / min requires 2.1 hours. A processing speed of at least several hundred μm / min is required.

【0016】加工速度は、回転電極に供給する高周波電
力の大きさに依存することは勿論であるが、中性ラジカ
ルの種類、即ち反応ガスの種類とそれを希釈する不活性
ガスの種類及び被加工物の材質にも大きく依存するの
で、被加工物に応じて最適な反応ガス及び不活性ガスを
選択する必要がある。この反応ガスは高周波電力の投入
によって発生するプラズマ中で励起されて中性ラジカル
を生成するのである。更に詳しくは、反応ガスと不活性
ガスとを含む0.1〜10気圧、好ましくは1気圧以上
のガス雰囲気中に、回転電極と被加工物とを所定の加工
ギャップを設けて配設し、回転電極に高周波電圧を印加
してプラズマを発生させ、このプラズマ中で反応ガスに
基づく中性ラジカルを生成するのである。プラズマ中に
おける反応ガスに基づく中性ラジカルの生成効率は、プ
ラズマを構成する不活性ガスの種類にも依存する。例え
ば、被加工物をシリコン単結晶又は石英ガラスとした場
合には、反応ガスはSF6 が適し、不活性ガスはHeが
適している。その他の反応ガスとしては、フッ素系では
CF4 等があり、塩素系ではCl2 ,CCl4 ,PCl
5 等があり、その他の不活性ガスとしては、Ne、Ar
等がある。これらのガスはそれぞれ1種類のみ又は混合
して用いることも可能である。
The processing speed depends not only on the magnitude of the high frequency power supplied to the rotating electrode, but also on the type of neutral radical, ie, the type of reactive gas, the type of inert gas for diluting it, and Since it largely depends on the material of the workpiece, it is necessary to select the optimum reaction gas and inert gas according to the workpiece. This reaction gas is excited in the plasma generated by the input of high-frequency power to generate neutral radicals. More specifically, in a gas atmosphere containing a reaction gas and an inert gas of 0.1 to 10 atm, preferably 1 atm or more, the rotating electrode and the workpiece are provided with a predetermined processing gap, A high frequency voltage is applied to the rotating electrode to generate plasma, and neutral radicals based on the reaction gas are generated in the plasma. The generation efficiency of neutral radicals based on the reaction gas in the plasma also depends on the type of inert gas constituting the plasma. For example, when the workpiece is silicon single crystal or quartz glass, SF 6 is suitable for the reactive gas, and He is suitable for the inert gas. Other reactive gases include fluorine-based CF 4 and chlorine-based Cl 2 , CCl 4 , PCl.
5 and other inert gases such as Ne, Ar
Etc. Each of these gases may be used alone or in combination.

【0017】従って、被加工物の材質に応じて最適な反
応ガス及び不活性ガスの種類が選択されていることを前
提とすれば、加工速度を大きくするためには加工領域に
いかに反応ガスを効率よく大量供給し且つ排気するかと
いうことと、いかに反応ガスに効率良くエネルギーを与
えるかということが現実問題として重要である。
Therefore, assuming that the optimum types of the reactive gas and the inert gas are selected in accordance with the material of the workpiece, in order to increase the processing speed, how the reactive gas should be introduced into the processing area. It is important as a practical matter how to efficiently supply and exhaust a large amount and how to efficiently supply energy to the reaction gas.

【0018】また、加工量(深さ)は、加工速度が一定
であるとした場合には、加工時間に比例するので、この
加工時間を制御することによって目的の加工量が得られ
る。加工時間は、被加工物の加工進行部に対する回転電
極の停止時間あるいは平均滞在時間によって決まる。
Further, since the processing amount (depth) is proportional to the processing time when the processing speed is constant, a desired processing amount can be obtained by controlling the processing time. The processing time is determined by the stop time or the average stay time of the rotating electrode with respect to the processing progress portion of the workpiece.

【0019】そこで、本発明の要旨とするところは、反
応ガス及び不活性ガスを含むガス雰囲気中に配設した回
転電極と被加工物の加工進行部との間に加工ギャップを
維持しつつ、回転電極を高速に回転させて該回転電極表
面でガスを巻き込むことによって前記加工ギャップを横
切るガス流を形成するとともに、回転電極に高周波電圧
を印加して加工ギャップでプラズマを発生し、反応ガス
に基づく中性ラジカルを生成し、該中性ラジカルと被加
工物の加工進行部を構成する原子又は分子とのラジカル
反応によって生成した揮発性物質を気化させて除去し且
つ回転電極と被加工物とを相対的に変移させて加工を進
行してなる高密度ラジカル反応による高能率加工方法に
おいて、前記回転電極の少なくともプラズマ発生領域に
対応する表面に、中性ラジカルに対する耐食性の高い絶
縁体被膜を形成し、二次電子の放出を防止して、投入電
力を増大させるにも係わらず、低温のプラズマを安定に
維持することにある。
Therefore, the gist of the present invention is to maintain a processing gap between a rotary electrode disposed in a gas atmosphere containing a reaction gas and an inert gas and a processing progress portion of a workpiece while maintaining a processing gap. By rotating the rotating electrode at a high speed and entraining gas on the surface of the rotating electrode to form a gas flow crossing the processing gap, a high frequency voltage is applied to the rotating electrode to generate plasma in the processing gap and generate a reaction gas. A neutral radical based on the volatile radical generated by a radical reaction between the neutral radical and an atom or a molecule constituting a processing part of the workpiece to be removed by vaporization, and the rotating electrode and the workpiece are removed. In a high-efficiency processing method by a high-density radical reaction that progresses the processing by relatively displacing, the surface corresponding to at least the plasma generation region of the rotating electrode, Forming a high corrosion resistance insulating coating on sexual radicals, to prevent the emission of secondary electrons, despite the increasing input power, it is to maintain the low temperature of the plasma stably.

【0020】[0020]

【実施例】次に本発明の詳細を添付図面に示した実施例
に基づいて更に説明する。図1は本発明の代表的実施例
を示す加工装置の簡略説明図であり、図中1は回転電
極、2は被加工物、3は高周波電源、4はマッチング装
置、5は送り駆動機構、6は回転駆動機構、7は制御装
置、8はギャップ測定装置をそれぞれ示している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The details of the present invention will be further described with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings. FIG. 1 is a simplified explanatory view of a processing apparatus showing a typical embodiment of the present invention, in which 1 is a rotating electrode, 2 is a workpiece, 3 is a high-frequency power supply, 4 is a matching device, 5 is a feed drive mechanism, Reference numeral 6 denotes a rotary drive mechanism, 7 denotes a control device, and 8 denotes a gap measuring device.

【0021】図示しないチャンバーの内部には、無端状
の回転電極1と被加工物2とが配設されているととも
に、被加工物2の材質に応じて決定された反応ガス及び
不活性ガスを含む雰囲気ガスが密封若しくは循環されて
いる。雰囲気ガスの圧力は、0.1〜10気圧程度が現
実的であり、加工能率の観点から見れば1気圧以上が好
ましい。前記回転電極1の無端状部分9と被加工物2の
加工進行部10との間には10〜数百μmの加工ギャッ
プGが形成されており、前記回転電極1に高周波電源3
から高周波電力が、該電源3と負荷のインピーダンスを
整合させるマッチング装置4を介して供給されている。
回転電極1に高周波電力を供給することによって、前記
回転電極1と加工進行部10との間の加工ギャップGに
高電界を形成し、その領域に存在する雰囲気ガスのプラ
ズマを発生させ、該プラズマ領域に存在する反応ガスを
励起、活性化して中性ラジカルを生成し、この中性ラジ
カルと被加工物2を構成する原子又は分子とのラジカル
反応によって発生した揮発性物質を気化させて加工進行
部10から除去するのである。そして、前記送り駆動機
構5によって、前記加工ギャップGを維持して前述のラ
ジカル反応を起こさせつつ、回転電極1と被加工物2と
を相対的に変移させて加工進行部10から揮発性物質を
気化させて加工を進行させるのである。
An endless rotating electrode 1 and a workpiece 2 are disposed inside a chamber (not shown), and a reaction gas and an inert gas determined according to the material of the workpiece 2 are supplied thereto. Atmosphere gas containing is sealed or circulated. The pressure of the atmospheric gas is practically about 0.1 to 10 atm, and is preferably 1 atm or more from the viewpoint of processing efficiency. A machining gap G of 10 to several hundreds of micrometers is formed between the endless portion 9 of the rotary electrode 1 and the processing progress portion 10 of the workpiece 2.
From the power supply 3 via a matching device 4 for matching the impedance of the power supply 3 and the load.
By supplying high frequency power to the rotating electrode 1, a high electric field is formed in a processing gap G between the rotating electrode 1 and the processing part 10, and a plasma of an atmospheric gas existing in the region is generated. The reaction gas present in the region is excited and activated to generate neutral radicals, and volatile substances generated by a radical reaction between the neutral radicals and atoms or molecules constituting the workpiece 2 are vaporized to advance processing. It is removed from the part 10. The feed drive mechanism 5 maintains the processing gap G to cause the above-described radical reaction, and relatively shifts the rotary electrode 1 and the workpiece 2 to generate a volatile substance from the processing progress portion 10. Is vaporized and the processing proceeds.

【0022】更に、前記回転駆動機構6にて該回転電極
1を高速に回転させることによって、加工に寄与する外
周部9を加工進行部10に対して高速移動させ且つ回転
電極表面11でガスを巻き込んで前記加工ギャップGを
横切るガス流を形成し、中性ラジカルを生成するための
反応ガス及び不活性ガスを外周部9と加工進行部10間
の領域に大量供給するのである。図示した例では、前記
回転電極1は偏平円盤形状であり、切断加工するのに適
している。
Further, by rotating the rotary electrode 1 at a high speed by the rotary drive mechanism 6, the outer peripheral portion 9 contributing to the processing is moved at a high speed with respect to the processing advancing section 10 and gas is discharged on the rotary electrode surface 11. The entrainment forms a gas flow that crosses the processing gap G, and a large amount of a reactive gas and an inert gas for generating neutral radicals are supplied to a region between the outer peripheral portion 9 and the processing progress portion 10. In the illustrated example, the rotating electrode 1 has a flat disk shape and is suitable for cutting.

【0023】また、前記高周波電源3と送り駆動機構5
は、パーソナルコンピュータから構成されている制御装
置7によって制御している。また、前記回転電極1と被
加工物2とが接触して高電圧回路が短絡しないように、
あるいは所定の加工ギャップGを維持するために、ギャ
ップ測定装置8によって回転駆動機構6の支持枠12と
被加工物2との変位を検出し、その信号を制御装置7に
送って前記送り駆動機構5を制御している。前記送り駆
動機構5は、昇降ステージ(加工ギャップGの調整と維
持)、XYステージ及び回転ステージとを適宜組み合わ
せた機構であり、回転電極1に対して被加工物2を三次
元的に相対的移動可能にしたものである。また、前記被
加工物2は、送り駆動機構5に組み込まれた絶縁体13
に固定された導電性の載置台14で保持されている。加
工対象とする被加工物2が絶縁体又は半導体である場合
には、高周波電力を回転電極1と載置台14との間に供
給、あるいは高周波電力を回転電極1に供給し且つ載置
台14を接地することによって、加工ギャップGに投入
電力を集中させる。この目的で使用される載置台14
は、補助電極としての働きをする。尚、被加工物2が導
体である場合には、回転電極1と被加工物2とに直接高
周波電力を供給できる。尚、図示しないが、ラジカル反
応によって生成した揮発性物質を含むガスを、回転電極
の近くに配した吸引口から排気し、それをフィルターに
通して揮発性物質を除去した後、雰囲気ガスとして前述
のチャンバー内に再投入することも可能である。
The high-frequency power source 3 and the feed drive mechanism 5
Are controlled by a control device 7 composed of a personal computer. Also, in order that the rotating electrode 1 and the workpiece 2 do not come into contact with each other and short-circuit the high-voltage circuit,
Alternatively, in order to maintain a predetermined machining gap G, the displacement of the support frame 12 of the rotary drive mechanism 6 and the workpiece 2 is detected by the gap measuring device 8 and the signal is sent to the control device 7 to send the signal to the feed drive mechanism. 5 is controlled. The feed drive mechanism 5 is a mechanism that appropriately combines an elevating stage (adjustment and maintenance of the processing gap G), an XY stage, and a rotary stage, and moves the workpiece 2 relative to the rotary electrode 3 three-dimensionally. It is made movable. The work piece 2 is made of an insulator 13 incorporated in the feed drive mechanism 5.
, And is held by a conductive mounting table 14 fixed to the base. When the workpiece 2 to be processed is an insulator or a semiconductor, high-frequency power is supplied between the rotating electrode 1 and the mounting table 14, or high-frequency power is supplied to the rotating electrode 1 and the mounting table 14 is By grounding, the input power is concentrated on the machining gap G. Mounting table 14 used for this purpose
Function as auxiliary electrodes. When the workpiece 2 is a conductor, high-frequency power can be supplied directly to the rotating electrode 1 and the workpiece 2. Although not shown, a gas containing a volatile substance generated by the radical reaction is exhausted from a suction port arranged near the rotating electrode, and the gas is passed through a filter to remove the volatile substance. It is also possible to re-enter the chamber.

【0024】本実施例では、前記高周波電源3の周波数
は150MHzであり、電力は数百〜1,000Wまで
変化させて供給できるようになっている。また、加工ギ
ャップGにおける電界強度は約106 V/mであるの
で、回転電極1の外周部9に印加される電圧は、加工ギ
ャップGの大きさにもよるが、100〜1,000V程
度である。また、回転電極1の回転数は、周速(又は直
径)にもよるが大きければ大きい程加工速度が大きくな
る傾向があり、本実施例では5,000〜18,000
rpmで加工している。
In the present embodiment, the frequency of the high frequency power supply 3 is 150 MHz, and the power can be supplied by varying the power from several hundred to 1,000 W. Since the electric field intensity in the processing gap G is about 10 6 V / m, the voltage applied to the outer peripheral portion 9 of the rotating electrode 1 is about 100 to 1,000 V, depending on the size of the processing gap G. It is. The rotation speed of the rotary electrode 1 depends on the peripheral speed (or diameter), but the larger the rotation speed, the higher the processing speed tends to be, and in this embodiment, 5,000 to 18,000.
It is processed at rpm.

【0025】図2及び図3に示した回転電極1は、ポリ
ッシング加工(平滑化加工)に適したものである。図2
は球状の回転電極1に回転軸15,15が固定された形
状のものを示し、図3は円柱状の回転電極1に同軸状に
回転軸15,15が固定された形状のものを示してい
る。
The rotating electrode 1 shown in FIGS. 2 and 3 is suitable for polishing (smoothing). FIG.
Shows a shape in which the rotating shafts 15 and 15 are fixed to the spherical rotating electrode 1, and FIG. 3 shows a shape in which the rotating shafts 15 and 15 are fixed coaxially to the cylindrical rotating electrode 1. I have.

【0026】そして、図2に示した球状の回転電極1に
あっては、その球面に中性ラジカル(主にハロゲンラジ
カル)に対して耐食性に優れ且つ高周波における誘電損
失が小さい物性の絶縁体被膜16を形成している(図2
(b) 参照)。また、図3に示した円柱状の回転電極1に
あっては、その円柱面に前記同様な絶縁体被膜16を形
成している(図3(b) 参照)。ここで、前記絶縁体被膜
16は、回転電極1の表面であってプラズマ発生領域に
対応する部分に形成すれば足りるが、本実施例では略表
面全面に形成している。尚、プラズマ発生領域は、電界
集中部である外周部9に対応する。また、前記絶縁体被
膜16は、回転電極1の表面に凹部を形成し、該凹部を
埋めるように形成しても良い。
The spherical rotary electrode 1 shown in FIG. 2 has an insulator coating on its spherical surface which has excellent corrosion resistance to neutral radicals (mainly halogen radicals) and has a small dielectric loss at high frequencies. 16 (see FIG. 2).
(b)). In addition, in the cylindrical rotating electrode 1 shown in FIG. 3, an insulating film 16 similar to the above is formed on the cylindrical surface (see FIG. 3B). Here, it is sufficient if the insulator film 16 is formed on the surface of the rotating electrode 1 corresponding to the plasma generation region, but in this embodiment, it is formed on substantially the entire surface. Note that the plasma generation region corresponds to the outer peripheral portion 9 which is an electric field concentration portion. Further, the insulator film 16 may be formed so as to form a concave portion on the surface of the rotating electrode 1 and fill the concave portion.

【0027】前記絶縁体被膜16の種類としては、アル
ミナ(Al2 3 )やジルコニア(ZrO2 )等のセラ
ミックス、又は反応ガスとしてフッ素系ガスを用いるこ
とが多いのでAlF3 、MgF2 、CaF2 、NiF2
等のフッ化物、又は四フッ化エチレン樹脂等が挙げられ
る。ここで、セラミックス被膜は、溶射等によって回転
電極1の表面に精度良く形成する。また、回転電極1の
材質がアルミニウムの場合には、その表面をアルマイト
処理によって表層部にアルミナ被膜を形成することも好
ましい。
As the type of the insulating film 16, ceramics such as alumina (Al 2 O 3 ) or zirconia (ZrO 2 ) or a fluorine-based gas is often used as a reaction gas, so that AlF 3 , MgF 2 , CaF 2 , NiF 2
And the like, or a tetrafluoroethylene resin. Here, the ceramic coating is formed on the surface of the rotating electrode 1 with high accuracy by thermal spraying or the like. When the material of the rotating electrode 1 is aluminum, it is also preferable to form an alumina coating on the surface by alumite treatment.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上にしてなる本発明の高密度ラジカル
反応による高能率加工方法に用いる回転電極によれば、
回転電極の表面に絶縁体被膜を形成することによって、
電極表面からの二次電子の放出を防止することができる
ため、電気的に中性で且つ低温のプラズマを安定に維持
することが可能となり、加工特性の安定化を実現するこ
とができる。よって、回転電極の高速回転によって得ら
れる冷却作用との相乗効果によりプラズマに投入し得る
高周波電力の限界値を飛躍的に大きくすることができ、
加工速度の増大を実現することができる。また、絶縁体
被膜の材質として、中性ラジカルに対して優れた耐食性
を有するアルミナ等を用いることにより、回転電極の耐
久性の向上並びに電極材料による被加工物表面の汚染防
止を実現することができる。
According to the rotary electrode used in the high-efficiency processing method by the high-density radical reaction of the present invention as described above,
By forming an insulator film on the surface of the rotating electrode,
Since the emission of secondary electrons from the electrode surface can be prevented, electrically neutral and low-temperature plasma can be stably maintained, and the processing characteristics can be stabilized. Therefore, the limit value of the high-frequency power that can be applied to the plasma can be drastically increased by the synergistic effect with the cooling effect obtained by the high-speed rotation of the rotating electrode,
An increase in processing speed can be realized. In addition, by using alumina or the like having excellent corrosion resistance to neutral radicals as the material of the insulator film, it is possible to improve the durability of the rotating electrode and prevent contamination of the surface of the workpiece by the electrode material. it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例を示す加工装置の簡略説明図で
ある。
FIG. 1 is a simplified explanatory view of a processing apparatus showing an embodiment of the present invention.

【図2】球状の回転電極を示し、(a) は回転電極の全体
斜視図、(b) は回転電極の断面図である。
2A and 2B show a spherical rotating electrode, wherein FIG. 2A is an overall perspective view of the rotating electrode, and FIG. 2B is a sectional view of the rotating electrode.

【図3】円柱状の回転電極を示し、(a) は回転電極の全
体斜視図、(b) は回転電極の断面図である。
3A and 3B show a cylindrical rotating electrode, wherein FIG. 3A is an overall perspective view of the rotating electrode, and FIG. 3B is a sectional view of the rotating electrode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 回転電極 2 被加工物 3 高周波電源 4 マッチング装置 5 送り駆動機構 6 回転駆動機構 7 制御装置 8 ギャップ測定装置 9 外周部 10 加工進行部 11 表面 12 支持枠 13 絶縁体 14 載置台 15 回転軸 16 絶縁体被膜 REFERENCE SIGNS LIST 1 rotating electrode 2 workpiece 3 high-frequency power supply 4 matching device 5 feed drive mechanism 6 rotation drive mechanism 7 control device 8 gap measuring device 9 outer peripheral portion 10 processing progress portion 11 surface 12 support frame 13 insulator 14 mounting table 15 rotation shaft 16 Insulator coating

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H05H 1/30 H05H 1/30 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Agency reference number FI Technical display location H05H 1/30 H05H 1/30

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 反応ガス及び不活性ガスを含むガス雰囲
気中に配設した回転電極と被加工物の加工進行部との間
に加工ギャップを維持しつつ、回転電極を高速に回転さ
せて該回転電極表面でガスを巻き込むことによって前記
加工ギャップを横切るガス流を形成するとともに、回転
電極に高周波電圧を印加して加工ギャップでプラズマを
発生し、反応ガスに基づく中性ラジカルを生成し、該中
性ラジカルと被加工物の加工進行部を構成する原子又は
分子とのラジカル反応によって生成した揮発性物質を気
化させて除去し且つ回転電極と被加工物とを相対的に変
移させて加工を進行してなる加工方法に用いる回転電極
であって、少なくともプラズマ発生領域に対応する表面
に、中性ラジカルに対する耐食性の高い絶縁体被膜を形
成したことを特徴とする高密度ラジカル反応による高能
率加工方法に用いる回転電極。
1. A rotating electrode is rotated at a high speed while maintaining a machining gap between a rotating electrode disposed in a gas atmosphere containing a reaction gas and an inert gas and a processing portion of a workpiece. A gas flow is formed across the processing gap by entraining gas on the surface of the rotating electrode, and a high-frequency voltage is applied to the rotating electrode to generate plasma in the processing gap, thereby generating neutral radicals based on the reaction gas. Volatile substances generated by the radical reaction between the neutral radicals and the atoms or molecules that make up the processing part of the workpiece are vaporized and removed, and the rotating electrode and the workpiece are relatively displaced to perform the processing. A rotating electrode used for a processing method that is advanced, wherein an insulating film having high corrosion resistance to neutral radicals is formed on at least a surface corresponding to a plasma generation region. Rotating electrode used for high-efficiency processing by high-density radical reaction.
【請求項2】 前記絶縁体被膜が、セラミックス被膜で
ある請求項1記載の高密度ラジカル反応による高能率加
工方法に用いる回転電極。
2. The rotary electrode according to claim 1, wherein said insulator film is a ceramic film.
【請求項3】 前記回転電極の材質がアルミニウムであ
り、前記絶縁体被膜が、アルマイト処理によって形成し
たアルミナ被膜である請求項1記載の高密度ラジカル反
応による高能率加工方法に用いる回転電極。
3. The rotating electrode used in the high-efficiency processing method by high-density radical reaction according to claim 1, wherein the material of the rotating electrode is aluminum, and the insulator film is an alumina film formed by alumite treatment.
【請求項4】 前記絶縁体被膜が、四フッ化エチレン樹
脂被膜である請求項1記載の高密度ラジカル反応による
高能率加工方法に用いる回転電極。
4. The rotary electrode according to claim 1, wherein the insulator film is a tetrafluoroethylene resin film.
JP8177682A 1996-07-08 1996-07-08 Rotary electrode used for high-efficiency processing method by high-density radical reaction Pending JPH1022273A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8177682A JPH1022273A (en) 1996-07-08 1996-07-08 Rotary electrode used for high-efficiency processing method by high-density radical reaction

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8177682A JPH1022273A (en) 1996-07-08 1996-07-08 Rotary electrode used for high-efficiency processing method by high-density radical reaction

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1022273A true JPH1022273A (en) 1998-01-23

Family

ID=16035270

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8177682A Pending JPH1022273A (en) 1996-07-08 1996-07-08 Rotary electrode used for high-efficiency processing method by high-density radical reaction

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH1022273A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3069271B2 (en) High-efficiency processing method and device using high-density radical reaction using rotating electrode
JP4141234B2 (en) Plasma processing equipment
KR970000695B1 (en) Methods and apparatus for confinement of a plasma etch region of precision shaping of surfaces of substances
JP5454467B2 (en) Plasma etching processing apparatus and plasma etching processing method
KR100893956B1 (en) Focus ring for semiconductor treatment and plasma treatment device
JP5390846B2 (en) Plasma etching apparatus and plasma cleaning method
TWI415186B (en) Apparatus for the removal of a fluorinated polymer from a substrate and methods therefor
JPS63174321A (en) Apparatus and method for ion etching and chemical vapor phase deposition
TW201703074A (en) Method for etching magnetic layer
US8715782B2 (en) Surface processing method
JP4962960B2 (en) Semiconductor wafer peripheral processing equipment
JP2004095909A (en) Method and device for plasma treatment
JP4456218B2 (en) Plasma processing equipment
JPH1022273A (en) Rotary electrode used for high-efficiency processing method by high-density radical reaction
JP3597105B2 (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
JP2000164582A (en) Plasma processing system
JP4231362B2 (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
JP4481921B2 (en) Plasma process method and plasma process apparatus
JP2002184756A (en) Plasma processing apparatus
JPH06104098A (en) Microwave plasma treatment device
JP2000150487A (en) Plasma treatment method
JP4865951B2 (en) Plasma etching method
JP2002164329A (en) Plasma treatment apparatus
JPH06112138A (en) Microwave-plasma processing apparatus
JPH0685397B2 (en) Electrode structure for cutting and grooving

Legal Events

Date Code Title Description
RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20031210

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040323

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040521

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050531

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20051004