JPS641959Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案はプラズマ処理装置の改良に関する。

従来の技術 従来のこの種プラズマ処理装置は高周波（Ra
−dio Frequency以下RFという）電源用として
設計されているため基板電極はアース電位構造と
なつていた。

考案が解決しようとする問題点 高周波電源を用いた装置では、インピータンス
整合のためのいわゆるマツチングボツクスを必要
とし、また電磁波の外部への漏洩を防止する手段
をも必要としていた。更に従来のプラズマ処理装
置では、表面処理の行なわれる被加工物としての
基板を大きくできる構成は存在しなかつた。即
ち、第４図に示す如く、交流電力が供給される対
向した一対の電極２０，３０間において、その電
極からずれた位置に回転軸５０を有する円板４０
を、その円板が電極２０，３０に平行となるよう
に設け、この円板にプラズマ処理すべき基板がと
りつけられていた。このような装置では大きいプ
ラズマ処理面積を得るためには装置を極めて大き
くする必要があるとともに、円板４０は回転する
ので、基板Ａのプラズマ処理すべき表面は、常時
は両電極２０，３０間に存在することができず、
処理速度が低いという問題があつた。本考案は上
記問題点を解決し、RF電源、AF電源の何れの場
合にもプラズマ処理ができる多目的機能を備え、
しかも装置を小型化し、速やかに均一なプラズマ
処理を可能とした装置を提供することを目的とす
る。

問題点を解決するための手段 上記目的を達成するため本考案の構成は次の通
りとする。即ち、アースされた槽本体が上端を蓋
で密封され、内部に原料ガスが導入可能とされた
真空槽と、前記蓋に絶縁体を介して直立固着され
た筒状の軸受部と、前記真空槽内に間隔をあけ、
対向配置された上下一対の平行平板電極と、前記
一対の電極が対向する領域内にこれら電極と平行
に配置され、被加工基板が取付けられる円板と、
前記円板に基端部が固定され、前記上部電極を絶
縁状態で挿通して末端部に接続端子を備え、前記
軸受部に回転可能に支持された回転軸と、前記回
転軸において、前記円板の反対側に配置された回
転軸駆動装置とを含み、前記上下両電極および円
板は互いに絶縁され、これら下部電極と円板また
は上部電極間に高周波または可聴周波数電源を接
続可能なようにしたプラズマ処理装置であつて、 前記軸受部は、内部に上下方向へ間隔を存して
２つの円周溝が設けられ、 前記円板には外周部分を残して内部に円板状空
所が設けられ、該空所内には、該円板の外円周壁
との間に流路を残して円形仕切板が設けられて上
下に流路が形成され、 前記回転軸は内部に下端から上部まで流路が設
けられ、該流路に臨み、かつ、前記軸受部の上お
よび下円周溝に各々臨んで半径方向に上および下
通孔が貫設され、前記流路内には内外２つの流路
が形成されるように、内筒が内蔵され、その下端
を前記仕切板の中央に貫通固定させ上端を前記上
下通孔間に固定させ、これら内外流路はそれぞれ
上通孔、下通孔に連通され、 前記軸受部外周には前記上下円周溝に連通する
管継手が接続されたことである。

作 用 真空槽内で対向して配置される一対の電極間に
おいて、その対向する領域内に配置された円板に
被加工基板がとりつけられ、円板の中心軸線まわ
りに回転されるとともに槽内部に原料ガスを充分
に行きわたらせたのち、前記両電極にAF電力ま
たはRF電力を付加させ、円板にはアース電位、
またはバイアス電位に印加させるか或いはフロー
テイング状態に保ちながらグロー放電を発生させ
る。これにより、前記被加工基板の表面に一様に
薄膜が堆積される。

実施例 以下本考案を図面に示す実施例にもとづいて説
明する。

本考案は図示の如く真空槽１０内に間隔をあけ
て対向配置される一対の上部電極２０、下部電極
３０と、該一対の電極が対向する領域内に配置さ
れ、これら電極と平行で、かつ、被加工基板Ａが
取付可能とされた円板４０と、該円板に基端部を
固定され、上部電極を絶縁状態で挿通して末端部
に接続端子５２を備え、前記軸受部１３に回転可
能に支持された回転軸５０と、前記回転軸５０に
おいて、前記円板４０の反対側に配置された回転
軸駆動装置６０とを含む。

しかして、前記真空槽１０は槽本体１１が蝶番
１２ａによつて開閉自在な蓋１２でパツキング１
２ｂなどを介して密封され、該槽内には下部に設
けられたガス導管１５を経て原料ガス（例えば有
機モノマーガスまたは希ガス）が導入される。

また、前記蓋１２には商品名テフロンなどの絶
縁体１４ａ，１４ｂを介して軸受部１３が固着さ
れる。該軸受部１３には後記水冷機構のための入
口管継手１３ａおよび出口管継手１３ｂが設けら
れているほか、内部に上下方向へ間隔を存して設
けられた２個の円周溝１９ａ，１９ｂと、これら
入口管継手１３ａと上円周溝１９ａとを接続して
半径方向に貫設された上側管路１８ａおよび、出
口管継手１３ｂと下円周溝１９ｂとを接続して半
径方向に貫設された下側管路１８ｂを備えてい
る。

上部電極２０はマグネトロン電極を形成し、４
個のセラミツク製絶縁碍子２８によつて蓋１２に
下向きに取付けられる。

下部電極３０は単一体のマグネトロン電極で構
成され、図示省略の手段により槽本体１１と絶縁
され、槽内下部に上向きに取付けられる。

円板４０はステンレス鋼からなり、外円周部分
を残して内部に円板状空所が設けられ、該空所内
には、該円板の外円周壁との間に流路を残してス
テンレス鋼薄板からなる円形の仕切板４１が設け
られて、該仕切板の上下に流路４２ａ，４２ｂを
形成し、前記入口管継手１３ａおよび出口管継手
１３ｂに接続される水冷機構５１の流路が形成さ
れている。円板４０の下面には被加工基板Ａが取
付けられる。水冷機構５１は被加工基板Ａを熱媒
循環加熱する必要があるときには、これら流路に
熱物質を流通させることにより加熱機構とするこ
とができる。

前記軸受部１３には、軸受１６を介し２重管状
の回転軸５０が回転可能に支持される。

回転軸５０は内部に下端から上部まで流路５１
が設けられ、該流路に臨み、かつ前記軸受部１３
の上および下円周溝１９ａ，１９ｂに各々臨んで
半径方向に上および下通孔５１ｃ，５１ｄが貫設
される。また前記流路５１は管状の内筒５３を介
して中央の導水路５１ａとその周囲の排水路５１
ｂとに仕切られる。該内筒５３はその下端を前記
仕切板４１の中央に貫通固定され、上端を上下通
孔５１ｃ，５１ｄ間の軸外筒５４に固定されて水
密とされる。そして前記導水路５１ａは前記上通
孔５１ｃ、上円周溝１９ａ、上側管路１８ａを経
て前記入口管継手１３ａに、また、前記排水路５
１ｂは下通孔５１ｄ、下円周溝１９ｂ、下側管路
１８ｂを経て前記出口管継手１３ｂにそれぞれ接
続される。導水路５１ａと排水路５１ｂとは前記
円板４０の内部で仕切板４１の外周に残された流
路により接続され、水冷（加熱）機構５１を形成
する。回転軸５０の末端部には接続端子５２が接
続される。接続端子５２にはアース電位あるいは
バイアス電位が接続印加可能となつており、回転
軸５０が回転接触する構造となつている。

駆動装置６０はモータ６１より減速ギヤヘツド
６２を経て主動スプロケツトホイル６３を回転さ
せ、チエン６５を介して従動スプロケツトホイル
６４を回転させるが、この従動スプロケツトホイ
ル６４は例えばジユラコンなどからなり、回転軸
５０に対し電気的に絶縁されている。即ち、回転
軸５０は駆動装置に対して絶縁状態に保持されて
いることになる。

上記上下両電極２０，３０には第２，３図に示
す如く13.56MHzの高周波または１〜数百ＫHzの
可聴周波数電力が供給可能とされ、円板４０に
は、接続端子５２を介してアース電位またはバイ
アス電位が印加されるか或いはフローテイング状
態に保たれるよう設定されている。

なお、第１図に示す１７は槽１０内に発生する
プラズマの影響により、槽外へノイズが放散する
のを防ぐため、常時槽本体１１の周囲に装設され
た防護網であり、接地されている。

以上において、RF電位、AF電位を印加して各
電極間にグロー放電を発生させることにより、槽
内の原料ガスを分解して被処理基板Ａの表面に薄
膜を堆積させるが、各作動態様は次による。

(1) RF放電の場合 下部電極３０をRF電極とし、回転軸末端部
の接続端子５２にアース線を接続してグロー放
電を起こさせる。このとき、円板４０は基板電
極となる（第２図）。上部電極２０はフローテ
イング状態を保つ。

(2) AF放電の場合 (イ) 下部電極３０と円板４０とをAF電極とし、
両電極ともアースよりフローテイングされて
いる。円板４０は基板電極となり上部電極２
０はフローテイングされている（第３図ａ）。

(ロ) 下部電極３０をAF電極とし、接続端子５
２をアースに接続して円板４０を基板電極
（アース電位）とする。上部電極２０はフロ
ーテイングされている（第３図ｂ）。

(ハ) 下部電極３０および上部電極２０にAF電
力を接続し、これら両電極ともアースよりフ
ローテイングされている。このとき円板４０
はアースよりフローテイングされ、フローテ
イング基板となる（第３図ｃ）。

(ニ) 下部電極３０および上部電極２０にAF電
力を接続し、円板４０には例えば200V以下
直流バイアス電位が任意方向に向けて接続さ
れる。そして円板４０はバイアス電位基板と
なる（第３図ｄ）。

しかして、本考案によると、被処理基板Ａが取
りつけられる円板４０は前記上下一対の電極２
０，３０と同一領域を占有する大きさに設定され
るので、該円板相当径の被加工基板の処理が可能
である。

円板４０はこれら電極２０，３０とは電気的に
絶縁され、内部を冷水または熱媒循環加熱が可能
な構造となり、所望によりアース電位、AF電位、
バイアス電位が接続印加されて回転駆動されるの
で、被加工基板Ａへの成膜分布が均一化されると
ともに速かなプラスマ処理が可能である。

上部電極２０、下部電極３０は真空槽１０に対
して絶縁され、蓋１２と軸受部１３との間にはテ
フロン絶縁物１４ａ，１４ｂが、また、円板４０
と一体の回転軸５０と駆動装置６０との間には絶
縁体たるスプロケツトホイル６４が介在し、更
に、槽本体１１の外周にはアースされた網体１７
が設けられるので、各電極間に発生するプラズマ
が槽外からの影響を受けたり、また、ノイズが槽
外機器等に影響を及ぼすことは全くない。

本考案の一実施例における実験結果は次の通り
である。即ち、第５図に示される主要部の寸法を
持つ装置において、真空度10^-1Torrで、100℃の
温湯をQ₁＝5l／min供給すると、円板４０の温度
がH₁＝10分でT₁＝30℃からT₂＝90℃まで上つ
た。また、20℃の冷却水をQ₂＝5l／min供給する
と、円板４０の温度がH₂＝15分でT₁＝90℃から
T₂＝25℃まで下がつた。

考案の効果 本考案は以上の如く、アースされた槽本体が上
端を蓋で密封され、内部に原料ガスが導入可能と
された真空槽と、前記蓋に絶縁体を介して直立固
着された筒状の軸受部と、前記真空槽内に間隔を
あけ、対向配置された上下一対の平行平板電極
と、前記一対の電極が対向する領域内にこれら電
極と平行に配置され、被加工基板が取付けられる
円板と、前記円板に基端部が固定され、前記上部
電極を絶縁状態で挿通して末端部に接続端子を備
え、前記軸受部に回転可能に支持された回転軸
と、前記回転軸において、前記円板の反対側に配
置された回転軸駆動装置とを含み、前記上下両電
極および円板は互いに絶縁され、これら下部電極
と円板または上部電極間に高周波または可聴周波
数電源を接続可能なようにしたプラズマ処理装置
であつて、 前記軸受部は、内部に上下方向へ間隔を存して
２つの円周溝が設けられ、 前記円板には外周部分を残して内部に円板状空
所が設けられ、該空所内には、該円板の外円周壁
との間に流路を残して円形仕切板が設けられて上
下に流路が形成され、 前記回転軸は内部に下端から上部まで流路が設
けられ、該流路に臨み、かつ、前記軸受部の上お
よび下円周溝に各々臨んで半径方向に上および下
通孔が貫設され、前記流路内には内外２つの流路
が形成されるように、内筒が内蔵され、その下端
を前記仕切板の中央に貫通固定させ上端を前記上
下通孔間に固定させ、これら内外流路はそれぞれ
上通孔、下通孔に連通され、 前記軸受部外周には前記上下円周溝に連通する
管継手が接続されたことを特徴とするプラズマ処
理装置である。従つて、装置は小型化され、大面
積基板に速やかに均一なプラズマ処理を行なうこ
とが可能であり、回転軸の末端部に設けられた接
続端子に接続する配線のみを変更するだけで同一
装置でRF放電、AF放電によるプラズマ処理が可
能となり、基板電極をアース電位、フローテイン
グ電位またはバイアス電位にした場合の比較処理
も可能となるなど多目的の処理にも利用できる。
また、本考案によると、被処理基板に対し速やか
に、かつ確実な冷却または加熱が行われるので、
更にプラズマ処理が高度化され、高品質な製品が
得られることとなつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す断面図、第２
図および第３図ａ，ｂ，ｃ，ｄは夫々処理時の結
線図、第４図は従来技術を示す縦断面図、第５図
は本考案の一実施例の大きさを示す断面図であ
る。 Ａ……基板、１０……真空槽、１１……槽本
体、１３……軸受部、１５……原料ガス導管、２
０……上部電極、３０……下部電極、４０……円
板、５０……回転軸、５１……水冷（加熱）機
構、６０……駆動装置、６１……モータ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 アースされた槽本体が上端を蓋で密封され、内
   部に原料ガスが導入可能とされた真空槽と、前記
   蓋に絶縁体を介して直立固着された筒状の軸受部
   と、前記真空槽内に間隔をあけ、対向配置された
   上下一対の平行平板電極と、前記一対の電極が対
   向する領域内にこれら電極と平行に配置され、被
   加工基板が取付けられる円板と、前記円板に基端
   部が固定され、前記上部電極を絶縁状態で挿通し
   て末端部に接続端子を備え、前記軸受部に回転可
   能に支持された回転軸と、前記回転軸において、
   前記円板の反対側に配置された回転軸駆動装置と
   を含み、前記上下両電極および円板は互いに絶縁
   され、これら下部電極と円板または上部電極間に
   高周波または可聴周波数電源を接続可能なように
   したプラズマ処理装置であつて、 前記軸受部は、内部に上下方向へ間隔を存して
   ２つの円周溝が設けられ、 前記円板には外周部分を残して内部に円板状空
   所が設けられ、該空所内には、該円板の外円周壁
   との間に流路を残して円形仕切板が設けられて上
   下に流路が形成され、 前記回転軸は内部に下端から上部まで流路が設
   けられ、該流路に臨み、かつ、前記軸受部の上お
   よび下円周溝に各々臨んで半径方向に上および下
   通孔が貫設され、前記流路内には内外２つの流路
   が形成されるように、内筒が内蔵され、その下端
   を前記仕切板の中央に貫通固定させ上端を前記上
   下通孔間に固定させ、これら内外流路はそれぞれ
   上通孔、下通孔に連通され、 前記軸受部外周には前記上下円周溝に連通する
   管継手が接続されたことを特徴とするプラズマ処
   理装置。