JP2657850B2 - 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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- B29C59/14—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by plasma treatment
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- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
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- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
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- H05H1/24—Generating plasma
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- B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
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Description
【発明の詳細な説明】 「発明の利用分野」 本発明は大気圧で安定に放電させることが出来、且
つ、低温な放電ブ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、大
気圧雰囲気で基盤を加熱することなくエッチングする方
法に関するものである。
つ、低温な放電ブ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、大
気圧雰囲気で基盤を加熱することなくエッチングする方
法に関するものである。
また、本発明のプラズマ発生装置では円筒内の微小領
域にプラズマを閉じ込めて、微細加工に応用することも
できる。
域にプラズマを閉じ込めて、微細加工に応用することも
できる。
「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）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。
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）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。
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2000〜6000K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）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2000〜6000K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。
そこで、室温での基盤処理、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:Appl.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
の電極は針状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、基
盤の処理は基盤上に於て均等に行われ、微小な領域を選
択的に処理することができないという欠点があった。
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:Appl.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
の電極は針状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、基
盤の処理は基盤上に於て均等に行われ、微小な領域を選
択的に処理することができないという欠点があった。
「本発明の構成」 そこで、本発明で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したものであ
る。
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したものであ
る。
そのため、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ヘリウム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
加して前記ヘリウム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
めた。
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ヘリウム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
加して前記ヘリウム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
めた。
第１図に概念図を示す。中心導体（11）と外側導体
（12）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（15）には
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。
（12）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（15）には
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。
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。
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。
これは中心導体（11）と外側導体（12）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。
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。
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以下、好ま
しくは1mm以下であり、前記絶縁体の比誘電率と厚さの
関係は、厚さ（mm）／比誘電率＝１以下、好ましくは0.
2以下とするのがよい。
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以下、好ま
しくは1mm以下であり、前記絶縁体の比誘電率と厚さの
関係は、厚さ（mm）／比誘電率＝１以下、好ましくは0.
2以下とするのがよい。
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 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ε０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。よって、a,b,cを各々
0.5,0.85,1.25［mm］、同軸円筒の長さを13mmとし、絶
縁体に石英を用いるとすると比誘電率は3.8であるた
め、Ci＝13pFとなり、約12kHz以上の周波数を用いれば
よいこととなる。
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 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ε０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。よって、a,b,cを各々
0.5,0.85,1.25［mm］、同軸円筒の長さを13mmとし、絶
縁体に石英を用いるとすると比誘電率は3.8であるた
め、Ci＝13pFとなり、約12kHz以上の周波数を用いれば
よいこととなる。
放電空間（15）に供給されるヘリウムを主成分とする
ガスはヘリウムが70％以上含まれていることが必要であ
る。放電により供給されるエネルギーは主に多数粒子で
あるヘリウムを電離もしくは励起し、該励起ヘリウム原
子は寿命の長い準安定状態（23S1,21S0）に留まる。こ
の寿命は約0.1msec〜1secと長いものであり、この時間
内に励起ヘリウム原子は数mm移動することができる（流
速が200〜500mm/secとした場合）。また、前記準安定状
態のエネルギーは19.8,20.96eVと高いため、他の添加ガ
スを電離、励起することができる。よって、ヘリウムを
用いると放電領域外に励起ヘリウム原子を運び出し、該
励起ヘリウム原子の高いエネルギーを利用して、放電領
域外で反応を起こすことができる。
ガスはヘリウムが70％以上含まれていることが必要であ
る。放電により供給されるエネルギーは主に多数粒子で
あるヘリウムを電離もしくは励起し、該励起ヘリウム原
子は寿命の長い準安定状態（23S1,21S0）に留まる。こ
の寿命は約0.1msec〜1secと長いものであり、この時間
内に励起ヘリウム原子は数mm移動することができる（流
速が200〜500mm/secとした場合）。また、前記準安定状
態のエネルギーは19.8,20.96eVと高いため、他の添加ガ
スを電離、励起することができる。よって、ヘリウムを
用いると放電領域外に励起ヘリウム原子を運び出し、該
励起ヘリウム原子の高いエネルギーを利用して、放電領
域外で反応を起こすことができる。
添加ガスとしてはNe、Ar、Kr、Xe等の希ガスの他にCF
4、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。Arを添加ガスとした場合はAr濃度を70％以
上にすると放電せず、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、C2H4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
成膜も可能であるが、開放状態での成膜となるため危険
性が高い欠点となる。
4、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。Arを添加ガスとした場合はAr濃度を70％以
上にすると放電せず、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、C2H4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
成膜も可能であるが、開放状態での成膜となるため危険
性が高い欠点となる。
前述のように反応ガスをヘリウムに混合して放電空間
に導入するほかに、準安定励起ヘリウム原子の寿命の長
いことを利用して、ガス流によりヘリウムラジカルを基
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。
に導入するほかに、準安定励起ヘリウム原子の寿命の長
いことを利用して、ガス流によりヘリウムラジカルを基
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。
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。絶縁体内径を0.85mmとした場合70sccmのガス
供給で流速は約500mm/secとなる。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。
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。絶縁体内径を0.85mmとした場合70sccmのガス
供給で流速は約500mm/secとなる。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。
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。
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。
「実施例１」 本実施例では、同軸円筒状の放電領域を形成しヘリウ
ムを導入して交流電界を印加しプラズマを形成したもの
をその寸法等具体的に述べる。
ムを導入して交流電界を印加しプラズマを形成したもの
をその寸法等具体的に述べる。
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（1
3）、外側導体（29）より構成される。本実施例では中
心導体（11）はタングステン、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）（28）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）（26）
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（29）の隙間
は導電性の金属フォイルで埋めた（図示せず）。外観を
第３図にしめす。架台（33）にプラズマ発生装置（32）
が保持されている。下部に放電部（31）が見られる。
（なお、放電している様子を写した写真を参考に添付す
る。） 上記の装置にヘリウムを150sccm供給し、周波数13.56
MHzの高周波電力を70W加えたところ安定な放電が得られ
ることを観測した。なお、中心導体の直径は1mm、絶縁
体外形は2.5mm、絶縁体厚さは0.4mmである。放電は直径
1.7mmの領域で発生していることが分かる。（参考写真
参照） 「実施例２」 本実施例ではエッチングガスとしてCF4をヘリウムに
１〜３％添加し、シリコン及びアルミナをエッチングし
た場合のエッチング効果について述べる。
す。同軸円筒電極は中心導体（11）、円筒状絶縁体（1
3）、外側導体（29）より構成される。本実施例では中
心導体（11）はタングステン、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）（28）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）（26）
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（29）の隙間
は導電性の金属フォイルで埋めた（図示せず）。外観を
第３図にしめす。架台（33）にプラズマ発生装置（32）
が保持されている。下部に放電部（31）が見られる。
（なお、放電している様子を写した写真を参考に添付す
る。） 上記の装置にヘリウムを150sccm供給し、周波数13.56
MHzの高周波電力を70W加えたところ安定な放電が得られ
ることを観測した。なお、中心導体の直径は1mm、絶縁
体外形は2.5mm、絶縁体厚さは0.4mmである。放電は直径
1.7mmの領域で発生していることが分かる。（参考写真
参照） 「実施例２」 本実施例ではエッチングガスとしてCF4をヘリウムに
１〜３％添加し、シリコン及びアルミナをエッチングし
た場合のエッチング効果について述べる。
プラズマ発生装置は「実施例１」と同じものを用い
た。電源周波数は13.56MHzであり、電力は70W、ガスの
総流量は70sccm、放電領域から（円筒絶縁体の端面か
ら）基板までの距離は1mmである。CF4の添加量と反応時
間を変えた場合のエッチング効果を下表に示す。
た。電源周波数は13.56MHzであり、電力は70W、ガスの
総流量は70sccm、放電領域から（円筒絶縁体の端面か
ら）基板までの距離は1mmである。CF4の添加量と反応時
間を変えた場合のエッチング効果を下表に示す。
尚、エッチング効果の評価ランクは以下のように定め
た。
た。
○：表面粗さ測定で効果の見られたもの。
△：表面粗さ測定で効果が若干見られたもの。
×：表面粗さ測定で効果が見られなかったもの。
「比較例」 本比較例ではヘリウムのみでシリコンをエッチングし
た場合のエッチング効果について述べる。
た場合のエッチング効果について述べる。
プラズマ発生装置は「実施例１」と同じものを用い
た。電源周波数は13.56MHzであり、電力は70W、ヘリウ
ムガスの流量は70sccm、放電領域から（円筒絶縁体の端
面から）基板までの距離は1mm若しくは2mmである。
た。電源周波数は13.56MHzであり、電力は70W、ヘリウ
ムガスの流量は70sccm、放電領域から（円筒絶縁体の端
面から）基板までの距離は1mm若しくは2mmである。
上記のように原料ガス中にエッチングガスを含めた場
合は非常に短時間であってもそのエッチング効果がある
ことが分かる。
合は非常に短時間であってもそのエッチング効果がある
ことが分かる。
なお、ヘリウム100％の時とCF4を１％添加した時のプ
ラズマを作用させた場合の処理後シリコン基板表面の表
面粗さ状態の代表的なプロファイルを各々第４図と第５
図に示す。縦軸は表面に垂直な方向の距離を示す。０μ
ｍが本来のシリコン表面のレベルである。第５図ではエ
ッチングされていることが明らかであるが、第４図では
エッチングされていない。０μｍ（本来のシリコン表面
のレベル）より高くなっている部分があるが、EPMA測定
の結果より中心電極材料であるタングステンが堆積して
いると思われる。処理条件を以下に記す。
ラズマを作用させた場合の処理後シリコン基板表面の表
面粗さ状態の代表的なプロファイルを各々第４図と第５
図に示す。縦軸は表面に垂直な方向の距離を示す。０μ
ｍが本来のシリコン表面のレベルである。第５図ではエ
ッチングされていることが明らかであるが、第４図では
エッチングされていない。０μｍ（本来のシリコン表面
のレベル）より高くなっている部分があるが、EPMA測定
の結果より中心電極材料であるタングステンが堆積して
いると思われる。処理条件を以下に記す。
ヘリウム100％の時（第４図） 電源周波数 13.56MHz 投入電力 80W ガス流量 70sccm 反応時間 60分 CF41％添加した時（第５図） 電源周波数 13.56MHz 投入電力 70W ガス流量 70sccm 反応時間 30秒 「効果」 以上述べたように、本発明のプラズマ発生装置を用い
ると、通常の大気雰囲気で安定な放電得られ、が小さな
領域でプラズマを発生させることができる。
ると、通常の大気雰囲気で安定な放電得られ、が小さな
領域でプラズマを発生させることができる。
また、ヘリウムガス中に１％程度のCF4を添加するこ
とによりエッチング作用のあることが確認された。
とによりエッチング作用のあることが確認された。
第１図は本発明のプラズマ発生装置の概略図を示す。 第２図は本発明のプラズマ発生装置の具体例を示す。 第３図は本発明のプラズマ発生装置の外観を示す。 第４図はヘリウム100％時のプラズマを作用させた後の
シリコン基板表面の表面粗さ状態を示す。 第５図はCF4を１％添加した時のプラズマを作用させた
後のシリコン基板表面の表面粗さ状態を示す。
シリコン基板表面の表面粗さ状態を示す。 第５図はCF4を１％添加した時のプラズマを作用させた
後のシリコン基板表面の表面粗さ状態を示す。
Claims (12)
- 【請求項１】中心電極と、 前記中心電極を囲む外側電極と、 前記中心電極と前記外側電極の間に位置して設けられ、
前記中心電極と前記外側電極との間のアーク放電への移
行を妨げる、円筒状絶縁体と、 前記中心電極と前記円筒状絶縁体との間の放電空間を規
定する、前記中心電極、外側電極、円筒状絶縁体を支持
する手段と、 前記中心電極と前記外側電極との間に交流電界を発生さ
せる、前記中心電極と前記外側電極に接続された交流電
源と、 前記放電空間内にガスを供給する気体供給装置と、 よりなることを特徴とするプラズマ発生装置。 - 【請求項２】請求項１において、前記ガスはヘリウムで
あることを特徴とするプラズマ発生装置。 - 【請求項３】請求項１において、前記中心電極と、前記
外側電極と、前記円筒状絶縁体は、同心円状に配置され
ていることを特徴とするプラズマ発生装置。 - 【請求項４】請求項３において、前記円筒状絶縁体と中
心電極との間は5mm以下、好ましくは1mm以下であること
を特徴とするプラズマ発生装置。 - 【請求項５】請求項３において、前記円筒状絶縁体の、
比誘電率と厚さとの関係は、厚さ（mm）／比誘電率＝１
以下、好ましくは0.2以下であることを特徴とするプラ
ズマ発生装置。 - 【請求項６】中心電極と、 前記中心電極を囲む外側電極と、 前記中心電極と前記外側電極の間に位置して設けられ、
前記中心電極と前記外側電極との間のアーク放電への移
行を妨げる、円筒状絶縁体と、 前記中心電極と前記円筒状絶縁体との間であって、開口
を介して大気に開放されている、放電空間を規定する、
前記中心電極、外側電極、円筒状絶縁体を支持する手段
と、 前記中心電極と前記外側電極との間に交流電界を発生さ
せる、前記中心電極と前記外側電極に接続された交流電
源と、 前記放電空間内にガスを供給する気体供給装置と、 を備えたプラズマ発生装置を用いて、 前記ガスを、前記放電空間に導入し、 前記中心電極と前記外側電極との間に、前記放電空間を
介して前記交流電界を発生させることにより、放電を発
生させて、プラズマを供給し、 前記プラズマを前記開口を通して外に出させ、 前記プラズマを用いて被処理体にプラズマ処理を実行す
ること を特徴とするプラズマ処理方法。 - 【請求項７】請求項６において、前記プラズマはグロー
放電もしくはコロナ放電プラズマであることを特徴とす
るプラズマ処理方法。 - 【請求項８】請求項６において、前記ガスはヘリウムを
主体とするものであることを特徴とするプラズマ処理方
法。 - 【請求項９】請求項８において、前記ガスは、粒子数に
おいてヘリウムが70％以上であることを特徴とするプラ
ズマ処理方法。 - 【請求項１０】請求項６において、前記ガスにエッチン
グガスを含ませて、エッチングを行うことを特徴とする
プラズマ処理方法。 - 【請求項１１】請求項10において、エッチングガスは、
ハロゲン系元素を含んでいることを特徴とするプラズマ
処理方法。 - 【請求項１２】請求項11において、前記ハロゲン系元素
はCF4、CCl4、またはNF3であることを特徴とするプラズ
マ処理方法。
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