JP2007095536A - ラジカル発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】各種のラジカルを選択的発生し、それらの濃度を制御できるようにすること。
【解決手段】第１平板１１には多数の第１貫通孔３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、第２平板１２には多数の第２貫通孔３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、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。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、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、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。
【選択図】図１

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。

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。

特開２００４−３５６５５８号公報

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。

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。

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。

本発明は、多数の第１貫通孔を有し、該第１貫通孔にリング状の陽電極を配設した第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、該第２貫通孔にリング状の陰電極を配設し、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、該第３貫通孔にリング状の中性化電極を配置し、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に対して前記陽電極と前記陰電極との間に電圧を印加する第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電圧を印加する第２電圧印加手段とを有することを特徴とするラジカル発生装置である。

また、他の発明は、記第１電圧印加手段は、前記陽電極と接続され、前記第１平面上に配設された配線と、前記陰電極と接続され、前記第２平面上に配設された配線とから成ることを特徴とする請求項１に記載のラジカル発生装置である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明の具体的な実施例に係るラジカル発生装置の構成を示した構成図。 同ラジカル発生装置に用いられている第１平板の構成を示した平面図。 同ラジカル発生装置に用いられている第２平板の構成を示した平面図。 同ラジカル発生装置に用いられている第３平板の構成を示した平面図。

符号の説明

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

Claims (2)

1. 多数の第１貫通孔を有し、該第１貫通孔にリング状の陽電極を配設した第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、該第２貫通孔にリング状の陰電極を配設し、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、該第３貫通孔にリング状の中性化電極を配置し、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に対して前記陽電極と前記陰電極との間に電圧を印加する第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電圧を印加する第２電圧印加手段と
   を有することを特徴とするラジカル発生装置。
2. 前記第１電圧印加手段は、前記陽電極と接続され、前記第１平面上に配設された配線と、前記陰電極と接続され、前記第２平面上に配設された配線とから成ることを特徴とする請求項１に記載のラジカル発生装置。

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