JP2933508B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents
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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
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
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Description
る。
ナ等のセラミック材を溶射することにより金属表面をコ
ーティングしてなる電極を高周波電極として用いたもの
が知られている。
成膜を行った場合、成膜した膜の特性には限界があっ
た。例えば絶縁膜については絶縁耐圧としては8MV/
cmが限界であった。
細な孔が形成されることが多いが、溶射ではこの微細な
孔の内面までコーティングすることは困難である。従っ
て、この孔の内面がプラズマによりアタックされ成膜雰
囲気の汚染の原因となっていた。
を有する膜の形成が可能なプラズマ処理装置を提供する
ことを目的とする。
れていてもその孔の表面も十分にセラミックで覆われて
おり、成膜雰囲気を汚染することのないプラズマ処理装
置を提供することを目的とする。
プラズマ発生用ガスを通気させるガス噴出用の孔を複数
形成してなる金属からなる高周波電極板が、プラズマに
曝される全表面にセラミック材を形成してなるプラズマ
処理装置に存在する。
て、前記セラミック材は焼結セラミック材であることを
特徴とするプラズマ処理装置に存在する。
て、前記セラミック材はアルミナ又は酸化ジルコニウム
であることを特徴とするプラズマ処理装置に存在する。
て、前記金属はタングステン又はモリブデンであること
を特徴とするプラズマ処理装置に存在する。
をなすに際して得た知見などとともに説明する。
その他の各種膜の成膜が行われるが、優れた特性(例え
ば、絶縁膜の場合は高い絶縁耐圧、半導体膜の場合は高
い易動度)を達成するために、原料ガスの不純物濃度を
ppbレベルにまで制御し、また、プラズマ処理装置の
成膜室の内壁はその表面からのガス放出量の少ない材料
(例えばクロム酸化物をよりなる酸化不動態膜を表面に
有するステンレス鋼)により構成し、不純物濃度を極力
低減せしめている。
ているにもかかわらず、従来のプラズマ処理装置では優
れた特性の膜の成膜を行うことができなかった。
結果、高周波電極からのガス放出が大きな原因となって
いることを見いだした。そして、より重要なことは、1
0-6Torr・L/secを境として急激に特性の向上
が認められることを知見したことである。すなわち、1
0-6Torr・L/secには臨界的意義が認められ、
10-6Torr・L/sec以下とすることにより優れ
た特性を有する膜を成膜することができる。
ガス放出量がより一層少なくなり好ましい。
境として効果(例えば絶縁耐圧)は飽和する。従って、
経済的観点から5×10-8Torr・L/secを下限
とする。
属を被覆するセラミック材としては、焼結セラミックが
従来の溶射セラミックよりはるかにガス放出量が少ない
ことを見いだした。
結セラミック材としたため、高周波電極からの放出ガス
量を従来よりも著しく低減させることができ、特性の良
好な膜の成膜が可能となった。
出ガス量が著しく少ない理由は明確ではない。ただ、次
のように推定される。すなわち、従来の溶射セラミック
の表面を子細に観察するとその表面には空房が存在し、
その空房が不純物ガスの溜まり場となり、放出ガス源に
なると考えられる。それに対し、焼結セラミックの表面
にはそのような空房は存在せず、そのため放出ガス量が
溶射セラミックより少ないものと考えられる。
れたセラミックであるが、焼結方法としては、例えば、
HP法(加圧焼結法)、SPS法(放電プラズマ焼結
法)、HIP法(等方加圧圧縮焼結法)があげられる。
HP法では10-7Torr・L/secのレベル、SP
S法では10-8Torr・L/secのレベル、HIP
法では10-9Torr・L/secのレベルの放出ガス
量が達成可能である。
種類は特に限定されないが、アルミナ、酸化ジルコニウ
ム(またはジルコニア)が特に好ましい。アルミナ、酸
化ジルコニウムは、耐食性、耐プラズマ特性に優れてい
るため電極からの不純物の混入が他のセラミックに比べ
少なく、より優れた特性を有する膜の成膜が可能とな
る。
用いられている。しかるに、焼結セラミックの焼結は高
圧・高温下において行われるため、ハステロイを用いる
とクラックの発生をともなうことが多いことが判明し
た。タングステン、タンタル又はモリブデンを用いた場
合にはかかるクラックの発生を有効に防止することがで
きるため好ましい。
微細な孔の内面をセラミックでコーティングすることは
困難であることは前述した通りである。
ラミックは、ガス噴射用の微細な孔を有する高周波電極
に対して特に有効である。
の微細な孔に対応する位置)に、設計上決定された微細
な孔の径(a)よりも大きめの孔(a+α)を開けてお
き、焼結後、レーザなどにより、所定の位置に(a)の
大きさで微細な孔をあければよい。これにより、微細な
孔であってもその内面には(α/2)の厚さの焼結セラ
ミックを形成することができる。ここでαの大きさには
限定されないので希望する厚さの焼結セラミックを微細
な孔の内面に形成することができる。
を用意した。この金属板1の表面粗さはRa30nmと
した。
を形成した(図1(a))。
にアルミナ(Al2O3)粉末3とともに配置した。粉末
3は、平均粒径100μm、純度99.9%のものを用
いた。
り高圧・高温において焼結を行った。圧力は30MP
a、温度は1500℃とし、焼結時間は2時間とした。
から電極を取り出し、パンチングにより形成した孔の間
にガス噴射用の孔(0.3mm径)4をレーザにより開
けるとともに高周波電力印加用の穴10もレーザで開け
た。
作製し、この高周波電極についてガス放出特性を調べた
ところ、約10-6〜5×10-7Torr・L/secで
あった。
装置を作製した。プラズマ処理装置の成膜室の内壁はク
ロム酸化物からなる不動態膜を表面に有するステンレス
鋼により構成し、その内壁からの放出ガス量は10-8〜
10-7Torr・L/secとした。このプラズマ処理
装置を用いて窒化シリコン膜をプラズマCVD法により
形成した。なお、その際、原料ガス中における不純物濃
度は数ppb以下にし、成膜前には窒素ガスを用いて回
分パージを行った。
したところ、絶縁耐圧は8.0〜9.0MV/cmであ
った。
施例1と同様とした。
orr・L/secであった。また、絶縁耐圧は9.0
〜9.5MV/cmであった。
施例1と同様とした。
orr・L/secであった。また、絶縁耐圧は9.5
〜10.0MV/cmであった。
た絶縁耐圧の結果をまとめて示す。図2から明かなよう
に、絶縁耐圧は、10-6Torr・L/secを境とし
て急激に向上している。また、5×10-8Torr・L
/secを境として絶縁耐圧は飽和している。
様の条件でHP法により作製した。この高周波電極は、
凹状のセラミック体5に金属体6を嵌合あるいは接着し
たものである。
した後、このセラミックとモリブデン(Mo)金属板と
を接着剤セラセットSN(商標)を用いて接着した。
rr・L/secであった。また、絶縁耐圧は8.0〜
9.0MV/cmであった。
した。セラミックはHP法により作製し、金属はタング
ステンを用いた。電極の作製手順は、実施例1と同じと
した。
ク7と金属8の熱膨張の差を下げるために金属板の孔を
色々な形状に加工することができる。また、図3(d)
に示すように金属糸で網タイプ9のものを作製し、金属
板を代用することもできる。
耐圧が8.0MV/cm以上)を有する膜の成膜が可能
となる。
らのガス放出量を従来よりも著しく低減せしめることが
可能となり、特性の良好な膜の成膜が可能となた。
く、より優れた特性を有する膜の成膜が可能となる。
とができる。
つ確実にコーティングされた高周波電極を有しており、
特にCVD装置等に有効に適用できる。
ある。
Claims (4)
- 【請求項1】 プラズマ発生用ガスを通気させるガス噴
出用の孔を複数形成してなる金属からなる高周波電極板
が、プラズマに曝される全表面にセラミック材を形成し
てなるプラズマ処理装置。 - 【請求項2】 前記セラミック材は焼結セラミック材で
あることを特徴とする請求項1記載のプラズマ処理装
置。 - 【請求項3】 前記セラミック材はアルミナ又は酸化ジ
ルコニウムであることを特徴とする請求項1記載のプラ
ズマ処理装置。 - 【請求項4】 前記金属はタングステン又はモリブデン
であることを特徴とする請求項1記載のプラズマ処理装
置。
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-
2009
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