JP4546553B2 - グロー放電掘削装置及びグロー放電掘削方法 - Google Patents
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Description
さらに、本発明は、断続的な給電状態を変更可能にすることで、様々な試料特性に応じた掘削を実現したグロー放電掘削装置及びグロー放電掘削方法を提供することを目的とする。
本発明にあっては、掘削処理室内でグロー放電により試料表面を掘削する装置に対しても、断続的な給電に係る状態を変更可能にすることで、試料の特性を考慮してグロー放電に係る調整を精細に行って掘削処理を行えるようになる。
本発明にあっては、断続的な給電に係る電力値を変更するので、試料に応じた電力値に調整してグロー放電を発生させて試料を掘削できるようになる。特に、複数の異なる特性の材料で試料が構成されている場合には、掘削中に電力値を変更することは、良好な掘削を行う上で好適である。
第2発明にあっては、連続的な給電と断続的な給電とを切り替えることが可能であるので、試料の特性に合わせて最適な掘削を行える。
本発明にあっては、掘削処理室内でグロー放電により試料表面を掘削する装置に対しても、断続的な給電に係る状態を変更可能にすることで、試料の特性を考慮してグロー放電に係る調整を細かく行った上で掘削処理を行える。
本発明にあっては、断続的な給電に係るデューティー比を変更するので、試料特性に応じた最適な掘削処理を行える。
本発明にあっては、断続的な給電に係る電力値を変更するので、試料の特性を考慮した掘削処理を行える。
なお、デューティー比は、掘削対象の試料Sが特に溶解しやすい場合及び破壊しやすい場合、0.5より低い数値に設定することが好ましい。
先ず、図7に示す設定メニュー22等でモード並びに周波数、デューティー比及び掘削時間等の各種パラメータを設定し(S1)、試料Sを図2に示すようにグロー放電管2にセットする(S2)。
第1の実施例では、試料にシリコン基板を用いて掘削を行った。
図17(a)〜(c)の顕微鏡写真は、掘削前のシリコン基板を示し、図17(a)は共焦点レーザー顕微鏡による全体的なシリコン基板を示す画像であり、図17(b)は共焦点レーザー顕微鏡により基板表面を拡大した画像であり、図17(c)は走査型電子顕微鏡により更に拡大した画像である。掘削前のシリコン基板表面の凹凸状況を粗さ計で測定したところ、基板表面上における一つの箇所では水平距離281.43μmに対して0.84μmの高度差があり、他の箇所では水平距離25.31μmに対して0.70μmの高度差があった。
図19(a)(b)の顕微鏡写真は、掘削前のプラスチック材料の表面を示し、図19(a)は走査型電子顕微鏡により材料表面を拡大した画像であり、図19(b)は原子間力顕微鏡により材料表面を更に拡大した画像である。また、図19(c)のグラフは、図19(b)におけるA−B線で結んだ箇所及びC−D線で結んだ箇所に対して粗さ計で測定した高度差を示し、A−B線の箇所では水平距離が26.71μmに対して160.74nmの高度差があり、C−D線の箇所では29.23μmに対して135.14nmの高度差があった。
層構造をなす試料の表面から深さ方向への構造解析を行う上で、給電条件及び掘削時間の変化により、最表層より一層ずつきれいに剥離できるかを検証した。試料としては層構造の半導体を用いて、半導体の断面に表出する各層の深さ方向に対するパターンの認識できる度合を比較検証した。
図24(a)(b)の顕微鏡写真は、掘削前の金属材料(ステンレス鋼)の表面を示し、図24(a)は走査型電子顕微鏡により材料表面を拡大した画像であり、図24(b)は原子間力顕微鏡により材料表面を更に拡大した画像である。また、図24(c)のグラフは、図24(b)におけるA−B線で結んだ箇所及びC−D線で結んだ箇所に対して粗さ計で測定した高度差を示し、A−B線の箇所では水平距離が84.44μmに対して7.44nmの高度差があり、C−D線の箇所では87.11μmに対して10.29nmの高度差があった。
2 グロー放電管
3 発振子
4 電源部
5 マッチングボックス
6 ジェネレータ
7 コンピュータ
12 陽極
12b 円筒部
12c 貫通孔
20 第3オーリング
K 空間
S 試料
Claims (9)
- 電極に対向配置される試料に対して不活性ガスを供給した雰囲気で、該電極及び試料に給電を行って発生させたグロー放電で試料を掘削するグロー放電掘削装置において、
前記電極及び試料が対向する箇所を囲って閉鎖する閉鎖部材と、
該閉鎖部材で閉鎖された空間に不活性ガスを供給するガス供給部と、
高周波電圧を前記試料及び前記電極に印加すべく高周波電力を生成する高周波電力生成部と、
前記高周波電力生成部による一秒間あたりの給電回数を受け付ける手段と、
該手段により受け付けた一秒間あたりの給電回数に基づき、前記高周波電力生成部により生成される高周波電圧を前記試料及び前記電極に断続的に印加することにより、所定の平滑度を満たし、表面分析機器を用いて表面画像を得るための試料表面を形成する断続給電手段と
を備えることを特徴とするグロー放電掘削装置。 - 電極に対向配置される試料に対して不活性ガスを供給した雰囲気で、該電極及び試料に給電を行って発生させたグロー放電で試料を掘削するグロー放電掘削装置において、
前記電極及び試料が対向する箇所を囲って閉鎖する閉鎖部材と、
該閉鎖部材に当接する底板部を有し、該底板部に形成された穴部を閉鎖する試料を内部で保持する試料保持具と、
前記閉鎖部材で閉鎖された空間に不活性ガスを供給するガス供給部と、
高周波電圧を前記試料及び前記電極に印加すべく高周波電力を生成する高周波電力生成部と、
前記高周波電力生成部による一秒間あたりの給電回数を受け付ける手段と、
該手段により受け付けた一秒間あたりの給電回数に基づき、前記高周波電力生成部により生成される高周波電圧を前記試料及び前記電極に断続的に印加する断続給電手段と、
前記試料の前記空間に表出した試料表面を掘削する手段と
を備えることを特徴とするグロー放電掘削装置。 - 給電を連続的に行う連続給電手段と、
該連続給電手段が行う連続的な給電及び前記断続給電手段が行う断続的な給電の切替を行う切替手段と
を備える請求項1または2に記載のグロー放電掘削装置。 - 前記断続給電手段が行う断続的な給電に係る状態を変更する給電状態変更手段を備える請求項1乃至3のいずれか一つに記載のグロー放電掘削装置。
- 前記給電状態変更手段は、断続的な給電に係るデューティー比を変更するようにしてある請求項4に記載のグロー放電掘削装置。
- 前記給電状態変更手段は、断続的な給電に係る電力値を変更するようにしてある請求項4に記載のグロー放電掘削装置。
- 前記一秒間あたりの給電回数を受け付ける手段は、
30Hz〜30000Hzの範囲で一秒間あたりの給電回数を受け付けるよう構成してある
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一つに記載のグロー放電掘削装置。 - 電極に対向配置される試料に対して不活性ガスを供給し、該電極及び試料に給電を行ってグロー放電を発生し、発生したグロー放電で試料を掘削するグロー放電掘削方法において、
前記電極及び試料が対向する箇所を閉鎖部材により囲って閉鎖し、
高周波電力生成部により、高周波電圧を前記試料及び前記電極に印加すべく高周波電力を生成させ、
前記高周波電力生成部による一秒間あたりの給電回数を受け付け、
前記閉鎖部材により閉鎖して形成した空間に不活性ガスを供給した雰囲気で前記受け付けた一秒間あたりの給電回数に基づき、前記高周波電力生成部により生成される高周波電圧を前記試料及び前記電極に断続的に印加し、
前記試料の前記空間に表出した試料表面を掘削し、
所定の平滑度を満たし、表面分析機器を用いて表面画像を得るための試料表面を形成することを特徴とするグロー放電掘削方法。 - 電極に対向配置される試料に対して不活性ガスを供給し、該電極及び試料に給電を行ってグロー放電を発生し、発生したグロー放電で試料を掘削するグロー放電掘削方法において、
前記電極及び試料が対向する箇所を閉鎖部材により囲って閉鎖し、
前記閉鎖部材に当接する底板部を有し、該底板部に形成された穴部を閉鎖する試料を内部で保持する試料保持具により前記試料を保持し、
高周波電力生成部により、高周波電圧を前記試料及び前記電極に印加すべく高周波電力を生成させ、
前記高周波電力生成部による一秒間あたりの給電回数を受け付け、
前記閉鎖部材により閉鎖して形成した空間に不活性ガスを供給した雰囲気で前記受け付けた一秒間あたりの給電回数に基づき、前記高周波電力生成部により生成される高周波電圧を前記試料及び前記電極に断続的に印加し、
前記試料の前記空間に表出した試料表面を掘削することを特徴とするグロー放電掘削方法。
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