JPH0562814B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はプラズマを発生させるのに必要なガス
を導入する電極構造を改良したプラズマ処理装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、相対向するいずれかの電極からガスを当
該電極間に導入するガス導入部として、例えば第
４図に示すようなものがある。ガス導入部２１は
アルミニウムあるいはステンレス鋼等の円板に機
械的に直径0.5mmないし数mmの孔２２を多数あけ
たものである。また、0.3ミクロン程度の気孔径
をもつた焼結石英を用いたものもある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の第４図に示すようなガス導入部２１は、
アルミニウムあるいはステンレス鋼等の円板に機
械的に多数の孔２２をあけていたため、孔２２の
位置精度や孔径の精度等によつて電極間に導入さ
れるガスの量が均一でない場所が生じることによ
り、あるいは孔２２の縁の部分で異常放電が生じ
ることにより場所によつてエツチング速度にむら
が生じてしまうという問題点があつた。また、ス
テンレス鋼をガス導入部２１として用いた場合に
は、ステンレス鋼の成分であるニツケル等がスパ
ツタされて、被加工物を汚染してしまうという問
題点があつた。更に、多孔質の焼結石英をガス導
入部２１として用いた場合には、二酸化ケイ素の
膜をエツチングする際に、当該多孔質の焼結石英
自体もエツチングされてしまうという問題点があ
つた。

更に、焼結石英の場合には、気孔径が90ないし
3000Åであつてかなり小さく、ドライエツチング
などのように、0.5ないし１Kgｆ／cm²の差圧で必
要な流量例えば約300c.c.／minを得ようとすると、
気孔数が多くなつて多孔質体の強度が弱くなると
いう問題がある。また、その製法は、ある程度粒
径の揃つた粉末ガラスを焼結させるものであるた
め、気孔径や気孔数をほしいままにコントロール
できない問題点がある。

また、この多孔質体の厚みは、通常これを３mm
以下程度とすることが望ましい。その理由は、厚
み分だけの誘電体が電極間に挿入されて、プラズ
マ発生のための供給電力に減衰を生じさせてしま
うためである。このため、３mm以下という厚さ
で、直径150ないし220mmの通常の大きさの電極を
覆う石英の多孔質焼結体を作ろうとすると、強度
的にかなりの無理を生ずる。更に言えば、90ない
し3000Åの気孔径しか得られない焼結石英では、
例えばSiO₂膜のエツチングなどを行う場合、エ
ツチング中にガスプラズマの反応で生じた種々の
反応生成物がガス吹き出し口に堆積し、孔がふさ
がれたり、ガス吹き出しに不均一性が生じたりし
て、処理に不均一を生じさせてしまうという問題
点がある。

〔問題点を解決するための手段〕

前記問題点を解決するために、相対向する電極
間にガスを導入するガス導入部２として例えば金
属酸化物を主成分とする多孔質体を電極に配置し
た構成を採用すると共に、電極に取り付けた多孔
質体の内側に導電性の物質を付着させて、電気的
な接続を行つている。

第１図は本発明の原理的構成図を示す。図中、
１はガスを導入するためのガスパイプ、２は金属
酸化物を主成分とする多孔質体からなるガス導入
部、３はガス導入部の内側に付着させた例えばア
ルミニウムのスパツタ膜等の導電性物質、４，６
は放電させてプラズマを発生させるための電極、
５はイオンエツチング処理等行うための被加工
物、７は高周波電源を表す。

第１図において、ガス導入部２はガスパイプ１
を介して流入させたガスを電極３と電極５との間
に導入するためのものであつて、金属酸化物例え
ばアルミナの多孔質体によつて構成されるもので
ある。ガスパイプ１を介して流入したガスはガス
導入部２から電極４と電極６との間に導入され
る。そして、電極４と電極６との間に高周波電源
７からの高周波電力を供給することによつて、導
入したガスをプラズマ化して電極６上に載置した
被加工物５を例えばエツチングしている。

以上説明したように金属酸化物を主成分とする
多孔質体からなるガス導入部２を用いているた
め、ガスを均一に被加工物５に対していわば拡散
する態様で吹き付けることが可能となる。

〔作用〕

第１図に示すように、ガスパイプ１を通して流
入したガスが、本発明に係わるガス導入部２を介
して、被加工物５に対して均一な態様で吹き付け
られている。また、ガスを被加工物５に吹き付け
るガス導入部２として、金属酸化物を主成分とす
る多孔質体を用いているため、ガス導入部２がた
とえプラズマにさらされても、エツチング速度が
場所に応じて不均一になることがない。また、金
属酸化物を主成分とする多孔質体からなるガス導
入部２の内側に導電性物質を付着させて導電性を
持たせているため、安定かつ高密度のプラズマを
発生させることができる。

〔実施例〕

第２図は本発明の１実施例構成の側面図を示
す。図中、８は処理槽、９はガス導入部２と電極
４とを電気的に接続等するための電極リングを表
す。尚、図中１ないし７は第１図に示すものに
夫々対応するものである。

第２図において、ガスパイプ１を介して流入し
たガスは、電極４とガス導入部２との間に形成さ
れた空間に拡がる。そして、金属酸化物を主成分
とする多孔質体からなるガス導入部２を通過した
ガスが、いわば拡散する態様で均一性良好に電極
６上に載置した被加工物５に吹き付けられる。該
状態で電極４と電極６との間に高周波電源７のよ
つて発生された高周波電力を供給すると、プラズ
マが電極間に発生し、被加工物５をエツチング処
理等することができる。

この際、ガス導入部２として金属酸化物を主成
分とする多孔質板を用いることが、いずれの被加
工物５の場所に対しても均一なガス量を常時吹き
付けるのに有効である。特に高速エツチングを行
うのに必要な高いプラズマ電位を得るために、電
極４と電極６との間の電極間距離を小さくし、か
つ被加工物５のいずれかの場所に対してもガスを
均一に吹き付けるために、ガス導入部として従来
の第４図に示すようなシヤワー形構造が考えられ
てきた。しかし、機械的に穿孔したり、あるいは
レーザー光を用いて穿孔したりしたのでは、孔径
を小さくしても孔径の不均一が、プラズマ処理の
不均一を生じさせ、時には局部的に強い放電を生
じさせてしまつたりしていた。これに比し、本発
明に係わる多孔質体のガス導入部２を用いること
により、ガスを拡散させる態様で、被加工物５の
いずれの場所に対しても均一に吹き付け、均一な
プラズマを発生させることができると共に、これ
が多孔質板であるために従来のように孔をあけた
場合に生じていたエツジ部分がなく局部的な強放
電が生じない。

また、電極４と電極６との間の電極間距離を小
さくした場合、一般に電極６上の被加工物５のイ
ンピーダンスが放電中のプラズマのインピーダン
スに比して高いため、処理槽８内の絶縁されてい
ない金属面にプラズマが接触すると、そこに短絡
電流が生じ易くなる。そして、この短絡電流によ
つて被加工物５が破壊（ダメージ）されると共
に、エツチングの場合にはエツチング速度が低下
したり、あるいはエツチングが場所によつて不均
一となる。特に従来のように、ガス導入部２の表
面にアルマイト処理を施したアルミニウム製のガ
ス導入部を用いた場合には、局所的な強放電によ
り、ガス導入部の穿孔した部分の被膜がエツチン
グ処理と共に侵食されて金属面が露出される。こ
のため短絡電流が流れ、被加工物５にダメージを
与えると共に、エツチング処理速度が低下し、耐
久性、信頼性に問題が生じてしまつていた。これ
に比し、本発明に係わる金属酸化物を主成分とす
る多孔質体を用いたガス導入部２は、多孔質体で
あるために強放電が生じず、ひいてはプラズマに
侵食されない。また、電極４の一部を覆つて金属
の露出を防ぐことができるので、金属が露出した
ことによる短絡電流の発生を防止し、前記障害を
取り除くことができる。

本発明の多孔質体に使用する金属酸化物として
は、アルミナが特にすぐれている。アルミナの多
孔質体には例えば次の製法がある。即ち、泥奨ア
ルミナを所定の気孔径に調整した発泡樹脂体に流
し込み、それを焼成してアルミナの多孔質体とす
るものである。発泡樹脂の気孔径を調整すること
で、多孔質体の気孔径をかなり大径の0.5ないし
数10ミクロンの範囲で制御でき、均一性を良くす
ることも、部分的に気孔径を変化させることもで
きる。また、かなりの緻密質体を作ることも、同
一工程、同一成分で、しかも連続体として製造す
ることが可能である。焼結石英と比較して、強度
的にもすぐれ、２mm厚さの多孔質体でも充分な実
用強度をもつている。

尚、上記のような大きい気孔径では、反応生成
物によつて孔のふさがれる心配はなくなる。ま
た、アルミナは石英と比較するとき、耐蝕性にす
ぐれ、例えばSiO₂をエツチングするときに用い
られるCF₄，CHF₃等の弗素系ガスのプラズマに
も良く耐え、均一なエツチングが可能である。

更に本発明は、金属酸化物を主成分とする多孔
質体からなるガス導入部２の内面に直接に導電性
物質３を付着させているため、この部分を電極と
電気的に接触させることで、これを新たに電極と
することができる。誘電体の挿入による印加電力
の減衰を小にし、表面をアルマイト処理したアル
ミニウム電極（シヤワーヘツド式）の場合と比較
しても、エツチング速度の低下を例えば５％以下
に抑制することができる。従来の方式では、電力
の減衰のために、40ないし45％のエツチング速度
の低下があつた。

尚、多孔質体に付加される導電性膜は、必要な
付着強度を得るために、スパツタリング等の方法
で例えば１ミクロン以上の厚さに施されるもので
ある。この導電性膜が付着されるときは、例えば
高速エツチングを行うために電極４と電極６との
間の電極間距離を小さくしても導電性物質を付着
させない場合に比し、プラズマを格段に安定に発
生させることができると共に、電極間距離を一層
小さくしてプラズマ密度を高くし、エツチング速
度を高めることができる。

第３図は本発明に係わるガス導入部２の各種実
施態様の要部平面図および側面断面図を示す。図
中１０は比較的に通気率の高い多孔質体、１１は
比較的に通気率の低い多孔質体、１２は普通の多
孔質体、１３は緻密な多孔質体、１４，１５は多
孔質体、１６，１７は緻密質体を表す。

第３図ａに示すようにガス導入部２を構造する
中央部分の多孔質体１１として通気率の低いもの
を用いることにより、被加工物５に対して均一な
ガスを吹きつけることができる。即ち、第２図に
示す処理槽８の内部は、大気圧よりも低くしてあ
るため、ガスパイプ１を介して電極４とガス導入
部２との間に流入したガスの圧力は、ガス導入部
２の中央付近で大きく、縁付近で小さくなる傾向
がある。従つて、ガス導入部２の中央付近から縁
付近まで全て通気率を同一にしたのでは、被加工
物５に吹き付けられるガスの量が中央付近では多
く、縁付近に近づくに従つてガスの量が少なくな
つてしまう。このため、ガス導入部２の中央付近
のガスの通気率を小さくするように、第３図ａで
は通気率の低い多孔質体１１を中央付近に用い、
第３図ｂでは緻密な多孔質体１３を中央付近に用
い、第３図ｃでは緻密質体１６を用いて中央付近
の裏面を覆い、および第３図ｄでは緻密質体１７
で中央付近を置き換えている。以上説明した通気
率の低い多孔質体１１、緻密な多孔質体１３、緻
密質体１６および緻密質体１７は夫々プラズマ処
理に対して悪影響を与えない材質のものである必
要があるが、一般に製作の便宜上から、他の多孔
質体と同一成分のものが都合がよい。尚、ガス導
入部２の中央付近から縁付近に近づくに従つて生
ずる被加工物５に吹き付けられるガスの量の変化
は、処理槽８を排気する排気特性、電極４と電極
６との間の距離、ガスパイプ１の口径等によつて
決定されるものであり、本発明の実施態様は、そ
れに対応して選定されるものである。

〔発明の効果〕

以上説明した如く、本発明によれば、相対向す
る電極間にガスを導入するガス導入部２として、
金属酸化物を主成分とする多孔質体を電極に取り
付けた構成を採用しているため、被加工物５に対
してガスを均一に吹き付けることができると共
に、プラズマによつてガス導入部２がエツチング
されることが少ないために被加工物５を汚染する
ことがない。更に、金属酸化物を主成分とする多
孔質体によつて構成されるガス導入部２の内面に
導電性物質３を付着させることにより、安定かつ
高密度のプラズマを発生させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理的構成の側面図、第２図
は本発明の１実施例構成の側面図、第３図は本発
明の要部構成の平面図および側面断面図、第４図
は従来のプラズマ処理装置の構成の平面図を示
す。 図中、１はガスパイプ、２はガス導入部、３は
導電性物質、４，６は電極、５が被加工物、７は
高周波電源を表す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 相対向する電極間に当該電極面から噴射され
   たガスを導入し、電極間に高周波電力を供給して
   プラズマを発生させることにより、電極上に配置
   した被加工物を処理するプラズマ処理装置におい
   て、 相対向する電極間にガスを導入するために当該
   相対向する電極のいずれかの対応面に配置する、
   ガスの通気率を他の部分と変えると共に、他の電
   極に面していない内側を導電性にして電極に電気
   的に接続した多孔質体のガス導入部２を設け、 この多孔質体のガス導入部２を通して噴射され
   たガスによつて均一なプラズマを発生させて被加
   工物を処理するように構成したことを特徴とする
   プラズマ処理装置。 ２ 上記ガスの通気率を他の部分と変えるとし
   て、一部分を通気率の異なる多孔質体で置き換え
   るか、あるいは一部分を多孔質体で被うように構
   成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のプラズマ処理装置。