JPH0689462B2 - 表面処理方法 - Google Patents

表面処理方法

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JPH0689462B2 JP60278838A JP27883885A JPH0689462B2 JP H0689462 B2 JPH0689462 B2 JP H0689462B2 JP 60278838 A JP60278838 A JP 60278838A JP 27883885 A JP27883885 A JP 27883885A JP H0689462 B2 JPH0689462 B2 JP H0689462B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は基板のパルス化された高周波プラズマによる処
理に関し、特にかかる処理に使用される反応容器に関す
る。
従来の技術及びその問題点 プラズマ処理、特に低温グロー放電プラズマ処理は基板
材料の表面処理において非常に有望な処理方法である。
高エネルギー放射源の使用により、この処理では基板表
面における物理的及び化学的変化の双方が促進され、こ
のためこの方法は表面のエッチング,ラフニング,グラ
フティング及び被覆に使用することができる。一回の処
理の間にかかる過程の一以上を含ませることが可能で、
この結果単にガスの組成を変化させることで基板の表面
エッチング,架橋,あるいは多層堆積などを順次実行す
ることが可能である。かかる過程は異なった堆積層間の
可能な最大限の付着力と両立性を保証するものであり、
また界面の急変により生じる光の内部反射など他の問題
の回避をも可能とする。
プラズマ処理法は高強度の高周波パルス技術を導入する
ことで大きく進歩した。かかる過程は出願人による英国
特許出願第2105729A号の公開明細書中に開示されてい
る。これは熱に敏感な基板材料の表面処理に係り、基板
表面を平均パワーは小さいが少なくとも1リットル当り
数キロワット、典型的には100W/cm3のパワー密度を生じ
る高強度と高周波プラズマパルスに曝露する過程を含ん
でいる。
パルス化されたプラズマ放電は高強度ではあるがその平
均パワーは小さい。「オン」になっている期間中強い高
周波レベルがプラズマ構成ガスの実質的に完全な解離を
引起す。パルスの存在下でかく形成された活性分子は次
いで「オフ」の期間中に反応する。
今回出願人はプラズマ放電を基板の極く近傍に限定する
ことによりパルス化プラズマ処理にさらに著しい改良を
行なうことができることを見出した。
問題点を解決するための手段 本発明は基板物体の表面をパルス化高周波プラズマ放電
に曝露することによる改良された基板物体の表面処理方
法であって、プラズマは該各パルスの存在中実質的に完
全に解離されており、プラズマ放電は物体表面に隣接し
た領域に限定されることを特徴する方法を提供する。
本発明は又、パルス化された高周波プラズマによる層状
基板物体表面の表面処理用反応容器であって、物体の形
状に対応する矩形断面を有し、もって使用の際プラズマ
を物体表面に隣接して限定することを特徴とする反応容
器を提供する。
作用 プラズマ中の活性分子は基板表面に隣接した領域から逃
散するのが阻止されるため、高い変換効率を達成するこ
とが可能である。
放電の不連続的性質及び各高周波パルスの存在中におけ
る高エネルギー密度のため、従来の低出力連続プラズマ
技術を放電の最大結合効率を得るために用いることはで
きないことが理解されよう。
実施例 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
第1図を参照するに、プラズマ反応容器は処理せんとす
る基板物体12の形状に対応する断面形状を有する管状の
本体11よりなる。物体12が例えばプリント配線基板の如
き層状物体である場合容器11の断面は第2図に示す如く
矩形になっている。あるいはプラズマは容器11内に物体
12を囲んで挿入される所定形状の挿入部材13(第3図)
によって基板に隣接した領域内に限定してもよい。プラ
ズマを形成する低圧のガスは容器11を貫流するように給
送される。プラズマの圧力は1〜1000ミリトールに維持
するのが典型的である。
挿入部材13と容器11との間の空間はシールをし、別に、
典型的には100〜200トールの高い圧力で給送を行ない、
プラズマの形成を阻止するのが好ましい。同じ効果はこ
の空間を繊維質材料、例えばガラスウールで充填するこ
とでも得られる。
基板物体12の表面処理、例えばエッチングあるいは堆積
を行なうにはパルス化された高周波出力が容器11に容器
を囲み、また発生装置15に結合された動作コイル16を介
して加えられる。発生装置の出力は決定的要素ではない
が所望の表面処理効果を与えるに十分な大きさ、すなわ
ちプラズマの実質的に完全な解離を与えるに十分な大き
さである必要がある。出願人等は処理表面において200W
/cm2ないし250W/cm2のパルス出力が適当であることを見
出した。また、容器11又は挿入部材13の壁に縦長の溝14
(第4図)を設けてやるとエッチング又は堆積速度が改
良されることが見出された。導電性材料が堆積される場
合、挿入部材13又は容器11中に設けられた縦長溝は高周
波パワーとプラズマの結合を妨げる「短絡巻線作用」を
形成する連続的導電性ループの形成を阻止する。このた
めには溝は小さな開口部と比較的大きな内側表面積を有
さねばならない。
発生装置のパルス速度は反応容器内のガス交換速度に整
合させるのが有利であり、すなわちパルス速度は一のパ
ルスが容器11内へのガスの補給の度に印加されるように
給送速度と整合される。かかる技術は出願人による英国
特許出願第8505319号に開示されている。用途によって
は磁場を印加することでプラズマの局部的な強化を行っ
てもよい。
処理を最適効率で行なうにはプラズマは基板表面から15
〜25mm以下の領域に限定する必要があることが見出され
た。例えば基板が厚さ1〜4mmの回路基板である場合、
容器11の矩形断面の短辺の長さは31〜44mmでなければな
らない。
一例としてシリコンウエハ基板を窒化珪素,珪素酸化
物,及びシリコンを用い、また限定されたプラズマと限
定されていないプラズマとを用いて被覆した。この例で
は窒化珪素の膜(シラン及び窒素より形成),珪素酸化
物の膜(シラン及び二酸化炭素より形成),及びシリコ
ンの膜(シランより形成)が4インチシリコンウエハ上
に堆積された。波長5000オングストロームの光を用いた
干渉縞による検査ではプラズマを上に規定した範囲に限
定した場合上記表面被膜は厚さが0.5〜5ミクロンの範
囲の場合ウエハ全体にわたって±2500オングストローム
の一様性を実現していることが示された。この限定域の
外では表面の変動は±2500オングストロームより大であ
るのが観察された。堆積は1〜1000ミリトールの範囲の
圧力で行なわれ、パルスのウエハ表面におけるパワー密
度は220W/cm2よりも大きかった。
基板の表面処理を行なうパルス化プラズマ処理方法にお
いて、格納反応容器(11)は基板の幾何学的形状と調和
する断面を有しており、もってプラズマの強い領域を基
板表面(12)の近傍に限定する作用する。この領域は表
面から15〜20mm以内にあるのが好ましい。内面に取外し
自在の挿入部材(13)を設けると好都合である。
【図面の簡単な説明】
第1図はパルス化プラズマ処理装置の概略図、第2図は
第1図の装置で使用される反応容器の部分断面図、第3
図は別の反応容器の断面図、第4図は第2又は第3図の
容器の変形された断面図である。 11…反応容器本体、12…物体、13…挿入部材、14…溝、
15…パルス化高周波発生装置、16…動作コイル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イアン ポール レウエリン イギリス国 エセツクス ハーロー ザ ダツシズ 217番地 (56)参考文献 特開 昭59−171491(JP,A) 特開 昭60−215777(JP,A) 実開 昭54−103165(JP,U)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】物体表面にパルス化された高周波プラズマ
    放電を受けさせることを含む基板物体の表面処理方法で
    あって、プラズマは物体表面の1平方センチメータ当た
    り200乃至250ワットのパルス化されたパワーを受けさせ
    られもってプラズマは各該パルスの最中に解離され、プ
    ラズマは基板物体の形状に対応した断面構成を有する物
    体表面に隣接する領域に限定されもって放電を限定し、
    該領域は物体表面から15乃至25mmの距離へ延びる、表面
    処理方法。
  2. 【請求項2】プラズマ放電は1乃至1000ミリトールの圧
    力に維持される、特許請求の範囲第1項に記載の方法。
  3. 【請求項3】プラズマ放電は更に夫々の場によって限定
    される、特許請求の範囲第1又は2項に記載の方法。
  4. 【請求項4】プラズマ放電は反応容器内に設けられた成
    形挿入部材内に限定される、特許請求の範囲第1,2又は
    3項に記載の方法。
JP60278838A 1984-12-13 1985-12-11 表面処理方法 Expired - Fee Related JPH0689462B2 (ja)

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