(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子サイクロトロン共鳴による複数の基本プラズマソースを用いて少なくとも一つの部品の表面を処理するための方法であって、前記部品（１）は、基本ソース（２）の少なくとも一つの固定された線形行に関して少なくとも一つの回転運動にさらされる段階よりなり、前記基本ソース（２）の線形行は、前記部品の回転軸に平行に配置されており、前記基本ソース（２）は、同軸導波管及び電子サイクロトロン共鳴のために定義された磁石を含む端部器具よりなり、前記磁石の磁化軸は、前記導波管の軸と同軸にあり、かつ隣接する磁石の極性が同じであるかまたは交互であり、二つの隣接する磁石の極性が反対の場合、磁力線は、一方の磁石の極から、他方の磁石の反対の極に向かって通り、二つの隣接する磁石の極性が同じ場合、磁力線は、反発しあうようになり、二つの磁石を結ぶ磁力線はないことを特徴とする方法。
【請求項２】
電子サイクロトロン共鳴による複数の基本プラズマソースを用いて少なくとも一つの部品の表面を処理するためのデバイスであって、少なくとも一つの回転運動を受けるための手段にさらされている前記部品に面して配置された基本ソース（２）の少なくとも一つの固定された線形行を備えており、基本ソース（２）の前記線形行は、前記部品の回転軸に平行に配置されており、前記基本ソース（２）は、同軸導波管及び電子サイクロトロン共鳴のために定義された磁石を含む端部器具よりなり、前記磁石の磁化軸は、前記導波管の軸と同軸にあり、かつ隣接する磁石の極性が同じであるかまたは交互であり、二つの隣接する磁石の極性が反対の場合、磁力線は、一方の磁石の極から、他方の磁石の反対の極に向かって通り、二つの隣接する磁石の極性が同じ場合、磁力線は、反発しあうようになり、二つの磁石を結ぶ磁力線はないことを特徴とするデバイス。
【請求項３】
前記回転運動は、単一の回転である請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記回転運動は、単一または二重の惑星運動である請求項２に記載のデバイス。
【請求項５】
前記基本ソースは、前記ソース間に等量に分割された出力を有する単一の生成器により供給されたことを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項６】
前記基本ソースは、前記ソースの行に沿って均一なプラズマを有するように調整された出力を有する生成器により供給されたことを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項７】
前記ソース間の距離Ｄｍａｘは、以下の式によって定義されることを特徴とする請求項２から６に記載のデバイス。
【数１】
0005721436.tif 000007
ここで、Ｒｍａｘ０は５ｃｍであり、Ｐ０は２×１０−３ｍｂａｒ、及びＰは作動圧力（ｍｂａｒ）である。
【請求項８】
前記ソースから前記部品への最小距離は、前記運動の間に考慮された最も近い距離であり、４０と１６０ｍｍの間であることを特徴とする請求項２ないし６のいずれか一項に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）による気体媒体からのプラズマの生成の技術分野に関連しており、及びさらに具体的には表面処理に関連している。
【背景技術】
【０００２】
当業者に十分に知られている方法では、電子サイクロトロン共鳴により生成された前記プラズマは、金属または他の部品の表面処理、つまり、イオンエッチングによる前記部品の洗浄、ＰＶＤ堆積処理のイオン支援、ＰＡＣＶＤ被覆を作るためのガス種の活性化などのような表面処理において利用される。
【０００３】
本発明は、複数表面の処理、または複雑な形状と呼ばれる形状でさえ、一つ以上の部品の処理において特に有利な応用を発見する。
【０００４】
本来知られている方法において、複雑な形状の部品でのプラズマ処理を実行するために、前記部品は、処理される部品の表面で直接プラズマを生成できるように、連続的に、パルス状に、高周波モードで極性化される。この解法の欠点は、前記作動電圧が、前記プラズマの密度と前記表面に到達するイオンのエネルギーの両方を決定するので、プラズマの生成と前記プラズマイオンによる表面の衝撃が独立していないことである。同様に、この極性化は、約１から１０Ｐａの圧力でのみ効果的である。実際に、プラズマ処理に対して相対的に高いそのような圧力は、短い平均自由行程に相当し、処理されるべき部品から／への材料の移動をとりわけ難しくさせ、及び得られる処理が均一にならないような、前記部品の間の中空陰極の形成を促進させる。中空陰極の形成を避けるために、処理される前記部品の間の距離を近くで監視する必要がある。
【０００５】
前記プラズマを生成するために外部ソース、例えば高周波またはマイクロ波を利用することにより作動圧力が下げられるときでさえ、前記部品の前記均一な処理の問題が存在する。
【０００６】
処理される前記部品の表面で均一なプラズマを生成するために、多くの技術的解決策が提案されてきた。
【０００７】
特許文献１によると、前記均一なプラズマは、容積的に均一な磁場を印加することによって得られる。前記部品の均一な処理は、それ故前記プラズマの均一性からもたらされる。さらに、強磁性体タイプの部品が必然的に前記磁場の均一性、結果として、処理の均一性を修正するので、このタイプの構成は極度に限定的である。
【０００８】
特許文献２は、容積的に均一となり、均一な処理を得るために、炉の周囲にソースを分布して前記プラズマを閉じ込めることを提案している。この解決策によると、前記部品の磁性または他の特性は重要とならないが、前記プラズマの均一性は前記部品の存在によって必然的に影響される。実際に、容量的に均一であるプラズマの生成は、前記処理システムの壁上に分布された基本のソースの寄与の合計からもたらされる。前記プラズマに物を配置するという事実は、前記ソースの遮蔽を必然的にもたらし、これは、前記プラズマの均一性及び処理の均一性の不利益となる。
【０００９】
平面形状またはわずかな曲面形状を有する物体を処理するための一つの解法は、特許文献３の開示から明らかとなる。この特許文献の教示によると、前記プラズマがこの表面で均一となるように、処理される部品の表面からの一定の距離に前記プラズマソースが配置される。しかしながら、示されたように、この解法は、前記部品の所定の形状に特定されている。それぞれ新たな形状に対して、前記炉、より具体的には、前記プラズマソースの前記位置を修正する必要がある。
【００１０】
平面形状を有する物体を処理するための他の解法は、特許文献４の開示から明らかとなる。この特許文献は、独自の電磁誘導条件Ｂ＝πｍｆ／ｅを利用する。ここで、ｆは電磁波の振動数であり、ｍ及びｅは電子の質量と電荷である。この特許文献の教示によると、上述の共鳴条件を満足する共通誘導同一表面Ｂを得ると共に、均一な処理領域は、基本ソースを十分に近くに持ってくることによって得られる。２．４５ＧＨｚの周波数が通常使用されて、この条件が約４３７ガウスの磁場に対して満足される。それ故、この解法は、前記基本ソース間の距離のかなり短い距離、前記圧力に関わらず５ｃｍ未満の使用を必要とする。それ故、多くの個別のソースを有することが必要になり、その結果、処理のコストの増加となる。同様に、前記ソースに面する磁場は強化され、これは磁場部を処理するための不利益となりうる。
【００１１】
他の解法は、異常放電の電流を増大させるためのデバイスに関連している特許文献５の教示から明らかとなる。前記デバイスは、存在するプラズマを増大させ、それ故、機能的に、マグネトロン陰極のような他の電極との組み合わせを必要とする。前記プラズマは正電圧の印加により増大される。実際、極めて正のプラズマは、前記炉壁のスパッタリング、及びそれ故、処理される前記部品の汚染の潜在的な欠点を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】仏国特許発明第２６５８０２５号明細書
【特許文献２】仏国特許発明第２８３８０２０号明細書
【特許文献３】仏国特許発明第２７９７３７２号明細書
【特許文献４】国際公開第２００７／０２３３５０号パンフレット
【特許文献５】仏国特許発明第２８２６５０６号明細書
【特許文献６】仏国特許発明第２７９８５５２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
これらの欠点をシンプルに、安全に、有効に、及び効果的に改善することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明が解決するために提案している課題は、複雑な形状の部品を均一的に処理するため、言い換えると、容量的にプラズマ自身は均一でないにも関わらず容量的に均一な処理のための表面処理を実行することであり、その結果、個別のソースの数を制限し、前記処理のコストを減少する。
【００１５】
そのような問題を解決するために、電子サイクロトロン共鳴による基本プラズマソースを用いて少なくとも一部の表面処理のための方法及びデバイスが設計され、発展されてきた。
【００１６】
前記方法は、基本ソースの少なくとも一つの固定された線形行に関して少なくとも一つの運動を前記部品が受けることよりなる。
【００１７】
前記デバイスは、少なくとも一つの回転運動が受けられる手段にさらされている前記部品に直面して配置された基本ソースの少なくとも一つの固定された線形行を備えている。
【００１８】
前記基本ソースのプラズマを重ね、基本ソースの前記行に沿った均一処理を起こすために、基本ソースの前記線形行は前記部品の回転軸に平行に配置される。
【００１９】
複数の線形行を利用する場合、それらが互いに磁気的に妨げないように、これらの行が配置される。
【００２０】
これらの特性により、前記基本プラズマソースは、拡大が極度にシンプルとなるように、局在化された処理領域を構成する。
【００２１】
有利的に、回転運動は、単一回転であるか、または単一または二重の惑星運動にある。
【００２２】
電子サイクロトロン共鳴の条件を満足させるために、前記基本ソースは、特許文献３で述べられたような、同軸導波管と、電子サイクロトロン共鳴を可能にするために決定され、及び前記ソースを供給する発生器の振動数に適用された磁石を含む端部器具と、よりなっていてもよい。
【００２３】
前記導波管の回転対称を保ち、及び前記電子軌道がそれらに迫ることを保証するために、前記磁石の供給軸は前記導波管の軸と共線的となる。
【００２４】
他の特性により、前記基本ソースは、特許文献６から明らかなように、前記出力が前記ソース間で等量に分割される単一生成器により供給されてもよい。前記基本ソースは、前記出力が前記ソースの行に沿って均一な処理を有するために調整された生成器により供給されてもよい。
【００２５】
二つのソースの間の最小距離は、それらの磁気的な相互作用によって課せられる。それは、基本ソースの磁石の約２倍の距離である。これより下では、磁石の間の相互作用はＥＣＲ領域にシフトする。前記二つの磁石の間が対向する極性の場合、前記領域は、前記ソースの表面に非常に近くなり、反対の場合は、それから非常に離れて移動する。
【００２６】
前記ソースの表面から、前記プラズマは、圧力Ｐ０が２．１０−３ｍｂａｒで約５ｃｍの距離Ｒｍａｘ０に沿って広がる。
【００２７】
二つのソースの間の最大空間Ｄｍａｘは、それ故、この距離（約１０ｃｍ）の二倍に限定される。より低い圧力で、前記最大の空間はより大きくてもよく、高い圧力ではそれは低くてもよい。この距離はそれ故、前記圧力に逆比例する。
【００２８】
【数１】
0005721436.tif 000002
【００２９】
本発明は、添付の図面の図と併せて以下により詳細に述べられる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明による処理デバイスの簡易化された実施形態の純粋な概略正面図である。
【図２】図２は、前記運動が回転タイプであり、単一の回転にある場合の図１に対応する平面図である。
【図３】図３は、前記運動が回転タイプであり、単一の惑星運動にある場合の図２と同様の図面である。
【図４】図４は、前記運動が回転タイプであり、二重の惑星運動にある場合の図３と同様の図面である。
【図５】異なる極性の供給を有する基本ソースの配置を示している。
【図６】好ましくは同一の極性を供給を有する基本ソースの配置を示している。
【図７】基本ソースの例となる実施形態の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１は、電子サイクロトロン共鳴による基本プラズマソース（２）を用いて少なくとも一つの部品（１）の表面処理をするためのデバイスの一般的な構造を示している。
【００３２】
本発明によると、前記デバイスは、前記部品（１）に面して配置された基本ソース（２）の少なくとも一つの固定された線形行を備えている。
【００３３】
重要なことには、前記部品（１）は、いかなるタイプの周知の及び適切な、少なくとも一つの運動、特に、回転運動が受けられるための手段にさらされる。
【００３４】
電子サイクロトロン共鳴によるプラズマの基本ソースの線形配置を有した、この前記部品の回転運動の組み合わせは、前記複雑な部品の三次元表面の均一な処理を作り出すために作用する。
【００３５】
前記運動は、処理される前記部品のサイズ及び形状、及び前記真空チャンバの装填に適用される。大きな部品（図２）に対して、この運動は、シンプルな回転からなっていてもよい。
【００３６】
より小さな部品に対して、前記運動は、前記単一の惑星タイプ（図３）または二重の惑星タイプ（図４）であってもよい。
【００３７】
一つの実施形態において、各基本ソース（２）は、同軸導波管（２ａ）と、及び前記電子サイクロトロン共鳴を得るために十分に強力な磁石（３）を含んでいる端部器具と、よりなる。前記磁石の供給軸は、前記同軸導波管（２ａ）の軸と共線的である。これらの配置は、前記導波管の回転の対称を保持し、及び電子軌道がそれら自身に近づくことを保証するために作用する。
【００３８】
前記様々なソース（２）の磁化は、隣接するソースが同じ極性（図６）または異なる極性（図５）を有しうるように、自由に決定されてもよい。
【００３９】
二つの隣接する磁石の極性が反対の場合、磁力線は、一方の磁石の極から、他方の磁石の反対の極に向かって通る。熱電子はそれから、その線で捕獲され、前記二つの磁石の間を回遊される。この電子の局在化は、二つのソースの前と間の空間で発生し、及びこの場所でより強いプラズマを引き起こす。これは、二つの磁石の間の堆積の高速度化をもたらす。ソースの極性が同じ場合、二つの磁石の磁力線は、反発しあうようになり、二つの磁石を結ぶ磁力線はない。前記ソースの前と間の空間において熱電子の局在化は起こらず、及び前記堆積はより均一となる。交互の極性を有して等価均一性を回復させるために、ソース基板の距離は、数センチメーター増加されうるが、これは、堆積の速度の損失をもたらす。これらの理由に対して、前記磁石の好ましい配置は、前記極性がどこでも同じとなることである。
【００４０】
（実施例１）誤：ＰＡＣＤによるカーボンの静止堆積
二つの磁石の極性の構成：同じ極性を有する６つの端部器具、及び交互の極性を有する６つの端部器具、が利用された。前記基板は前記ソースに面して配置され、及び前記処理の間に静止されたままである。
【００４１】
厚さ測定は、前記静止堆積が均一でないことを示している。交互の極性の構成は、わずかによい結果を生じるが、それにも関わらず３０から４０％の厚さ変化をもたらす。
【００４２】
【表１】
0005721436.tif 000003
【００４３】
（実施例２）正：ＰＡＣＶＤによるカーボンの堆積
この堆積は前駆体ガスとして炭化水素を用いることが行われる。前記磁石の極性の二つの構成：同じ極性を有する６つの端部器具、及び交互の極性を有する６つの端部器具、が利用された。
【００４４】
前記厚さ測定は二つの事実を明らかにする。
−堆積の平均速度は、交互の極性の磁石を利用する構成においてより高い
−堆積の均一性は、同一の極性の磁石を利用する構成でより良好
【００４５】
【表２】
0005721436.tif 000004
【００４６】
これらの例は、たとえ静止処理が非常に非均一な処理を生成するとしても、ソースの行に平行な軸についての運動を有するソースの前記行の関連性が、均一な処理を生むことを示している。
【００４７】
前記基本ソース（２）は、前記出力が前記ソース間で等量に分けられる単一の生成器により供給される。そうでなければ、前記基本ソース（２）は、前記出力が前記処理の均一度を増加させるための隣接している生成器により供給される。前記マイクロ波タイプの前記生成器は、一般的な２．４５ギガヘルツの容量を有する。
【００４８】
本発明によると、図１に示されるように、複数のソース（２）は前記部品の回転軸（Ｘ−Ｘ’）に平行な線に沿って配置される。これは、重ねられる基本ソース（２）のプラズマ領域をもたらし、その結果、基本ソースの行に沿った均一な処理を得ることをもたらす。
【００４９】
二つのソースの間の前記最小の距離Ｄｍｉｎは、それらの磁気相互作用によって与えられる。それは基本ソースの磁石の直径の約二倍である。これより以下では、磁石の間の相互作用はＥＣＲ領域にシフトする。前記二つの磁石の間が反対の極性の場合、前記領域は、前記ソースの前記表面に非常に近づいて移動し、反対の場合、それはそこから非常に離れるように移動する。
【００５０】
前記プラズマは、圧力Ｐ０が２．１０−３ｍｂａｒでは、約５ｃｍの距離Ｒｍａｘ０に沿って、前記ソースの表面から広がる。二つのソース間の最大空間Ｄｍａｘはそれ故、この距離の２倍（約１０ｃｍ）に限定される。低い圧力では、前記最大空間は大きくてもよく、高い圧力では、それは低い。この距離はそれ故、前記圧力に反比例する。
【００５１】
【数２】
0005721436.tif 000005
【００５２】
前記炉の高さに沿った均一な処理を提供するために、前記様々なソースの相対的な位置は、それ故、ＤｍｉｎとＤｍａｘの間になければならない。
【００５３】
例としての実施形態において、処理される部品は、一つ以上の運動に従った回転容量を有し、及びマグネトロンスパッタリングのようなＰＶＤ堆積の分野で利用されるタイプの基板ホルダー上に配置されてもよい。前記部品から前記ソースへの最小距離は、前記運動の間に出来る限り近くで考慮された距離となるように定義される。４０から約１６０ｍｍの最小距離は、所望の均一性に関しては適切な処理の質を生み出すことがわかっている。
【００５４】
【表３】
0005721436.tif 000006
【００５５】
この実施例は、前駆体ガスとして炭化水素を用いるマイクロ波ＥＣＲソースから作られた堆積の厚さの均一性に関している。サンプルは、前記ソースからの異なる最小距離及びそれらに向かい合って配置される。静止処理、すなわち、動かない状態の基板を有する処理は、惑星運動を有する処理と比較される。前記表は、ソースの行への距離が増大するときの堆積の速度の減少を示している。惑星運動の場合、前記運動の間、前記ソース‐基板距離は前記基板から前記ソースの最小距離に対応している。これは、前記運動は堆積の速度の低下を縮小する働きをすることを明らかに示している。
【００５６】
本発明は、限定されない方法、すなわち、イオンエッチングによる部品の洗浄、ＰＶＤ堆積処理へのイオン支援、またはＰＡＣＶＤ被覆を作り出すためのガス種の活性化のような様々なレベルでの表面処理に対して有利的な応用を見出す。
【００５７】
有利な点は、説明から明らかであり、特に、電子サイクロトロン共鳴による基本プラズマソースを用いた処理のための方法及びデバイスが、
−単一の装置構成を利用して、様々な及びランダムな形状を有する金属または他の部品の処理
−前記部品の形状に従って、前記装置の前記形状の修正を必要とすることなしに、複雑で多様な表面の均一な処理
を可能にすることが強調され想起される。
【符号の説明】
【００５８】
１  部品
２  基本ソース
３  磁石
【図１】
0005721436.tif 000008
【図２】
0005721436.tif 000009
【図３】
0005721436.tif 000010
【図４】
0005721436.tif 000011
【図５】
0005721436.tif 000012
【図６】
0005721436.tif 000013
【図７】
0005721436.tif 000014