同軸マグネトロンプラズマストリッパー
【課題】環境負荷を低減し、かつ従来のプラズマストリッパーに比べて格段に高速、短時間で被皮処理ワイヤの表面処理を可能にした同軸マグネトロンプラズマストリッパーを提供する。
【解決手段】内部に動作ガスが導入される筒状の外側陽極電極１２と、外側陽極電極１２内に同軸的に配置された線状の中心陽極電極１３を備える。さらに、外側陽極電極１２内に中心陽極電極１３を囲うように配置されて軸方向に移送される陰極となる複数の被処理ワイヤ１４と、外側陽極電極１２内に軸心方向の磁界Ｂを発生させる磁界発生手段１５とを備える。被処理ワイヤ１４の周りで発生するマグネトロンプラズマ１０で被処理ワイヤ１４の表面処理が行われる。
【解決手段】内部に動作ガスが導入される筒状の外側陽極電極１２と、外側陽極電極１２内に同軸的に配置された線状の中心陽極電極１３を備える。さらに、外側陽極電極１２内に中心陽極電極１３を囲うように配置されて軸方向に移送される陰極となる複数の被処理ワイヤ１４と、外側陽極電極１２内に軸心方向の磁界Ｂを発生させる磁界発生手段１５とを備える。被処理ワイヤ１４の周りで発生するマグネトロンプラズマ１０で被処理ワイヤ１４の表面処理が行われる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体分野で用いられるソーワイヤの表面処理に適用される同軸マグネトロンプラズマストリッパーに関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンなどの半導体インゴットから半導体ウェハを切り出す際にソーワイヤが用いられる。カーボン（Ｃ）添加の鉄（Ｆｅ）からなるソーワイヤは、表面にブラスめっき（Ｃｕ：６５％、Ｚｎ：３５％）皮膜が施されている。このブラスめっきは、ソーワイヤの伸線加工で必要となるめっき処理である。
【０００３】
半導体分野において、例えばシリコンインゴットからシリコンウェハを切り出す際に用いられるソーワイヤは、シリコンウェハの品質向上のために、Ｃｕフリーのワイヤが求められている。その理由は、図１５の模式図で示すように、ソーワイヤ１０１を用いてシリコンインゴット１０２からシリコンウェハ１０３を切り出す際に、ブラスめっきの主成分であるＣｕ１０４がシリコンウェハ１０３内に拡散する恐れがあるためである。シリコンウェハ１０３にＣｕが拡散し、不純物として含有すると、半導体のバンドギャップが変化し、例えば太陽電池の発電効率が低下する。あるいは、シリコン中にＣｕが含まれると、シリコンの導電性が変化し、シリコン基板に回路素子を形成したときに、回路素子に対して流れるべきところ以外に電流が流入するなどして誤動作を生じさせる可能性がある。
【０００４】
そのため、Ｃｕフリーなソーワイヤが必要となる。このソーワイヤから表面のＣｕ含有のブラスめっき皮膜を除去する処理として、ウェットプロセスが用いられている。このウェットプロセスでは、アンモニア水と過酸化水素水を用いてブラスめっき皮膜の除去を行っている。さらに、有機物汚染除去に硫酸・過酸化水素水洗浄、金属汚染除去に塩酸・過酸化水素水洗浄を行っている。
【０００５】
一方、上記ウェットプロセスに代わり廃液処理が不要で、かつ使用後の排ガス処理が廃液処理に比べて容易な、プラズマを用いたドライプロセスがある。先に、本出願人は、高密度プラズマ源を用いてソーワイヤのブラスめっき皮膜を除去することを提案した（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１７７１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述のウェットプロセスでは、ブラスめっき皮膜除去にアンモニア水と過酸化水素水を用い、有機物汚染除去に硫酸・過酸化水素水洗浄、金属汚染除去に塩酸・過酸化水素水洗浄を行っているため、環境負荷が大きいという問題があった。また、従来のプラズマストリッパーは、ブラスめっき皮膜の剥ぎ取り速度が遅いという欠点があった。
【０００８】
本発明は、上述の点に鑑み、環境負荷を低減し、かつ従来のプラズマストリッパーに比べて格段に高速、短時間で被皮処理ワイヤの表面処理を可能にした同軸マグネトロンプラズマストリッパーを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパーは、内部に動作ガスが導入される円筒状の外側陽極電極と、外側陽極電極内に同軸的に配置された線状の中心陽極電極と、外側陽極電極内に中心陽極電極を囲むように配置されて軸方向に移送される陰極となる複数の被処理ワイヤと、外側陽極電極内に軸心方向の磁界を発生させる磁界発生手段とを備え、被処理ワイヤの周りで発生するマグネトロンプラズマで被処理ワイヤの表面処理が行われる構成とする。
【００１０】
本発明の同軸マグネトロンプラズマストリッパーでは、円筒状の外側陽極電極と、外側陽極電極内の中心陽極電極と、外側陽極電極内に中心陽極電極を囲むように配置された陰極となる複数の被処理ワイヤと、軸心方向の磁界を発生させる磁界発生手段を備えるので、被処理ワイヤの周りに高密度のマグネトロンプラズマが発生する。高密度マグネトロンプラズマにより、被処理ワイヤの表面はスパッタされて表面処理がなされる。被処理ワイヤは高温に晒されるが、被処理ワイヤの移送速度を速めることで、短時間で被処理ワイヤの表面処理がなされる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパーによれば、マグネトロンプラズマを用いるので、従来のプラズマストリッパーに比べて格段に高速、短時間で被処理ワイヤの表面処理を行うことが可能になる。かつドライプロセスによるワイヤ表面処理であるため、環境負荷を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパーの第１実施の形態を示す模式的な概略構成図である。
【図２】本発明に使用されるブラスめっきソーワイヤの断面図である。
【図３】第１実施の形態の同軸マグネトロンプラズマストリッパーの動作説明に供する断面図である。
【図４】ブラスめっきソーワイヤの表面がプラズマスパッタされる状態を示す断面図である。
【図５】本発明に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパーの第２実施の形態を示す一部破断した概略構成図である。
【図６】Ａ，Ｂ 図５のａ−ａ線上、ｂ−ｂ線上の断面図である。
【図７】本発明に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパーの第３実施の形態を示す一部破断した概略構成図である。
【図８】図７のｃ−ｃ線上の断面図である。
【図９】本発明に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパーの第４実施の形態を示す一部破断した概略構成図である。
【図１０】本発明に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパーの第５実施の形態を示す一部破断した概略構成図である。
【図１１】表１（放電電流密度０．５［ｍＡ／ｃｍ２］のときのＥＤＳ分析結果）に基づくグラフである。
【図１２】表２（放電電流密度１．５［ｍＡ／ｃｍ２］のときのＥＤＳ分析結果）に基づくグラフである。
【図１３】参考例２における同軸マグネトロンプラズマストリッパーの要部の概略断面図である。
【図１４】参考例１における同軸マグネトロンプラズマストリッパーの要部の概略断面図である。
【図１５】ブラスめっきソーワイヤによりシリコンウェハを切り出すときのＣｕ拡散の状態を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
本発明に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパーの実施の形態は、基本的には高密度のマグネトロンプラズマ源を利用して被処理ワイヤの表面処理を高速で、短時間で行えるように構成される。本実施の形態に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパーの基本構成は、所要ガスが導入された筒状の外側陽極電極と、この外側陽極電極内に同軸的に配置された中心陽極電極との間に、中心陽極電極を囲むように陰極となる複数の被処理ワイヤが配置される。さらに、筒状の外側陽極電極内に軸方向の磁界を発生させる磁界発生手段が配置される。本実施の形態では、外側陽極電極及び中心陽極電極と、陰極となる被処理ワイヤとの間に所要の電圧が印加され、この電界と磁界の作用で、被処理ワイヤの周りにマグネトロンプラズマが発生し、被処理ワイヤの表面がスパッタされて、表面処理がなされる。
【００１５】
［第１実施の形態］
図１に、本発明に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパーの第１実施の形態を示す。図１は、模式的な概略構成図である。第１実施の形態に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパー１１は、所要の動作ガスを導入した筒状の外側陽極電極１２が配置される。この外側陽極電極１２内に同軸的に軸方向に延長する中心陽極電極１３が配置され、中心陽極電極１３と外側陽極電極１２との間に、中心陽極電極１３を囲むように陰極となる複数の被処理ワイヤ１４が配置される。中心陽極電極１３は線状体で形成される。被処理ワイヤ１４は、好ましくは中心陽極電極１３を中心に同心円上に等角間隔をもって複数、本例では６本配置される。外側陽極電極１２の筒状としては、例えば、円筒状、あるいは複数の被処理ワイヤ１４に対応した断面複数角形、被処理ワイヤ１４を６本配置したときには断面６角形とすることができる。本例では円筒状の外側陽極電極１２で形成している。中心陽極電極１３は、外側陽極電極１２の断面形状に合わせた断面形状とすることができる。例えば、断面円形、断面６角形などとすることができる。外側陽極電極１２が断面６角形の場合、中心陽極電極１３は、断面円形とすることも可能である。本例では、中心陽極電極１３を断面円形の線状体で形成される。円筒状の外側陽極電極１２は、図示しないが、両端部に中心陽極電極１３及び被処理ワイヤ１４を支持し、外側陽極電極１２内を気密封止する支持板により内部が密閉され、チャンバーを兼ねた構成となっている。外側陽極電極１２内は高真空とされ、動作ガスである例えばアルゴン（Ａｒ）ガスが導入される。被処理ワイヤ１４は、外側陽極電極１２内を通り、支持板を気密的に貫通して軸方向、すなわち矢印Ａ方向に移送されるように配置される。
【００１６】
被処理ワイヤ１４は、例えば図２に示すように、シリコンインゴットからシリコンウェハを切り出すための、カーボン（Ｃ）添加のＦｅによる芯線１７の表面にブラスめっき（Ｃｕ：６５％、Ｚｎ：３５％）皮膜１８を有するソーワイヤとすることができる。
【００１７】
さらに、被処理ワイヤ１４が配置される円筒状の外側陽極電極１２内に上記軸方向の磁界Ｂを発生させるための、磁界発生手段１５が配置される。この磁界発生手段１５は、例えば円筒ソレノイド電磁石で構成することができる。磁界発生手段１５の構成は種々考えられ、図１の原理図では外側陽極電極１２の外側に同軸的に配置される。
【００１８】
陰極となる被処理ワイヤ１４には、外側陽極電極１２及び中心陽極電極１３の電位に対して、負の電位が印加される。本例では、被処理ワイヤ１４に負電圧が印加され、外側陽極電極１２及び中心陽極電極１３に接地電圧が印加されるように、各被処理ワイヤ１４と、外側陽極電極１２及び中心陽極電極１３との間に、負の直流バイアス電源１６が接続される。
【００１９】
次に、第１実施の形態の同軸マグネトロンプラズマストリッパー１１の動作を説明する。図３に示すように、被処理ワイヤ１４に負電圧を印加し、外側陽極電極１２及び中心陽極電極１３に接地電圧を印加する。この状態で、磁界発生手段１５を介して、被処理ワイヤ１４が配置される外側陽極電極１２内に軸方向の磁界Ｂを発生させると、各被処理ワイヤ１４を取り囲むように全周均一なマグネトロンプラズマ１９が発生する。このマグネトロンプラズマ１９中のＡｒイオン２１により、被処理ワイヤ１４の表面がスパッタ処理される。被処理ワイヤ１４が、表面をブラスめっき皮膜１８で覆われたソーワイヤとしたときには、図４に示すように、ソーワイヤの表面のブラスめっき皮膜１８が、Ａｒイオン２１によりスパッタ処理されて除去される。動作中は、チャンバー室となる外側陽極電極１２内に動作ガスが導入され、排気しながら外側陽極電極１２内の気圧を一定の低気圧に維持しつつスパッタエッチングが行われる。
【００２０】
被処理ワイヤ１４は、外側陽極電流１２と中心陽極電極１３との間を軸方向に移送されるので、被処理ワイヤ１４の表面は連続して表面処理される。しかも、マグネトロンプラズマは高密度プラズマとなり、被処理ワイヤ１４を高温とするので、被処理ワイヤ１４は、高速で移送して短時間で表面処理することができる。つまり、高速でのブラスめっき皮膜の除去が可能になる。
【００２１】
本実施の形態では、負電位の複数の陰極と、陰極に対して正電位の外側陽極電極１２及び中心陽極電極１３と、外側陽極電極１２内に軸方向の磁界を発生する磁界発生手段１５とにより、同軸マグネトロンプラズマ源が構成される。この同軸マグネトロンプラズマ源を用い、その陰極を被処理ワイヤ１４に置き換えることにより、マグネトロンプラズマを用いたプラズマスパッタ作用で、被処理ワイヤ１４の表面処理がなされる。
【００２２】
第１実施の形態に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパー１１によれば、円筒状の外側陽極電極１２内に中心陽極電極１３を囲むように、複数の被処理ワイヤ１４が配置された構成である。このため、各被処理ワイヤ１４の周りに均等に高密度のマグネトロンプラズマ１９を発生させることができ、複数の被処理ワイヤ１４に対して、同時にかつ高速で、しかもむらなく表面処理を行うことができる。すなわち、本実施の形態では、被処理ワイヤの表面を、従来のプラズマストリッパーに比べて格段に高速、短時間処理することが可能になる。被処理ワイヤ１４として、ソーワイヤの表面のブラスめっき皮膜の除去に適用したときには、前述の特許文献１に記載の三相交流ハイブリッドプラズマよりも２０倍の高速でブラスめっき膜を除去することが可能になる。また、シリコンウェハや結晶型太陽電池の切り出しに使われる直径１００μｍ〜３００μｍ程度の極細ソーワイヤ表面のブラスめっき皮膜を除去することができる。また、本実施の形態の同軸マグネトロンプラズマストリッパー１１は、構造的にも簡素化でき、複数の被処理ワイヤの配置も容易に行うことができる。
【００２３】
本実施の形態では、マグネトロンプラズマを用いたドライプロセスで被処理ワイヤ１４の表面処理を行うので、従来の薬品を用いるウェットプロセスに比べて大幅に環境負荷を低減することができる。
【００２４】
次に、本発明の同軸マグネトロンプラズマストリッパーの特徴の理解を容易にするための、参考例について説明する。
【００２５】
［参考例１］
図１４に、参考例１に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパーを示す。参考例１に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパー８１は、チャンバー（図示せず）内に、１本の陰極となる被処理ワイヤ８４と、被処理ワイヤ８４を等角間隔で囲む３つの線状体による陽極電極８５［８５Ａ、８５Ｂ、８５Ｃ］との組み合わせを１ユニット８６として、複数のユニット８６が配置される。チャンバー内には、前述と同様に、動作ガス、例えばＡｒガスが導入される。この場合、複数のユニット９６は、陽極電極８６を隣接するユニット９６間で共有するように配置される。さらに、チャンバー内に軸方向の磁界Ｂを発生するための磁界発生手段（図示せず）が配置される。
【００２６】
各被処理ワイヤ８４には、陽極電極８５の電位に対して、前述と同様に、負の電位が印加される。すなわち、被処理ワイヤ８４と陽極電極８５との間に負バイアス電源が接続される。
【００２７】
参考例１の同軸マグネトロンプラズマストリッパー８１は、各被処理ワイヤ８４の周りにマグネトロンプラズマ８７が発生するため、多数の被処理ワイヤ８４の表面処理が同時に行えるので、効率的である。しかしながら、各ユニット８６は、隣接するユニット８６の陽極電極８５を共有しているため、全体として見たとき、電界の不均一が生じ、各被処理ワイヤ８４に対して表面処理が不均一になる懼れがある。また、チャンバーは接地することになるので、チャンバーと陽極電極８５間でプラズマを発生させないために、絶縁対策が必要になり、構成が複雑になる。
【００２８】
［参考例２］
図１３に、参考例２に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパーを示す。参考例２の同軸マグネトロンプラズマストリッパー７１は、参考例１の構成の一部を取り出し、１つの中心の陽極電極８５ａと、中心の陽極電極９５ａを囲む６つの外側の陽極電極８５ｂ〜８５ｇと、各３つの陽極電極８５で構成される三角形の重心に位置する６つの陰極となる被処理ワイヤ８４とを有して構成される。発生する磁界Ｂは参考例１と同じである。
【００２９】
参考例２の同軸マグネトロンプラズマストリッパー７１は、６つの被処理ワイヤ８４と陽極電極８５との間に均一の電界が生じ、各被処理ワイヤ８４の周りに均等な密度のマグネトロンプラズマが発生する。これにより、各被処理ワイヤ８４に対して均一に表面処理を行うことができる。しかし、この場合も、チャンバーと陽極電極８５間の絶縁対策が必要である。
【００３０】
参考例２の構成をさらに発展させたのが、第１実施の形態の同軸マグネトロンプラズマストリッパー１１である。第１実施の形態の同軸マグネトロンプラズマストリッパー１１は、参考例１，参考例２と比較して構成の簡素化が図られ、参考例２と同様に均一な高密度マグネトロンプラズマの発生を可能し、各被処理ワイヤに対する表面処理を均一に行えることが理解できる。
【００３１】
［第２実施の形態］
図５に、本発明に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパーの第２実施の形態を示す。第２実施の形態に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパー２５は、筒状、本例では円筒状の外側陽極電極１２の外周に絶縁被覆導線によるコイル２６を巻回して磁界発生手段２７が構成される。この磁界発生手段２７により、円筒状の外側陽極電極１２内に軸方向の磁界Ｂが発生する。円筒状の外側陽極電極１２内には、中心陽極電極１３と、中心陽極電極１３を囲む複数、本例では６つの被処理ワイヤ１４が軸方向に延長するように配置される。円筒状の外側陽極電極１２の両側には、外側陽極電極１２内を気密的に封止し、かつ中心陽極電極１３及び各被処理ワイヤ１４の支持に供する封止用の支持部材２８が配置される。本実施の形態の円筒陽極電極１２は、コイルボビンとチャンバーを兼ねている。
【００３２】
封止された外側陽極電極１２の一方端側には、外側陽極電極１２内を所要の真空度にする真空排気装置２９が設けられ、他端側には、動作ガス、本例ではアルゴン（Ａｒ）ガスを導入する動作ガス導入装置３１が設けられる。
【００３３】
図６Ａは、図５のａ−ａ線上の断面図である。図６Ｂは、支持部材２８の部分を示す図５のｂ−ｂ線上の断面図である。支持部材２８は、中央に中心陽極１３を支持する支持孔３２が設けられ、支持孔３２の周りに等角間隔で被処理ワイヤ１４を貫通する６つの支持孔３３が設けられる。中心陽極ワイヤ１３及び各被処理ワイヤ１４は、対応する支持孔３２，３３にゴムリング３４を介して気密的に支持される。
【００３４】
図示しないが、外側陽極電極１２及び中心陽極電極１３と、各陰極となる被処理ワイヤ１４は、陽極電極側が接地電位となり陰極の被処理ワイヤ１４側が負電位となるように、負バイアス電源に接続される。
【００３５】
各被処理ワイヤ１４は、供給リール３５から滑車３６、ガイドローラ３７を介して外側陽極電極１２内に移送され、さらに外側陽極電極１２を出て、ガイドローラ３８、滑車３９を介して巻き取りリール４１に巻き取られる。
【００３６】
第２実施の形態の同軸マグネトロンプラズマストリッパー２５の動作は、第１実施の形態で説明したと同様に、各被処理ワイヤ１４の周りに磁界と電界とによる均一なマグネトロンプラズマ１９が発生し、各被処理ワイヤ１４の表面処理が同時にかつ高速で行われる。
【００３７】
第２実施の形態に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパー２５によれば、円筒状の外側陽極電極１２の外周にコイル２６を巻回して磁界発生手段２７を構成しているので、より全体の構成を簡略化することができる。また、第１実施の形態で説明したと同様に、高密度のマグネトロンプラズマにより、被処理ワイヤ１４を高速移送させて短時間の処理を可能にし、また環境負荷を低減した表面処理を行うことができる。
【００３８】
［第３実施の形態］
図７及び図８（図７のｃ−ｃ線上の断面図）に、本発明に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパーの第３実施の形態を示す。第３実施の形態の同軸マグネトロンプラズマストリッパー４３は、筒状、本例では円筒状の外側陽極電極１２の外周にコイル２６を巻回して磁界発生手段２７を構成したとき、マグネトロンプラズマによる発熱でコイル２６の絶縁被覆が損傷しないように構成したものである。
【００３９】
第３実施の形態に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパー４３は、図７に示すように、円筒状の外側陽極電極１２の外側に液密的な空間４４を介して同軸筒状のカバー体４５を配置し、この空間４５内に冷却液、本例では冷却水４６を供給するように構成される。筒状のカバー体４５は、外側陽極電極１２の断面形状に合わせた断面形状に形成され、本例では円筒状に形成される。冷却水４６は、一方の供給口４７から他方の排出口４８へ流れるように供給される。なお、冷却水４６は、放熱機構を介して常に冷却された状態で循環して空間４５内を流れるようになすこともできる。
【００４０】
円筒状の外側陽極電極１２内には、中心陽極電極１３と、中心陽極電極１３を囲む複数、本例では６つの被処理ワイヤ１４が軸方向に延長するように配置される。その他の構成は、第２実施の形態で説明したと同様であるので、図５に対応する部分に同一符号を付して重複説明を省略する。
【００４１】
第３実施の形態に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパー４３によれば、前述と同様に、外側陽極電極１２及び中心陽極電極１３と陰極の被処理ワイヤ１４間の電界と、磁界発生手段２７による磁界Ｂとにより高密度のマグネトロンプラズマが発生する。この高密度のマグネトロンププラズマにより、被処理ワイヤ１４を高速移送させて短時間処理を可能にする。また環境負荷を低減した表面処理を行うことができる。
【００４２】
一方、高密度のマグネトロンプラズマにより、外側陽極電極１２が高温となっても、この熱は外側陽極電極１２とカバー体４５間を流れる冷却水４６で冷やされ、コイル２６に影響を与えない。従って、コイル２６の絶縁被覆膜を損傷させることがない。従って、本実施の形態の同軸マグネトロンプラズマストリッパー４３は、安定して長時間の使用が可能になる。
【００４３】
［第４実施の形態］
図９に、本発明に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパーの第４実施の形態を示す。第３実施の形態に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパー５１は、円筒状の外側陽極電極１２の外側に空間４４を介して液密的に同軸円筒状のカバー体４５を配置し、このカバー体４５の外周に軸方向に沿って分割巻きした複数のコイル１６［２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ，２６Ｄ］を配置して構成される。複数のコイル２６Ａ〜２６Ｄにより外側陽極電極１２内に軸方向の磁界Ｂが発生する磁界発生手段２７が構成される。
【００４４】
空間４４は、分割巻きされた複数のコイル２６Ａ〜２６Ｄの領域に対応して軸方向に複数に分割してそれぞれが液密的に封止された空間４４Ａ〜４４Ｄから成る。各空間４４Ａ〜４４Ｄには、冷却水４６の導入口４７及び排出口４８が設けられる。
【００４５】
円筒状の外側陽極電極１２内には、中心陽極電極１３と、中心陽極電極１３を囲む複数、本例では６つの被処理ワイヤ１４が軸方向に延長するように配置される。その他の構成は、第２実施の形態で説明したと同様であるので、図５に対応する部分に同一符号を付して重複説明を省略する。
【００４６】
第４実施の形態に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパー５１によれば、前述と同様に、外側陽極電極１２及び中心陽極電極１３と陰極の被処理ワイヤ１４間の電界と、磁界発生手段２７による磁界Ｂとにより高密度のマグネトロンプラズマが発生する。この高密度のマグネトロンププラズマにより、被処理ワイヤ１４を高速移送させて短時間処理を可能にする。また環境負荷を低減した表面処理を行うことができる。
【００４７】
一方、磁界発生手段２７は、分割巻きした複数のコイル２６Ａ〜２６Ｄにより構成されるので、円筒状の外側陽極電極１２内の全長にわたって均一な強さの磁界Ｂが形成され、全長にわたって均一な密度のマグネトロンプラズマが発生する。従って、被処理ワイヤ１４に対してより均一な表面処理が行える。さらに、冷却水４６は、各コイル２６Ａ〜２６Ｄに対応する空間４４Ａ〜４４Ｄに供給されるので、外側陽極電極１２の全長にわたって均一に冷却され、外周に巻回されたコイル２６Ａ〜２６Ｄに対して、むらなく熱的影響を防ぐことができる。
【００４８】
［第５実施の形態］
図１０に、本発明に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパーの第５実施の形態を示す。第５実施の形態に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパー５３は、前述と同様に、筒状、本例では円筒状の外側陽極電極１２と、外側陽極電極１２内に配置した中心陽極電極１３と、中心陽極電極１３を囲むように配置した複数の被処理ワイヤ１４とを有して構成される。複数の被処理ワイヤ１４は、等角間隔をもって配置される。外側陽極電極１２の外側にコイル２６が巻回されて外側陽極電極１２内に軸方向の磁界Ｂを発生する磁界発生手段２７が配置される。外側陽極電極１２の両端部は気密的に中心陽極電極１３及び被処理ワイヤ１４を支持する支持部材２８により気密封止される。
【００４９】
本実施の形態では、さらに、外側陽極電極１２の両側に夫々外側陽極電極１２に向かって漸次内部気圧が低くなる複数の気圧室５４［５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ］を配置し、複数の気圧室５４と最も気圧が低い外側陽極電極１２とによる差動排気システムが構成される。被処理ワイヤ１４は、複数の気圧室５４Ａ〜５４Ｃを気密的に貫通して移送可能に配置される。
【００５０】
外側陽極電極１２の一方端には、外側陽極電極１３内を所要の真空度にする主たる真空排気装置２９が設けられる。外側陽極電極１２の他方端には、動作ガス、本例ではアルゴン（Ａｒ）ガスを導入する動作ガス導入装置３１が設けられる。さらに、主たる真空排気装置２９と気圧室５４Ａとの間、動作ガス導入装置３１と気圧室５４Ａとの間には、差動排気の油回転ポンプ５５が設けられる。この油回転ポンプ５５により、被処理ワイヤ１４の貫通孔を通じて、順次気圧が異なるように各気圧室５４Ａ〜５４Ｃの差動排気がなされる。
【００５１】
その他の構成は、第２実施の形態で説明したと同様であるので、図５と対応する部分に同一符号を付して重複説明を省略する。
【００５２】
なお、第５実施の形態において、コイル２６を有して磁界発生手段２７が配置される外側陽極電極１２の外側構成は、冷却液を導入する第３実施の形態、分割巻きの複数のコイルが配置された第４実施の形態の構成とすることもできる。
【００５３】
第５実施の形態に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパー５３によれば、外側陽極電極１２の両端部にそれぞれ複数の気圧室５４［５４Ａ〜５４Ｃ］を配置して差動排気システムが構成されるので、より気密的に被処理ワイヤ１４を移送させることができる。すなわち、外側陽極電極１２内の低気圧を維持して被処理ワイヤ１４の移送を可能にする。
【００５４】
その他、第２実施の形態で説明したと同様の、被処理ワイヤ１４の高速処理、短時間処理、環境負荷を低減した表面処理等の効果を奏する。
【００５５】
次に、本実施の形態に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパーを用いてブラスめっきソーワイヤの表面処理の実験結果を示す。本実験は、第１実施の形態の同軸マグネトロンプラズマストリッパーを用いて、Ｆｅ芯線に膜厚２００ｎｍ程度のブラスめっき（ＣｕＺｎ）皮膜が施された直径２５０μｍ程度のソーワイヤに対して、ブラスめっき皮膜の除去を行った。ブラスめっき皮膜の除去に際して、Ｃｕが限りなくゼロであることが望ましいが、Ｃｕの除去残りが１０［質量％］以下であれば、切断したウェハ内へのＣｕ拡散による特性上の影響はなく、ソーワイヤとして実用に供し得る。表１及び図１１、表２及び図１２は、それぞれ放電電流密度を１［ｍＡ／ｃｍ２］、３［ｍＡ／ｃｍ２］のときの、ワイヤ表面のＥＤＳ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）分析結果を示す。
【００５６】
【表１】
【００５７】
【表２】
【００５８】
表１及びそのグラフ化した図１１は、放電電流密度を０．５［ｍＡ／ｃｍ２］、放電電圧を−５５０［Ｖ］のときの、処理時間０秒、６０秒、１８０秒、３００秒で処理したワイヤ表面のＥＤＳ分析結果を示す。４分から５分の間で表面のブラスめっき膜の除去処理を完了することができる。マグネトロンプラズマの照射時間が４分で処理完了と仮定すると、スパッタレートと処理速度は、次のようになる。
スパッタレート＝２００［ｎｍ］／４［ｍｉｎ］＝５０［ｎｍ／ｍｉｎ］
２ｍの処理装置の場合の処理速度Ｖは、
Ｖ＝０．５［ｍ／ｍｉｎ］
となる。
【００５９】
表２及びそのグラフ化した図１２は、放電電流密度を１．５［ｍＡ／ｃｍ２］、放電電圧を−７３０［Ｖ］のときの、処理時間０秒、１０秒、２０秒、３０秒で処理したワイヤ表面のＥＤＳ分析結果を示す。ワイヤ表面のＥＤＳ分析結果を示す。２０秒から３０秒の間で表面のブラスめっき膜の除去処理を完了することができる。マグネトロンプラズマの照射時間が２５秒で処理完了と仮定すると、スパッタレートと処理速度は、次のようになる。
スパッタレート＝２００［ｎｍ］／２５［ｓｅｃ］＝８［ｎｍ／ｓｅｃ］
＝４８０［ｎｍ／ｍｉｎ］
２ｍの処理装置の場合の処理速度Ｖは、
Ｖ＝４．８［ｍ／ｍｉｎ］
となる。
【符号の説明】
【００６０】
１１・・同軸マグネトロンプラズマストリッパー、１２・・筒状の外側陽極電極、１３・・中心陽極電極、１４・・被処理ワイヤ、１５・・磁界発生手段、１９・・マグネトロンプラズマ、２６［２６Ａ〜２６Ｄ］・・コイル、４４・・空間、４５・・カバー体、４６・・冷却液、５４Ａ〜５４Ｃ・・気圧室
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体分野で用いられるソーワイヤの表面処理に適用される同軸マグネトロンプラズマストリッパーに関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンなどの半導体インゴットから半導体ウェハを切り出す際にソーワイヤが用いられる。カーボン（Ｃ）添加の鉄（Ｆｅ）からなるソーワイヤは、表面にブラスめっき（Ｃｕ：６５％、Ｚｎ：３５％）皮膜が施されている。このブラスめっきは、ソーワイヤの伸線加工で必要となるめっき処理である。
【０００３】
半導体分野において、例えばシリコンインゴットからシリコンウェハを切り出す際に用いられるソーワイヤは、シリコンウェハの品質向上のために、Ｃｕフリーのワイヤが求められている。その理由は、図１５の模式図で示すように、ソーワイヤ１０１を用いてシリコンインゴット１０２からシリコンウェハ１０３を切り出す際に、ブラスめっきの主成分であるＣｕ１０４がシリコンウェハ１０３内に拡散する恐れがあるためである。シリコンウェハ１０３にＣｕが拡散し、不純物として含有すると、半導体のバンドギャップが変化し、例えば太陽電池の発電効率が低下する。あるいは、シリコン中にＣｕが含まれると、シリコンの導電性が変化し、シリコン基板に回路素子を形成したときに、回路素子に対して流れるべきところ以外に電流が流入するなどして誤動作を生じさせる可能性がある。
【０００４】
そのため、Ｃｕフリーなソーワイヤが必要となる。このソーワイヤから表面のＣｕ含有のブラスめっき皮膜を除去する処理として、ウェットプロセスが用いられている。このウェットプロセスでは、アンモニア水と過酸化水素水を用いてブラスめっき皮膜の除去を行っている。さらに、有機物汚染除去に硫酸・過酸化水素水洗浄、金属汚染除去に塩酸・過酸化水素水洗浄を行っている。
【０００５】
一方、上記ウェットプロセスに代わり廃液処理が不要で、かつ使用後の排ガス処理が廃液処理に比べて容易な、プラズマを用いたドライプロセスがある。先に、本出願人は、高密度プラズマ源を用いてソーワイヤのブラスめっき皮膜を除去することを提案した（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１７７１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述のウェットプロセスでは、ブラスめっき皮膜除去にアンモニア水と過酸化水素水を用い、有機物汚染除去に硫酸・過酸化水素水洗浄、金属汚染除去に塩酸・過酸化水素水洗浄を行っているため、環境負荷が大きいという問題があった。また、従来のプラズマストリッパーは、ブラスめっき皮膜の剥ぎ取り速度が遅いという欠点があった。
【０００８】
本発明は、上述の点に鑑み、環境負荷を低減し、かつ従来のプラズマストリッパーに比べて格段に高速、短時間で被皮処理ワイヤの表面処理を可能にした同軸マグネトロンプラズマストリッパーを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパーは、内部に動作ガスが導入される円筒状の外側陽極電極と、外側陽極電極内に同軸的に配置された線状の中心陽極電極と、外側陽極電極内に中心陽極電極を囲むように配置されて軸方向に移送される陰極となる複数の被処理ワイヤと、外側陽極電極内に軸心方向の磁界を発生させる磁界発生手段とを備え、被処理ワイヤの周りで発生するマグネトロンプラズマで被処理ワイヤの表面処理が行われる構成とする。
【００１０】
本発明の同軸マグネトロンプラズマストリッパーでは、円筒状の外側陽極電極と、外側陽極電極内の中心陽極電極と、外側陽極電極内に中心陽極電極を囲むように配置された陰極となる複数の被処理ワイヤと、軸心方向の磁界を発生させる磁界発生手段を備えるので、被処理ワイヤの周りに高密度のマグネトロンプラズマが発生する。高密度マグネトロンプラズマにより、被処理ワイヤの表面はスパッタされて表面処理がなされる。被処理ワイヤは高温に晒されるが、被処理ワイヤの移送速度を速めることで、短時間で被処理ワイヤの表面処理がなされる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパーによれば、マグネトロンプラズマを用いるので、従来のプラズマストリッパーに比べて格段に高速、短時間で被処理ワイヤの表面処理を行うことが可能になる。かつドライプロセスによるワイヤ表面処理であるため、環境負荷を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパーの第１実施の形態を示す模式的な概略構成図である。
【図２】本発明に使用されるブラスめっきソーワイヤの断面図である。
【図３】第１実施の形態の同軸マグネトロンプラズマストリッパーの動作説明に供する断面図である。
【図４】ブラスめっきソーワイヤの表面がプラズマスパッタされる状態を示す断面図である。
【図５】本発明に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパーの第２実施の形態を示す一部破断した概略構成図である。
【図６】Ａ，Ｂ 図５のａ−ａ線上、ｂ−ｂ線上の断面図である。
【図７】本発明に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパーの第３実施の形態を示す一部破断した概略構成図である。
【図８】図７のｃ−ｃ線上の断面図である。
【図９】本発明に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパーの第４実施の形態を示す一部破断した概略構成図である。
【図１０】本発明に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパーの第５実施の形態を示す一部破断した概略構成図である。
【図１１】表１（放電電流密度０．５［ｍＡ／ｃｍ２］のときのＥＤＳ分析結果）に基づくグラフである。
【図１２】表２（放電電流密度１．５［ｍＡ／ｃｍ２］のときのＥＤＳ分析結果）に基づくグラフである。
【図１３】参考例２における同軸マグネトロンプラズマストリッパーの要部の概略断面図である。
【図１４】参考例１における同軸マグネトロンプラズマストリッパーの要部の概略断面図である。
【図１５】ブラスめっきソーワイヤによりシリコンウェハを切り出すときのＣｕ拡散の状態を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
本発明に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパーの実施の形態は、基本的には高密度のマグネトロンプラズマ源を利用して被処理ワイヤの表面処理を高速で、短時間で行えるように構成される。本実施の形態に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパーの基本構成は、所要ガスが導入された筒状の外側陽極電極と、この外側陽極電極内に同軸的に配置された中心陽極電極との間に、中心陽極電極を囲むように陰極となる複数の被処理ワイヤが配置される。さらに、筒状の外側陽極電極内に軸方向の磁界を発生させる磁界発生手段が配置される。本実施の形態では、外側陽極電極及び中心陽極電極と、陰極となる被処理ワイヤとの間に所要の電圧が印加され、この電界と磁界の作用で、被処理ワイヤの周りにマグネトロンプラズマが発生し、被処理ワイヤの表面がスパッタされて、表面処理がなされる。
【００１５】
［第１実施の形態］
図１に、本発明に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパーの第１実施の形態を示す。図１は、模式的な概略構成図である。第１実施の形態に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパー１１は、所要の動作ガスを導入した筒状の外側陽極電極１２が配置される。この外側陽極電極１２内に同軸的に軸方向に延長する中心陽極電極１３が配置され、中心陽極電極１３と外側陽極電極１２との間に、中心陽極電極１３を囲むように陰極となる複数の被処理ワイヤ１４が配置される。中心陽極電極１３は線状体で形成される。被処理ワイヤ１４は、好ましくは中心陽極電極１３を中心に同心円上に等角間隔をもって複数、本例では６本配置される。外側陽極電極１２の筒状としては、例えば、円筒状、あるいは複数の被処理ワイヤ１４に対応した断面複数角形、被処理ワイヤ１４を６本配置したときには断面６角形とすることができる。本例では円筒状の外側陽極電極１２で形成している。中心陽極電極１３は、外側陽極電極１２の断面形状に合わせた断面形状とすることができる。例えば、断面円形、断面６角形などとすることができる。外側陽極電極１２が断面６角形の場合、中心陽極電極１３は、断面円形とすることも可能である。本例では、中心陽極電極１３を断面円形の線状体で形成される。円筒状の外側陽極電極１２は、図示しないが、両端部に中心陽極電極１３及び被処理ワイヤ１４を支持し、外側陽極電極１２内を気密封止する支持板により内部が密閉され、チャンバーを兼ねた構成となっている。外側陽極電極１２内は高真空とされ、動作ガスである例えばアルゴン（Ａｒ）ガスが導入される。被処理ワイヤ１４は、外側陽極電極１２内を通り、支持板を気密的に貫通して軸方向、すなわち矢印Ａ方向に移送されるように配置される。
【００１６】
被処理ワイヤ１４は、例えば図２に示すように、シリコンインゴットからシリコンウェハを切り出すための、カーボン（Ｃ）添加のＦｅによる芯線１７の表面にブラスめっき（Ｃｕ：６５％、Ｚｎ：３５％）皮膜１８を有するソーワイヤとすることができる。
【００１７】
さらに、被処理ワイヤ１４が配置される円筒状の外側陽極電極１２内に上記軸方向の磁界Ｂを発生させるための、磁界発生手段１５が配置される。この磁界発生手段１５は、例えば円筒ソレノイド電磁石で構成することができる。磁界発生手段１５の構成は種々考えられ、図１の原理図では外側陽極電極１２の外側に同軸的に配置される。
【００１８】
陰極となる被処理ワイヤ１４には、外側陽極電極１２及び中心陽極電極１３の電位に対して、負の電位が印加される。本例では、被処理ワイヤ１４に負電圧が印加され、外側陽極電極１２及び中心陽極電極１３に接地電圧が印加されるように、各被処理ワイヤ１４と、外側陽極電極１２及び中心陽極電極１３との間に、負の直流バイアス電源１６が接続される。
【００１９】
次に、第１実施の形態の同軸マグネトロンプラズマストリッパー１１の動作を説明する。図３に示すように、被処理ワイヤ１４に負電圧を印加し、外側陽極電極１２及び中心陽極電極１３に接地電圧を印加する。この状態で、磁界発生手段１５を介して、被処理ワイヤ１４が配置される外側陽極電極１２内に軸方向の磁界Ｂを発生させると、各被処理ワイヤ１４を取り囲むように全周均一なマグネトロンプラズマ１９が発生する。このマグネトロンプラズマ１９中のＡｒイオン２１により、被処理ワイヤ１４の表面がスパッタ処理される。被処理ワイヤ１４が、表面をブラスめっき皮膜１８で覆われたソーワイヤとしたときには、図４に示すように、ソーワイヤの表面のブラスめっき皮膜１８が、Ａｒイオン２１によりスパッタ処理されて除去される。動作中は、チャンバー室となる外側陽極電極１２内に動作ガスが導入され、排気しながら外側陽極電極１２内の気圧を一定の低気圧に維持しつつスパッタエッチングが行われる。
【００２０】
被処理ワイヤ１４は、外側陽極電流１２と中心陽極電極１３との間を軸方向に移送されるので、被処理ワイヤ１４の表面は連続して表面処理される。しかも、マグネトロンプラズマは高密度プラズマとなり、被処理ワイヤ１４を高温とするので、被処理ワイヤ１４は、高速で移送して短時間で表面処理することができる。つまり、高速でのブラスめっき皮膜の除去が可能になる。
【００２１】
本実施の形態では、負電位の複数の陰極と、陰極に対して正電位の外側陽極電極１２及び中心陽極電極１３と、外側陽極電極１２内に軸方向の磁界を発生する磁界発生手段１５とにより、同軸マグネトロンプラズマ源が構成される。この同軸マグネトロンプラズマ源を用い、その陰極を被処理ワイヤ１４に置き換えることにより、マグネトロンプラズマを用いたプラズマスパッタ作用で、被処理ワイヤ１４の表面処理がなされる。
【００２２】
第１実施の形態に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパー１１によれば、円筒状の外側陽極電極１２内に中心陽極電極１３を囲むように、複数の被処理ワイヤ１４が配置された構成である。このため、各被処理ワイヤ１４の周りに均等に高密度のマグネトロンプラズマ１９を発生させることができ、複数の被処理ワイヤ１４に対して、同時にかつ高速で、しかもむらなく表面処理を行うことができる。すなわち、本実施の形態では、被処理ワイヤの表面を、従来のプラズマストリッパーに比べて格段に高速、短時間処理することが可能になる。被処理ワイヤ１４として、ソーワイヤの表面のブラスめっき皮膜の除去に適用したときには、前述の特許文献１に記載の三相交流ハイブリッドプラズマよりも２０倍の高速でブラスめっき膜を除去することが可能になる。また、シリコンウェハや結晶型太陽電池の切り出しに使われる直径１００μｍ〜３００μｍ程度の極細ソーワイヤ表面のブラスめっき皮膜を除去することができる。また、本実施の形態の同軸マグネトロンプラズマストリッパー１１は、構造的にも簡素化でき、複数の被処理ワイヤの配置も容易に行うことができる。
【００２３】
本実施の形態では、マグネトロンプラズマを用いたドライプロセスで被処理ワイヤ１４の表面処理を行うので、従来の薬品を用いるウェットプロセスに比べて大幅に環境負荷を低減することができる。
【００２４】
次に、本発明の同軸マグネトロンプラズマストリッパーの特徴の理解を容易にするための、参考例について説明する。
【００２５】
［参考例１］
図１４に、参考例１に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパーを示す。参考例１に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパー８１は、チャンバー（図示せず）内に、１本の陰極となる被処理ワイヤ８４と、被処理ワイヤ８４を等角間隔で囲む３つの線状体による陽極電極８５［８５Ａ、８５Ｂ、８５Ｃ］との組み合わせを１ユニット８６として、複数のユニット８６が配置される。チャンバー内には、前述と同様に、動作ガス、例えばＡｒガスが導入される。この場合、複数のユニット９６は、陽極電極８６を隣接するユニット９６間で共有するように配置される。さらに、チャンバー内に軸方向の磁界Ｂを発生するための磁界発生手段（図示せず）が配置される。
【００２６】
各被処理ワイヤ８４には、陽極電極８５の電位に対して、前述と同様に、負の電位が印加される。すなわち、被処理ワイヤ８４と陽極電極８５との間に負バイアス電源が接続される。
【００２７】
参考例１の同軸マグネトロンプラズマストリッパー８１は、各被処理ワイヤ８４の周りにマグネトロンプラズマ８７が発生するため、多数の被処理ワイヤ８４の表面処理が同時に行えるので、効率的である。しかしながら、各ユニット８６は、隣接するユニット８６の陽極電極８５を共有しているため、全体として見たとき、電界の不均一が生じ、各被処理ワイヤ８４に対して表面処理が不均一になる懼れがある。また、チャンバーは接地することになるので、チャンバーと陽極電極８５間でプラズマを発生させないために、絶縁対策が必要になり、構成が複雑になる。
【００２８】
［参考例２］
図１３に、参考例２に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパーを示す。参考例２の同軸マグネトロンプラズマストリッパー７１は、参考例１の構成の一部を取り出し、１つの中心の陽極電極８５ａと、中心の陽極電極９５ａを囲む６つの外側の陽極電極８５ｂ〜８５ｇと、各３つの陽極電極８５で構成される三角形の重心に位置する６つの陰極となる被処理ワイヤ８４とを有して構成される。発生する磁界Ｂは参考例１と同じである。
【００２９】
参考例２の同軸マグネトロンプラズマストリッパー７１は、６つの被処理ワイヤ８４と陽極電極８５との間に均一の電界が生じ、各被処理ワイヤ８４の周りに均等な密度のマグネトロンプラズマが発生する。これにより、各被処理ワイヤ８４に対して均一に表面処理を行うことができる。しかし、この場合も、チャンバーと陽極電極８５間の絶縁対策が必要である。
【００３０】
参考例２の構成をさらに発展させたのが、第１実施の形態の同軸マグネトロンプラズマストリッパー１１である。第１実施の形態の同軸マグネトロンプラズマストリッパー１１は、参考例１，参考例２と比較して構成の簡素化が図られ、参考例２と同様に均一な高密度マグネトロンプラズマの発生を可能し、各被処理ワイヤに対する表面処理を均一に行えることが理解できる。
【００３１】
［第２実施の形態］
図５に、本発明に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパーの第２実施の形態を示す。第２実施の形態に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパー２５は、筒状、本例では円筒状の外側陽極電極１２の外周に絶縁被覆導線によるコイル２６を巻回して磁界発生手段２７が構成される。この磁界発生手段２７により、円筒状の外側陽極電極１２内に軸方向の磁界Ｂが発生する。円筒状の外側陽極電極１２内には、中心陽極電極１３と、中心陽極電極１３を囲む複数、本例では６つの被処理ワイヤ１４が軸方向に延長するように配置される。円筒状の外側陽極電極１２の両側には、外側陽極電極１２内を気密的に封止し、かつ中心陽極電極１３及び各被処理ワイヤ１４の支持に供する封止用の支持部材２８が配置される。本実施の形態の円筒陽極電極１２は、コイルボビンとチャンバーを兼ねている。
【００３２】
封止された外側陽極電極１２の一方端側には、外側陽極電極１２内を所要の真空度にする真空排気装置２９が設けられ、他端側には、動作ガス、本例ではアルゴン（Ａｒ）ガスを導入する動作ガス導入装置３１が設けられる。
【００３３】
図６Ａは、図５のａ−ａ線上の断面図である。図６Ｂは、支持部材２８の部分を示す図５のｂ−ｂ線上の断面図である。支持部材２８は、中央に中心陽極１３を支持する支持孔３２が設けられ、支持孔３２の周りに等角間隔で被処理ワイヤ１４を貫通する６つの支持孔３３が設けられる。中心陽極ワイヤ１３及び各被処理ワイヤ１４は、対応する支持孔３２，３３にゴムリング３４を介して気密的に支持される。
【００３４】
図示しないが、外側陽極電極１２及び中心陽極電極１３と、各陰極となる被処理ワイヤ１４は、陽極電極側が接地電位となり陰極の被処理ワイヤ１４側が負電位となるように、負バイアス電源に接続される。
【００３５】
各被処理ワイヤ１４は、供給リール３５から滑車３６、ガイドローラ３７を介して外側陽極電極１２内に移送され、さらに外側陽極電極１２を出て、ガイドローラ３８、滑車３９を介して巻き取りリール４１に巻き取られる。
【００３６】
第２実施の形態の同軸マグネトロンプラズマストリッパー２５の動作は、第１実施の形態で説明したと同様に、各被処理ワイヤ１４の周りに磁界と電界とによる均一なマグネトロンプラズマ１９が発生し、各被処理ワイヤ１４の表面処理が同時にかつ高速で行われる。
【００３７】
第２実施の形態に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパー２５によれば、円筒状の外側陽極電極１２の外周にコイル２６を巻回して磁界発生手段２７を構成しているので、より全体の構成を簡略化することができる。また、第１実施の形態で説明したと同様に、高密度のマグネトロンプラズマにより、被処理ワイヤ１４を高速移送させて短時間の処理を可能にし、また環境負荷を低減した表面処理を行うことができる。
【００３８】
［第３実施の形態］
図７及び図８（図７のｃ−ｃ線上の断面図）に、本発明に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパーの第３実施の形態を示す。第３実施の形態の同軸マグネトロンプラズマストリッパー４３は、筒状、本例では円筒状の外側陽極電極１２の外周にコイル２６を巻回して磁界発生手段２７を構成したとき、マグネトロンプラズマによる発熱でコイル２６の絶縁被覆が損傷しないように構成したものである。
【００３９】
第３実施の形態に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパー４３は、図７に示すように、円筒状の外側陽極電極１２の外側に液密的な空間４４を介して同軸筒状のカバー体４５を配置し、この空間４５内に冷却液、本例では冷却水４６を供給するように構成される。筒状のカバー体４５は、外側陽極電極１２の断面形状に合わせた断面形状に形成され、本例では円筒状に形成される。冷却水４６は、一方の供給口４７から他方の排出口４８へ流れるように供給される。なお、冷却水４６は、放熱機構を介して常に冷却された状態で循環して空間４５内を流れるようになすこともできる。
【００４０】
円筒状の外側陽極電極１２内には、中心陽極電極１３と、中心陽極電極１３を囲む複数、本例では６つの被処理ワイヤ１４が軸方向に延長するように配置される。その他の構成は、第２実施の形態で説明したと同様であるので、図５に対応する部分に同一符号を付して重複説明を省略する。
【００４１】
第３実施の形態に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパー４３によれば、前述と同様に、外側陽極電極１２及び中心陽極電極１３と陰極の被処理ワイヤ１４間の電界と、磁界発生手段２７による磁界Ｂとにより高密度のマグネトロンプラズマが発生する。この高密度のマグネトロンププラズマにより、被処理ワイヤ１４を高速移送させて短時間処理を可能にする。また環境負荷を低減した表面処理を行うことができる。
【００４２】
一方、高密度のマグネトロンプラズマにより、外側陽極電極１２が高温となっても、この熱は外側陽極電極１２とカバー体４５間を流れる冷却水４６で冷やされ、コイル２６に影響を与えない。従って、コイル２６の絶縁被覆膜を損傷させることがない。従って、本実施の形態の同軸マグネトロンプラズマストリッパー４３は、安定して長時間の使用が可能になる。
【００４３】
［第４実施の形態］
図９に、本発明に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパーの第４実施の形態を示す。第３実施の形態に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパー５１は、円筒状の外側陽極電極１２の外側に空間４４を介して液密的に同軸円筒状のカバー体４５を配置し、このカバー体４５の外周に軸方向に沿って分割巻きした複数のコイル１６［２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ，２６Ｄ］を配置して構成される。複数のコイル２６Ａ〜２６Ｄにより外側陽極電極１２内に軸方向の磁界Ｂが発生する磁界発生手段２７が構成される。
【００４４】
空間４４は、分割巻きされた複数のコイル２６Ａ〜２６Ｄの領域に対応して軸方向に複数に分割してそれぞれが液密的に封止された空間４４Ａ〜４４Ｄから成る。各空間４４Ａ〜４４Ｄには、冷却水４６の導入口４７及び排出口４８が設けられる。
【００４５】
円筒状の外側陽極電極１２内には、中心陽極電極１３と、中心陽極電極１３を囲む複数、本例では６つの被処理ワイヤ１４が軸方向に延長するように配置される。その他の構成は、第２実施の形態で説明したと同様であるので、図５に対応する部分に同一符号を付して重複説明を省略する。
【００４６】
第４実施の形態に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパー５１によれば、前述と同様に、外側陽極電極１２及び中心陽極電極１３と陰極の被処理ワイヤ１４間の電界と、磁界発生手段２７による磁界Ｂとにより高密度のマグネトロンプラズマが発生する。この高密度のマグネトロンププラズマにより、被処理ワイヤ１４を高速移送させて短時間処理を可能にする。また環境負荷を低減した表面処理を行うことができる。
【００４７】
一方、磁界発生手段２７は、分割巻きした複数のコイル２６Ａ〜２６Ｄにより構成されるので、円筒状の外側陽極電極１２内の全長にわたって均一な強さの磁界Ｂが形成され、全長にわたって均一な密度のマグネトロンプラズマが発生する。従って、被処理ワイヤ１４に対してより均一な表面処理が行える。さらに、冷却水４６は、各コイル２６Ａ〜２６Ｄに対応する空間４４Ａ〜４４Ｄに供給されるので、外側陽極電極１２の全長にわたって均一に冷却され、外周に巻回されたコイル２６Ａ〜２６Ｄに対して、むらなく熱的影響を防ぐことができる。
【００４８】
［第５実施の形態］
図１０に、本発明に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパーの第５実施の形態を示す。第５実施の形態に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパー５３は、前述と同様に、筒状、本例では円筒状の外側陽極電極１２と、外側陽極電極１２内に配置した中心陽極電極１３と、中心陽極電極１３を囲むように配置した複数の被処理ワイヤ１４とを有して構成される。複数の被処理ワイヤ１４は、等角間隔をもって配置される。外側陽極電極１２の外側にコイル２６が巻回されて外側陽極電極１２内に軸方向の磁界Ｂを発生する磁界発生手段２７が配置される。外側陽極電極１２の両端部は気密的に中心陽極電極１３及び被処理ワイヤ１４を支持する支持部材２８により気密封止される。
【００４９】
本実施の形態では、さらに、外側陽極電極１２の両側に夫々外側陽極電極１２に向かって漸次内部気圧が低くなる複数の気圧室５４［５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ］を配置し、複数の気圧室５４と最も気圧が低い外側陽極電極１２とによる差動排気システムが構成される。被処理ワイヤ１４は、複数の気圧室５４Ａ〜５４Ｃを気密的に貫通して移送可能に配置される。
【００５０】
外側陽極電極１２の一方端には、外側陽極電極１３内を所要の真空度にする主たる真空排気装置２９が設けられる。外側陽極電極１２の他方端には、動作ガス、本例ではアルゴン（Ａｒ）ガスを導入する動作ガス導入装置３１が設けられる。さらに、主たる真空排気装置２９と気圧室５４Ａとの間、動作ガス導入装置３１と気圧室５４Ａとの間には、差動排気の油回転ポンプ５５が設けられる。この油回転ポンプ５５により、被処理ワイヤ１４の貫通孔を通じて、順次気圧が異なるように各気圧室５４Ａ〜５４Ｃの差動排気がなされる。
【００５１】
その他の構成は、第２実施の形態で説明したと同様であるので、図５と対応する部分に同一符号を付して重複説明を省略する。
【００５２】
なお、第５実施の形態において、コイル２６を有して磁界発生手段２７が配置される外側陽極電極１２の外側構成は、冷却液を導入する第３実施の形態、分割巻きの複数のコイルが配置された第４実施の形態の構成とすることもできる。
【００５３】
第５実施の形態に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパー５３によれば、外側陽極電極１２の両端部にそれぞれ複数の気圧室５４［５４Ａ〜５４Ｃ］を配置して差動排気システムが構成されるので、より気密的に被処理ワイヤ１４を移送させることができる。すなわち、外側陽極電極１２内の低気圧を維持して被処理ワイヤ１４の移送を可能にする。
【００５４】
その他、第２実施の形態で説明したと同様の、被処理ワイヤ１４の高速処理、短時間処理、環境負荷を低減した表面処理等の効果を奏する。
【００５５】
次に、本実施の形態に係る同軸マグネトロンプラズマストリッパーを用いてブラスめっきソーワイヤの表面処理の実験結果を示す。本実験は、第１実施の形態の同軸マグネトロンプラズマストリッパーを用いて、Ｆｅ芯線に膜厚２００ｎｍ程度のブラスめっき（ＣｕＺｎ）皮膜が施された直径２５０μｍ程度のソーワイヤに対して、ブラスめっき皮膜の除去を行った。ブラスめっき皮膜の除去に際して、Ｃｕが限りなくゼロであることが望ましいが、Ｃｕの除去残りが１０［質量％］以下であれば、切断したウェハ内へのＣｕ拡散による特性上の影響はなく、ソーワイヤとして実用に供し得る。表１及び図１１、表２及び図１２は、それぞれ放電電流密度を１［ｍＡ／ｃｍ２］、３［ｍＡ／ｃｍ２］のときの、ワイヤ表面のＥＤＳ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）分析結果を示す。
【００５６】
【表１】
【００５７】
【表２】
【００５８】
表１及びそのグラフ化した図１１は、放電電流密度を０．５［ｍＡ／ｃｍ２］、放電電圧を−５５０［Ｖ］のときの、処理時間０秒、６０秒、１８０秒、３００秒で処理したワイヤ表面のＥＤＳ分析結果を示す。４分から５分の間で表面のブラスめっき膜の除去処理を完了することができる。マグネトロンプラズマの照射時間が４分で処理完了と仮定すると、スパッタレートと処理速度は、次のようになる。
スパッタレート＝２００［ｎｍ］／４［ｍｉｎ］＝５０［ｎｍ／ｍｉｎ］
２ｍの処理装置の場合の処理速度Ｖは、
Ｖ＝０．５［ｍ／ｍｉｎ］
となる。
【００５９】
表２及びそのグラフ化した図１２は、放電電流密度を１．５［ｍＡ／ｃｍ２］、放電電圧を−７３０［Ｖ］のときの、処理時間０秒、１０秒、２０秒、３０秒で処理したワイヤ表面のＥＤＳ分析結果を示す。ワイヤ表面のＥＤＳ分析結果を示す。２０秒から３０秒の間で表面のブラスめっき膜の除去処理を完了することができる。マグネトロンプラズマの照射時間が２５秒で処理完了と仮定すると、スパッタレートと処理速度は、次のようになる。
スパッタレート＝２００［ｎｍ］／２５［ｓｅｃ］＝８［ｎｍ／ｓｅｃ］
＝４８０［ｎｍ／ｍｉｎ］
２ｍの処理装置の場合の処理速度Ｖは、
Ｖ＝４．８［ｍ／ｍｉｎ］
となる。
【符号の説明】
【００６０】
１１・・同軸マグネトロンプラズマストリッパー、１２・・筒状の外側陽極電極、１３・・中心陽極電極、１４・・被処理ワイヤ、１５・・磁界発生手段、１９・・マグネトロンプラズマ、２６［２６Ａ〜２６Ｄ］・・コイル、４４・・空間、４５・・カバー体、４６・・冷却液、５４Ａ〜５４Ｃ・・気圧室
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に動作ガスが導入される筒状の外側陽極電極と、
前記外側陽極電極内に同軸的に配置された線状の中心陽極電極と、
前記外側陽極電極内に前記中心陽極電極を囲むように配置されて軸方向に移送される陰極となる複数の被処理ワイヤと、
前記外側陽極電極内に軸心方向の磁界を発生させる磁界発生手段と
を備え、
前記被処理ワイヤの周りで発生するマグネトロンプラズマで前記被処理ワイヤの表面処理が行われる
同軸マグネトロンプラズマストリッパー。
【請求項２】
前記磁界発生手段は、前記外側陽極電極の外周にコイルを巻回して構成され、
前記外側陽極電極がチャンバーとコイルボビンを兼ねている
請求項１記載の同軸マグネトロンプラズマストリッパー。
【請求項３】
前記外側陽極電極の外側に配置された筒状のカバー体と、
前記外側陽極電極と前記カバー体との間に、前記コイルを冷却する冷却液が導入される密閉空間を有し、
前記コイルが前記カバー体の外周に巻回されている
請求項２記載の同軸マグネトロンプラズマストリッパー。
【請求項４】
前記コイルが外側陽極電極の軸方向に分割して配置され、
前記密閉空間が前記分割されたコイルに対応して複数に分割して形成され、
それぞれの密閉空間に冷却液が導入される
請求項３記載の同軸マグネトロンプラズマストリッパー。
【請求項５】
前記外側陽極電極の軸方向の両側に、外側陽極電極に向かって内部気圧が低くなる複数の気圧室を配置した差動排気システムを備えている
請求項１乃至４のいずれかに記載の同軸マグネトロンプラズマストリッパー。
【請求項６】
前記被処理ワイヤが表面にブラスめっき皮膜が施されたソーワイヤであり、
前記マグネトロンプラズマで前記被処理ワイヤのブラスめっき皮膜の除去が行われる
請求項１乃至５のいずれかに記載の同軸マグネトロンプラズマストリッパー。
【請求項１】
内部に動作ガスが導入される筒状の外側陽極電極と、
前記外側陽極電極内に同軸的に配置された線状の中心陽極電極と、
前記外側陽極電極内に前記中心陽極電極を囲むように配置されて軸方向に移送される陰極となる複数の被処理ワイヤと、
前記外側陽極電極内に軸心方向の磁界を発生させる磁界発生手段と
を備え、
前記被処理ワイヤの周りで発生するマグネトロンプラズマで前記被処理ワイヤの表面処理が行われる
同軸マグネトロンプラズマストリッパー。
【請求項２】
前記磁界発生手段は、前記外側陽極電極の外周にコイルを巻回して構成され、
前記外側陽極電極がチャンバーとコイルボビンを兼ねている
請求項１記載の同軸マグネトロンプラズマストリッパー。
【請求項３】
前記外側陽極電極の外側に配置された筒状のカバー体と、
前記外側陽極電極と前記カバー体との間に、前記コイルを冷却する冷却液が導入される密閉空間を有し、
前記コイルが前記カバー体の外周に巻回されている
請求項２記載の同軸マグネトロンプラズマストリッパー。
【請求項４】
前記コイルが外側陽極電極の軸方向に分割して配置され、
前記密閉空間が前記分割されたコイルに対応して複数に分割して形成され、
それぞれの密閉空間に冷却液が導入される
請求項３記載の同軸マグネトロンプラズマストリッパー。
【請求項５】
前記外側陽極電極の軸方向の両側に、外側陽極電極に向かって内部気圧が低くなる複数の気圧室を配置した差動排気システムを備えている
請求項１乃至４のいずれかに記載の同軸マグネトロンプラズマストリッパー。
【請求項６】
前記被処理ワイヤが表面にブラスめっき皮膜が施されたソーワイヤであり、
前記マグネトロンプラズマで前記被処理ワイヤのブラスめっき皮膜の除去が行われる
請求項１乃至５のいずれかに記載の同軸マグネトロンプラズマストリッパー。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−１２６９５７（Ｐ２０１２−１２６９５７Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７９０１２（Ｐ２０１０−２７９０１２）
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２２年度経済産業省 地域イノベーション創出研究開発事業委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５０４２０５５２１）国立大学法人 長崎大学 (226)
【出願人】（５９７１５０５９９）ジャパンファインスチール株式会社 (11)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２２年度経済産業省 地域イノベーション創出研究開発事業委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５０４２０５５２１）国立大学法人 長崎大学 (226)
【出願人】（５９７１５０５９９）ジャパンファインスチール株式会社 (11)
【Ｆターム（参考）】
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