CN110958755B - 具有双重型等离子体排出部的等离子体装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开具有双重型等离子体排出部的等离子体装置，包括：板形态的中心电极；板形态的电介质，以覆盖上述中心电极的两面的方式层叠于上述中心电极；板形态的第一外侧电极及板形态的第二外侧电极，上述第一外侧电极以与上述电介质平行的方式配置，上述第一外侧电极的整个一面或一面的一部分以与上述电介质隔开的方式与上述电介质相向，上述第二外侧电极隔着上述电介质与上述第一外侧电极相对称，以与上述电介质平行的方式配置，上述第二外侧电极的整个一面或一面的一部分与上述电介质相向；供电装置，用于向上述中心电极输入高电压；以及至少一个气体注入部，用于向上述各个外侧电极与上述电介质之间的隔开空间注入等离子体源气体。

Description

具有双重型等离子体排出部的等离子体装置

技术领域

本发明涉及等离子体装置，更加详细地，涉及可生成及排出相互平行的2个线性等离子体的等离子体装置。

背景技术

作为处理基板表面的方法，例如，从基板的表面去除有机物质等污染物，去除抗蚀剂(resist)，提高有机膜的粘结、表面变形、膜的形成，还原金属氧化物或清洗液晶用玻璃基板等方法大致包括利用化学药品的方法以及利用等离子体的方法。其中，利用化学药品的方法存在化学药品对环境产生恶劣影响的缺点。

作为利用等离子体的表面处理方法的一例，可举出利用低温、低压状态的等离子体的方法。利用低温、低压等离子体的表面处理方法中，通过在低温、低压的真空槽内发生等离子体来使等离子体与基板的表面相接触，从而处理基板表面。

这种利用低温、低压状态的等离子体的表面处理方法尽管具有优异的清洗效果，但实际未被广泛利用，其原因在于，上述方法需要由真空装置来维持低压，因此，难以适用于在大气压状态下执行的连续工序。

由此，近年来积极地进行着所要通过在大气压状态下发生等离子体来利用于表面处理的研究。

作为一例，作为在大气压状态下发生等离子体的等离子体装置，利用如下方法，即，在向等离子体发生空间的外部引导从等离子体发生空间生成的等离子体之后，使上述等离子体与基板相接触来处理基板表面的方法。

图1示出现有大气压等离子体装置的一例。

图1所示的大气压等离子体装置包括：2个平板电极101a、101b，平行配置，通过绝缘体106a、106b绝缘；处理气体流入口103，形成于设置在上述2个电极101a、101b之间的等离子体发生空间102的一侧面；以及排出口104，形成于等离子体发生空间的另一侧面。

使处理气体通过形成于等离子体发生空间的一侧面的流入口103向等离子体发生空间102流入，所流入的处理气体通过向电极101a、101b供给的交流电压被转换为等离子体，所生成的等离子体以及未转换为等离子体的处理气体通过形成于等离子体发生空间102的一侧面的排出口104被引导到等离子体发生空间102的外部，并与基板105的表面相接触来处理基板105的表面。

但是，在图1所示的现有的大气压等离子体装置中，等离子体及未转换为等离子体的处理气体的排出口104形成于等离子体发生空间的一侧面，从而存在所要处理的宽度W受到限制的缺点，因而存在基板的表面处理性能下降的问题。在所要加宽处理宽度W的情况下，存在被输入的交流电压急剧上升的问题。

图2示出现有的大气压等离子体装置的另一例。

图2所示的大气压等离子体装置包括：平板式上部电极301a及平板式下部电极301b；等离子体发生空间302，形成于两个电极301a、301b之间；绝缘体303a、303b，用于使上述两个电极301a、301b绝缘；散热器304a、304b，用于降低电极301a、301b的表面温度；流入口305a、305b，用于向等离子体发生部300导入处理气体；以及排出口306a、306b、306c、306d、306e，形成于上述下部电极301b，用于向等离子体发生空间302的外部引导从等离子体发生空间302生成的等离子体以及未转换为等离子体的处理气体，在下部电极301a的下部设置有所要处理的基板308。

上述上部电极301a与交流电源307相连接，下部电极301b接地。包括上述电极结构的表面处理装置可以使可转换为等离子体的电极的有效面积设计得更宽，由于使用具有排出口的电极板，因此可以实现具有更宽的处理面积的设计，但是，在电极板边缘侧的排出口306a、306e和中心部侧的排出口306c，处理气体的流速可能存在很大差异，因而不仅难以生成均匀的等离子体，而且各个排出口306a、306b、306c、306d、306e中的处理气体的化学强度也可能发生变化，由此，存在无法均匀地处理基板308的整个表面的问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

因此，本发明所要解决的问题在于，提供如下的等离子体装置，即，通过向生成等离子体的等离子体排出通道内均匀地供给等离子体源气体，从而可生成及排出均匀的线性等离子体。

作为另一目的，提供能够以双重型排出上述线性等离子体的等离子体装置。

(二)技术方案

一种具有双重型等离子体排出部的等离子体装置，其特征在于，包括：板形态的中心电极；第一电介质层及第二电介质层，层叠于上述中心电极的两面；板形态的第一外侧电极及板形态的第二外侧电极，上述第一外侧电极以与上述第一电介质层平行地隔开配置，与上述第一电介质层相向，以在一侧形成中心电极的长度方向的排出口，上述第二外侧电极隔着上述中心电极与上述第一外侧电极相对称，与上述第二电介质层相向，以与上述第二电介质层平行地隔开配置；气体注入部，用于向上述第一外侧电极及第二外侧电极与第一电介质层及第二电介质层之间的隔开空间注入等离子体源气体；以及供电装置，用于向上述中心电极与上述第一外侧电极及第二外侧电极之间输入电压，以在上述隔开空间产生等离子体。

在一实施例中,在上述第一外侧电极与电介质之间的隔开空间形成通过生成第一等离子体来沿着上述第一外侧电极的纵向排出上述第一等离子体的第一等离子体排出通道，在上述第二外侧电极与电介质之间的隔开空间形成通过生成第二等离子体来沿着上述第二外侧电极的纵向排出上述第二等离子体的第二等离子体排出通道。

在一实施例中,上述气体注入部包括：第一气体引导通道，以与上述第一外侧电极的横向平行的方式延伸，以与上述第一等离子体排出通道的顶部相邻的方式配置；第一通道间连接孔，从上述第一气体引导通道朝向上述第一等离子体排出通道延伸来以能够使流体导流的方式与上述第一等离子体排出通道及上述第一气体引导通道相连接；第二气体引导通道，以与上述第二外侧电极的横向平行的方式延伸，以与上述第二等离子体排出通道的顶部相邻的方式配置；以及第二通道间连接孔，从上述第二气体引导通道朝向上述第二等离子体排出通道延伸来以能够使流体导流的方式与上述第二等离子体排出通道及上述第二气体引导通道相连接。

在一实施例中,述的具有双重型等离子体排出部的等离子体装置，其特征在于，还包括：第一气体滞留空间，从与上述第一外侧电极的上述电介质相向的一面朝向上述第一气体引导通道方向凹陷，并以能够使流体导流的方式与上述第一等离子体排出通道及第一通道间连接孔相连接；以及第二气体滞留空间，从与上述第二外侧电极的上述电介质相向的一面朝向上述第二气体引导通道方向凹陷，并以能够使流体导流的方式与上述第二等离子体排出通道及第二通道间连接孔相连接。

在一实施例中,向上述第一等离子体排出通道及第二等离子体排出通道注入互不相同的等离子体源气体。

在一实施例中,述的具有双重型等离子体排出部的等离子体装置，其特征在于，还包括：第一冷却水循环通道，通过贯通与相向于上述第一外侧电极的上述电介质的一面垂直的一面来设置，用于使冷却流体朝向被注入并进行流动的第一方向及作为上述第一方向的反方向的第二方向循环；以及第二冷却水循环通道，通过贯通与相向于上述第二外侧电极的上述电介质的一面垂直的一面来设置，用于使冷却流体朝向被注入并进行流动的第一方向及作为上述第一方向的反方向的第二方向循环。

(三)有益效果

根据本发明的等离子体装置，具有如下优点：能够以双重型排出等离子体，并向用于生成及排出等离子体的各个等离子体排出通道内均匀地供给等离子体源气体，从而可以生成及排出均匀的线性等离子体，并可以均匀地处理基板的表面。

附图说明

图1示出现有的大气压等离子体装置的一例。

图2示出现有的大气压等离子体装置的另一例。

图3及图4为示出本发明一实施例的等离子体装置的外观的立体图。

图5为图3所示的A-A＇线剖视图。

图6为图3所示的B-B＇线剖视图。

图7为示出图3所示的第一外侧电极及第二外侧电极的内部面的立体图。

图8为示出利用本发明一实施例的等离子体装置来处理基板的状态以及在此过程中的气体移动路径的剖视图。

图9a为用于说明第一次设计模块的结构的图。

图9b示出在第一次设计模块中生成及排出等离子体时的各个等离子体排出通道内的温度分布及流速分布以及利用等离子体来处理的基板中的温度分布及流速分布的状态。

图9c为示出图9b所示的温度分布及流速分布的结果的图表。

图10a为用于说明第二次设计模块的结构的图。

图10b示出在第二次设计模块中生成及排出等离子体时的各个等离子体排出通道内的温度分布及流速分布以及利用等离子体来处理的基板中的温度分布及流速分布的状态。

图10c为示出图10b所示的温度分布及流速分布的结果的图表。

图11a为用于说明第三次设计模块的结构的图。

图11b示出在第三次设计模块中生成及排出等离子体时的各个等离子体排出通道内的温度分布及流速分布以及利用等离子体来处理的基板中的温度分布及流速分布的状态。

图11c为示出图11b所示的温度分布及流速分布的结果的图表。

图12a为以与图5所示的本发明一实施例的等离子体装置的长度方向平行的一面作为正面来观察的图。

图12b示出在第四次设计模块中生成及排出等离子体时的各个等离子体排出通道内的温度分布及流速分布以及利用等离子体来处理的基板中的温度分布及流速分布的状态。

图12c为示出图12b所示的温度分布及流速分布的结果的图表。

具体实施方式

以下，参照附图来对本发明实施例的等离子体装置进行详细说明。本发明可实施多种变更，可具有多种实施例，将在附图中例示特定实施例并进行详细说明。但是，这并非表示所要将本发明限定于特定实施方式，而应当理解为包括本发明的思想及技术范围内的所有变更、等同技术方案及代替技术方案。在说明各个附图的过程中，对于类似的结构要素使用了类似的附图标记。为了说明的明确性和便于说明，在附图中所示的结构要素的尺寸可能以夸张的方式示出。

“第一”、“第二”等术语可用于说明多种结构要素，但结构要素不受术语限制。上述术语仅用于从其他结构要素中区分一个结构要素。例如，在不脱离本发明的权利范围的情况下，第一结构要素可以被命名为第二结构要素，类似地，第二结构要素也可以被命名为第一结构要素。

在本申请中所使用的术语仅用于说明特定实施例，而并非所要限定本发明。除非在文脉上明确表示不同的含义，单数的表达包括复数的表达。在本申请中，“包括”或“具有”等术语所要指定说明书中所记载的特征、数字、步骤、结构要素、部件或这些组合的存在，而不得理解为排除一个或一个以上的其他特征或数字、步骤、结构要素、部件或这些组合的存在或附加可能性。并且，在本说明书中，“连接”以将间接连接及直接连接多个结构要素的情况均包括在内的含义来使用。

在未下其他定义的情况下，包含使用于本说明书中的技术术语及科学术语在内的所有术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员普遍理解的含义相同的含义。在普遍使用的词典中所定义的术语应解释为具有符合相关技术文献和当前公开的内容的含义，在本申请中未明确定义的情况下，不应以理想性或非常公式化的含义来进行解释。

本发明的等离子体装置生成相互平行的双等离子体。即，生成线性的第一等离子体以及与第一等离子体平行的线性的第二等离子体。以下说明中，将对用于生成上述第一等离子体及第二等离子体的本发明的等离子体装置的具体实施例进行说明。

图3及图4为示出本发明一实施例的等离子体装置的外观的立体图，图5为图3所示的A-A＇线剖视图，图6为图3所示的B-B＇线剖视图，图7为示出图3所示的第一外侧电极及第二外侧电极的内部面的立体图。

参照图3至图7，本发明一实施例的等离子体装置包括中心电极110、电介质121、122、第一外侧电极130、第二外侧电极140、供电装置150、气体注入部133、143。

中心电极110呈具有规定高度及长度的板形态，并包括第一面111及第二面112。以上述板的一个端部为基准，位于端部的一侧的面可以为第一面111，第一面111的相反侧可以为第二面112。

电介质以覆盖中心电极110的第一面111及第二面112的方式层叠于中心电极110上。电介质可以设置有一个或多个。在设置有一个电介质的情况下，若电介质层叠于中心电极110，则可以呈可同时覆盖中心电极110的第一面111及第二面112的形态，在设置有多个电介质的情况下，各个电介质具有与第一面111及第二面112相对应的面积，并可呈分别层叠于第一面及第二面112的形态。作为一实施例，电介质可设置有多个并层叠于各个第一面111及第二面112上。为了便于说明，在以下说明中将层叠于上述第一面111的电介质命名为“第一电介质121”，并将层叠于上述第二面112的电介质命名为“第二电介质122”来进行说明。

第一外侧电极130以与第一电介质121平行的方式配置，整个一面或一面的一部分能够以与上述第一电介质121相隔开的方式与上述第一电介质121相向。此时，第一外侧电极130与第一电介质121之间的隔开空间可形成通过生成第一等离子体来沿着上述第一外侧电极130的纵向排出上述第一等离子体的第一等离子体排出通道131。作为一例，第一外侧电极130可在中心电极110的第一面111侧层叠于第一电介质121上。在此情况下，上述第一等离子体排出通道131可具有空腔(cavity)结构，等离子体源气体向其内部流入，上述第一等离子体排出通道131与第一电介质121相向。这种第一外侧电极130可以呈具有至少一个与第一电介质121的面平行的面的多面体形状。例如，第一外侧电极130可以呈由正四角或直四角的面形成的六面体形状。在此情况下，可在六面体的一面形成上述第一等离子体排出通道131，第一等离子体排出通道131可以呈以小于六面体的四角形平面的四角形阴刻的形态。此时，第一等离子体排出通道131与垂直于第一等离子体排出通道131所处的面的一个面相连接，并朝向连接面的方向开放来包括第一排出口131a。

第二外侧电极140与上述第一外侧电极130相对称，并且以与第二电介质122平行的方式配置，整个一面或一面的一部分可与上述第二电介质122相向。此时，第二外侧电极140与第二电介质122之间的隔开空间可形成通过生成第二等离子体来沿着上述第二外侧电极140的纵向排出上述第二等离子体的第二等离子体排出通道141。作为一例，第二外侧电极140可在中心电极110的第二面112侧层叠于第二电介质122上。在此情况下，第二等离子体排出通道141可具有空腔结构，等离子体源气体可向其内部流入，上述第二等离子体排出通道141与第二电介质122相向。第二等离子体排出通道141包括第二排出口141a。这种第二外侧电极140的形状以及第二等离子体排出通道141的结构与上述第一外侧电极130的形状以及第一等离子体排出通道131的结构相同，因而以对第一外侧电极130及第一等离子体排出通道131的说明来代替对其的具体说明。

另一方面，这种第一外侧电极130及第二外侧电极140可以相互电连接。为此，在第一外侧电极130中，可在垂直于中心电极110的长度方向的2个面分别设置第一突出部132a、142a，在第二外侧电极140中，可在垂直于中心电极110的长度方向的2个面分别设置第二突出部132b、142b。上述第一突出部132a、142a及第二突出部132b，142b可以相向，可通过在各个第一突出部132a、142a及第二突出部132b，142b结合螺栓及螺母来以可相互颠倒的方式连接第一外侧电极130及第二外侧电极140。

供电装置150与中心电极110、第一外侧电极130及第二外侧电极140电连接，向中心电极110输入高电压。第一外侧电极130及第二外侧电极140可以接地。

上述气体注入部133、143可包括第一气体注入部133及第二气体注入部143。

第一气体注入部133以能够使流体导流的方式与第一等离子体排出通道131相连接来向第一等离子体排出通道131注入等离子体源气体。作为一例，第一气体注入部133可包括第一气体引导通道1331及至少一个第一通道间连接孔1332。

第一气体引导通道1331以与第一等离子体排出通道131平行的方式与第一等离子体排出通道131相邻配置，可引导从外部注入的上述等离子体源气体沿着与第一等离子体排出通道131平行的方向流动。为此，第一气体引导通道1331可在第一外侧电极130通过贯通与中心电极110的长度方向垂直的2个面中的一个面来设置。此时，第一气体引导通道1331在第一等离子体排出通道131的上端部高度上与第一等离子体排出通道131相邻，能够以与第一等离子体排出通道131平行的方式配置。在此情况下，第一气体引导通道1331能够与平行于上述中心电极110的长度方向的上述第一等离子体排出通道131的空腔的整个横向长度相邻。上述等离子体源气体朝向上述第一气体引导通道1331的内侧注入，被注入的等离子体源气体沿着第一气体引导通道1331的长度方向移动。

至少一个第一通道间连接孔1332使在第一气体引导通道1331中移动的等离子体源气体从第一气体引导通道1331向第一等离子体排出通道131供给。为此，第一通道间连接孔1332从第一气体引导通道1331朝向第一等离子体排出通道131方向延伸来以能够使流体导流的方式与第一气体引导通道1331及第一等离子体排出通道131相连接。作为一例，第一通道间连接孔1332可沿着第一气体引导通道1331的长度方向排列有多个。

第二气体注入部143以能够使流体导流的方式与第二等离子体排出通道141相连接来向第二等离子体排出通道141注入等离子体源气体。作为一例，第二气体注入部143可包括第二气体引导通道1431及至少一个第二通道间连接孔1432。

第二气体引导通道1431以与第二等离子体排出通道141平行的方式与第二等离子体排出通道141相邻配置，可引导从外部注入的上述等离子体源气体朝向与第二等离子体排出通道141平行的方向流动。为此，第二气体引导通道1431可在第二外侧电极140通过贯通与中心电极110的长度方向垂直的2个面中的一个面来设置。此时，第二气体引导通道1431在第二等离子体排出通道141的上端部高度上与第二等离子体排出通道141相邻，能够以与第二等离子体排出通道141平行的方式配置。在此情况下，第二气体引导通道1431能够与平行于上述中心电极110的长度方向的上述第二等离子体排出通道141的空腔的整个横向长度相邻。上述等离子体源气体朝向上述第二气体引导通道1431的内侧注入，被注入的等离子体源气体沿着第二气体引导通道1431的长度方向移动。

至少一个第二通道间连接孔1432使在第二气体引导通道1431中移动的等离子体源气体从第二气体引导通道1431向第二等离子体排出通道141供给。为此，第二通道间连接孔1432从第二气体引导通道1431朝向第二等离子体排出通道141方向延伸来以能够使流体导流的方式与第二气体引导通道1431及第二等离子体排出通道141相连接。作为一例，第二通道间连接孔1432可沿着第二气体引导通道1431的长度方向排列有多个。

另一方面，本发明一实施例的具有双重型等离子体排出部的等离子体装置还可包括第一气体滞留空间134及第二气体滞留空间144。

第一气体滞留空间134从与第一外侧电极130的第一电介质121相向的一面，即，从第一等离子体排出通道131的平面朝向第一气体引导通道1331方向凹陷，并以与第一气体引导通道1331平行且与第一气体引导通道1331相邻的方式配置，从而以能够使流体导流的方式与第一等离子体排出通道131及第一通道间连接孔1332相连接。在第一气体引导通道1331中移动的等离子体源气体通过第一通道间连接孔1332流入并滞留于上述第一气体滞留空间134内。例如，可以滞留至与第一气体滞留空间134的体积相对应的量的等离子体源气体流入时为止，若流入与第一气体滞留空间134的体积相对应的量以上量的等离子体源气体，则可从第一气体滞留空间134向第一等离子体排出通道131供给等离子体源气体。

第二气体滞留空间144从与第二外侧电极140的第二电介质122相向的一面，即从第二等离子体排出通道141的平面朝向第二气体引导通道1431方向凹陷，并以与第二气体引导通道1431平行且与第二气体引导通道1431相邻的方式配置，从而以能够使流体导流的方式与第二等离子体排出通道141及第二通道间连接孔1432相连接。从这种第二气体滞留空间144向第二等离子体排出通道141供给等离子体源气体的过程与从上述第一气体滞留空间134向第二等离子体排出通道141供给等离子体源气体的过程相同，因此以对上述第一气体滞留空间134的说明来代替对其的具体说明。

另一方面，本发明一实施例的具有双重型等离子体排出部的等离子体装置的各个外侧电极130、140还可包括冷却水循环通道135、145。为了便于说明，在以下说明中将设置于第一外侧电极130的冷却水循环通道135命名为“第一冷却水循环通道”，并将设置于第二外侧电极140的冷却水循环通道145命名为“第二冷却水循环通道”来进行说明。

第一冷却水循环通道135可用于冷却第一外侧电极130。第一冷却水循环通道135可使上述冷却流体朝向被注入并进行流动的第一方向及作为上述第一方向的反方向的第二方向循环。第一冷却水循环通道135可通过贯通第一外侧电极130的至少一个面来延伸，可包括入口部135a及出口部135b。例如，第一冷却水循环通道135可通过贯通由第一气体引导通道1331贯通的第一外侧电极130的一面的相反面来延伸。此时，第一冷却水循环通道135的入口部135a及出口部135b可位于相同面。第一冷却水循环通道135从入口部135a延伸至出口部135b的形态不受特殊限制，例如，第一冷却水循环通道135可以呈

形状或

形状。

第二冷却水循环通道145可用于冷却第二外侧电极140。第二冷却水循环通道145可使冷却流体朝向被注入并进行流动的第一方向及作为上述第一方向的反方向的第二方向循环。第二冷却水循环通道145可通过贯通第二外侧电极140的至少一个面来延伸，可包括入口部145a及出口部145b。例如，第二冷却水循环通道145可通过贯通由第二气体引导通道1431贯通的第二外侧电极140的一面的相反面来延伸。此时，第二冷却水循环通道145的入口部145a及出口部145b可位于相同面。第二冷却水循环通道145从入口部145a延伸至出口部145b的形态不受特殊限制，例如，第二冷却水循环通道145可以呈

形状或

形状。

如上所述，这种本发明一实施例的等离子体装置生成线性的第一等离子体以及与第一等离子体平行的线性的第二等离子体，以下，对上述第一等离子体及第二等离子体生成并排出的过程进行说明。在以下说明中，将从第一等离子体排出通道131排出的等离子体命名为“第一等离子体”，且将从第二等离子体排出通道141排出的等离子体命名为“第二等离子体”来进行说明。

首先，向第一外侧电极130的第一气体注入部133及第二外侧电极140的第二气体注入部143注入等离子体源气体。

注入于第一气体注入部133的等离子体源气体沿着第一气体引导通道1331移动，在等离子体源气体在第一气体引导通道1331中移动的期间内，等离子体源气体向通过各个第一通道间连接孔1332与第一等离子体排出通道131相连接的第一气体滞留空间134流入。流入第一气体滞留空间134的离子体源气体不在流入的同时向第一等离子体排出通道131移动，而是滞留规定时间。例如，直到等离子体源气体以与第一气体滞留空间134的体积相对应的流量以上流入时为止，等离子体源气体滞留在第一气体滞留空间134内。此时，由于第一通道间连接孔1332沿着第一气体引导通道1331的长度方向排列，因而向第一气体滞留空间134流入的等离子体源气体并非仅集中在第一气体滞留空间134的特定空间内而是可均匀地朝向第一气体滞留空间134的整个长度方向流入。

像这样，如上所述，流入第一气体滞留空间134的等离子体源气体直到以与第一气体滞留空间134的体积相对应的流量填充时为止滞留在第一气体滞留空间134，并在以与第一气体滞留空间134的体积相对应的流量以上的流量填充的时间点向第一等离子体排出通道131的内部供给，此时，如上所述，等离子体源气体并非仅集中在第一气体滞留空间134的特定空间而是均匀地朝向第一气体滞留空间134的整个长度方向流入，因此，可向整个第一等离子体排出通道131均匀地供给从第一气体滞留空间134供给的等离子体源气体。

另一方面，在这种等离子体源气体的供给过程中，通过供电装置150向中心电极110输入高电压。若向中心电极110输入高电压，则在与第一电介质121相向的第一等离子体排出通道131内开始放电，在此状态下，若从第一气体滞留空间134向第一等离子体排出通道131供给等离子体源气体，则在第一等离子体排出通道131内发生第一等离子体。在第一等离子体排出通道131内发生的第一等离子体朝向第一等离子体排出通道131的开放的方向排出，从第一等离子体排出通道131排出的第一等离子体沿着第一等离子体排出通道131的空腔的平面排出并以线性的第一等离子体排出。

另一方面，注入于第二气体注入部143的等离子体源气体沿着第二气体引导通道1431移动，在等离子体源气体在第二气体引导通道1431中移动的期间内，等离子体源气体向通过各个第二通道间连接孔1432与第二等离子体排出通道141相连接的第二气体滞留空间144流入。流入第一气体滞留空间134的等离子体源气体不在流入的同时向第一等离子体排出通道131移动，而是在滞留规定时间之后向第二等离子体排出通道141供给。此过程与等离子体源气体在注入于上述第一气体注入部133之后向第一等离子体排出通道131注入为止的过程相同，因而以对上述第一等离子体的排出过程的说明来代替进一步的具体说明。

并且，在通过第二气体注入部143供给等离子体源气体的的过程中，通过供电装置150向中心电极110输入高电压。若向中心电极110输入高电压，则在与第二电介质122相向的第二等离子体排出通道141内开始放电，在此状态下，若从第二气体滞留空间144向第二等离子体排出通道141供给等离子体源气体，则在第二等离子体排出通道141内发生第二等离子体。在第二等离子体排出通道141内发生的等离子体朝向第二等离子体排出通道141的开放的方向排出，从第二等离子体排出通道141排出的第二等离子体沿着第二等离子体排出通道141的空腔的平面排出并以线性的第二等离子体排出。

这种本发明一实施例的等离子体装置可在半导体设备等中使用于处理基板的表面的工序中。例如，可在半导体设备中用于基板的蚀刻、薄膜沉积、基板表面的平坦化等基板的表面处理。

图8为示出利用本发明一实施例的等离子体装置来处理基板的状态以及在此过程中的气体移动路径的剖视图。

参照图8，本发明一实施例的等离子体装置可收容于工艺腔(未图示)内，能够以使基板10向等离子体装置的下部，即，第一外侧电极130及第二外侧电极140的下部移送的方式配置。

在这种状态下，通过之前所述的过程从等离子体装置的第一等离子体排出通道131及第二等离子体排出通道141以平行的方式排出线性的第一等离子体及线性的第二等离子体，相互平行的第一等离子体及第二等离子体朝向基板10排出并与基板10的表面相接触。由此，基板10可在经过等离子体装置的下部的过程中，其多个电路表面被第一等离子体及第二等离子处理。

在这种本发明一实施例的具有双重型等离子体排出部的等离子体装置中，当为了生成等离子体而注入的等离子体源气体沿着第一气体引导通道1331及第二气体引导通道1431的长度方向移动并向第一等离子体排出通道131及第二等离子体排出通道141供给时，在滞留于第一气体滞留空间134及第二气体滞留空间144之后，在等离子体源气体以与各个气体滞留空间134、144的体积相对应的流量以上的流量填充的时间点向第一等离子体排出通道131及第二等离子体排出通道141供给，并分别向整个第一等离子体排出通道131及第一等离子体排出通道131均匀地供给，因而在第一等离子体排出通道131及第二等离子体排出通道141中生成的等离子体具有能够以均匀地分布在各个等离子体排出通道131、141内的方式排出的优点。因此，在处理基板10的表面的情况下，可均匀地对基板10的表面进行等离子体处理。

为了实现在上述第一等离子体排出通道131及第二等离子体排出通道141内生成的等离子体以均匀地分布在各个等离子体排出通道131、141内的方式排出的本发明的等离子体装置的结构，本发明的发明人通过对下述的各步骤的设计模块分别进行模拟来对等离子体排出过程中的温度分布及流速分布进行了分析。

以下，对各步骤的各个设计模块的模拟结果进行说明。将各个设计模块的模拟条件设定为以10lpm的流速注入等离子体源气体，并以100W输入用于放电的电压。

第一次设计模块

图9a为用于说明第一次设计模块的结构的图。在图9a中，(a)部分示出第一次设计模块的剖面，(b)部分射程从A方向观察第一次设计模块的第一次设计模块的外观。

参照图9a，将第一次设计模块设计为包括第一外侧电极730及第二外侧电极740，上述第一外侧电极730包括上述中心电极710、第一电介质721、第二电介质722、第一等离子体排出通道731，上述第二外侧电极740具有第二等离子体排出通道741，并在第一外侧电极730及第二外侧电极740的上端部注入等离子体源气体的形态。

图9b示出在第一次设计模块中生成及排出等离子体时的各个等离子体排出通道内的温度分布及流速分布以及利用等离子体来处理的基板10中的温度分布及流速分布的状态，图9c为示出图9b所示的温度分布及流速分布的结果的图表。

在图9b中，(a)部分示出在各个等离子体排出通道731、741中的温度分布和利用等离子体来处理的基板10中的温度分布，(b)部分示出在各个等离子体排出通道731、741中的流速分布和利用等离子体来处理的基板10中的流速分布。

图9c的图表中所示的结果值表示图9a所示的rxt cent.(各个等离子体排出通道的中心部)、rxt nozzle(各个等离子体排出通道的排出部)、subst.cent.(各个等离子体排出通道与基板之间的距离的中心部)、subst.(利用通过各个等离子体排出通道排出的等离子体来处理的基板上的位置)中的温度分布(图的左侧)及流速分布(图的右侧)。

如图9b及图9c所示，第一次设计模块呈现出各个等离子体排出通道731、741的长度方向上的温度分布及流速分布不均匀的结果。

第二次设计模块

图10a为用于说明第二次设计模块的结构的图。在图10a中，(a)部分示出第二次设计模块的剖面，(b)部分示出从A方向观察第二次设计模块的第二次设计模块的外观。

参照图10a，将第二次设计模块设计为包括第一外侧电极830及第二外侧电极840，上述第一外侧电极830包括上述中心电极810、第一电介质821、第二电介质822及第一等离子体排出通道831，上述第二外侧电极840具有第二等离子体排出通道841，并设置有在第一外侧电极830及第二外侧电极840的上端部注入等离子体源气体的多个注入口的形态。即，第二次设计模块以在述第一次设计模块的结构追加注入口的形态来设计。

图10b示出在第二次设计模块中生成及排出等离子体时的各个等离子体排出通道内的温度分布及流速分布以及利用等离子体来处理的基板中的温度分布及流速分布的状态，图10c为示出图10b所示的温度分布及流速分布的结果的图表。

在图10b中，(a)部分示出各个等离子体排出通道831、841中的温度分布以及利用等离子体来处理的基板10中的温度分布，(b)部分示出各个等离子体排出通道831、841中的流速分布及利用等离子体处理的基板10中的流速分布。

图10c的图表中所示的结果值表示图10a所示的rxt cent.(各个等离子体排出通道的中心部)、rxt nozzle(各个等离子体排出通道的排出部)、subst.cent.(各个等离子体排出通道与基板之间的距离的中心部)、subst.(利用通过各个等离子体排出通道排出的等离子体来处理的基板上的位置)中的温度分布(图的左侧)及流速分布(图的右侧)。

如图10b及图10c所示，与第一次设计模块相同地，第二次设计模块也呈现出各个等离子体排出通道831、841的长度方向上的温度分布及流速分布不均匀的结果。

第三次设计模块

图11a为用于说明第三次设计模块的结构的图。在图11a中，(a)部分示出第三次设计模块的剖面，(b)部分市场从A方向观察第三次设计模块的第三次设计模块的外观。

参照图11a，将第三次设计模块设计为如下形态，即，包括：第一外侧电极930及第二外侧电极940，上述第一外侧电极830包括上述中心电极910、第一电介质921、第二电介质922及第一等离子体排出通道931，上述第二外侧电极940具有第二等离子体排出通道941；第一气体引导通道9331，与第一等离子体排出通道931相邻，用于使等离子体源气体被注入；第二气体引导通道9431，与第二等离子体排出通道941相邻，用于使等离子体源气体被注入；第一通道间连接孔9332，以能够使流体导流的方式连接第一等离子体排出通道931和第一气体引导通道9331；以及第二通道间连接孔9432，以能够使流体导流的方式连接第二等离子体排出通道941和第二气体引导通道9431。

图11b示出在第三次设计模块中生成及排出等离子体时的各个等离子体排出通道内的温度分布及流速分布以及利用等离子体来处理的基板中的温度分布及流速分布的状态，图11c为示出图11b所示的温度分布及流速分布的结果的图表。

在图11b中，(a)部分示出各个等离子体排出通道931、941中的温度分布以及利用等离子体来处理的基板10中的温度分布，(b)部分示出各个等离子体排出通道931、941中的流速分布及利用等离子体处理的基板10中的流速分布。

图11c的图表中所示的结果值表示图11a所示的rxt cent.(各个等离子体排出通道的中心部)、rxt nozzle(各个等离子体排出通道的排出部)、subst.cent.(各个等离子体排出通道与基板之间的距离的中心部)、subst.(利用通过各个等离子体排出通道排出的等离子体来处理的基板上的位置)中的温度分布(图的左侧)及流速分布(图的右侧)。

如图11b及图11c所示，第三次设计模块呈现出各个等离子体排出通道931、941的长度方向上的温度分布及流速分布比第一次设计模块及第二次设计模块略微均匀的结果，但仍然呈现出各个等离子体排出通道931、941的长度方向上的温度分布及流速分布不均匀的结果。

第四次设计模块(本发明)

第四次设计模块与图5所示的本发明一实施例的等离子体装置的结构相同。即，第四次设计模块包括：中心电极110；第一外侧电极130，具有第一等离子体排出通道131；第二外侧电极140，具有第二等离子体排出通道141；第一气体引导通道1331；第二气体引导通道1431；第一气体滞留空间134及第二气体滞留空间144。图12a为以与图5所示的本发明一实施例的等离子体装置的长度方向平行的一面作为正面来观察的图。

图12b示出在第四次设计模块中生成及排出等离子体时的各个等离子体排出通道内的温度分布及流速分布以及利用等离子体来处理的基板中的温度分布及流速分布的状态，图12c为示出图12b所示的温度分布及流速分布的结果的图表。

在图12b中，(a)部分示出各个等离子体排出通道131、141中的温度分布以及利用等离子体来处理的基板10中的温度分布，(b)部分示出各个等离子体排出通道131、141中的流速分布及利用等离子体处理的基板10中的流速分布。

图12c的图表中所示的结果值表示图10a所示的rxt cent.(各个等离子体排出通道的中心部)、rxt nozzle(各个等离子体排出通道的排出部)、subst.cent.(各个等离子体排出通道与基板之间的距离的中心部)、subst.(利用通过各个等离子体排出通道排出的等离子体来处理的基板上的位置)中的温度分布(图的左侧)及流速分布(图的右侧)。

如图12b及图12c所示，第四次设计模块可获得各个等离子体排出通道131、141的长度方向上的温度分布及流速分布变得均匀的结果。

通过上述各个设计模块的模拟结果，可知与上述第一次设计模块至第三次设计模块不同，在与上述第四次设计模块相应的本发明一实施例的等离子体装置中，向第一等离子体排出通道131及第二等离子体排出通道141注入的等离子体源气体的供给路径从第一气体引导通道1331及第二气体引导通道1431开始并经由第一通道间连接孔1332及第二通道间连接孔1432、第一气体滞留空间134及第二气体滞留空间144来供给，从而可具有使等离子体以均匀分布的方式生成及排出的优点。

另一方面，在这种基板10的处理过程中，可向第一气体注入部133及第二气体注入部143注入互不相同的等离子体源气体。其中，等离子体源气体包含等离子体发生气体以及为了处理基板10的表面而注入的气体。作为一例，这种本发明的等离子体装置可以实施通过向第一气体注入部133及第二气体注入部143注入互不相同的等离子体源气体来使基板10的粗糙的表面平坦化的工序，在此过程中，可通过朝向基板10均匀排出的等离子体来使基板10表面的粗糙度得以改善。

为了证明上述内容，本发明的发明人通过如下方法实施基板的平坦化工序。

1.等离子体装置的设计

为了实施平坦化工序，首先将第一等离子体排出通道131及第二等离子体排出通道141设计为长度达到50mm，高度达到25mm，厚度达到1mm，各个电介质121、122的厚度达到1mm。

2.等离子体源气体的种类

第一等离子体排出通道(Nozzle 1)：注入N₂、NF₃、O₂

第二等离子体排出通道(Nozzle 2)：注入N₂、H₂

3.平坦化结果

表1

在利用本发明一实施例的等离子体来实施如上所述的基板的平坦化工序的结果，如表1所示，可确认到基板的表面粗糙度提高了约30％。

本发明的发明人利用本发明一实施例的等离子体装置通过注入互不相同的等离子体源气体来分别实施了基板10的平坦化工序。

另一方面，在基板10的处理过程中向第一气体注入部133及第二气体注入部143注入互不相同的等离子体源气体的情况下，例如，可向第一气体注入部133注入亲水性气体，且可向第二气体注入部143注入疏水性气体。在此情况下，当基板10经过第一外侧电极130及第二外侧电极140的下部时，从第一外侧电极130排出的等离子体第一次可将基板10的表面以亲水性进行处理，从第二外侧电极140排出的等离子体第二次可将基板10的表面以疏水性进行处理。

作为另一例，在基板10的处理过程中，可向第一气体注入部133注入用于蚀刻的气体，且可向第二气体注入部143注入用于薄膜沉积的气体。在此情况下，当基板10经过第一外侧电极130及第二外侧电极140的下部时，从第一外侧电极130排出的等离子体可对基板10的表面进行蚀刻，从第二外侧电极140排出的等离子体可在经过蚀刻的基板10的表面沉积薄膜。

像这样，本发明一实施例的等离子体装置排出相互平行的双重型的等离子体，可对基板10的表面实施相同工序，例如，可多次连续进行蚀刻等表面处理，并且如之前所例示的以亲水性及疏水性进行的表面处理，能够以共存互不相同的表面特性的方式对基板10的表面进行处理，也能够以依次连续进行互不相同的工序，例如，蚀刻及薄膜沉积等互不相同的工序的方式处理基板10的表面。因此，能够以多种方式对基板10的表面进行处理，因而具有能够以多种方式应用与用于表面处理的工序的优点。

为了可使本发明所属技术领域的普通技术人员利用或实施本发明而提供对所揭示的实施例的说明。本发明所属技术领域的普通技术人员可明确理解对这些实施例的多种变形，在不脱离本发明范围的情况下，这里所定义的一般原理可适用于其他实施例。因此，本发明不应限于这里所揭示的实施例，而是应在贯穿这里所揭示的原理及新特征的最广范围内进行解释。

Claims (3)

1.一种具有双重型等离子体排出部的等离子体装置，其特征在于，包括：

板形态的中心电极；

第一电介质层及第二电介质层，层叠于上述中心电极的两面；

板形态的第一外侧电极及板形态的第二外侧电极，上述第一外侧电极以与上述第一电介质层平行地隔开配置，与上述第一电介质层相向，以在一侧形成中心电极的长度方向的排出口，上述第二外侧电极隔着上述中心电极与上述第一外侧电极相对称，与上述第二电介质层相向，以与上述第二电介质层平行地隔开配置；

气体注入部，用于向上述第一外侧电极及第二外侧电极与第一电介质层及第二电介质层之间的隔开空间注入等离子体源气体；以及

供电装置，用于向上述中心电极与上述第一外侧电极及第二外侧电极之间输入电压，以在上述隔开空间产生等离子体；

其中，在上述第一外侧电极与电介质之间的隔开空间形成通过生成第一等离子体来沿着上述第一外侧电极的纵向排出上述第一等离子体的第一等离子体排出通道；

在上述第二外侧电极与电介质之间的隔开空间形成通过生成第二等离子体来沿着上述第二外侧电极的纵向排出上述第二等离子体的第二等离子体排出通道；

上述气体注入部包括：

第一气体引导通道，以与上述第一外侧电极的横向平行的方式延伸，以与上述第一等离子体排出通道的顶部相邻的方式配置；

第一通道间连接孔，从上述第一气体引导通道朝向上述第一等离子体排出通道延伸来以能够使流体导流的方式与上述第一等离子体排出通道及上述第一气体引导通道相连接；

第二气体引导通道，以与上述第二外侧电极的横向平行的方式延伸，以与上述第二等离子体排出通道的顶部相邻的方式配置；

第二通道间连接孔，从上述第二气体引导通道朝向上述第二等离子体排出通道延伸来以能够使流体导流的方式与上述第二等离子体排出通道及上述第二气体引导通道相连接；

第一气体滞留空间，从与上述第一外侧电极的上述电介质相向的一面朝向上述第一气体引导通道方向凹陷，并以能够使流体导流的方式与上述第一等离子体排出通道及第一通道间连接孔相连接；以及

第二气体滞留空间，从与上述第二外侧电极的上述电介质相向的一面朝向上述第二气体引导通道方向凹陷，并以能够使流体导流的方式与上述第二等离子体排出通道及第二通道间连接孔相连接。

2.根据权利要求1所述的具有双重型等离子体排出部的等离子体装置，其特征在于，向上述第一等离子体排出通道及第二等离子体排出通道注入互不相同的等离子体源气体。

3.根据权利要求1或2所述的具有双重型等离子体排出部的等离子体装置，其特征在于，所述等离子体装置还包括：

第一冷却水循环通道，通过贯通与相向于上述第一外侧电极的上述电介质的一面垂直的一面来设置，用于使冷却流体朝向被注入并进行流动的第一方向及作为上述第一方向的反方向的第二方向循环；以及

第二冷却水循环通道，通过贯通与相向于上述第二外侧电极的上述电介质的一面垂直的一面来设置，用于使冷却流体朝向被注入并进行流动的第一方向及作为上述第一方向的反方向的第二方向循环。

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