JP2000192261A - 表面処理装置 - Google Patents
表面処理装置Info
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Abstract
地電極として電極部の直ぐ下を移動し、その上面37中
央付近に形成した幅方向の段差39の下側に設けたワー
ク支持面40上に、絶縁材料からなるマウントプレート
42を用いてワーク43を載置する可動テーブル12と
を備え、大気圧近傍の圧力下で電極間に発生させた放電
により生成されるガスの励起活性種でワーク表面を処理
する表面処理装置。可動テーブルは、左右両段差部38
a、38bが電極部の左右脚部26a、26b、27
a、27bとの間に僅かな隙間をもって、かつそれらの
間を上面が電極部下面との間に僅かな隙間をもって移動
する。マウントプレートと電極部下面のガス流制御板2
5間に画定される放電ギャップは、ワーク移動方向の前
方及び両側方に閉塞され、ガス噴出口29から噴射され
た所定のガスは移動方向Bの後方へ一方向に流れる。 【効果】 放電用ガス流量の低減による処理コストの低
減及び処理レートの向上。
Description
傍の圧力下での気体放電により作られるプラズマを利用
し、該プラズマ中に生成される励起活性種を用いてワー
クの表面を、例えばエッチング、アッシング、改質し又
は成膜することにより処理するための装置に関する。
に記載されるように、大気圧付近の圧力下でのプラズマ
放電により生成される化学的に活性な励起活性種を利用
して、真空設備を必要としない比較的低コストで簡単な
構成により、ワークの表面を様々に処理する表面処理技
術が提案されている。大気圧下でのプラズマによる表面
処理には、ワークとの間での直接放電により作られるプ
ラズマにワークを直接曝露する直接方式と、1対の電極
間での気体放電により作られたプラズマにより生成され
る励起活性種を輸送してワークを曝露する間接方式とが
ある。
の損傷、複雑な形状や凹凸があるワーク、又は処理範囲
の制限に十分に対応できない虞がある反面、高い処理レ
ートが得られる利点がある。また、間接方式は、チャー
ジアップによるワークの損傷の虞が無く、ガス噴射ノズ
ルの形状やガス流量の調整によりワークの形状や処理範
囲の制限に対応し得る利点はあるが、処理レートが低い
ので、直接方式に比して大面積の処理は不利である。
従来の表面処理装置の一例を概略的に示しており、交流
電源1に接続された概ね直方体の電極2を有し、その直
ぐ下側を矢印Aの向きに移動するワーク3の表面を処理
する所謂ラインタイプの装置である。電極2の下面に
は、移動方向Aと直交する向きに延長する2本の平行な
放電発生部4が突設され、かつ異常放電を防止するため
の誘電体部材5が装着されると共に、中央に細い直線状
のガス噴出口6が開設されている。ガス噴出口6は、電
極内部のガス通路7及び中間チャンバ8を介してガス導
入口9に連通している。
る程度の長さを有する誘電体部材5の下面との間に僅か
なギャップが画定されるように、接地電極である可動テ
ーブル10に載せて搬送する。ガス通路7を通ってガス
噴出口6から噴射された所定のガスは、前記ギャップの
中を移動方向Aの前方及び後方に分かれて流れ、部材5
の前端及び後端から外部に排気される。これと同時に、
電源1から電極2に所定の電圧を印加して両放電発生部
3、4と可動テーブル10間で気体放電を発生させ、そ
れにより作られるプラズマで前記所定のガスの励起活性
種を生成して、放電領域を通過するワークの表面全体を
連続的に処理する。
理に適した酸素(O2 )、CF4その他のフレオン
(商品名)等の処理ガスと、大気圧近傍の圧力下で放電
を容易に開始させかつ安定に維持するためにヘリウム
(He)、アルゴン(Ar)等の希ガスや窒素等の不活
性ガスとを混合して使用する。処理ガスを適当に選択す
ることにより、ワーク表面にエッチング、アッシング、
改質、被膜形成などの所望の様々な表面処理が行われ
る。
た従来の表面処理装置は、ガス噴出口から噴射されたガ
スが前記ギャップを移動方向Aの前後両方向に流れ、ま
た場合によってはギャップの側方からも流出するので、
放電を安定させるためにはガス流量、特に不活性ガスの
流量を多くする必要があった。不活性ガスの流量増加
は、それだけ処理ガスの流量が少なくなるので、処理レ
ートが低下することになる。また、比較的高価なヘリウ
ム等の使用量が増加すると、処理コストが大幅に高くな
るという問題を生じる。
し易く、そのために放電が不安定になり、より一層処理
レートを低下させる虞がある。また、ワーク表面から一
旦除去した有機物質等が、大気中の不純物と反応してワ
ーク表面に再付着する虞がある。更に、環境保全の観点
から、プラズマ放電によって発生するオゾン等の排気を
大気中に拡散させず、適切に処理しなければならない。
に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、放電性及びその安定性を向上させることにより、使
用するガスの流量、特に放電用の不活性ガスの使用量を
低減させ、処理レートの向上及び処理コストの低減を実
現できる表面処理装置を提供することにある。
去した有機物質等やプラズマ放電によって発生するオゾ
ン等を適切に排気処理することができ、それにより品質
の向上及び環境保全が図れる表面処理装置を提供するこ
とにある。
た目的を達成するために、対向配置される1対の電源電
極及び接地電極と、両電極間に画定される放電ギャップ
に所定のガスを供給する手段と、放電ギャップを通過す
るようにワークを相対的に移動可能に支持する手段と、
ワークの移動方向に関してその前方又は後方に放電ギャ
ップを閉塞しかつワークと一体的に移動する第1の仕切
壁を有し、前記所定のガスが放電ギャップを一方向に流
れるように規制するガス流路とを備え、大気圧又はその
近傍の圧力下で放電ギャップに気体放電を発生させ、該
気体放電中に生成される前記所定のガスの励起活性種に
ワークを曝露させることにより、該ワークの表面を処理
することを特徴とする表面処理装置が提供される。
ップをワーク移動方向に関してその前方又は後方を閉塞
し、放電ギャップを通過するガスの流れを一方向に規制
することにより、第一に、放電ギャップに供給される前
記所定のガスの外部即ち大気への拡散及び放電ギャップ
への大気の侵入を制限できるので、ヘリウム等の不活性
ガス、即ち放電用ガスの流量を少なくしても、放電を容
易に開始させかつ安定して維持することができ、その反
面、目的とする表面処理のための処理ガスの添加量を増
加させることができ、処理レートが向上する。更に、第
1の仕切壁がワークと一体的に移動するので、放電ギャ
ップの中を移動するワーク表面を損傷する虞がない。
壁がワーク移動方向の前方に設けられ、それにより前記
所定のガスが放電ギャップをワーク移動方向に沿って後
方に流れるので、表面処理によりワーク表面から一旦除
去された有機物質等が再付着する虞がなく、好都合であ
る。
プの左右両側方を閉塞する第2の仕切壁を有すると、放
電ギャップをより確実に閉塞できるので、外部への前記
所定のガスの拡散及び放電ギャップへの大気の侵入をよ
り有効に防止でき、ガス使用量の低減及び処理レートが
より一層向上する。
って延長する或る長さの誘電体部材を電源電極とワーク
との間に配置することにより、放電ギャップを画定する
ことができ、それにより気体放電が誘電体部材とワーク
との間で発生するので、異常放電及びそれによる電極の
損傷を防止することができる。
が、その上にワークを配置するワーク支持面を有しかつ
そのワーク移動方向の前端又は後端に前記第1の仕切壁
が設けられ、接地電極として機能する可動テーブルから
構成される。これにより、ワーク支持手段、第1の仕切
壁及び接地電極を一体にして装置全体の構成を簡単にす
ることができる。
ブルのワーク支持面の端部に段差を形成することによ
り、簡単に設けることができ、かつその段差によって放
電ギャップの隙間を予め決定することができる。
の表面と同一平面をなすように収容する凹所を設けるこ
とができ、それにより放電ギャップの隙間が一定に維持
されるので、ワーク表面を一様に処理することができ
る。
る誘電体からなるマウントを更に有し、該マウント上に
ワークを配置することができ、それにより異常放電の発
生、及びそれによるワーク、可動テーブルの損傷を有効
に防止することができる。
その表面と同一平面をなすように収容する凹所を設ける
ことができ、放電ギャップの隙間が一定に維持してワー
ク表面を一様にな処理することができる。
れる調整プレートを有すると、好都合である。これによ
り、マウント表面の高さを変更して、放電ギャップの大
きさを簡単に調整することができ、その中を流れるガス
の流速を処理条件等に応じて制御することができる。
切壁が、ワーク支持面上に配置したワークの位置から離
れた位置に設けられ、それにより放電ギャップ内には、
ワークの上流側に前記所定のガスの溜まりが形成される
ので、外部から放電領域への大気の侵入をより確実に防
止することができる。
処理装置の好適な実施例の構成を概略的に示している。
本実施例の表面処理装置は、概ね箱形の電極部11と、
該電極部の直ぐ下を矢印Bの向きに移動する可動テーブ
ル12とを備える。電極部11は、アルミナ等の絶縁材
料で形成された電極保持ブロック13と、テフロン等の
絶縁樹脂材料からなる概ね直方体の後部ブロック14と
を、それらの間に垂直方向の狭い隙間からなる主ガス通
路15を全幅に亘って画定するように前後に配置し、か
つその上に配置した上部ブロック16と共に、左右両側
から側板17a、17bを複数のボルト18で締結する
ことにより、一体に結合されている。
きな段状の凹部19が全幅に亘って形成されている。凹
部19内には、その幅より幾分短い断面L字形の棒状電
極20が横向きに、そのL字先端の放電発生部21を内
側にかつ下向きにして配置され、アルミナ、石英等の誘
電体からなる取付ブロック22を介して前方からボルト
23で固定されている。電極20は交流電源24に接続
されている。
ックと同じ長さ・幅を有するアルミナ、石英等の誘電体
薄板からなるガス流制御板25が、後部ブロック14下
面と一致する高さに水平に取り付けられている。ガス流
制御板25の下側には、その左右両側辺に沿って前記側
板の直ぐ内側に、マイカ等の絶縁材料からなる細長い板
状の脚部材26a、26bが、後部ブロック14の内側
端面に当接させて配置され、下側からボルトで前記電極
保持ブロックに一体に結合されている。
持ブロックの脚部材26a、26bに連続するように、
それらと同一形状・寸法の断面を有する突部27a、2
7bが、その左右両側辺に全長に亘って下向きに形設さ
れている。また、後部ブロック14の背面には、該後部
ブロックの下面及び前記両突部の内面を後方へ延長させ
るように、ポリ塩化ビニル(PVC)等の樹脂材料から
なるカバー28が取り付けられている。このようにして
電極部11の下面には、その左右両側辺に全長に亘って
前記脚部材及び突部からなる脚部が設けられ、かつそれ
ら脚部間に主ガス通路15の下端が開口して、前記移動
方向と直交する向きに直線状のガス噴射口29を形成し
ている。
13及び後部ブロック14の上面との間に全幅に亘って
主ガス通路15に連通する中間チャンバ30が画定され
ている。中間チャンバ30は、その略中央において上部
ブロック16上面に開設されたガス導入口31に連通し
ている。ガス導入口31には、ヘリウム等の放電用ガス
の供給源に接続するためのジョイント32が設けられて
いる。前記ジョイントから導入された放電用ガスは、中
間チャンバ30内で幅方向にガス圧が略均一化され、主
ガス通路15を幅方向に略一様に流れる。本実施例で
は、添付図面にガス導入口が1個しか記載されていない
が、必要に応じて複数個設け、前記主ガス通路の全幅に
亘って放電用ガスの流れをより均一にすることができ
る。
とする表面処理に適した特定の処理ガスを主ガス通路1
5に導入するために、その幅方向に等間隔で配置した多
数の水平な小円孔からなる副ガス通路33が形設されて
いる。副ガス通路33は、同様に後部ブロック14に内
設された中間チャンバ34を経て、該後部ブロックの後
面に開設されたガス導入口35に連通している。ガス導
入口35には、多くの場合にO2 やCF4 その他のフ
レオン等である前記処理ガスの供給源に接続するための
ジョイント36が設けられている。前記ジョイントから
導入された処理ガスは、同様に中間チャンバ34内で幅
方向にガス圧が略均一化されるので、各副ガス通路33
を略一様な流量で流れる。
動方向Bに長い長方形のアルミニウム等の金属板からな
り、電源電極21に対する接地電極として機能する。可
動テーブル12は、前記電極部の左右脚部26a、26
b、27a、27b間の幅より僅かに狭幅の上面37
と、その左右両側に全長に亘って形成され、前記左右脚
部と同じ高さの段差部38a、38bとを有する。可動
テーブル12の上面37には、その中央付近に僅かな段
差39が幅方向に形成され、該段差の下側に後方に延長
するワーク支持面40が設けられている。ワーク支持面
40の後端には、突縁41が可動テーブル上面37を超
えない高さに形成されている。
ミナ等の絶縁材料の薄板からなるマウントプレート42
を配置し、その上にワーク43を載置する。マウントプ
レート42はワーク支持面40と同じ寸法を有し、段差
39と突縁41との間に前後方向に移動しないように位
置決め・保持される。マウントプレート42の上面に
は、その移動方向前端から少し距離を置いて、例えば基
板のような長方形の前記ワークを収容するために対応す
る長方形の凹所44が形成されている。凹所44は、そ
の中に収容したワークの表面がマウントプレート上面と
一致して前記移動方向に凹凸を生じないように、該ワー
クの厚さ及び長さに対応する深さ及び長さに形成するの
が好ましい。
所44を長方形にしたが、処理しようとするワークの形
状・寸法に対応した様々な形状・寸法の凹所を有するマ
ウントプレートを用いることができる。図5はマウント
プレートの変形例を示しており、円形のウエハ45を処
理するために、それに対応する直径の円形凹所46がマ
ウントプレート42に形成されている。
使用せず、可動テーブル12のワーク支持面40上にワ
ークを直接載置することができる。この場合にも、処理
しようとするワークに対応した凹所をワーク支持面に形
成すると、同様に移動方向に凹凸を生じないので、好ま
しい。
1及び図2に示すように、その左右脚部26a、26
b、27a、27bの間を可動テーブル上面37が通過
するように配置される。図6に示すように、前記電極部
下面と可動テーブル上面37との間には、両者が接触し
ない程度の僅かな隙間が維持され、段差39によって低
い位置のマウントプレート42と電極部下面との間に
は、前記隙間に比して十分に大きい放電ギャップ47が
画定される。同様に、電極部11の前記左右両脚部の下
面48及び内側面49と、可動テーブル12の前記左右
両段差部の底面50及び側壁面51との間には、図7に
示すように、それぞれ前記放電ギャップに比して十分に
狭い僅かな隙間が形成される。
向に移動させながら、放電用ガスを主ガス通路15内に
ジョイント32を介して供給し、かつこれに処理ガスを
ジョイント36から副ガス通路を介して混合し、その混
合ガスをガス噴射口29から放電ギャップ47内に噴射
する。これと同時に交流電源24から所定の電圧を電極
21に印加すると、図3及び図6に示すように、前記放
電ギャップの放電発生部21と可動テーブル12との間
で放電が発生する。
により仕切られ、かつ左右両側方が前記左右脚部により
仕切られて、それぞれ実質的に閉塞されているので、前
記ガス噴射口から噴射された前記混合ガスは、前記放電
ギャップを移動方向Bと逆向きに一方向に流れる。ま
た、上述したようにワーク43表面とマウントプレート
42上面とが同一平面上にあって、放電ギャップ47が
全長に亘って均一なことから、前記混合ガスは放電ギャ
ップの中を一様に流れる。
近に段差39を設けてその前端からの距離を比較的長く
し、かつ後部ブロック14に電極部11の下面を延長す
るカバー28を設けたことにより、前記電極部下面と可
動テーブル上面37間の前記隙間が放電ギャップの前方
に長く設けられる。このため、この隙間を介して前記混
合ガスが放電ギャップから前方へ漏出したり、大気が外
部から放電ギャップへ侵入することを有効に防止するこ
とができる。また、放電ギャップ47の左右両側方は、
上述したように外部との間に前記左右脚部と左右段差部
38a、38bとにより垂直方向及び水平方向に狭小な
隙間が連続しているので、気体の流通が困難であり、同
様に前記混合ガスの側方への漏出及び大気の側方からの
侵入を有効に防止することができる。
面に置いたワーク43との間には、上述したように或る
程度の距離が設けられているので、図6に示すように、
放電ギャップ47には、ワークが放電領域52に入る前
から、ガス噴射口29より前方に先行する前記段差との
間で閉塞された空間が画定される。ガス噴射口29から
噴射された前記混合ガスは、その一部が一旦この閉鎖さ
れた空間内へも広がって、ガス溜まりを形成するので、
電極部11下面と可動テーブル上面37間の前記隙間か
らの大気の侵入が、より確実に防止される。
ラズマによる前記混合ガスの励起活性種が生成され、そ
れによって該放電領域を通過するワーク43の表面が処
理される。上述したように放電ギャップが放電領域52
よりも後方に延長して設けられ、かつ放電ギャップ内に
おけるガスの流れが一方向に制限されているので、前記
励起活性種を含む反応性ガスは、前記放電領域から直ぐ
に大気中に拡散することなく、ワーク43表面に沿って
後方にガス流制御板25の端部まで流れた後に外部に排
出される。
装置を付設し、その排気取入口をガス流制御板25の端
部付近に開設して、放電ギャップからの排気を大気中に
放出することなく、回収・処理することができる。これ
により、特に気体放電により生成されるオゾン等による
大気の汚染が防止される。
が放電ギャップ内に閉じ込められることにより、その中
に含まれるヘリウム等の放電用ガスの流量を従来より大
幅に低減させても、常に安定した放電が得られる。その
反面、前記混合ガスに含まれる処理ガス流量を増加させ
ることができ、しかも前記反応性ガスが、前記放電ギャ
ップ内に閉じ込められた状態でワーク移動方向と逆向き
に流れるので、ワークを従来より効果的に表面処理する
ことができ、かつ表面処理により一旦ワークから除去し
た有機物等の再付着による汚染を防止することができ
る。
構造の表面処理装置とを使用し、ヘリウム及び酸素をそ
れぞれ放電用ガス及び処理ガスとして、電極に所定の高
周波電圧を印加することにより気体放電を発生させて、
アッシングにより基板表面から有機物を除去したとこ
ろ、次の表1に示す結果が得られた。表1によれば、本
実施例の構造を採用することにより、He流量を大幅に
減少させかつO2 流量を増加させて、アッシングレー
トを大幅に向上させることができた。
ク支持面40とマウントプレート42との間に様々な厚
さの調整プレートを入れることによって、マウントプレ
ート表面の高さを変え、ガス流制御板25との放電ギャ
ップを容易に変更することができる。当然ながら、マウ
ントプレート42自体の厚さを変えることにより、放電
ギャップを変更することもできる。これにより、表面処
理の目的・条件等に応じて放電ギャップにおける反応性
ガスの流速を最適に調整・制御することができる。例え
ば、流速を大きくすることにより、ワーク表面から除去
した有機物等の再付着が抑制される。
て詳細に説明したが、本発明はその技術的範囲内におい
て上記実施例に様々な変形・変更を加えて実施すること
ができる。例えば電極部11は、上記実施例以外の様々
な構造にすることができ、また1つのガス通路に予め放
電用ガスと処理ガスとを適当な割合で混合したガスを供
給することができる。可動テーブル12は逆向きに、ワ
ーク支持面40側を先にして電極部11の下を移動させ
ることができる。また、ワーク側を固定して電極部を移
動させることもできる。
ので、以下に記載されるような効果を奏する。本発明の
表面処理装置によれば、ワーク移動方向に関して放電ギ
ャップの前方又は後方を閉塞しかつワークと一体的に移
動する仕切壁を設けて、放電ギャップに供給する所定の
ガスの流れを一方向に制限することにより、仕切壁によ
り移動中のワーク表面を損傷することなく、所定のガス
の外部への拡散及び放電ギャップへの大気の侵入を防止
でき、放電性が向上して放電開始及びその安定維持が容
易になるので、ヘリウム等の放電用不活性ガスの使用量
を低下させ、主目的たる表面処理用ガスの添加量を増加
させることができ、より高い効率及び品質の表面処理、
及びコストの低減を実現することができる。
前面図である。
びマウントプレートを示す斜視図である。
ある。
る。
構成を示す縦断面図である。
Claims (11)
- 【請求項1】 対向配置される1対の電源電極及び接地
電極と、前記両電極間に画定される放電ギャップに所定
のガスを供給する手段と、前記放電ギャップを通過する
ようにワークを相対的に移動可能に支持する手段と、前
記ワークの移動方向に関してその前方又は後方に前記放
電ギャップを閉塞しかつ前記ワークと一体的に移動する
第1の仕切壁を有し、前記所定のガスが前記放電ギャッ
プを一方向に流れるように規制するガス流路とを備え、
大気圧又はその近傍の圧力下で前記放電ギャップに気体
放電を発生させ、前記気体放電中に生成される前記所定
のガスの励起活性種に前記ワークを曝露させることによ
り、該ワークの表面を処理することを特徴とする表面処
理装置。 - 【請求項2】 前記第1の仕切壁が前記ワーク移動方向
の前方に設けられることを特徴とする請求項1に記載の
表面処理装置。 - 【請求項3】 前記ワーク移動方向に関して前記放電ギ
ャップの左右両側方を閉塞する第2の仕切壁を更に有す
ることを特徴とする請求項1又は2に記載の表面処理装
置。 - 【請求項4】 前記放電ギャップを画定するべく前記電
源電極と前記ワークとの間に配置され、前記ワーク移動
方向に沿って延長する或る長さの誘電体部材を有するこ
とを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の表面
処理装置。 - 【請求項5】 前記ワーク支持手段が、その上に前記ワ
ークを配置するワーク支持面を有しかつ前記接地電極と
して機能する可動テーブルからなり、前記第1の仕切壁
が、前記ワーク支持面の前記ワーク移動方向前端又は後
端に設けられることを特徴とする請求項1乃至4のいず
れかに記載の表面処理装置。 - 【請求項6】 前記第1の仕切壁が、前記可動テーブル
の前記ワーク支持面の端部に形設された段差からなるこ
とを特徴とする請求項5に記載の表面処理装置。 - 【請求項7】 前記ワーク支持面が、前記ワークをその
表面と同一平面をなすように収容する凹所を有すること
を特徴とする請求項5又は6に記載の表面処理装置。 - 【請求項8】 前記ワーク支持面に配置される誘電体か
らなるマウントを更に有し、前記マウント上に前記ワー
クを載せることを特徴とする請求項5又は6に記載の表
面処理装置。 - 【請求項9】 前記マウントが、前記ワークをその表面
と同一平面をなすように収容する凹所を有することを特
徴とする請求項8記載の表面処理装置。 - 【請求項10】 前記マウントと前記ワーク支持面との
間に入れる調整プレートを更に有することを特徴とする
請求項5乃至9のいずれかに記載の表面処理装置。 - 【請求項11】 前記第1の仕切壁が、前記ワーク支持
面上の前記ワークの位置から離れた位置に設けられてい
ることを特徴とする請求項5乃至10のいずれかに記載
の表面処理装置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP37070598A JP3704983B2 (ja) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | 表面処理装置 |
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JP37070598A JP3704983B2 (ja) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | 表面処理装置 |
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JP3704983B2 JP3704983B2 (ja) | 2005-10-12 |
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JP37070598A Expired - Fee Related JP3704983B2 (ja) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | 表面処理装置 |
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JP (1) | JP3704983B2 (ja) |
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