JP2003218099A

JP2003218099A - 放電プラズマ処理方法及びその装置

Info

Publication number: JP2003218099A
Application number: JP2002011657A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Kawasaki; 真一川崎
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2002-01-21
Filing date: 2002-01-21
Publication date: 2003-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】被処理体面上におけるプラズマガスの滞留を
抑え、簡単な方法で被処理体表面を均一に処理できる処
理方法及びその装置の提供。【解決手段】少なくとも一方の電極対向面が固体誘電
体で被覆された一対の対向電極間に電界を印加し、前記
対向電極間に処理ガスを導入してグロー放電プラズマを
発生させる電極構造のプラズマ吹き出しノズルから、プ
ラズマ発生空間外に配置された被処理体にプラズマを吹
き付けて処理を行う処理方法において、被処理体とプラ
ズマ吹き出し方向がなす角度が０〜７０度であることを
特徴とする放電プラズマ処理方法及び装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放電プラズマ処理
方法及びその装置に関し、特に、被処理体の表面におけ
るプラズマガスの滞留を抑えてプラズマ処理のばらつき
をなくした放電プラズマ処理方法及びその装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、低圧条件下でグロー放電プラ
ズマを発生させて被処理体の表面改質、又は被処理体上
に薄膜形成を行う方法が実用化されている。しかし、こ
れらの低圧条件下における処理装置は、真空チャンバ
ー、真空排気装置等が必要であり、表面処理装置は高価
なものとなり、大面積基板等を処理する際にはほとんど
用いられていなかった。このため、特開平６−２１４９
号公報、特開平７−８５９９７号公報等に記載されてい
るような大気圧近傍の圧力下で放電プラズマを発生させ
る常圧プラズマ処理装置が提案されてきている。

【０００３】しかしながら、常圧プラズマ処理方法にお
いても、固体誘電体等で被覆した平行平板型等の電極間
に被処理体を設置し、電極間に電圧を印加し、発生した
プラズマで被処理体を処理する装置では、被処理体全体
を放電空間に置くこととなり、被処理体にダメージを与
えることになりやすいという問題があった。

【０００４】このような問題を解決するものとして、被
処理体を放電空間中に配置するのではなく、その近傍に
配置し、放電空間から被処理体にプラズマを吹き付ける
リモート型の装置が提案されている。これらの装置にお
いては、例えば、特開平１１−３３５８６８号公報にお
けるように、処理ガスを処理基板に対して、吹き出し口
から鉛直方向に吹き付ける方法等が記載されているが、
処理ガスが、被処理体の表面に対して、鉛直であると処
理基板表面において、気流が滞留する箇所が存在するよ
うになり、処理程度にバラツキが生じるという問題があ
った。なお、特開２００１−６０５７７号公報には、プ
ラズマ処理装置を３次元的に駆動させてプラズマジェッ
トを被処理物に吹き付ける装置が開示されているが、箱
形の被処理体の凹部を処理する場合に処理体に鉛直に吹
き付ける方法であって、ガスの滞留現象については、言
及されていない。さらに、特開平８−１５７２９５号公
報には、基材表面に形成させる薄膜の結晶構造、結晶方
位の調整のために複数の垂直な方向からプラズマを被処
理体に吹き付ける技術が開示されているが、ガスの滞留
現象については、言及されていない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題に
鑑み、被処理体面上におけるプラズマガスの滞留を抑
え、簡単な方法で被処理体表面を均一に処理できる処理
方法及びその装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決すべく鋭意研究した結果、被処理体の表面における
プラズマガスの滞留が処理速度や処理のばらつきに影響
を与えているとの知見を得、被処理体の処理面に対して
プラズマ吹き出し方向を鉛直方向に対して傾けることに
より、簡単な構成で被処理体表面のプラズマガスの滞留
を防止できることを見出し、本発明を完成させた。

【０００７】すなわち、本発明の第１の発明は、少なく
とも一方の電極対向面が固体誘電体で被覆された一対の
対向電極間に電界を印加し、前記対向電極間に処理ガス
を導入してグロー放電プラズマを発生させる電極構造の
プラズマ吹き出しノズルから、プラズマ発生空間外に配
置された被処理体にプラズマを吹き付けて処理を行う処
理方法において、被処理体とプラズマ吹き出し方向がな
す角度が０〜７０度であることを特徴とする放電プラズ
マ処理方法である。

【０００８】また、本発明の第２の発明は、被処理体と
プラズマ吹き出し方向がなす角度が３０〜７０度である
ことを特徴とする第１の発明に記載の放電プラズマ処理
方法である。

【０００９】また、本発明の第３の発明は、プラズマ吹
き出しノズルと被処理体の間に、被処理面に略平行な方
向にガス流れを作るガイド部材を設けたことを特徴とす
る第１又は２の発明に記載の放電プラズマ処理方法であ
る。

【００１０】また、本発明の第４の発明は、被処理体近
傍に、被処理面に略平行な方向にガス流れを作るガス排
気吸引機構を設けたことを特徴とする第１〜３のいずれ
かの発明に記載の放電プラズマ処理方法である。

【００１１】また、本発明の第５の発明は、対向する電
極の少なくとも一方の対向面を固体誘電体で被覆した一
対の対向電極間に電界を印加し、当該電極間に処理ガス
を導入してグロー放電プラズマを発生させる電極構造の
プラズマ吹き出しノズルから、放電空間外に配置された
被処理体にプラズマを吹き付けて処理する放電プラズマ
処理装置において、プラズマ吹き出し方向と被処理体表
面とのなす角度が０〜７０度であること特徴とする放電
プラズマ処理装置である。

【００１２】また、本発明の第６の発明は、プラズマ吹
き出し方向と被処理体表面とがなす角度が３０〜７０度
であることを特徴とする第５の発明に記載の放電プラズ
マ処理装置である。

【００１３】また、本発明の第７の発明は、プラズマ吹
き出しノズルと被処理体の間に、被処理面に略平行な方
向にガス流れを作るガイド部材を設けたことを特徴とす
る第５又は６の発明に記載の放電プラズマ処理装置であ
る。

【００１４】また、本発明の第８の発明は、被処理体近
傍に、被処理面に略平行な方向にガス流れを作るガス排
気吸引機構を設けたことを特徴とする第５〜７のいずれ
かの発明に記載の放電プラズマ処理装置である。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明は、対向する電極の少なく
とも一方の対向面を固体誘電体で被覆した一対の対向電
極間に電界を印加し、当該電極間に処理ガスを導入して
グロー放電プラズマを発生させる電極構造（以下、リモ
ートソースということがある。）のプラズマ吹き出しノ
ズルから、放電空間外に配置された被処理体にプラズマ
を吹き付けて処理する放電プラズマ処理方法及び装置に
おいて、被処理体表面とプラズマ吹き出しノズルから吹
き出されるプラズマ流のプラズマ吹き出し方向とがなす
角度が０〜７０度である放電プラズマ処理方法である。
以下に詳細に本発明を説明する。

【００１６】本発明の装置の一例を図で説明する。図１
は、平行平板型電極のリモートソースの吹き出しノズル
からのプラズマ流のプラズマ吹き出し方向が鉛直方向か
ら傾いた方向で被処理体表面をプラズマ処理する方法の
装置を説明する模式的断面図である。図１において、一
対の平行平板型電極２及び３、並びに電源１から構成さ
れるリモートソースＲ１は、処理ガス導入口５、放電空
間４、プラズマ吹き出しノズル６を有し、プラズマ吹き
出しノズル６から吹き出されるプラズマ流のプラズマ吹
き出し方向と被処理体１０の表面とがなす角度θが０〜
７０度に制御できるように設置されている。プラズマ吹
き出しノズル６と被処理体１０との間には、プラズマガ
ス流が所定の角度を保ち、かつ被処理体の被処理面に略
平行な方向にガス流れを形成するようにガイド部材７、
７’が設けられている。さらに、被処理体１０の近傍に
は、被処理体１０の被処理面に略平行な方向にガス流れ
を形成するようにガス排気吸引機構８が設けられてい
る。処理ガスは、処理ガス導入口５から矢印方向に導入
され、放電空間４でプラズマ化され、プラズマ吹き出し
ノズル６から吹き出され、ガイド７、７’により吹き出
し角度を保たれ、搬送ステージ１１で運ばれる被処理体
１０の表面に吹き付けられ、被処理体１０の表面を処理
し、そのまま滞留することなく被処理体表面を流れてガ
ス排気吸引機構８から吸収回収される。

【００１７】図２は、凹曲面と凸曲面を有する一対の電
極からなるリモートソースの吹き出しノズルからのプラ
ズマ流のプラズマ吹き出し方向が鉛直方向から傾いた方
向で被処理体表面をプラズマ処理する方法の装置を説明
する模式的断面図である。図２において、凹曲面と凸曲
面を有する一対の電極２及び３並びに電源１から構成さ
れるリモートソースＲ１は、所定の角度を有する処理ガ
ス導入口５及びプラズマ吹き出しノズル６を有し、放電
空間４は、曲路から形成されている。プラズマ吹き出し
ノズル６から吹き出されるプラズマ流のプラズマ吹き出
し方向と被処理体１０の表面とがなす角度θは、０〜７
０度になるように電極曲面の曲率により決められる。プ
ラズマ吹き出しノズル６と被処理体１０との間には、プ
ラズマガス流が所定の角度を保ち、かつ被処理体の被処
理面に略平行な方向にガス流れを形成するようにガイド
部材７、７’が設けられている。さらに、被処理体１０
近傍には、被処理体１０の被処理面に略平行な方向にガ
ス流れを形成するようにガス排気吸引機構８が設けられ
ている。処理ガスは、処理ガス導入口５から矢印方向に
導入され、放電空間４でプラズマ化され、プラズマ吹き
出しノズル６から吹き出され、ガイド７、７’により吹
き出し角度を保たれ、搬送ステージ１１で運ばれる被処
理体１０の表面に吹き付けられ、被処理体１０の表面を
処理し、そのまま滞留することなく被処理体表面を流れ
てガス排気吸引機構８から吸収回収される。凹曲面と凸
曲面を有する一対の電極からなるリモートソースは、電
極曲面の曲率でプラズマ吹き出しノズルの角度が決ま
り、リモートソース自体を動かす必要がない利点を有す
る。

【００１８】本発明のプラズマ処理方法、装置において
は、プラズマ吹き出しノズルから吹き出されるプラズマ
流の吹き出し方向と被処理体の表面とがなす角度θは、
０〜７０度である。角度θが７０度を超えると、被処理
体表面上にプラズマガスが滞留しやすく、被処理体表面
の処理にばらつきが生じる。なお、プラズマ吹き出しノ
ズルから吹き出されるプラズマ流の吹き出し方向と被処
理体１０の表面とがなす好ましい角度θは、プラズマ処
理を用いる目的の処理方法によって異なり、例えば、Ｃ
ＶＤ法に用いる場合は０〜７０度が好ましく、洗浄法に
用いる場合は３０〜７０度が好ましく、アッシング法に
用いる場合は３０〜７０度が好ましく、エッチング法に
用いる場合は３０〜７０度が好ましい。洗浄法、アッシ
ング法、エッチング法においては、０〜３０度の領域
は、基板の深さ方向の掘削が期待できないため好ましく
ない。ここで、プラズマ吹き出し方向とは、プラズマ吹
き出しノズル近傍に被処理体やガイド部材、吸引機構、
カバー等を設置せずにリモートソースから単独で処理を
行った場合にプラズマガスが吹き出す方向である。

【００１９】また、本発明においては、複数のリモート
ソースを用いても良く、その場合は、複数のリモートソ
ースからのプラズマ流の方向ベクトルを合成し、合成さ
れたプラズマ流方向と被処理体の表面とがなす角度θを
０〜７０度になるようにして用いればよい。特に、主リ
モートソースからのプラズマ流を０度の角度で被処理体
表面に吹き付ける方法にあっては、もう一つのリモート
ソースから、主リモートソースのプラズマガス流に鉛直
な方向にプラズマガス流を吹き付け、被処理体表面に角
度を付けて吹き付けるのが好ましい。

【００２０】例えば、図３にその一例を示す。図３は、
２つの平行平板型電極のリモートソースを用いてプラズ
マ処理する方法の装置を説明する模式的断面図である。
図３において、一対の平行平板型電極２及び３並びに電
源１から構成されるリモートソースＲ１は、処理ガス導
入口５、放電空間４、プラズマ吹き出しノズル６を有
し、プラズマ吹き出しノズル６から吹き出されるプラズ
マ流と被処理体１０の表面とがなす角度が０度に設置さ
れている。一対の平行平板型電極２’及び３’並びに電
源１’から構成されるリモートソースＲ２は、処理ガス
導入口５’、放電空間４’、プラズマ吹き出しノズル
６’を有し、プラズマ吹き出しノズル６’から吹き出さ
れるプラズマ流と被処理体１０の表面とがなす角度が９
０度に設置されている。両プラズマ吹き出しノズル６と
６’と被処理体１０との間には、被処理体の被処理面に
略平行な方向にガス流れを形成するようにガイド部材７
及び７’が設けられている。リモートソースＲ１におい
て、処理ガスは、処理ガス導入口５から矢印方向に導入
され、放電空間４でプラズマ化され、プラズマ吹き出し
ノズル６から吹き出される。リモートソースＲ２におい
て、処理理ガスは、処理ガス導入口５’から矢印方向に
導入され、放電空間４’でプラズマ化され、プラズマ吹
き出しノズル６’から吹き出される。リモートソースＲ
１からのプラズマ流とリモートソースＲ２からのプラズ
マ流を合流させ、プラズマ流方向を被処理体表面との角
度をθにして被処理体に接して流れるようにさせる。こ
の角度θは、リモートソースＲ１及びリモートソースＲ
２の条件を処理の目的に応じて変動させ、所定の範囲に
なるようにすることによりより効果的に被処理体表面の
処理を行うことができる。なお、複数のリモートソース
を用いる場合は、それぞれのリモートソースに異なった
処理ガスを導入し、合流した時点で混合プラズマとする
こともでき、処理目的に応じて、使い分けるのが好まし
い。

【００２１】本発明において、プラズマ吹き出しノズル
と被処理体の間に設けるガイド部材７、７’は、プラズ
マ流を所定の角度で被処理体表面に吹き付けるように導
くのみでなく、被処理体の平面を略平行な方向に流れる
ようにする機能を有することが好ましい。被処理体表面
に略平行なガイド部材を設けることにより、被処理体表
面に吹き付けられたプラズマ流は、平行に流れて被処理
体表面を均一に処理するようになる。

【００２２】なお、プラズマ流を一方向のみに流すよう
にするためには、ガイド部材７及び７’と被処理体との
間隔に差をつけることにより容易に行うことができる。
例えば、図１において、ガイド部材７と被処理体１０の
間隔より、ガイド部材７’と被処理体１０との間隔を狭
くすることにより、プラズマ流をガス排気吸収機構８方
向のみに流すことができる。なお、ガイド部材の材質
は、プラズマガスに不活性な材料であれば、特に制限が
ないが、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテ
レフタレート樹脂等のプラスチックを用いることができ
る。

【００２３】さらに、本発明のプラズマ処理方法、装置
においては、ガス排気吸収機構８でプラズマ処理済みの
ガス排気吸引と組み合わせることにより、被処理体表面
を平行に流れてきたプラズマ流を一方向のみに流れるよ
うにすることができ、反対方向へのガス流はほとんど生
じない。また、ガス排気吸収機構８は、洗浄処理、アッ
シング処理、エッチング処理等の処理において生成する
廃有機物等を効率良く回収することができ、被処理体の
表面を汚染することなく、かつ外部への処理ガスの流出
を起こさないためにも好ましい方法、装置である。

【００２４】本発明のプラズマ処理方法、装置における
リモートソースに用いる電極において、リモートソース
と被処理体の間隔を狭くするためには、被処理体側に近
接する電極については、傾斜が容易になるように、電極
の厚さを薄くするか、電極の角部の面取りをするか、曲
面にすることが好ましい。

【００２５】本発明のリモートソースに用いる電極の材
質としては、銅、アルミニウム等の金属単体、ステンレ
ス、真鍮等の合金、金属間化合物等からなるものが挙げ
られる。電極の形状としては、プラズマ放電が安定にで
きれば、特に限定されないが、電界集中によるアーク放
電の発生を避けるために、対向電極間の距離が一定とな
る構造であることが好ましい。

【００２６】上記電極の対向面の一方又は双方は固体誘
電体で被覆されている必要がある。この際、固体誘電体
と被覆される電極は密着し、かつ、接する電極の対向面
を完全に覆うようにする。固体誘電体によって覆われず
に電極同士が直接対向する部位があると、そこからアー
ク放電が生じやすい。

【００２７】上記固体誘電体の厚みは、０．０１〜４ｍ
ｍであることが好ましい。厚すぎると放電プラズマを発
生するのに高電圧を要することがあり、薄すぎると電圧
印加時に絶縁破壊が起こり、アーク放電が発生すること
がある。

【００２８】固体誘電体の材質としては、例えば、ポリ
テトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート
等のプラスチック、ガラス、二酸化珪素、酸化アルミニ
ウム、二酸化ジルコニウム、二酸化チタン等の金属酸化
物、チタン酸バリウム等の複酸化物等が挙げられる。

【００２９】特に、２５℃環境下における比誘電率が１
０以上のものである固体誘電体を用いれば、低電圧で高
密度の放電プラズマを発生させることができ、処理効率
が向上する。比誘電率の上限は特に限定されるものでは
ないが、現実の材料では１８，５００程度のものが入手
可能であり、本発明に使用出来る。特に好ましくは比誘
電率が１０〜１００の固体誘電体である。上記比誘電率
が１０以上である固体誘電体の具体例としては、二酸化
ジルコニウム、二酸化チタン等の金属酸化物、チタン酸
バリウム等の複酸化物を挙げることが出来る。

【００３０】上記電極間の距離は、固体誘電体の厚さ、
印加電圧の大きさ、プラズマを利用する目的等を考慮し
て適宜決定されるが、０．１〜５０ｍｍであることが好
ましく、より好ましくは０．１〜５ｍｍである。０．１
ｍｍ未満では、電極間の間隔を置いて設置するのに充分
でないことがあり、一方、５０ｍｍを超えると、均一な
放電プラズマを発生させにくい。

【００３１】本発明では、上記電極間に、高周波、パル
ス波、マイクロ波等による電界が印加され、プラズマを
発生させるが、パルス電界を印加することが好ましく、
特に、電界の立ち上がり及び／又は立ち下がり時間が、
１０μｓ以下である電界が好ましい。１０μｓを超える
と放電状態がアークに移行しやすく不安定なものとな
り、パルス電界による高密度プラズマ状態を保持しにく
くなる。また、立ち上がり時間及び立ち下がり時間が短
いほどプラズマ発生の際のガスの電離が効率よく行われ
るが、４０ｎｓ未満の立ち上がり時間のパルス電界を実
現することは、実際には困難である。より好ましくは５
０ｎｓ〜５μｓである。なお、ここでいう立ち上がり時
間とは、電圧（絶対値）が連続して増加する時間、立ち
下がり時間とは、電圧（絶対値）が連続して減少する時
間を指すものとする。

【００３２】上記パルス電界の電界強度は、１０〜１０
００ｋＶ／ｃｍとなるようにするのが好ましい。電界強
度が１０ｋＶ／ｃｍ未満であると処理に時間がかかりす
ぎ、１０００ｋＶ／ｃｍを超えるとアーク放電が発生し
やすくなる。

【００３３】上記パルス電界の周波数は、０．５ｋＨｚ
以上であることが好ましい。０．５ｋＨｚ未満であると
プラズマ密度が低いため処理に時間がかかりすぎる。上
限は特に限定されないが、常用されている１３．５６Ｍ
Ｈｚ、試験的に使用されている５００ＭＨｚといった高
周波帯でも構わない。負荷との整合のとり易さや取り扱
い性を考慮すると、５００ｋＨｚ以下が好ましい。この
ようなパルス電界を印加することにより、処理速度を大
きく向上させることができる。

【００３４】また、上記パルス電界におけるひとつのパ
ルス継続時間は、２００μｓ以下であることが好まし
い。２００μｓを超えるとアーク放電に移行しやすくな
る。ここで、ひとつのパルス継続時間とは、ＯＮ、ＯＦ
Ｆの繰り返しからなるパルス電界における、ひとつのパ
ルスの連続するＯＮ時間を言う。

【００３５】本発明の放電プラズマ処理装置は、どのよ
うな圧力下でも用いることができるが、大気圧近傍の圧
力下でグロー放電プラズマを発生させる常圧放電プラズ
マ処理に用いるとその効果を十分に発揮できる。常圧放
電プラズマ処理においては、低圧下の処理よりも高い電
圧を必要とするため、本発明の装置が特に有利である。

【００３６】上記大気圧近傍の圧力下とは、１．３３３
×１０⁴〜１０．６６４×１０⁴Ｐａの圧力下を指す。中
でも、圧力調整が容易で、装置が簡便になる９．３３１
×１０⁴〜１０．３９７×１０⁴Ｐａの範囲が好ましい。

【００３７】本発明で処理できる被処理体としては、ポ
リエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカー
ボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフ
ルオロエチレン、ポリイミド、液晶ポリマー、エポキシ
樹脂、アクリル樹脂等のプラスチック、ガラス、セラミ
ック、シリコンウエハ、金属、液晶ディスプレイ用ガラ
ス等が挙げられる。基材の形状としては、板状、フィル
ム状等のものが挙げられるが、特にこれらに限定されな
い。本発明の表面処理方法によれば、様々な形状を有す
る基材の処理に容易に対応することができる。

【００３８】本発明で用いる処理ガスとしては、電界を
印加することによってプラズマを発生するガスであれ
ば、特に限定されず、処理目的により種々のガスを使用
できる。

【００３９】上記処理用ガスとして、ＣＦ₄、Ｃ₂Ｆ₆、
ＣＣｌＦ₃、ＳＦ₆等のフッ素含有化合物ガスを用いるこ
とによって、撥水性表面を得ることができる。

【００４０】また、処理用ガスとして、Ｏ₂、Ｏ₃、水、
空気等の酸素元素含有化合物、Ｎ₂、ＮＨ₃等の窒素元素
含有化合物、ＳＯ₂、ＳＯ₃等の硫黄元素含有化合物を用
いて、基材表面にカルボニル基、水酸基、アミノ基等の
親水性官能基を形成させて表面エネルギーを高くし、親
水性表面を得ることができる。また、アクリル酸、メタ
クリル酸等の親水基を有する重合性モノマーを用いて親
水性重合膜を堆積することもできる。

【００４１】さらに、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｓｎ等の金属の金属
−水素化合物、金属−ハロゲン化合物、金属アルコラー
ト等の処理用ガスを用いて、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、ＳｎＯ
₂等の金属酸化物薄膜を形成させ、基材表面に電気的、
光学的機能を与えることができ、ハロゲン系ガスを用い
てエッチング処理、ダイシング処理を行ったり、酸素系
ガスを用いてレジスト処理や有機物汚染の除去を行った
り、アルゴン、窒素等の不活性ガスによるプラズマで表
面クリーニングや表面改質を行うこともできる。

【００４２】経済性及び安全性の観点から、上記処理ガ
スを以下に挙げるような希釈ガスによって希釈された雰
囲気中で処理を行うこともできる。希釈ガスとしては、
ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノン等の希ガス、窒
素気体等が挙げられる。これらは単独でも２種以上を混
合して用いてもよい。希釈ガスの混合割合は、用途によ
って異なるが、例えば、親水生重合膜、金属酸化物薄膜
を形成する場合は、処理用ガスの割合が０．０１〜１０
体積％であることが好ましい。

【００４３】なお、本発明の装置によれば、プラズマ発
生空間中に存在する気体の種類を問わずグロー放電プラ
ズマを発生させることが可能である。公知の低圧条件下
におけるプラズマ処理はもちろん、特定のガス雰囲気下
の大気圧プラズマ処理においても、外気から遮断された
密閉容器内で処理を行うことが必須であったが、本発明
のグロー放電プラズマ処理装置を用いた方法によれば、
開放系、あるいは、気体の自由な流出を防ぐ程度の低気
密系での処理が可能となる。

【００４４】本発明のパルス電界を用いた大気圧放電処
理装置によると、全くガス種に依存せず、電極間におい
て直接大気圧下で放電を生じせしめることが可能であ
り、より単純化された電極構造、放電手順による大気圧
プラズマ装置、及び処理手法でかつ高速処理を実現する
ことができる。また、パルス周波数、電圧、電極間隔等
のパラメータにより処理に関するパラメータも調整でき
る。

【００４５】

【実施例】本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明
するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるもので
はない。

【００４６】実施例１図１に示す装置を用い、放電プラズマ処理を行った。電
極２及び電極３として、長さ２５０ｍｍ×高さ５０ｍｍ
×厚み２０ｍｍのＳＵＳ製平行平板電極を用い、各電極
には固体誘電体としてアルミナを１ｍｍの厚さに溶射
し、１ｍｍの間隔をおいて設置したリモートソースを用
いた。リモートソースのプラズマ吹き出し方向と被処理
体の表面との角度を３０度とし、プラズマ吹き出しノズ
ルから被処理体までの距離を３ｍｍとした。被処理体と
して、８インチＳｉウェハ（２００ｍｍφ×０．５ｍｍ
厚）を１００ｍｍ／ｍｉｎの速度で移動させた。処理ガ
スとして、テトラエトキシシラン０．１６体積％、酸素
１６体積％をアルゴンガスにより希釈した混合ガスを１
０Ｌ／ｍｉｎでリモートソースに導入し、電極間にパル
ス立ち上がり速度５μｓ、電圧２０ｋＶ_PP、周波数１０
ｋＨｚのパルス電界を印加した。その結果、被処理体上
にＳｉＯ₂薄膜が均一に形成された。薄膜の膜厚のばら
つきは、±３．０％であった。なお、リモートソースの
プラズマ吹き出し方向と被処理体の表面との角度を９０
度とした場合の薄膜の膜厚のばらつきは、±５．０％で
あった。

【００４７】実施例２図３に示す装置を用い、放電プラズマ処理を行った。リ
モートソースＲ１は、実施例１におけるリモートソース
と同様のものを用い、プラズマ吹き出し方向と被処理体
の表面との角度を０度とし、処理ガスとして、テトラエ
トキシシラン０．１６体積％を含む窒素ガスの混合ガス
を１０Ｌ／ｍｉｎで流した。リモートソースＲ２も、実
施例１におけるリモートソースと同様のものを用い、プ
ラズマ吹き出し方向と被処理体の表面との角度を９０度
とし、処理ガスとして、酸素ガスを５Ｌ／ｍｉｎで流し
た。合成されたプラズマ流の方向と被処理体の表面との
角度は約３０度となった。被理体として、８インチＳｉ
ウェハ（２００ｍｍφ×０．５ｍｍ厚）を１００ｍｍ／
ｍｉｎの速度で移動させた。リモートソースＲ１へのパ
ルス電界の印加は、パルス立ち上がり速度５μｓ、電圧
２０ｋＶ_PP、周波数１０ｋＨｚとし、リモートソースＲ
２へのパルス電界の印加は、パルス立ち上がり速度５μ
ｓ、電圧２５ｋＶ_PP、周波数１０ｋＨｚとした。その結
果、被処理体上にＳｉＯ₂薄膜が均一に形成された。薄
膜の膜厚のばらつきは、±４．０％であった。

【００４８】実施例３リモートソースのプラズマ吹き出し方向と被処理体の表
面との角度を０度とし、処理ガス導入速度を１０Ｌ／ｍ
ｉｎにし、ガス排気吸引機構８からの吸引速度を１５Ｌ
／ｍｉｎにしたこと以外は、実施例１と同様にして放電
プラズマ処理を行った。その結果、被処理体上にＳｉＯ
₂薄膜が均一に形成された。薄膜の膜厚のばらつきは、
±３．２％であった。

【００４９】

【発明の効果】本発明の放電プラズマ処理方法及び装置
は、被処理体表面上におけるプラズマ流の滞留をなく
し、被処理体表面を均一に処理することができる簡便な
処理方法及び装置であるので、高速処理及び大面積処理
に対応可能でかつ半導体製造工程で用いられる種々の方
法を始めとして、あらゆるプラズマ処理方法において、
インライン化及び高速化を実現するのに有効に用いるこ
とができる。これにより、処理時間の短縮化、コスト低
下が可能になり、従来では不可能あるいは困難であった
様々な用途への展開が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の放電プラズマ処理装置の例を説明する
模式的装置図である。

【図２】本発明の放電プラズマ処理装置の例を説明する
模式的装置図である。

【図３】本発明の放電プラズマ処理装置の例を説明する
模式的装置図である。

【符号の説明】

１、１’ 電源２、２’、３、３’ 電極４、４’ 放電空間５、５’ 処理ガス導入口６、６’ プラズマ吹き出しノズル７、７’ ガイド部材８ガス排気吸引機構１０被処理体１１搬送ステージＲ１、Ｒ２リモートソース θ 被処理体表面とプラズマ吹き出し方向がなす角度

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一方の電極対向面が固体誘電
体で被覆された一対の対向電極間に電界を印加し、前記
対向電極間に処理ガスを導入してグロー放電プラズマを
発生させる電極構造のプラズマ吹き出しノズルから、プ
ラズマ発生空間外に配置された被処理体にプラズマを吹
き付けて処理を行う処理方法において、被処理体とプラ
ズマ吹き出し方向がなす角度が０〜７０度であることを
特徴とする放電プラズマ処理方法。
【請求項２】被処理体とプラズマ吹き出し方向がなす
角度が３０〜７０度であることを特徴とする請求項１に
記載の放電プラズマ処理方法。
【請求項３】プラズマ吹き出しノズルと被処理体の間
に、被処理面に略平行な方向にガス流れを作るガイド部
材を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の放
電プラズマ処理方法。
【請求項４】被処理体近傍に、被処理面に略平行な方
向にガス流れを作るガス排気吸引機構を設けたことを特
徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の放電プラ
ズマ処理方法。
【請求項５】対向する電極の少なくとも一方の対向面
を固体誘電体で被覆した一対の対向電極間に電界を印加
し、当該電極間に処理ガスを導入してグロー放電プラズ
マを発生させる電極構造のプラズマ吹き出しノズルか
ら、放電空間外に配置された被処理体にプラズマを吹き
付けて処理する放電プラズマ処理装置において、プラズ
マ吹き出し方向と被処理体表面とのなす角度が０〜７０
度であることを特徴とする放電プラズマ処理装置。
【請求項６】プラズマ吹き出し方向と被処理体表面と
がなす角度が３０〜７０度であることを特徴とする請求
項５に記載の放電プラズマ処理装置。
【請求項７】プラズマ吹き出しノズルと被処理体の間
に、被処理面に略平行な方向にガス流れを作るガイド部
材を設けたことを特徴とする請求項５又は６に記載の放
電プラズマ処理装置。
【請求項８】被処理体近傍に、被処理面に略平行な方
向にガス流れを作るガス排気吸引機構を設けたことを特
徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の放電プラ
ズマ処理装置。