JP2005294762A

JP2005294762A - プラズマ処理装置

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Publication number: JP2005294762A
Application number: JP2004111422A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Takahashi; 英則高橋; Setsuo Nakajima; 節男中嶋
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2004-04-05
Filing date: 2004-04-05
Publication date: 2005-10-20

Abstract

【課題】被処理物の処理中にアーク放電が発生するのを防止して被処理物の品質を安定させ、被処理物の歩留まりを向上できるプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】処理ガスを電極間に通して被処理物である基板２に吹き付け、基板２の表面を大気圧近傍の圧力下でプラズマ処理するプラズマ処理装置１は、処理ガスを処理後に排気する金属製の排気ダクト３５を基板２の上方に備えており、排気ダクトの基板２と対向する面を固体誘電体板として、石英ガラス板３３で覆うように構成してある。石英ガラス板３３は電極２１Ａ〜２１Ｄの下端部の周囲に配置されると共に排気ダクト３５をその上方に載置している。電極の下端は石英ガラス板から露出している。
【選択図】図１

Description

本発明は、原料ガスやプロセスガス等の処理ガスを電極間に通して被処理物に吹き付け、大気圧近傍の圧力下での表面処理や、化学気相成長法により被処理物の表面に薄膜を形成するプラズマ処理装置に係り、特に、処理中にアーク放電が発生するのを防止するプラズマ処理装置に関する。

従来のこの種のプラズマ処理装置として、例えば、特許文献１に記載の表面処理装置は、ノズルホルダと、その内部に保持された薄い板状のノズルと、該ノズルの両側に配置された１対の電源電極及び接地電極とを備えている。ノズルホルダは、例えばマイカ等の電気絶縁材料で形成された上下左右４個のホルダ部材をボルトで一体に結合した四角い枠構造を有する。下側ホルダ部材の下面には、ガス噴出口に沿ってその両側に僅かな距離を置いて、それぞれ細長い直線状の排気口が開設されている。そして、バリアガス供給源から供給されたバリアガスがガス噴出口から噴出し、排気口から排気される構成となっている。
特開平９−９２４９３号公報（［００１５］、［００２０］、図２）

ところで、前記構造のプラズマ処理装置は、例えば大気圧近傍の圧力下でプラズマＣＶＤ法によりａ−Ｓｉ膜や絶縁膜としてＳｉＮｘ膜を成膜する過程で、処理後のガスを排気する排気口と、成膜処理中あるいは成膜処理後の基板との間にアーク放電が発生し、基板にダメージを与える虞があった。この結果、被処理物の品質を低下し、半導体素子等の製造の歩留まりを低下させることとなっていた。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、被処理物の処理中にアーク放電等の異常放電が発生するのを防止し、被処理物の品質を安定させ、製造の歩留まりを向上できるプラズマ処理装置を提供することにある。また、簡単な構成であり、低コストでアーク放電を防止できるプラズマ処理装置を提供することにある。

前記目的を達成すべく、本発明に係るプラズマ処理装置は、処理ガスを電極間に通して被処理物に吹き付け、該被処理物の表面を大気圧近傍の圧力下でプラズマ処理する装置であって、処理ガスを処理後に排気する金属製の排気部を被処理物の上方に備えており、該排気部の被処理物と対向する面を固体誘電体板で覆うように構成したことを特徴とする。処理としては、被処理物の表面のエッチング処理、表面改質処理等の処理の他に、ＣＶＤ法によるアモルファスシリコンやポリシリコン等の成膜処理、絶縁膜や低誘電率膜の成膜等の処理を行うことができる。

前記のごとく構成された本発明のプラズマ処理装置は、電極に電圧を印加して放電させ、被処理物に処理ガスを吹き付けてプラズマ処理する際に、処理ガスを排気する排気部が固体誘電体の板で覆われているため、電極に印加された電圧が排気部との間でアーク放電することが防止され、被処理物にアーク放電によるダメージが加わることを防止できる。この結果、被処理物の処理品質を向上させることができ、製造歩留まりを向上させることができる。

また、本発明に係るプラズマ処理装置の好ましい具体的な態様としては、前記固体誘電体板は、前記電極の下端部の周囲に配置されると共に前記排気部をその上部に載置していることを特徴としている。前記固体誘電体板は、石英ガラス板であると好適である。排気部は固体誘電体板の上部に載置され、被処理物と対向する面が覆われており、電極の下端は固体誘電体板の中央部の貫通孔から露出している。この構成によれば、電極間に通して被処理物に吹き付けられる処理ガスの通過を妨げることなく、固体誘電体板で電極を支持すると共に排気ダクトも支持することができ、構成を簡略化できる。

本発明によれば、プラズマ処理中に、処理ガスを排気する排気部と被処理物との間に、処理中にアーク放電等の異常放電が発生するのを防止でき、被処理物にアーク放電によるダメージを与えることを防止でき、プラズマ処理の品質を向上させることができる。このため、製造の歩留まりを高めることができる。また、排気部と電極の支持を固体誘電体の板で共通化できるため構成を簡略化することができ、装置のコスト低減に寄与することができる。

以下、本発明に係るプラズマ処理装置の一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は、本実施形態に係るプラズマ処理装置の要部構成を示す断面図、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う一部を破断した要部断面図、図３は、図１のＢ−Ｂ線に沿う要部断面図、図４は、一部を破断した図１の側面図である。

図１〜４において、本実施形態に係るプラズマ処理装置１は、被処理物としてシリコンウェハ、電子基板等の基板２に化学気相成長法（ＣＶＤ法）によりアモルファスシリコンの薄膜を形成する装置であり、原料ガスを供給する原料ガス供給源３と、反応ガスを供給して反応を励起するプロセスガス供給源４と、基板２に処理ガスを吹き付ける処理ヘッド５と、基板２を搬送する搬送機構６とを備えている。

処理ヘッド５は上部のガス均一導入ユニット１０と、下部の放電処理ユニット２０とを備えている。ガス均一導入ユニット１０は原料ガス供給源３およびプロセスガス供給源４から供給された原料ガスおよびプロセスガスを、被処理物である基板２の表面に均一に吹き出させるように機能するものである。ガス均一導入ユニット１０は、３つのガス均一化路１１，１２，１３を平行状態に備えており、詳細な図示は省略するが、アルミニウム等の金属からなる複数の平板を上下に積層することにより構成されている。各金属平板には、左右に分散配置された多数の小孔や左右に延びるスリット状チャンバー等が前後に３列ずつ並んで形成され、上下に重ねられた金属平板同士の各列の小孔やチャンバー等が互いに連通し、これによりガス均一化路が構成されている。

中央のガス均一化路１２には原料ガス供給源３からの配管が接続され、両側のガス均一化路１１，１３にはプロセスガス供給源４からの配管が接続されている。２つのガス供給源から供給された処理ガスは、ガス均一化路１１〜１３を構成する前記の小孔やスリット状のチャンバーを順次流通する過程で、それぞれ幅方向に均一化される構成となっている。ガス均一導入ユニット１０には、図示していないが温度調節手段が付設されていると好適である。この手段により、ガス均一導入ユニットは５０〜２００℃程度の温度範囲で温度調節される。５０℃未満では気化されたシリコンソースやドーパントソースが再液化する虞があり、２００℃を超えると熱反応を起す虞がある。

ガス均一導入ユニット１０の下方に位置する放電処理ユニット２０は、４つの電極２１Ａ〜２１Ｄが所定の隙間を有して平行状態に並んでおり、３つのガス通路２２Ａ〜２２Ｃが形成され、４つの電極は下方が開口するケーシング２３に収容されている。４つの電極
２１Ａ〜２１Ｄは、例えばステンレススチール等の金属が使用されているが、これに限定されるものでなく、銅、アルミニウム等の金属単体、ステンレス、黄銅等の合金、金属間化合物等を使用してもよい。

４つの電極２１Ａ〜２１Ｄは、例えば少なくとも電極対向面が固体誘電体のコーティング層（図示せず）で被覆されており、コーティング層の厚さは０．０１〜４ｍｍ程度が好ましい。固体誘電体として、アルミナの他に、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や、ガラス、二酸化珪素、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や、これらを複層化したもの等、種々のものを用いることができる。放電空間で安定したグロー放電をさせるために、セラミックスや樹脂等の板状物、シート状物、フィルム状のものを用いて電極部材の外周面を被覆してもよい。また、図示していないが、電極部材のガス通路側の角部はアール加工することが好ましい。

ケーシング２３はアルミナ等の絶縁材で形成され、アッパープレート２４と２つのサイドプレート２５および２つのエンドキャップ２６から構成され、ケーシング内の４つの電極の側面および上面を覆っている。４つの電極を所定の間隙に保つスペーサ２７は、各電極の端部に配置され、ケーシング２３の溝に嵌合して保持されている。アッパープレート２４にはガス均一導入ユニット１０のガス均一化路１１〜１３と、４つの電極２１Ａ〜２１Ｄ間の３つのガス通路２２Ａ〜２２Ｃとを連通させる連結路が形成されている。このように構成されたケーシング２３は、原料ガスやプロセスガスを漏れることなく３つのガス通路に導入するように構成されている。４つの電極はケーシング２３内に収容、固定されている。

放電処理ユニット２０は、原料ガス供給源３およびプロセスガス供給源４から供給された原料ガスおよびプロセスガスを非放電状態で、あるいは放電によりプラズマ化して基板２の表面に吹き出すものである。本実施形態では、外側の２つの電極２１Ａ，２１Ｄには電源回路２８から電圧が印加されホット電極として機能し、中央の２つの電極２１Ｂ，２１ＣはＧＮＤ２８ａに接地されアース電極として機能するように構成され、中央のガス通路２２Ｂは非放電空間となっており、左右のガス通路２２Ａ，２２Ｃは放電空間となっている。このように、原料ガスは非放電空間であるガス通路２２Ｂを通し、プロセスガスは放電空間であるガス通路２２Ａ，２２Ｃを通して吹き出すように構成されている。なお、実施される処理の変更等により、ホット電極とアース電極とを変更することで、中央のガス通路を放電空間とし、左右のガス通路を非放電空間とする等の各種の変更を適宜行うことができる。

電源回路２８から供給される電圧は、パルス状の電圧が好適である。パルス状の電圧の周波数は０．５Ｈｚ以上であることが好ましく、パルスの立ち上がり時間および立ち下がり時間は１０μｓ以下、パルス継続時間は２００μｓ以下、電界強度は１〜１０００ｋＶ／ｃｍ程度に設定される。電極２１Ａ〜２１Ｄに印加される電圧は、パルス状電圧に限らず、連続波の電圧でもよい。パルス状の電圧波形は、インパルス型の他に、方形波型、変調型、あるいは前記の波形を組み合わせた波形等の適宜の波形を用いることができる。また、電圧波形は、電圧印加が正負の繰り返しであるものの他に、正又は負のいずれかの極性側に電圧を印加する、いわゆる片波状の波形を用いてもよい。また、バイポーラ型の波形を用いてもよい。もちろん、一般的なサイン波である交流波形を用いてもよい。

プラズマ処理装置１はフレーム３０の上面に水平に固定された柱状の２本のベース体３１，３１を備えており、このベース体間を基板２が搬送機構６により搬送台６ａに載置保持された状態で搬送方向Ｘに沿って搬送される。処理ヘッド５の放電処理ユニット２０内の電極２１Ａ〜２１Ｄは基板２の搬送に伴って基板と対向する構成であり、電極下面と基
板２との間隔（ワーキングディスタンス）は５〜３０ｍｍが好ましく、５〜２０ｍｍがより好ましい。５ｍｍ未満では気相反応が十分でなく、所期の膜特性を得るのが困難であり、３０ｍｍを超えると気相反応が基板２へ成膜する前に完了してしまい、パーティクルが発生する虞がある。

２つのベース体３１，３１の搬送方向Ｘに沿う両端近傍には、それぞれにブロック状の支持部材３２，３２…が合計４個載置固定され、各支持部材には１つのコーナー部に段差部が形成されている。４つの支持部材３２，３２…の段差部は中央を向くように固定され、段差部に長方形状の石英ガラス板３３が載置されている。この石英ガラス板は固体誘電体として用いられている。石英ガラス板３３は厚さが１０ｍｍ程度の平板であり、中央部には放電処理ユニット２０内の４つの電極２１Ａ〜２１Ｄが隙間を有した状態で挿入できる大きさの矩形状の貫通孔３３ａが形成されている。このように、貫通孔内に電極の下端部が挿入され、電極の下端部の周囲に石英ガラス板３３の外周部が配置された構成となる。

また、石英ガラス板３３の搬送方向Ｘに沿う両側部には、処理が終了した後の処理ガスを排気するための排気ダクト３５，３５を装着する排気孔３３ｂ，３３ｂが貫通して形成されている。金属製の排気ダクト３５は基板２の上方に位置しており、基板の幅より十分大きく、電極２１Ａ〜２１Ｄの幅よりも大きい幅を有している。このため、基板２に吹き付けられ、処理されたガスを効率良く吸入することができる。排気ダクト３５の下端は石英ガラス板３３の排気孔３３ｂに嵌合し、石英ガラス板３３の上部に載置した状態で固定されており、排気ダクト３５の下端は基板２と直接対向せず、露出しないように構成されている。排気ダクト３５により吸引された処理済みの排気ガスは排気装置３６内で処理され、例えば大気中に放出される。

石英ガラス板３３の上面には金属平板としてステンレススチール製の支持板４０が密着して載置されている。支持板４０は厚さが５ｍｍ程度であり、石英ガラス板３３よりサイズが小さく設定されている。支持板４０の中央部には放電処理ユニット２０内の４つの電極２１Ａ〜２１Ｄが隙間を有した状態で挿入できる大きさの矩形状の貫通孔が形成されている。支持板４０と４つの電極２１Ａ〜２１Ｄとの間は絶縁されている。すなわち、図１に示す断面方向において、外側の電極２１Ａ，２１Ｄと支持板４０との絶縁は、ケーシング２３のサイドプレート２５の下端の薄肉部が両者の間隙に挿入して行われ、図２に示す断面方向では、支持板４０の段差部にアルミナ等の絶縁材４１が介在されてなされている。このように、４つの電極２１Ａ〜２１Ｄは、絶縁材４１を挟んで支持板４０に載置され、支持板４０は石英ガラス板３３に載置されているため、４つの電極２１Ａ〜２１Ｄは、石英ガラス板３３に載置された構成となっている。

石英ガラス板３３の排気孔３３ｂ，３３ｂの両内側（搬送方向Ｘの前後側）には、ステンレス材の２つの支持材４２，４２が立設され、６本の固定ボルト４３により支持板４０に固定されている。２つの支持材の両端部には、ガス均一導入ユニット１０と連結するための雌ねじ穴４２ａが形成されている。ガス均一導入ユニット１０にはフランジ部１５が側方に突出して形成され、このフランジ部と支持材４２，４２とが４本の連結ねじ４５，４５…によって連結固定されている。この連結ねじ４５，４５…を締めこむことにより、ガス均一導入ユニット１０と放電処理ユニット２０とを密着させた状態で連結することができ、途中のガス漏れ等を防止できる。石英ガラス板３３および支持板４０が積層され固定された状態では、４つの電極２１Ａ〜２１Ｄの下面と、石英ガラス板３３の下面とが略同一面となっている。

石英ガラス板は、前記した態様の他に、図５に示すような石英ガラス板３３Ａとしてもよい。この石英ガラス板３３Ａは、正方形状の板材の中央部に長方形状の段差部３３ｃを
形成し、この段差部内に３本の平行なスリット３３ｄを貫通して形成してある。そして、板材の周囲にはスリット３３ｄと平行に排気孔３３ｂ，３３ｂが形成されている。この態様の石英ガラス板の場合、段差部３３ｃ内に４つの電極２１ａ〜２１ｄの下端を位置させ、４つの電極間の３つのガス通路にスリット３３ｄが一致するように配置され、排気孔３３ｂ，３３ｂには排気ダクト３５，３５が固定される。この結果、排気ダクトの基板と対向する面、すなわち下端面が固体誘電体板である石英ガラス板３３Ａで覆われ、電極２１ａ〜２１ｄの下端面も石英ガラス板３３Ａで覆われる構成となる。

本実施形態では、プラズマ処理装置１は被処理物の処理として、例えばアモルファスシリコン薄膜を形成する。この場合、大気圧近傍の圧力下でのＣＶＤ法により形成され、基板２上に成膜される。大気圧近傍の圧力とは、１００〜８００Ｔｏｒｒ（約１．３３３×１０⁴〜１０．６６４×１０⁴Ｐａ）の圧力であり、実際には圧力調整が容易で、かつ放電プラズマ処理に使用される装置が簡便となる、７００〜７８０Ｔｏｒｒ（約９．３３１×１０⁴〜１０．３９７×１０⁴Ｐａ）の圧力が好ましい。また、薄膜が形成される基板２の表面は加熱されていても、冷却されていてもよく、室温に保たれていてもよい。基板２を加熱する場合は、処理ヘッド５と並べて加熱ヒータ等（図示せず）を設置する。

アモルファスシリコン薄膜を形成するときには、原料ガス供給源３から供給される原料ガスは、シリコンソースとドーパントソースとキャリアガスとを混合して供給される。シリコンソースとしては、例えばＴＭＯＳ、ＴＥＯＳ、ＭＴＭＯＳ等のアルコキシ化合物、ＨＭＤＳＯ、ＴＭＣＴＳ等のシロキシサン化合物が用いられる。ドーパントソースとしては、例えばＴＥＯＰ、ＴＭＯＰ等のアルキルボレート、ＴＭＧｅ、ＴＥＧｅ等の亜リン酸エステル、ＴＥＢ、ＴＭＢ等のアルキルボレート、ＴＭＧｅ、ＴＥＧｅ等のアルコキシゲルマニウム等が用いられる。また、プロセスガス供給源４から供給されるプロセスガスは、例えばＯ_２、Ｎ_２Ｏ、ＮＯ_２、ＮＯ、Ｈ_２Ｏ、Ｏ_３のいずれか１つ、またはこれらの中から適当な複数を選んで混合したガスが用いられる。

プラズマ処理装置１は、基板２の上面に前記のようにアモルファスシリコン等の薄膜や、絶縁膜、低誘電率膜等を形成する。なお、プラズマ処理装置は、前記のように種々の成膜を行う他に、エッチングやアッシング、クリーニング処理等の各種の表面処理を行うものでもよい。エッチング処理の場合は、処理ガスとしてエッチングガスを使用する。また、親水性付与等の他の表面表面改質処理を行う場合は、それに適した処理ガスを供給することは勿論である。

前記の如く構成された本実施形態のプラズマ処理装置１の動作について以下に説明する。プラズマ処理装置１で、各種の処理を行うときには、電極２１Ａ，２１Ｄに例えばパルス状の電圧を電源回路２８から印加すると、電極２１Ａ，２１Ｂ間と、電極２１Ｃ，２１Ｄ間で放電が開始される。原料ガス供給源３から原料ガスを供給すると、原料ガスはガス均一導入ユニット１０のガス均一化路１２で流量が均一化され、非放電空間であるガス通路２２Ｂを通して基板２に吹き付けられる。また、プロセスガス供給源４からプロセスガスを供給すると、プロセスガスはガス均一導入ユニット１０のガス均一化路１１，１３で流量が均一化され、放電空間であるガス通路２２Ａ，２２Ｃを通して活性化され基板２に吹き付けられる。吹き付けられた処理ガスは基板２の上面にアモルファスシリコン膜を形成した後、排ガスとして排気ダクト３５，３５から吸入され、排気装置３６内で処理された後で排気される。

排気ダクト３５，３５は処理済みのガスを効率良く吸い込むように、基板２の上面に接近して配置されている。したがって、処理中に基板２と排気ダクト３５，３５との間でアーク放電が発生しやすいが、本実施形態では排気ダクト３５，３５の下面が、電極の下端部の周囲に配置された石英ガラス板３３で覆われているため、アーク放電が防止される。
このため、アモルファスシリコン膜を形成した処理済みの基板２に放電によるダメージが加わることが防止され、基板２の品質を高めることができる。

この実施形態のプラズマ処理装置１は、４つの電極２１Ａ〜２１Ｄを収容した放電処理ユニット２０と、ガス均一導入ユニット１０とが一体化されている。すなわち、支持板４０の貫通孔に４つの電極２１Ａ〜２１Ｄが絶縁状態で載置され、支持板４０の上部に固定された支持材４２にガス均一導入ユニット１０のフランジ部１５が連結ねじ４５，４５…で固定されている。そして、一体化されたガス均一導入ユニット１０と放電処理ユニット２０とを石英ガラス板３３の貫通孔３３ａ内に、４つの電極２１Ａ〜２１Ｄを嵌合させて載置することで、容易に処理ヘッド５を設置することができる。このため、処理の準備が容易に行えると共に、電極の交換作業等も容易に実施することができる。

本発明の他の実施形態を図６〜９に基づき詳細に説明する。図６は本発明に係るプラズマ処理装置の他の実施形態の要部構成を示す断面図、図７は図６のＣ−Ｃ線に沿う一部を破断した要部断面図、図８は図６の処理ヘッド部分の底面図、図９は支持板、絶縁材および電極の関係を示す要部の分解状態斜視図である。なお、この実施形態は前記した実施形態に対し、排気ダクトの下面を覆う固体誘電体である石英ガラス板の形状が異なるとともに、電極を支持する金属板の構成が異なることを特徴とする。そして、他の実質的に同等の構成については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。

図６〜９において、この実施形態のプラズマ処理装置１Ａは、厚さが１０ｍｍ程度の石英ガラス板５０を備えており、この石英ガラス板は放電処理ユニット２０の４つの電極２１Ａ〜２１Ｄおよびこれらの電極を支持するステンレススチールから形成された支持板５１が挿入できる貫通孔５０ａが中央部に形成されている。これにより、石英ガラス板５０は４つの電極の下端部の周囲に配置された構成となる。この支持板５１は基板２の搬送方向に沿う長辺部と、この長辺部の両端部から内側に延出する延出端部とを備え、底面視で略コ字状をしており、石英ガラス板５０の貫通孔５０ａに電極が挿入されたときに、石英ガラス板の下面と電極の下端面と略同一面となるように設定されている。

支持板５１は長辺部の上方が凹んだ段差部５１ａとなっており、この段差部に絶縁材であるアルミナ製の絶縁材５２が嵌合されている。この絶縁材は内側に上方が凹んだ段差部５２ａが形成され、この段差部に電極２１Ａ〜２１Ｄの端部が載置する構成となっている。したがって、４つの電極電極２１Ａ〜２１Ｄは支持板５１と絶縁された状態で載置される構成となっている。

４つの電極を収容するケーシング２３は前記の実施形態と同様に絶縁材で形成され、アッパープレート２４と２つのサイドプレート２５および２つのエンドキャップ２６から構成されており、サイドプレート２５に隣接してアルミニウム製の押さえ部材５３，５３が位置している。この押さえ部材は段部５３ａが石英ガラス板５０の上面に対接し、放電処理ユニット２０およびガス均一導入ユニット１０の鉛直方向の位置決めをしている。前記の支持板５１は押さえ部材５３の両端部に上方からボルト５４で固定されている。

石英ガラス板５０には押さえ部材５３に隣接して平行に排気孔５０ｂ，５０ｂが形成され、この排気孔に下端が嵌合する状態で排気ダクト５５，５５が固定されている。したがって、この実施形態でも基板２の上方に位置する排気ダクト５５の下端は露出せず、すなわち基板２とは対向せず、固体誘電体である石英ガラス板５０で下方が覆われている。このため、処理中に電極に電圧を印加したとき、排気ダクト５５と基板２との間のアーク放電は防止され、基板２にアーク放電によるダメージを与えることがない。

石英ガラス板５０の下面にステンレス製の支持板５１が露出しているが、この支持板は
基板２の搬送方向に沿って長手の形状をしており、基板２と上下方向で対向することがなく、また被処理物である基板２との距離が大きく取られているため、支持板５１と基板２間とのアーク放電は防止される。また、この支持板をＧＮＤに接地すると、アーク放電をさらに防止することができる。

この実施形態においては、ガス均一導入ユニット１０と放電処理ユニット２０とが一体化され、４つの電極２１Ａ〜２１Ｄは下端を支持板５１および絶縁材５２により支持されている。そして、一体化された処理ヘッド５は石英ガラス板５０の中央部の貫通孔５０ａに、電極２１Ａ〜２１Ｄ、支持板５１および絶縁材５２が挿入され、電極の下端部の周囲に石英ガラス板５０が配置され、プラズマ処理装置が構成される。このため、４つの電極２１Ａ〜２１Ｄ間のガス通路２２Ａ〜２２Ｃ、すなわち放電空間や非放電空間に異常等が発生したときには、処理ヘッド部分を容易に持ち上げて検査することができ、操作が容易となる。

図６〜９に示す実施形態のプラズマ処理装置１Ａは、４つの電極２１Ａ〜２１Ｄが所定の隙間を有して平行状態に並んでおり、３つのガス通路２２Ａ〜２２Ｃが形成され、原料ガス供給源３およびプロセスガス供給源４から供給された原料ガスおよびプロセスガスを非放電状態で、あるいは放電によりプラズマ化して基板２の表面に吹き出すリモート型のプラズマ処理装置であるが、放電空間内に直接基板２を位置させてプラズマ処理するダイレクト型のプラズマ処理装置として機能させることもできる。

すなわち、図１０に示すように、ガス均一導入ユニット１０の中央のガス均一化路１２に原料ガス供給源３から原料ガスを供給すると共に、左右のガス均一化路１１，１３にプロセスガス供給源４からプロセスガスを供給し、４つの電極２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｅ，２１Ｆに電源２８から電圧を印加し、導電体で形成された搬送台６ａをＧＮＤ２８ａに接地している。このように構成することで、４つの電極２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｅ，２１Ｆをホット電極として機能させ、搬送台６ａをアース電極として機能させ、基板２と電極２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｅ，２１Ｆ間で放電させてプラズマ空間Ｐとし、基板２の表面をプラズマ処理することができる。

また、外側の２つの電極をガス整流板２１Ｅ，２１Ｆとして機能させ、中央のガス均一化路１２に原料ガス供給源３から原料ガスを供給すると共に、プロセスガス供給源４からプロセスガスを供給し、中央の２つの電極２１Ａ，２１Ｂに電源２８から電圧を印加し、導電体である搬送台６ａをＧＮＤ２８ａに接地することで、ダイレクトプラズマ処理装置として機能させることもできる。この場合は、中央の２つの電極２１Ａ，２１Ｂの下方空間が放電空間となり、原料ガスとプロセスガスの混合ガスがプラズマ励起され、基板２の表面をプラズマ処理する。

以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、電極は４つで電極空間は３つあり、中間の空間は放電させず、両側の空間を放電させる構成を示したが、電極を２つとして放電空間を１つとする例や、電極を３つとして空間を２つ形成し、２つの空間を放電空間とする例等、適宜変更できることは勿論である。

処理ヘッドのガス通路から吹き出した処理ガスは、排気口から吸い込まれて排気ダクトを通り排気装置で処理される例を示したが、排気口の外側にカーテンガスを吹き出させ、処理ガスが外部に漏れるのを防止するように構成してもよい。また、図１〜４に示す実施形態のプラズマ処理装置も、ダイレクト型のプラズマ処理を行うように機能させることができる。

本発明に係るプラズマ処理装置の一実施形態の要部構成を示す断面図。図１のＡ−Ａ線に沿う一部を破断した要部断面図。図１のＢ−Ｂ線に沿う要部断面図。一部を破断した図１の側面図。石英ガラス板の他の例を示す平面図と、その水平方向断面図。本発明に係るプラズマ処理装置の他の実施形態の要部構成を示す断面図。図６のＣ−Ｃ線に沿う一部を破断した要部断面図。図６の処理ヘッド部分の底面図。支持板、絶縁材および電極の関係を示す要部の分解状態斜視図。図６〜９に示すプラズマ処理装置の他の動作状態を示す断面図。

符号の説明

１，１Ａ：プラズマ処理装置、２：基板（被処理物）、３：原料ガス供給源、４：プロセスガス供給源、５：処理ヘッド、６：搬送機構、１０：ガス均一導入ユニット、２０：放電処理ユニット、２１Ａ〜２１Ｄ：電極、２２Ａ〜２２Ｃ：ガス通路、２８：電源回路、３３，３３Ａ，５０：石英ガラス板（固体誘電体の板）、３５，５５：排気ダクト（排気部）、４０，５１：支持板、４１，５２：絶縁材

Claims

処理ガスを電極間に通して被処理物に吹き付け、該被処理物の表面を大気圧近傍の圧力下でプラズマ処理する装置であって、
該装置は、前記処理ガスを処理後に排気する金属製の排気部を被処理物の上方に備えており、該排気部の前記被処理物と対向する面を固体誘電体板で覆うように構成したことを特徴とするプラズマ処理装置。
前記固体誘電体板は、前記電極の下端部の周囲に配置されると共に前記排気部をその上部に載置していることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。