JP2005302319A - プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被処理体におけるプラズマにより処理される領域の制御を容易に行うことができるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供すること。
【解決手段】プラズマ処理装置１は、基板Ｗを介し、互いに対向して配置される一対の印加電極１５および対向電極１６と、印加電極１５と基板Ｗとの間隙１０２に処理ガスＧ１を供給するガス供給流路１８と、間隙１０２に供給された処理ガスＧ１を活性化させてプラズマが発生するように、両電極間に電圧を印加する高周波電源１７と、間隙１０２の近傍に吸引口１９１を有し、活性化させた処理ガスＧ１を排出するガス排出流路１９とを備え、発生したプラズマにより基板Ｗを処理する。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマ処理装置およびそれを用いたプラズマ処理方法に関する。

従来、大気圧下において、被処理体（基板Ｗ）の表面をプラズマ処理する方法としては、リモートプラズマ処理方法が知られている。なお、図４は、従来のリモートプラズマ処理方法を実施するプラズマ処理装置の構成を模式的に示す断面図である。また、説明の都合上、図４中の上側を「上方」、下側を「下方」という。
図４に示すプラズマ処理装置（ヘッド）４０は、筒状の誘電体４１と、誘電体４１の外周面に設けられた一対の対向電極４２ａ、４２ｂと、誘電体４１の外側に位置する外筒体４３とを備えている。このヘッド４０は、基板Ｗの上方において、基板Ｗの表面（以下、単に「基板表面」という）に対向し、かつ基板Ｗから所定の距離だけ離れるように設置される（例えば、特許文献１および２参照）。

このヘッド４０では、誘電体４１の内部空間へ導入された処理ガスが一対の対向電極４２ａ、４２ｂの間に発生する電界Ｅを通過するときに、前記処理ガスが活性化される。該活性化された処理ガス（以下、「活性化ガス」という）は、プラズマ吹き出しノズルとして機能する誘電体４１の下端部から、基板表面に吹き付けられる。吹き付けられた活性化ガスは、基板表面にプラズマ処理を施す。このとき、活性化ガスやプラズマ処理による副生成物がヘッド４０と基板Ｗとの間隙から拡散するのを抑制するように、誘電体４１と外筒体４３との間に形成された環状空間４４が、ガス排気流路として機能して、活性化ガス等を吸引して排気する。

しかしながら、ヘッド４０は、活性化ガス等の拡散を抑制することが可能であるが、基板表面における活性化ガスが吹き付けられる領域、すなわち、プラズマ処理される領域の大きさ（面積）を制御することは不可能であった。従って、基板表面の局所的な領域（箇所）にプラズマ処理を施すことが困難であった。そこで、近年、ノズルから吹き出す活性化ガスの流量を抑制することにより、プラズマ処理領域を制御するプラズマ処理装置が開発されている（例えば、特許文献３参照）。

特許文献３に示すプラズマ処理装置では、プラズマ吹き出しノズルと基板Ｗとの間に、基板Ｗと非接触であり、ガス排気流路を形成するガイド部が設置されている。基板Ｗとガイド部との間隙の大きさがガス排気流路の大きさ（断面積）よりも小さく設定されるため、当該間隙における活性化ガスのコンダクタンスが小さくなる、すなわち、ノズルから吹き出す活性化ガスの流量が抑制される。従って、活性化ガスが主にガス排気流路を通過することとなり、活性化ガスが拡散する領域（範囲）を小さくすることができる。これにより、活性化ガスが基板表面に接触する範囲、すなわち、プラズマ処理領域を制御することができる。
しかしながら、このプラズマ処理装置では、基板Ｗとガイド部との間隙の管理が困難であるという問題があった。また、間隙の大きさによっては、活性化ガスが間隙から拡散し、プラズマ処理領域の大きさの制御が困難となる場合が生じるという問題があった。

特開平７−６２５４６号公報（図１） 特開２００２−１５１４７６号公報（図２） 特開２００３−１７１７６８号公報（図１）

本発明の目的は、被処理体におけるプラズマにより処理される領域の制御を容易に行うことができるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のプラズマ処理装置は、被処理体を介し、互いに対向して配置される一対の電極と、該一対の電極の一方の電極と前記被処理体との間隙にガスを供給するガス供給流路と、前記間隙に供給されたガスを活性化させてプラズマが発生するように、前記一対の電極間に電圧を印加する電源とを備え、前記発生したプラズマにより前記被処理体を処理するプラズマ処理装置であって、
前記間隙の近傍に吸引口を有し、前記活性化させたガスを排出するガス排出流路を備えることを特徴とする。
これにより、被処理体におけるプラズマにより処理される領域の制御を容易に行うことができる。

本発明のプラズマ処理装置では、前記一対の電極の他方の電極は、前記一方の電極に対向する対向面の面積が、前記一方の電極における前記他方の電極に対向する対向面の面積とほぼ同等またはそれより若干大きいことが好ましい。
これにより、一対の電極間に電圧を印加することにより発生する電界が拡大するのを防止でき、該電界が被処理体と交差する領域が拡大するのを防止することができる。

本発明のプラズマ処理装置では、前記ガス排出流路は、前記一方の電極の外周に設けられていることが好ましい。
これにより、一方の電極と処理ガス排出流路とを近接させることができ、よって、不要なガスを直ちに排出することができる。
本発明のプラズマ処理装置では、前記ガス排出流路は、前記一方の電極を貫通するように設けられていることが好ましい。
これにより、一方の電極と処理ガス排出流路とを近接させることができ、よって、不要なガスを直ちに排出することができる。

本発明のプラズマ処理装置では、前記ガス供給流路は、前記ガス排出流路の外周側に設けられていることが好ましい。
これにより、ガス供給流路とガス排出流路とを近接させることができ、よって、ガスを確実に排出することができる。
本発明のプラズマ処理装置では、第１の管状体と、該第１の管状体の内側に設置された第２の管状体とを有し、
前記第１の管状体と前記第２の管状体との間に前記ガス供給流路が形成され、
前記第２の管状体の内側に前記ガス排出流路が形成されていることが好ましい。
これにより、簡単な構成でガス供給流路およびガス排出流路を形成することができる。

本発明のプラズマ処理方法は、本発明のプラズマ処理装置を用いて、前記被処理体をプラズマ処理する方法であって、
前記一対の電極間に前記被処理体を設置し、
次に、前記ガス供給流路から前記間隙にガスを供給しつつ、前記電源を作動させて前記一対の電極間に電圧を印加し、これに伴い、前記ガス排出流路から前記活性化させたガスを排出することを特徴とする。
これにより、被処理体におけるプラズマにより処理される領域の制御を容易に行うことができる。

以下、本発明のプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法の好適な実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明のプラズマ処理装置１について説明する。
図１は、本発明のプラズマ処理装置の第１実施形態を模式的に示す断面図である。なお、以下の説明では、図１中の上側を「上」、下側を「下」と言い、図１中の上下方向を「垂直方向」、左右方向を「水平方向」と言う。

図１に示すように、プラズマ処理装置１は、例えばシリコンウエハのような半導体基板等の基板（被処理体）Ｗの上方に位置するヘッド１０を備えている。このヘッド１０は、二重管構造をなしている。すなわち、このヘッド１０は、垂直方向に設置された外筒体（第１の管状体）１１と、該外筒体１１の内側において、垂直方向に設置された内筒体（第２の管状体）１２とを備えている。このような簡単な構造（構成）により、後述するガス供給流路１８およびガス排出流路１９を形成することができる。

外筒体１１および内筒体１２は、それぞれ、例えば絶縁体で構成されているのが好ましい。これにより、後述する電界Ｅの形成に影響を与えないため、安定した電界Ｅの形成に寄与する。
外筒体１１および内筒体１２がこのような大きさをなすことにより、基板Ｗにおけるプラズマにより処理される領域の制御をより容易に行うことができる。

このような構成（構造）のヘッド１０は、基板Ｗの上方かつ基板Ｗから所定距離（図１中、ｈ_１で示す長さ）だけ離れた位置に配置される。このとき、基板Ｗが水平をなすように設置されるため、ヘッド１０の中心軸１０１は、基板Ｗの表面Ｗ１に対して垂直をなす。
なお、距離ｈ_１の大きさは、特に限定されないが、０．５〜２ｍｍであるのが好ましく、０．５〜１ｍｍであるのがより好ましい。これにより、後述する処理ガス（ガス）Ｇ１を基板Ｗの表面Ｗ１に確実に吹き付ける（当てる）ことができる。

内筒体１２の内側に形成された空間１２１には、ヘッド１０の中心軸１０１を通るような、棒状の印加電極１５が設置されている。また、基板Ｗを介して印加電極１５に対向し、垂直方向に棒状の対向電極１６が設置されている。従って、印加電極１５および対向電極１６は、一対の平行平板型電極を構成している。
この対向電極１６は、印加電極１５に対向する対向面（上面）１６１の面積が、印加電極１５における対向電極１６に対向する対向面（下面）１５１の面積とほぼ同等またはそれより若干大きいのが好ましい。

印加電極１５の対向面１５１の面積と、対向電極１６の対向面１６１の面積との大きさがこのような関係にあることにより、電界Ｅが発生する範囲を正確に制御することができ、よって、電界Ｅ内でプラズマが発生するプラズマ発生領域Ｐの大きさの制御を容易に行うことができる。これにより、基板Ｗにおけるプラズマにより処理される領域の制御をより容易に行うことができる。

なお、印加電極１５および対向電極１６の構成材料としては、特に限定されないが、例えば銅のような導電性が良好な材料等が挙げられる。
また、印加電極１５（対向面１５１）と対向電極１６（対向面１６１）と間の距離（図１中、ｈ_２で示す長さ）は、高周波電源１７の出力や、基板Ｗに施すプラズマ処理の種類等を考慮して適宜決定されるが、１〜５ｍｍであるのが好ましい。これにより、両電極間に電界Ｅを確実に発生させることができる。

また、電界Ｅにおいてアーク放電の発生を防止する観点から、上記電極、特に、印加電極１５の表面をＳｉＯ_２等の誘電体で被覆するのが好ましい。この誘電体の厚みは、厚すぎるとプラズマを発生するため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ため、０．０１〜４ｍｍであるのが好ましく、１〜２ｍｍであるのがより好ましい。

印加電極１５および対向電極１６は、それぞれ、導線（ケーブル）９１を介して、高周波電源１７に接続されており、これにより、回路９が構成されている。この回路９は、その一部がアース（接地）されている。基板Ｗにプラズマ処理を施すとき、高周波電源１７が作動して、両電極間に電圧が印加される。このとき、両電極間には、電界Ｅが発生する。
また、高周波電源１７の周波数は、特に限定されないが、１０〜５０ＭＨｚであるのが好ましく、１０〜４０ＭＨｚであるのがより好ましい。

外筒体１１の側面には、ガス導入孔１３が形成されている。このガス導入孔１３からは、Ｏ_２ガス等の処理ガスＧ１とＨｅガス等のキャリアガスＧ２とからなる混合ガスＧが、外筒体１１と内筒体１２との間の空間１８へ導入される。この空間１８は、その上方が蓋部材１４で塞がれているため、導入された混合ガスＧは、下方へ向けて流れ、基板Ｗとヘッド１０との間隙１０２に流入する（供給される）。このように、空間１８は、混合ガスＧを間隙１０２に供給する供給流路として機能するため、以下の説明では、空間１８を「ガス供給流路１８」と言う。なお、ここで、「キャリアガス」とは、放電開始と放電維持のために導入するガスのことをいう。

間隙１０２付近では、基板Ｗに対して内筒体１２の下端部１２ａが外筒体１１の下端部１１ａよりも上側に位置している。これにより、基板Ｗとヘッド１０との間隙１０２に流入した混合ガスＧがヘッド１０の外部（外側）へ拡散するのを防止する。従って、間隙１０２において、混合ガスＧは、電界Ｅ側へ流れる（印加電極１５の近傍へ供給される）。
また、外筒体１１の下端部１１ａと内筒体１２の下端部１２ａとがこのような位置関係をなしていることにより、距離ｈ_１の管理（設定）が容易となる。

プラズマ処理においては、印加電極１５と対向電極１６とに電圧が印加されて、電界Ｅが発生するとともに、ガス供給流路１８から間隙１０２に、処理ガスＧ１を含む混合ガスＧが流入する。間隙１０２に流入した処理ガスＧ１のうち、電界Ｅに流入した処理ガスＧ１は、放電によって活性化される。この活性化された処理ガスＧ１は、基板Ｗの表面Ｗ１に接触して、プラズマ処理を施す。それに対し、電界Ｅ以外の箇所に拡散した処理ガスＧ１は、活性化されず、基板Ｗの表面Ｗ１のプラズマ処理に寄与しない。すなわち、表面Ｗ１のうち、電界Ｅに晒される範囲のみに、プラズマ処理が施される。従って、電界Ｅの大きさ、特に表面Ｗ１における電界Ｅとの交差領域の範囲を制御することによって、表面Ｗ１において、プラズマ処理が施される範囲、すなわち、プラズマ処理領域Ａを容易に制御することができる。

また、電界Ｅは、印加電極１５と対向電極１６との間に発生するが、対向電極１６の対向面１６１の面積は、前述したように印加電極１５の対向面１５１の面積とほぼ同等またはそれより若干大きくなるよう制限されるため、電界Ｅは、水平方向に関して殆ど膨張しない。従って、基板Ｗの表面Ｗ１と電界Ｅとの交差領域の範囲が拡大するのを防止することができる。すなわち、プラズマ処理領域Ａが拡大するのを防止することができ、表面Ｗ１に対して局所的なプラズマ処理を施すことができる。
電界Ｅの大きさ、特に水平方向に関する拡がりの大きさは、印加電極１５の対向面１５１の面積や対向電極１６の対向面１６１の面積に依存するため、プラズマ処理領域Ａの大きさの制御は、これら電極の対向面の面積の制御によって容易に行うことができる。

内筒体１２の内周面１２２と印加電極１５の外周面１５２とで囲まれた空間１９は、排気ポンプ（図示せず）に連通している。この排気ポンプは、空間１９を介して印加電極１５の対向面１５１近傍の処理ガスＧ１（混合ガスＧ）を吸引して、ヘッド１０の外部へ排出する。このように、空間１９は、処理ガスＧ１を排出する排出流路として機能するため、以下の説明では、空間１９を「ガス排出流路１９」と言う。ここで、ヘッド１０では、印加電極１５の外周にガス排出流路１９が設けられ、このガス排出流路１９の外周にガス供給流路１８が設けられていることとなる。

さて、電界Ｅにより活性化した処理ガスＧ１が基板Ｗの表面Ｗ１と電界Ｅとの交差領域以外において表面Ｗ１と接触すると、当該交差領域以外にプラズマ処理が施されることになるため、プラズマ処理領域Ａの制御が困難になる。
そこで、ガス排出流路１９は、間隙１０２に供給された処理ガスＧ１を、それが活性化されているか否かに拘わらず、間隙１０２の近傍に形成された吸引口１９１から吸引する。これにより、主に電界Ｅの外部における処理ガスＧ１がガス排出流路１９（吸引口１９１）によって直ちに吸引される。従って、活性化された処理ガスＧ１が基板Ｗの表面Ｗ１に接触する領域（プラズマ処理領域Ａ）を、表面Ｗ１と電界Ｅとの交差領域に容易に留めることができ、よって、プラズマ処理領域Ａの制御を容易に行うことができる。
なお、混合ガスＧにおける処理ガスＧ１の占める割合は、プラズマ処理の種類によって異なるが、処理ガスＧ１の割合が大きすぎると、電界Ｅにおける放電の発生が困難となったり、プラズマ処理の効率に寄与し難くなったりするため、例えば、その割合が１〜１０％であるのが好ましく、５〜１０％であるのがより好ましい。

次に、プラズマ処理装置１を用いて基板Ｗをプラズマ処理する方法について、図２を参照して説明する。
図２は、図１に示すプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法の一例を模式的に示す工程図である。なお、以下の説明では、図２中の上側を「上」、下側を「下」と言い、図２中の上下方向を「垂直方向」、左右方向を「水平方向」、手前側から奥側への方向を「奥行き方向」という。

まず、図２（ａ）に示すように、搬送ローラ２０等を備える搬送装置２の作動により、基板Ｗを印加電極１５と対向電極１６との間へ搬入（設置）する。搬送装置２は、基板Ｗを水平方向に搬送する搬送ローラ２０だけでなく、基板Ｗを奥行き方向に搬送する搬送ローラ（図示せず）も備えるため、ヘッド１０に対して基板Ｗを水平方向・奥行き方向に自在に移動させることができる。従って、基板Ｗの表面Ｗ１におけるプラズマ処理の施行が所望される領域（以下「プラズマ処理所望領域」という）の位置に拘わらず、当該プラズマ処理所望領域をヘッド１０の印加電極１５に対向させることができる。

また、搬送装置２は、プラズマ処理中においても基板Ｗを移動することが可能であるため、たとえ、発生する電界Ｅと表面Ｗ１との交差領域の大きさが、プラズマ処理所望領域の大きさより小さくても、搬送装置２の作動により基板Ｗを移動させることによって、プラズマ処理所望領域の全面にプラズマ処理を施すことが可能である。
次いで、図２（ｂ）に示すように、ガス導入孔１３から混合ガスＧを導入し、ガス供給流路１８を介して、基板Ｗとヘッド１０との間隙１０２に混合ガスＧを流入させる（供給する）。また、この供給とともに、排気ポンプを作動させ、印加電極１５の対向面１５１近傍の混合ガスＧを吸引口１９１から吸引する。これにより、ガス排出流路１９を介して、混合ガスＧがヘッド１０の外部へ排出される。

このような混合ガスＧの排出により、基板Ｗとヘッド１０との間隙１０２において、ガス供給流路１８の供給口（開口）１８１からガス排出流路１９の吸引口１９１へ向うような、混合ガスＧの流れを発生させることができ、よって、印加電極１５の対向面１５１近傍を混合ガス雰囲気にすることができる。
なお、混合ガスＧの流量は、特に限定されないが、３０ＳＣＣＭ〜３ＳＬＭであるのが好ましい。

次いで、前述したような混合ガスＧの流れを維持しつつ、図２（ｃ）に示すように、高周波電源１７作動させて、印加電極１５と対向電極１６との間に電圧を印加する。このとき、印加電極１５および対向電極１６の間には、電界Ｅが発生する。
また、前記混合ガス雰囲気における処理ガスＧ１は、電界Ｅ内で活性化されることとなる。該活性化された処理ガスＧ１は、基板Ｗの表面Ｗ１に接触して、表面Ｗ１にプラズマ処理を施すように作用する。このとき、前述したように電界Ｅの外部における処理ガスＧ１がガス排出流路１９を介して直ちに吸引されるため、表面Ｗ１のプラズマ処理領域Ａが拡大するのを抑制、すなわち、プラズマ処理領域Ａが制御され得る。
そして、プラズマ処理所望領域の全面にプラズマ処理が施された後、搬送装置２は、基板Ｗを印加電極１５および対向電極１６の間隙から搬出するように作動する。
以上のような工程を経ることにより、基板Ｗのプラズマ処理領域Ａの制御を容易に行うことができ、よって、プラズマ処理領域Ａの大きさが最適な基板Ｗを得る。

＜第２実施形態＞
図３は、本発明のプラズマ処理装置の第２実施形態を模式的に示す断面図である。なお、以下の説明では、図３中の上側を「上」、下側を「下」と言い、図３中の上下方向を「垂直方向」、左右方向を「水平方向」と言う。
以下、第２実施形態のプラズマ処理装置について、前述した第１実施形態との違いを中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。

本実施形態は、ヘッドの構成が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。
図３に示すように、ヘッド３０は、垂直方向に設置された外筒体（第１の管状体）１１と、該外筒体１１の内側において、垂直方向に設置され、例えば銅からなる筒状の印加電極（第２の管状体）３３とを備える。ヘッド３０は、基板Ｗの上方かつ基板Ｗから距離ｈ_１だけ離れた位置に配置される。ヘッド３０の中心軸３０１は基板Ｗの表面Ｗ１に対して垂直をなす。また、対向電極１６は、基板Ｗを介して印加電極３３と対向するように、垂直方向に設置されている。従って、印加電極３３および対向電極１６は、一対の平行平板型電極を構成している。

印加電極３３および対向電極１６は、それぞれ、導線９１を介して、高周波電源１７に接続されており、これにより、回路９が構成されている。基板Ｗにプラズマ処理を施すとき、高周波電源１７が作動して、両電極間に電圧が印加される。このとき、両電極間には、電界Ｅが発生する。
また、外筒体１１と印加電極３３とに囲まれた空間３１は、その上方が絶縁体の蓋部材３２で塞がれているため、当該空間３１に導入された混合ガスＧは基板Ｗとヘッド３０との間隙１０２に流入する（供給される）。このように、空間３１は、混合ガスＧを間隙１０２に供給する供給流路として機能するため、以下の説明では、空間３１を「ガス供給流路３１」と言う。

また、印加電極３３は、内筒体１２と同様に、印加電極３３の下端部３３ａが外筒体１１の下端部１１ａよりも上側に位置している。これにより、基板Ｗとヘッド３０との間隙１０２に流入した混合ガスＧがヘッド３０の外部（外側）へ拡散するのを防止する。
プラズマ処理においては、印加電極３３と対向電極１６との間に電圧が印加されて、電界Ｅが発生するとともに、電界Ｅに流入した処理ガスＧ１が放電によって活性化される。この活性化された処理ガスＧ１は基板Ｗの表面Ｗ１に接触して、プラズマ処理を施す。

印加電極３３を貫通するように設けられた内部空間３４は、排気ポンプ（図示せず）に連通している。この排気ポンプは、内部空間３４を介して印加電極３３の対向面３３１近傍の処理ガスＧ１を吸引して、ヘッド３０の外部へ排出する。このように、内部空間３４は、処理ガスＧ１を排出する排出流路として機能するため、以下の説明では、内部空間３４を「ガス排出流路３４」と言う。このように、ガス排出流路３４は、印加電極３３を貫通するように設けられている。

このガス排出流路３４は、間隙１０２に供給された処理ガスＧ１を、それが活性化されているか否かに拘わらず、間隙１０２の近傍に形成された吸引口３４１から吸引する。これにより、主に電界Ｅの外部における処理ガスＧ１がガス排出流路３４（吸引口３４１）によって直ちに吸引される。従って、活性化された処理ガスＧ１が基板Ｗの表面Ｗ１に接触する領域（プラズマ処理領域Ａ）を、表面Ｗ１と電界Ｅとの交差領域に容易に留めることができ、よって、プラズマ処理領域Ａの制御を容易に行うことができる。

以上、本発明のプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
また、プラズマ処理装置は、大気圧下において、基板の表面にプラズマ処理を施すことを想定しているが、減圧または真空状態において基板の表面にプラズマ処理を施してもよい。

また、電極に印加される電圧は、高周波によるものに限られず、例えば、パルス波やマイクロ波によるものであってもよい。
また、印加電極および対向電極の構成材料としては、銅の他に、例えば、アルミニウム等の金属単体、ステンレス、真鍮等の合金、金属間化合物等が挙げられる。
また、印加電極および印加電極の表面を覆う誘電体の材料としては、ＳｉＯ_２に限られず、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、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２等の金属酸化物、ＢａＴｉＯ_３（チタン酸バリウム）等の複酸化物等を用いることができる。ここで、２５℃における比誘電率が１０以上のものである誘電体を用いれば、電界において、低電圧で高密度のプラズマを発生させることができ、処理効率が向上する。

また、使用可能な誘電体の比誘電率の上限は特に限定されるものではないが、比誘電率が１０〜１００のものが好ましい。比誘電率が１０以上である誘電体には、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２等の金属酸化物、ＢａＴｉＯ_３等の複酸化物が該当する。
また、処理ガスとしては、電圧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、Ｏ_２ガスに限定されず、処理目的により種々のガスを用いることができる。

例えば、基板の表面を撥水化するプラズマ処理では、処理ガスとして、ＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_３Ｆ_６、ＣＣ１Ｆ_３、ＳＦ_６等のフッ素原子含有化合物ガスが用いられる。また、基板表面を親水化するプラズマ処理では、処理ガスとして、Ｏ_３、Ｈ_２Ｏ、空気等の酸素原子含有化合物、Ｎ_２、ＮＨ_３等の窒素原子含有化合物、ＳＯ_２、ＳＯ_３等の硫黄原子含有化合物が用いられる。これにより、基板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（形成）することもできる。

また、基板の表面に電気的、光学的機能を付加するプラズマ処理では、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、ＳｎＯ_２等の金属酸化物薄膜を基板の表面に形成するために、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｓｎ等の金属の金属−水素化合物、金属−ハロゲン化合物、金属アルコキシド（有機金属化合物）等の処理ガスが用いられる。
また、エッチング処理やダイシング処理では、例えばハロゲン系ガスが用いられ、レジスト処理や有機物汚染の除去では、例えば酸素系ガスが用いられる。表面クリーニングや表面改質では、例えばＡｒ、Ｎ_２等の不活性ガスが処理ガスとして用いられ、不活性ガスのプラズマで表面クリーニングや表面改質が行われる。

また、キャリアガスとしても、Ｈｅガスに限られず、例えば、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ等の希ガス、Ｎ_２ガス等が用いることができ、これらは単独でも２種以上を混合した形態でも用いられる。
また、基板としては、シリコンウエハ等の半導体基板に限られず、例えば、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、金属液晶ディスプレイ用ガラス等からなる基板が挙げられる。また、基板の形状としては、板状であるのに限定されず、例えば、フィルム状等のものが挙げられる。

本発明のプラズマ処理装置の第１実施形態を模式的に示す断面図である。 図１に示すプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法の一例を模式的に示す工程図である。 本発明のプラズマ処理装置の第２実施形態を模式的に示す断面図である。 従来のリモートプラズマ処理方法を実施するプラズマ処理装置の構成を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１……プラズマ処理装置 ２……搬送装置 ９……回路 ９１……導線 １０、３０、４０……ヘッド １０１、３０１……中心軸 １０２……間隙 １１、４３……外筒体 １２……内筒体 １１ａ、１２ａ、３３ａ……下端部 １２１……空間 １２２……内周面 １３……ガス導入孔 １４、３２……蓋部材 １５、３３……印加電極 １６、４２ａ、４２ｂ……対向電極 １５１、１６１、３３１……対向面 １５２……外周面 １７……高周波電源 １８、３１……ガス供給流路（空間） １８１……供給口 １９、３４……ガス排出流路（空間） １９１、３４１……吸引口 ２０……搬送ローラ ４１……誘電体 ４２ａ、４２ｂ……一対の対向電極 ４４……環状空間 Ａ……プラズマ処理領域 Ｅ……電界 Ｇ……混合ガス Ｇ１……処理ガス Ｇ２……キャリアガス Ｐ……プラズマ発生領域 Ｗ……基板 Ｗ１……表面

Claims (7)

1. 被処理体を介し、互いに対向して配置される一対の電極と、該一対の電極の一方の電極と前記被処理体との間隙にガスを供給するガス供給流路と、前記間隙に供給されたガスを活性化させてプラズマが発生するように、前記一対の電極間に電圧を印加する電源とを備え、前記発生したプラズマにより前記被処理体を処理するプラズマ処理装置であって、
   前記間隙の近傍に吸引口を有し、前記活性化させたガスを排出するガス排出流路を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 前記一対の電極の他方の電極は、前記一方の電極に対向する対向面の面積が、前記一方の電極における前記他方の電極に対向する対向面の面積とほぼ同等またはそれより若干大きい請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記ガス排出流路は、前記一方の電極の外周に設けられている請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記ガス排出流路は、前記一方の電極を貫通するように設けられている請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
5. 前記ガス供給流路は、前記ガス排出流路の外周側に設けられている請求項３または４に記載のプラズマ処理装置。
6. 第１の管状体と、該第１の管状体の内側に設置された第２の管状体とを有し、
   前記第１の管状体と前記第２の管状体との間に前記ガス供給流路が形成され、
   前記第２の管状体の内側に前記ガス排出流路が形成されている請求項１ないし５のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載のプラズマ処理装置を用いて、前記被処理体をプラズマ処理する方法であって、
   前記一対の電極間に前記被処理体を設置し、
   次に、前記ガス供給流路から前記間隙にガスを供給しつつ、前記電源を作動させて前記一対の電極間に電圧を印加し、これに伴い、前記ガス排出流路から前記活性化させたガスを排出することを特徴とするプラズマ処理方法。

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