JP2006318762A - Plasma process device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma process device capable of efficiently using active species produced in plasma without damaging a processing object. <P>SOLUTION: This plasma process device 100 is provided with: a pair of a first electrode 106 and a second electrode 107 housed in a reaction vessel 101 and arranged above a substrate 109 by being separated at a predetermined distance; and a dielectric material 110 infilling a specified space between the first and second electrodes. The first electrode 106 partially generates plasma P on a surface of the dielectric material 110 positioned between the second electrode 107 and itself when high-frequency power is applied thereto; a gas introduction port 102 supplies a gas so as to direct it from the outside of an area for generating the plasma P toward the surface of the substrate 109; and active species generated in the plasma P are guided to the surface of the substrate 109 along with the flow of the supplied gas. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、プラズマプロセス装置に関し、詳しくは、大気圧下、またはその近傍の圧力の下でプラズマを生成し、プラズマの化学反応を利用して薄膜形成・加工、および、表面処理などのプラズマ処理を行うプラズマプロセス装置に関する。   The present invention relates to a plasma processing apparatus, and more specifically, plasma is generated under a pressure at or near atmospheric pressure, and plasma processing such as thin film formation / processing and surface treatment using a chemical reaction of plasma. The present invention relates to a plasma processing apparatus that performs the above.

半導体、フラットパネルディスプレイ、太陽電池などのさまざまな電子デバイスの製造には、エッチング、薄膜形成、アッシングなどの様々な加工処理をプラズマ処理によって行うプラズマプロセス装置が用いられている。
上記デバイスのうち、特にフラットパネルディスプレイや薄膜アモルファスシリコンを用いた薄膜太陽電池などのデバイスは、デバイスの大型化と製造コスト削減のため、基板などの被処理物が2m以上のサイズに大型化しており、これに伴ってプラズマプロセス装置も大型化してきている。
In the manufacture of various electronic devices such as semiconductors, flat panel displays, and solar cells, plasma process apparatuses that perform various processing processes such as etching, thin film formation, and ashing by plasma processing are used.
Among these devices, devices such as flat panel displays and thin-film solar cells using thin-film amorphous silicon have been increased in size to be processed to a size of 2 m or more in order to increase the size of the device and reduce manufacturing costs. Along with this, the size of the plasma processing apparatus is also increasing.

上記のようなプラズマプロセス装置は、従来は減圧下でのプラズマを利用するものが通常であった。この減圧下でプラズマ処理を行うプラズマプロセス装置は、基板の大型化に対応して大型の真空排気設備が要求され、プラズマプロセス装置の製造コストを増加させている。
このため、近年は大気圧下、またはその近傍の圧力下でプラズマ処理を行う大気圧プラズマプロセス装置が種々提案され、実用化されてきている。
Conventionally, the plasma processing apparatus as described above normally uses plasma under reduced pressure. A plasma processing apparatus that performs plasma processing under a reduced pressure requires a large vacuum evacuation facility corresponding to an increase in the size of a substrate, which increases the manufacturing cost of the plasma processing apparatus.
For this reason, in recent years, various atmospheric pressure plasma process apparatuses that perform plasma processing under atmospheric pressure or a pressure in the vicinity thereof have been proposed and put into practical use.

大気圧下、またはその近傍の圧力下でプラズマ処理を行う大気圧プラズマプロセス装置は、(1)真空容器を必要とせず装置サイズを小さくできる、(2)プラズマの活性種の密度が高いため処理速度を高くすることができる、(3)装置構成によっては被処理基板一枚当りの処理時間をプラズマ処理の時間とほぼ等しくできるなどの利点がある。
しかし、一方で大気圧近傍の圧力下でプラズマ処理を行う場合、電界方向に沿って微小な火花放電またはストリーマ放電がしばしば生じる。
An atmospheric pressure plasma process apparatus that performs plasma processing under atmospheric pressure or a pressure near it (1) The apparatus size can be reduced without the need for a vacuum vessel, and (2) processing is possible because the density of active species of plasma is high. There is an advantage that the speed can be increased, and (3) depending on the apparatus configuration, the processing time per substrate to be processed can be made substantially equal to the plasma processing time.
However, when plasma treatment is performed under a pressure near atmospheric pressure, minute spark discharge or streamer discharge often occurs along the electric field direction.

上記のような大気圧プラズマプロセス装置は、装置構成で分類すると大きくは3つに分類される。
1つめは、プラズマが生成されている電極間に基板を挿入してプロセスを行う形態である。
このような形態のものは一般にダイレクト方式と呼ばれ、例えば、対向電極間にプラズマを発生させ、この対向電極間に基板を配置してプラズマ処理を行うものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
The atmospheric pressure plasma process apparatus as described above is roughly classified into three categories according to the apparatus configuration.
The first is a mode in which a process is performed by inserting a substrate between electrodes where plasma is generated.
Such a configuration is generally called a direct method. For example, a plasma is generated between counter electrodes, and a substrate is placed between the counter electrodes to perform plasma processing (for example, Patent Documents). 1).

ダイレクト方式は、対向電極間に安定なグロー放電を維持するため、通常、電極間の空隙部のギャップが数mmに限定される。
この数mmの狭いギャップ間に0.5〜2mm程度の厚さの基板を挿入するため、基板は電極対向面に対して略平行に配置される構成となり、電極間に形成される電界は基板の被処理面と略垂直方向になる。
このため、上記の電界方向に沿った微小な火花放電またはストリーマ放電が生じると基板の被処理面が直接ダメージをうける場合があった。
また、上記のような火花放電やストリーマ放電が生じない場合でも、基板の被処理面が直接プラズマに曝されるため、投入電力密度が上がると基板温度が上昇し、基板や基板の被処理面上に形成された膜にダメージを与えてしまう場合や、荷電粒子が電界により捕獲されて基板に衝突することによるダメージなどがあった。
In the direct method, in order to maintain a stable glow discharge between the counter electrodes, the gap in the gap between the electrodes is usually limited to several mm.
Since a substrate having a thickness of about 0.5 to 2 mm is inserted between the narrow gaps of several millimeters, the substrate is arranged substantially parallel to the electrode facing surface, and the electric field formed between the electrodes is the substrate. The surface is substantially perpendicular to the surface to be processed.
For this reason, when the minute spark discharge or streamer discharge along the electric field direction occurs, the surface to be processed of the substrate may be directly damaged.
In addition, even when no spark discharge or streamer discharge as described above occurs, the surface of the substrate to be processed is directly exposed to plasma, so that the substrate temperature rises when the input power density increases, and the substrate or the surface of the substrate to be processed There are cases where the film formed thereon is damaged, or damage is caused by the charged particles being captured by the electric field and colliding with the substrate.

2つめは、プラズマが生成される領域が基板の被処理面から離れている形態である。
一般にこのような形態のものはリモート方式と呼ばれ、例えば、電極間のガス流路内でプラズマを発生させ、プラズマ中で生成された活性種を拡散、あるいは、ガス流などによって基板の被処理面に到達させることによりプラズマ処理を行うものが知られている(例えば、特許文献2参照)。
The second is a form in which the region where plasma is generated is separated from the surface to be processed of the substrate.
In general, such a configuration is called a remote system. For example, plasma is generated in a gas flow path between electrodes, and active species generated in the plasma are diffused, or a substrate is processed by a gas flow or the like. One that performs plasma treatment by reaching the surface is known (see, for example, Patent Document 2).

このようなリモート方式では、プラズマを生成する領域が基板の被処理面と離れているため荷電粒子はプラズマ生成領域に捕獲され、基板の被処理面へ到達する確率が極めて低くなる。
このため、荷電粒子が電界によって加速されて基板の被処理面に衝突することによるダメージはほとんど生じない。
また、プラズマ生成領域で微小な火花放電やストリーマ放電が生じたとしても、ダイレクト方式で生じるような基板の被処理面への直接的ダメージはない。
In such a remote method, since the region for generating plasma is separated from the surface to be processed of the substrate, the charged particles are trapped in the plasma generation region, and the probability of reaching the surface to be processed of the substrate becomes extremely low.
For this reason, damage caused by the charged particles being accelerated by the electric field and colliding with the surface to be processed of the substrate hardly occurs.
Further, even if a minute spark discharge or streamer discharge occurs in the plasma generation region, there is no direct damage to the surface to be processed of the substrate that occurs in the direct method.

この一方、プラズマ生成領域に対して基板の被処理面が離れているので、活性種が基板の被処理面に至るまでに反応性に乏しい状態へと失活する確率も高く、一般に処理速度は遅い。
特に、大気圧近傍の圧力下では、活性種が周囲のガス分子と衝突する頻度が高く、活性種が速やかに失活してしまう。そして、処理速度の遅さのために、リモート方式のものは極めて軽微の処理にしか適用できないという問題がある。
したがって、リモート方式のものについては、より高速度の処理を可能とする手法が求められている。
On the other hand, since the surface to be processed of the substrate is away from the plasma generation region, there is a high probability that the active species will be deactivated to a state of poor reactivity before reaching the surface to be processed of the substrate. slow.
In particular, under a pressure near atmospheric pressure, the active species frequently collide with surrounding gas molecules, and the active species are quickly deactivated. And because of the slow processing speed, there is a problem that the remote method can be applied only to very slight processing.
Therefore, there is a demand for a method that enables higher-speed processing for the remote method.

上記の2種類の方式に対して、(1)火花放電またはストリーマ放電が発生しても基板へのダメージが生じないように、プラズマを発生させるために形成する電界方向を基板の被処理面に対して略平行な方向とし、(2)高速処理が可能となるように、プラズマと基板の被処理面とを極力近づけるか、或いは、接触させることが求められ、その結果開発された3つめの方式として、左右方向に互いに近接して並べた一対の電極間のギャップを絶縁体で埋めてギャップ内での放電を禁止し、絶縁体の下面でプラズマを発生させる形態のものが知られている(例えば、特許文献3参照)。   In contrast to the above two types of methods, (1) the direction of the electric field formed for generating plasma is set on the surface to be processed so that the substrate is not damaged even if spark discharge or streamer discharge occurs. (2) The third developed as a result is required to bring the plasma and the target surface of the substrate as close as possible to or in contact with each other so that high-speed processing is possible. As a method, a method is known in which a gap between a pair of electrodes arranged close to each other in the left-right direction is filled with an insulator to prevent discharge in the gap and generate plasma on the lower surface of the insulator. (For example, refer to Patent Document 3).

図7にこのような方式のものの装置構成を示すが、ダイレクト方式とリモート方式の中間的な装置構成となっている。
図7に示されるように、内側電極601と外側電極602の電極間のギャップを絶縁体603で埋めて放電を禁止し、絶縁体603の下方でプラズマPを生成する。
反応ガスは反応ガス供給経路604を介してプラズマPが発生する空間と離れた場所から供給され、被処理物606と電極の間に形成された空間に沿って流れた後、内側電極601の中心を貫通するように設けられた反応生成物排気経路605から排出される。
このため、プラズマPの近傍におけるガスの流れは被処理物606とほぼ平行な方向となる。
特開平10−88372号公報 特許第3147137号公報 特開2001−44180号公報
FIG. 7 shows an apparatus configuration of such a system, which is an intermediate apparatus configuration between the direct system and the remote system.
As shown in FIG. 7, the gap between the inner electrode 601 and the outer electrode 602 is filled with an insulator 603 to inhibit discharge, and plasma P is generated below the insulator 603.
The reactive gas is supplied from a location away from the space where the plasma P is generated via the reactive gas supply path 604, flows along the space formed between the workpiece 606 and the electrode, and then the center of the inner electrode 601. The reaction product is exhausted from a reaction product exhaust path 605 provided so as to pass through.
For this reason, the gas flow in the vicinity of the plasma P is in a direction substantially parallel to the workpiece 606.
JP-A-10-88372 Japanese Patent No. 3147137 JP 2001-44180 A

特許文献3に記載のプラズマプロセス装置は、上述の通り、プラズマ中で生成された活性種がガス流にのって被処理物の表面と略平行に移動する。
しかし、被処理物の表面に対して垂直方向の運動成分は与えられないため、プラズマ中で生成された活性種のうち、被処理物の表面の近傍で生成された活性種はプラズマ処理に寄与しやすいが、被処理物の表面から離れた絶縁体の表面近傍で生成された活性種はプラズマ処理に寄与しにくい傾向がある。
このため、プラズマ処理速度が上述のリモート方式に比べて格段には向上せず、処理速度のより一層の高速化が求められている。
In the plasma process apparatus described in Patent Document 3, as described above, the active species generated in the plasma move along the gas flow and substantially parallel to the surface of the object to be processed.
However, since no movement component in the direction perpendicular to the surface of the workpiece is given, active species generated in the vicinity of the surface of the workpiece among the active species generated in the plasma contribute to the plasma treatment. However, active species generated near the surface of the insulator away from the surface of the object to be processed tend not to contribute to the plasma processing.
For this reason, the plasma processing speed is not significantly improved as compared with the above-described remote method, and further increase in the processing speed is demanded.

この発明は以上のような事情を考慮してなされたものであり、プラズマ中で生成された活性種を効率よく利用でき、かつ、被処理物にダメージを与えないプラズマプロセス装置を提供するものである。   The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and provides a plasma process apparatus that can efficiently use active species generated in plasma and that does not damage an object to be processed. is there.

この発明は、被処理物の少なくとも一部を覆う常圧用の反応容器と、反応容器内にガスを供給するガス供給手段と、反応容器内からガスを排出するガス排出手段と、反応容器内に収容され被処理物の上方に所定の間隔を空けて配置される一対の第1電極および第2電極と、第1および第2電極の間に規定された空間を埋める誘電体とを備え、第1電極は高周波電力が印加された際に第2電極との間に位置する誘電体の表面で部分的にプラズマを生成し、ガス供給手段はプラズマが生成される領域外から被処理物の表面へ向かうようにガスを供給しプラズマ中で生成された活性種を供給されたガスの流れにのせて被処理物の表面へ誘導するプラズマプロセス装置を提供するものである。   The present invention includes a normal pressure reaction vessel covering at least a part of an object to be processed, a gas supply means for supplying gas into the reaction vessel, a gas discharge means for discharging gas from the reaction vessel, and a reaction vessel. A pair of first and second electrodes that are accommodated and disposed at a predetermined interval above the object to be processed, and a dielectric that fills a space defined between the first and second electrodes, One electrode generates plasma partially on the surface of the dielectric located between the second electrode when high-frequency power is applied, and the gas supply means supplies the surface of the object to be processed from outside the region where the plasma is generated. A plasma processing apparatus is provided in which a gas is supplied so as to be directed toward the surface of an object to be processed on the flow of the supplied active species generated in the plasma.

この発明によれば、ガス供給手段はプラズマが生成される領域外から被処理物の表面へ向かうようにガスを供給するので、プラズマ中で生成された活性種は供給されたガスの流れにのって被処理物の表面へ誘導される。
このため、プラズマ中で生成された活性種が被処理物の表面に到達し易くなり、活性種が効率的に利用されることにより処理速度の高速化が図られる。
また、被処理物の上方に配置される一対の第1および第2電極の間に位置する誘電体の表面でプラズマが発生するため、電界方向は被処理物へ向かう方向とはならず、電界方向に沿って微小な火花放電やストリーマ放電が発生しても被処理物の表面に直接ダメージが加わることを防止できる。
さらに、荷電粒子はプラズマ生成領域で捕獲され被処理物の表面へ到達し難くなることから、荷電粒子が電界によって加速されて被処理物の表面に衝突することによって生じるダメージも防ぐことができる。
これらの効果により、プラズマ中で生成された活性種を効率よく利用でき、かつ、被処理物にダメージを与えないプラズマプロセス装置を提供することができ、もちろん比較的大型の被処理物にも好適に利用できるようになる。
According to the present invention, the gas supply means supplies the gas from the outside of the region where the plasma is generated toward the surface of the object to be processed, so that the active species generated in the plasma are in the flow of the supplied gas. To the surface of the workpiece.
For this reason, it becomes easy for the active species generated in the plasma to reach the surface of the object to be processed, and the use of the active species efficiently increases the processing speed.
In addition, since plasma is generated on the surface of the dielectric positioned between the pair of first and second electrodes disposed above the object to be processed, the electric field direction is not the direction toward the object to be processed. Even if a minute spark discharge or streamer discharge occurs along the direction, it is possible to prevent the surface of the object to be directly damaged.
Furthermore, since the charged particles are captured in the plasma generation region and hardly reach the surface of the object to be processed, damage caused by the charged particles being accelerated by the electric field and colliding with the surface of the object to be processed can be prevented.
Due to these effects, it is possible to provide a plasma process apparatus that can efficiently use active species generated in plasma and that does not damage the object to be processed, and of course suitable for relatively large objects to be processed. Will be available to you.

この発明によるプラズマプロセス装置は、被処理物の少なくとも一部を覆う常圧用の反応容器と、反応容器内にガスを供給するガス供給手段と、反応容器内からガスを排出するガス排出手段と、反応容器内に収容され被処理物の上方に所定の間隔を空けて配置される一対の第1電極および第2電極と、第1および第2電極の間に規定された空間を埋める誘電体とを備え、第1電極は高周波電力が印加された際に第2電極との間に位置する誘電体の表面で部分的にプラズマを生成し、ガス供給手段はプラズマが生成される領域外から被処理物の表面へ向かうようにガスを供給しプラズマ中で生成された活性種を供給されたガスの流れにのせて被処理物の表面へ誘導することを特徴とする。   A plasma process apparatus according to the present invention includes a normal pressure reaction vessel covering at least a part of an object to be processed, a gas supply means for supplying gas into the reaction vessel, a gas discharge means for discharging gas from the reaction vessel, A pair of first and second electrodes housed in the reaction vessel and disposed above the object to be processed at a predetermined interval; and a dielectric filling a space defined between the first and second electrodes; The first electrode partially generates plasma on the surface of the dielectric positioned between the second electrode and the second electrode when high-frequency power is applied, and the gas supply means is covered from outside the region where the plasma is generated. A gas is supplied toward the surface of the object to be processed, and the active species generated in the plasma are guided to the surface of the object to be processed in the flow of the supplied gas.

この発明によるプラズマプロセス装置において、常圧とは、大気圧又は大気圧の近傍の圧力を意味する。反応容器は覆った被処理物を大気圧又は大気圧の近傍の圧力下でプラズマ処理できるものであればよく、その構成は特に限定されないが、具体例としては、例えば、アルミニウムやステンレスなどで形成された金属製の容器を挙げることができる。   In the plasma processing apparatus according to the present invention, the normal pressure means atmospheric pressure or a pressure in the vicinity of atmospheric pressure. The reaction vessel is not particularly limited as long as it can perform plasma treatment on the object to be treated under atmospheric pressure or a pressure in the vicinity of atmospheric pressure, and its configuration is not particularly limited. Specific examples include, for example, aluminum and stainless steel. The metal container made can be mentioned.

一対の第1および第2電極は、導電体で形成されていればよく、その構成は特に限定されないが、具体例としては、例えば、アルミニウム、銅、または、真鍮で形成されたものを挙げることができる。
なお、第1電極および第2電極のうち被処理物と対向する面は、プロセスガス、プラズマ中で生成された活性種、反応後の生成物などによって表面が侵されないように、アルマイト処理やアルミナ溶射などの表面処理が施されてもよいし、バルクの誘電体で覆われてもよい。
The pair of first and second electrodes only need to be formed of a conductor, and the configuration thereof is not particularly limited. Specific examples thereof include those formed of aluminum, copper, or brass. Can do.
Note that the surface of the first electrode and the second electrode facing the object to be processed is alumite-treated or alumina so that the surface is not affected by process gas, active species generated in plasma, products after reaction, and the like. A surface treatment such as thermal spraying may be performed, or it may be covered with a bulk dielectric.

第1および第2電極の間を埋める誘電体は、耐熱性、耐電圧性、耐プラズマ性、耐ガス性に優れた絶縁性材料で形成されていればよく、その材質は特に限定されないが、具体例としては、例えば、高純度アルミナ、窒化アルミ、または、窒化珪素などを挙げることができる。特に、投入電力密度が高い場合には、熱伝導率の高い窒化アルミ、または、アルミナを用いることにより、プラズマに曝される部位の温度上昇を抑えることが好ましい。   The dielectric filling the space between the first and second electrodes may be formed of an insulating material having excellent heat resistance, voltage resistance, plasma resistance, and gas resistance, and the material is not particularly limited. Specific examples include high purity alumina, aluminum nitride, or silicon nitride. In particular, when the input power density is high, it is preferable to suppress an increase in temperature of a portion exposed to plasma by using aluminum nitride or alumina having high thermal conductivity.

ガス供給手段としては、所望のガスを所定の流量で供給できるものであればよく、その構成は特に限定されないが、具体例としては、例えば、所望のガスを収容したガスボンベ、ガスボンベから反応室へ通ずるガス供給路、ガス供給路中に設けられた流量調節器などから構成されるものを挙げることができる。   Any gas supply means may be used as long as it can supply a desired gas at a predetermined flow rate, and the configuration thereof is not particularly limited. Specific examples include, for example, a gas cylinder containing the desired gas, and a gas cylinder to the reaction chamber. Examples include a gas supply path that communicates with a flow rate controller provided in the gas supply path.

ガス排気手段としては、反応容器内のガスを排気できるものであればよく、その構成は特に限定されないが、具体例としては、例えば、排気ポンプと、排気ポンプに接続され反応容器内へ通ずる排気路から構成されるものを挙げることができる。   The gas exhaust means is not particularly limited as long as it can exhaust the gas in the reaction vessel, and specific examples include, for example, an exhaust pump and an exhaust gas connected to the exhaust pump and leading to the reaction vessel. The thing comprised from a path | route can be mentioned.

ガス供給手段によって反応容器内へ供給されるガスは、プラズマ処理の目的によってガス種や混合比を変えればよく、特に限定されるものではないが、例えば、He、Ar等の希ガス、フッ素化合物、塩素化合物等のハロゲンを含むガス、酸素、窒素等の反応ガスを処理目的に合わせて適宜選択することができる。
例えば、He、Arはプラズマ生成時の活性種の励起用に、フッ素化合物、塩素化合物、酸素はエッチング用に、酸素はアッシング用に主に使用することができる。また、例えばSiNなどの膜の形成にはSiH4、窒素など、それぞれの膜に応じたプロセスガスを使用することができる。
The gas supplied into the reaction vessel by the gas supply means is not particularly limited as long as the gas type and mixing ratio are changed depending on the purpose of the plasma treatment. For example, a rare gas such as He or Ar, or a fluorine compound A gas containing a halogen such as a chlorine compound and a reaction gas such as oxygen or nitrogen can be appropriately selected according to the purpose of treatment.
For example, He and Ar can be used mainly for excitation of active species during plasma generation, fluorine compounds, chlorine compounds, and oxygen for etching, and oxygen for ashing. Further, for example, SiH4, nitrogen, or other process gas corresponding to each film can be used to form a film such as SiN.

この発明によるプラズマプロセス装置において、第1および第2電極は、被処理物と対向する平坦な下端面をそれぞれ有し、第1および第2電極はそれらの下端面が被処理物に対して所定の高低差を有するように配設され、誘電体は第1および第2電極の下端面を覆うように設けられ、かつ、第1電極から第2電極へ至る一部に第1および第2電極の下端面に対して傾斜する傾斜面を有していてもよい。
このような構成によれば、ガス供給手段から供給されるガスを誘電体の傾斜面に沿って流すことができ、プラズマ中で生成された活性種を被処理物の表面に到達し易くして活性種を効率的に利用し処理速度の高速化を図る上で理想的なガスの流れを作り出すことができる。
また、第1および第2電極の下端面が誘電体で覆われることから、好ましくないアーク放電が生じることも防止され、被処理物にダメージを与えることも防止される。
In the plasma processing apparatus according to the present invention, each of the first and second electrodes has a flat lower end surface facing the object to be processed, and the first and second electrodes have predetermined lower end surfaces with respect to the object to be processed. The dielectric is provided so as to cover the lower end surfaces of the first and second electrodes, and the first and second electrodes are partially formed from the first electrode to the second electrode. You may have the inclined surface which inclines with respect to the lower end surface.
According to such a configuration, the gas supplied from the gas supply means can flow along the inclined surface of the dielectric, and the active species generated in the plasma can easily reach the surface of the object to be processed. It is possible to create an ideal gas flow in order to efficiently use active species and increase the processing speed.
Moreover, since the lower end surfaces of the first and second electrodes are covered with a dielectric, undesirable arc discharge is prevented from occurring, and damage to the object to be processed is prevented.

また、この発明によるプラズマプロセス装置において、第1および第2電極は、被処理物と対向する平坦な下端面をそれぞれ有し、第1および第2電極はそれらの下端面が被処理物に対して略同じ高さとなるように配置され、誘電体は第1および第2電極の下端面を覆うように設けられてもよい。
このような構成によれば、上述の誘電体に傾斜面が形成される構成よりもプラズマが生成される領域と被処理物との距離を近づけることができ、プラズマ処理速度のより一層の向上を図ることができる。
In the plasma processing apparatus according to the present invention, the first and second electrodes each have a flat lower end surface facing the object to be processed, and the first and second electrodes have their lower end surfaces facing the object to be processed. The dielectrics may be provided so as to cover the lower end surfaces of the first and second electrodes.
According to such a configuration, the distance between the region where the plasma is generated and the object to be processed can be made closer than in the configuration in which the inclined surface is formed on the dielectric, and the plasma processing speed can be further improved. Can be planned.

また、第1電極の下端面が誘電体によって覆われる上記構成において、ガス供給手段は第1電極および誘電体を貫通するように形成されたガス供給路を有していてもよい。
このような構成によれば、プラズマが生成される領域の近傍からガスを供給でき、効率よく活性種が生成されるようになる。
In the above-described configuration in which the lower end surface of the first electrode is covered with a dielectric, the gas supply means may have a gas supply path formed so as to penetrate the first electrode and the dielectric.
According to such a configuration, gas can be supplied from the vicinity of a region where plasma is generated, and active species are efficiently generated.

また、ガス供給手段が第1電極および誘電体を貫通するガス供給路を有する上記構成において、ガス供給路はその一端に被処理物に対して露出するガス噴出口を有し、ガス噴出口を含むガス供給路の少なくとも一部は第1電極の下端面に対して所定の角度をなすように屈曲していてもよい。
このような構成によれば、ガスが第1電極の下端面に対して所定の角度をもって吹き出されるので、誘電体に傾斜面が形成されているか否かに係わらず、プラズマ中で生成された活性種を被処理物の表面に到達し易くして活性種を効率的に利用し処理速度の高速化を図る上で理想的なガスの流れを確実に作り出すことができる。
Further, in the above-described configuration in which the gas supply means has a gas supply path that penetrates the first electrode and the dielectric, the gas supply path has a gas outlet that is exposed to the object to be processed at one end thereof, and the gas outlet is At least a part of the gas supply path that is included may be bent so as to form a predetermined angle with respect to the lower end surface of the first electrode.
According to such a configuration, since the gas is blown out at a predetermined angle with respect to the lower end surface of the first electrode, it is generated in the plasma regardless of whether the inclined surface is formed on the dielectric. It is possible to reliably generate an ideal gas flow when the active species can easily reach the surface of the object to be processed and the active species are efficiently used to increase the processing speed.

また、この発明によるプラズマプロセス装置において、誘電体はその一部に部分的に窪んだ凹部を有していてもよい。
このような構成によれば、放電開始電圧を下げることができ、誘電体や被処理物の温度上昇を抑えることができる。
Further, in the plasma processing apparatus according to the present invention, the dielectric may have a concave portion that is partially recessed in a part thereof.
According to such a configuration, the discharge start voltage can be lowered, and the temperature rise of the dielectric and the object to be processed can be suppressed.

以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the drawings.

実施例1
図1および図2に基づいて、この発明の実施例1によるプラズマプロセス装置について説明する。
図1は、実施例1によるプラズマプロセス装置の概略的な構成を示す断面図、図2は図1に示されるプラズマプロセス装置の電極部分の底面図である。なお、図1、図2においてX軸方向は電極の長手方向、Y軸方向は電極の幅方向、Z軸方向は電極の高さ方向をそれぞれ示している。
Example 1
A plasma processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS.
1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus according to a first embodiment, and FIG. 2 is a bottom view of an electrode portion of the plasma processing apparatus shown in FIG. 1 and 2, the X-axis direction indicates the longitudinal direction of the electrode, the Y-axis direction indicates the width direction of the electrode, and the Z-axis direction indicates the height direction of the electrode.

図1および図2に示されるように、実施例1によるプラズマプロセス装置100は、概して、基板(被処理物)109の少なくとも一部を覆う常圧用の反応容器101と、反応容器101内にガスを供給するガス導入口102およびガス供給路116(ガス供給手段)と、反応容器101内からガスを排出するガス排気口(ガス排出手段)103a,103bと、反応容器101内に収容され基板109の上方に所定の間隔を空けて規定された空間を埋める誘電体110とを備え、高周波印加電極(第1電極)106は高周波電源104から高周波電力が印加された際に接地電極107(第2電極)との間に位置する誘電体110の表面で部分的にプラズマPを生成し、ガス導入口102はプラズマPが生成される領域外から基板109の表面へ向かうようにガスを供給しプラズマP中で生成された活性種を供給されたガスの流れにのせて基板109の表面へ誘導するように構成されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the plasma processing apparatus 100 according to the first embodiment generally includes a normal pressure reaction vessel 101 covering at least a part of a substrate (object to be processed) 109, and a gas in the reaction vessel 101. Gas inlet 102 and gas supply path 116 (gas supply means) for supplying gas, gas exhaust ports (gas discharge means) 103a and 103b for discharging gas from the reaction vessel 101, and a substrate 109 accommodated in the reaction vessel 101. And a dielectric 110 that fills a defined space with a predetermined gap above the electrode, and a high-frequency application electrode (first electrode) 106 is connected to a ground electrode 107 (second electrode) when high-frequency power is applied from a high-frequency power source 104. The plasma P is partially generated on the surface of the dielectric 110 located between the electrode 109 and the gas inlet 102 from the outside of the region where the plasma P is generated. The active species generated in the plasma P by supplying a gas to be directed to put the flow of the supplied gas is configured to direct the surface of the substrate 109.

以下、図1および図2に基づいてより詳細に説明する。
図1および図2に示されるように、実施例1によるプラズマプロセス装置100は、アルミニウム、または、SUSからなる金属製の反応容器101と、周波数13.56MHzの高周波電源104から整合器105を介して高周波電力が供給される高周波印加電極106と、高周波印加電極106に対し最短で3〜6mm程度の間隔を空けて隣接する接地電極107と、高周波印加電極106と接地電極107の間を埋めるように設けられたアルミナからなる誘電体110と、反応容器101の内部に導入された基板109をプラズマPの生成領域近傍へ導入し反応容器101の外部へ搬出するためのコロ搬送部112と、外部のガス供給設備から高周波印加電極106の内部へガスを導入するためのガス導入口102と、ガス導入口102から導入されたガスをガス供給路116を介して基板109の表面へ向けて吹き出すガス噴出口113と、プラズマ処理後の余分なガスを反応容器101の外部へ排気するためのガス排気口103a,103bと、高周波印加電極106と接地電極107の内部に設けられた冷却水路111により構成されている。
Hereinafter, it demonstrates in detail based on FIG. 1 and FIG.
As shown in FIGS. 1 and 2, the plasma processing apparatus 100 according to the first embodiment includes a reaction vessel 101 made of metal made of aluminum or SUS and a high-frequency power source 104 having a frequency of 13.56 MHz via a matching unit 105. The high-frequency applying electrode 106 to which high-frequency power is supplied, the grounding electrode 107 adjacent to the high-frequency applying electrode 106 with a minimum spacing of about 3 to 6 mm, and the gap between the high-frequency applying electrode 106 and the grounding electrode 107 are filled. A dielectric 110 made of alumina, a roller transport unit 112 for introducing the substrate 109 introduced into the reaction vessel 101 into the vicinity of the plasma P generation region and carrying it out of the reaction vessel 101; A gas inlet 102 for introducing gas into the inside of the high-frequency applying electrode 106 from the gas supply facility, and a gas inlet 10 A gas jet port 113 for blowing the gas introduced from the gas toward the surface of the substrate 109 via the gas supply path 116, and gas exhaust ports 103a for exhausting excess gas after the plasma treatment to the outside of the reaction vessel 101, 103b, and a cooling water channel 111 provided inside the high-frequency applying electrode 106 and the ground electrode 107.

反応容器101の寸法は、例えば、X軸方向の長さが2200mm、Y軸方向の幅が300mm、Z軸方向の高さが200mmである。また、高周波印加電極106の寸法は、例えば、X軸方向の長さが2000mm、Y軸方向の幅が80mm、Z軸方向の高さが100mmである。   The dimensions of the reaction vessel 101 are, for example, a length in the X-axis direction of 2200 mm, a width in the Y-axis direction of 300 mm, and a height in the Z-axis direction of 200 mm. The dimensions of the high frequency application electrode 106 are, for example, a length in the X-axis direction of 2000 mm, a width in the Y-axis direction of 80 mm, and a height in the Z-axis direction of 100 mm.

高周波印加電極106はその下端面が、接地電極107の下端面よりもZ軸方向に1〜5mm程度高くなるように配置されている。これにより、高周波印加電極106に高い電力を印加した場合でも、基板109の表面方向へ向かう好ましくない放電が発生せず、確実に接地電極107との間で放電するようになる。
好ましくないアーク放電を防ぐため、誘電体110は、高周波印加電極106の下端面の全領域と、接地電極107の下端面の略全領域を覆うように設けられ、ガス供給路116は、誘電体110および高周波印加電極106を貫通するように形成されている。
誘電体110のうち、高周波印加電極106から接地電極107へ至る部分は、ガス噴出口113から吹き出されたガスを基板の表面へ向かわせるために基板109へ向かって末広がりとなる傾斜面117が形成されている。
そして、プラズマPを生成するための放電開始電圧を下げるため、誘電体110の傾斜面117の一部にはX軸方向に延びる細長い溝状の凹部115が形成されている。
The high-frequency application electrode 106 is disposed such that the lower end surface thereof is higher by about 1 to 5 mm in the Z-axis direction than the lower end surface of the ground electrode 107. As a result, even when high power is applied to the high-frequency application electrode 106, an undesirable discharge toward the surface of the substrate 109 does not occur, and the discharge with the ground electrode 107 is ensured.
In order to prevent undesired arc discharge, the dielectric 110 is provided so as to cover the entire area of the lower end surface of the high-frequency applying electrode 106 and the substantially entire area of the lower end surface of the ground electrode 107. 110 and the high-frequency applying electrode 106.
In the dielectric 110, a portion extending from the high-frequency applying electrode 106 to the ground electrode 107 is formed with an inclined surface 117 that spreads toward the substrate 109 in order to direct the gas blown from the gas ejection port 113 toward the surface of the substrate. Has been.
In order to lower the discharge start voltage for generating the plasma P, a slender groove-like recess 115 extending in the X-axis direction is formed on a part of the inclined surface 117 of the dielectric 110.

以下、このような構成からなる実施例1のプラズマプロセス装置100を大気圧、又はその近傍の圧力で用いるアッシング装置として適用し、レジストなどを剥離する場合について簡単に説明する。   Hereinafter, the case where the plasma process apparatus 100 according to the first embodiment having such a configuration is applied as an ashing apparatus used at atmospheric pressure or a pressure in the vicinity thereof and a resist or the like is peeled will be briefly described.

高周波印加電極106および接地電極107に設けられている冷却水路111には、予め一定の温度に保たれた冷却水を流しておく。
そして、外部に設けられたガスボンベ等のガス供給設備(図示せず)から、Heなどの希ガスをプラズマプロセス装置100へガス導入口102から流量100SLMで一定時間導入し、反応容器101の内部の雰囲気を空気からHeに置換する。
このとき、反応容器101の内部には基板109がないため、コロ搬送部112付近の雰囲気も空気からHeに置換される。
Cooling water previously maintained at a constant temperature is allowed to flow through the cooling water passage 111 provided in the high-frequency applying electrode 106 and the ground electrode 107.
Then, from a gas supply facility (not shown) such as a gas cylinder provided outside, a rare gas such as He is introduced into the plasma process apparatus 100 from the gas inlet 102 at a flow rate of 100 SLM for a certain period of time. The atmosphere is replaced from air to He.
At this time, since there is no substrate 109 inside the reaction vessel 101, the atmosphere in the vicinity of the roller transport unit 112 is also replaced with He from the air.

容器101内がHeで置換されたら、ガス導入口102から例えば、O2が2SLM、Heが100SLMの比率からなるプロセスガスを導入し、内部の圧力を大気圧、あるいはその近傍の一定の圧力に保つ。
周波数13.56MHzの高周波電源104から電力を10kW程度投入し、誘電体110の傾斜面117に形成された凹部115でプラズマPを発生させる。
When the inside of the container 101 is replaced with He, for example, a process gas having a ratio of 2 SLM for O 2 and 100 SLM for He is introduced from the gas inlet 102, and the internal pressure is set to atmospheric pressure or a constant pressure in the vicinity thereof. keep.
About 10 kW of power is supplied from the high frequency power supply 104 having a frequency of 13.56 MHz, and plasma P is generated in the recess 115 formed on the inclined surface 117 of the dielectric 110.

誘電体110の底面と基板109の表面との間隔Gが2〜5mm程度になるように調節して基板109をコロ搬送部112によって搬送し基板109上のレジストなどをアッシングし剥離する。   The substrate 109 is conveyed by the roller conveying unit 112 by adjusting the gap G between the bottom surface of the dielectric 110 and the surface of the substrate 109 to be about 2 to 5 mm, and the resist on the substrate 109 is ashed and peeled off.

基板109としては、X軸方向の長さが2000mm、Y軸方向の幅が1600mm、厚さが0.7mmのガラス基板に電極パターンが形成され、電極パターン上に形成時に使用されたレジストなどが残っているものを用いた。
実施例1のプラズマプロセス装置では、ガス導入口102から導入されたプロセスガスは高周波印加電極106の内部に配設されたガス拡散板114、ガス供給路116を通って、図2に示される複数のガス噴出口113から基板109の表面へ向かって略均等に吹き出される。
As the substrate 109, an electrode pattern is formed on a glass substrate having a length in the X-axis direction of 2000 mm, a width in the Y-axis direction of 1600 mm, and a thickness of 0.7 mm, and the resist used at the time of formation on the electrode pattern is used. The remaining one was used.
In the plasma processing apparatus of the first embodiment, the process gas introduced from the gas introduction port 102 passes through the gas diffusion plate 114 and the gas supply path 116 disposed inside the high-frequency application electrode 106, and a plurality of the process gases shown in FIG. The gas jets 113 are blown out almost uniformly toward the surface of the substrate 109.

図1に示されるように、ガス噴出口113は、プラズマPが生成される誘電体110の凹部115から離れた箇所にあり、ガス噴出口113から吹き出されたプロセスガスは誘電体110の傾斜面117に沿って流れ、プラズマPの生成領域中で生成された活性種を基板109の表面へ誘導する。
基板109の表面へ誘導された活性種は、基板109上のレジストをアッシングし基板109上のレジストを剥離する。
アッシング処理後の生成物等を含んだプロセスガスは基板109の表面に沿って流れ、ガス排気口103a,103bから余分なプロセスガスが排出される。
As shown in FIG. 1, the gas outlet 113 is located away from the recess 115 of the dielectric 110 where the plasma P is generated, and the process gas blown out from the gas outlet 113 is an inclined surface of the dielectric 110. The active species that flow along 117 and are generated in the plasma P generation region are guided to the surface of the substrate 109.
The active species induced to the surface of the substrate 109 ash the resist on the substrate 109 and peel the resist on the substrate 109.
The process gas containing the ashed product and the like flows along the surface of the substrate 109, and excess process gas is discharged from the gas exhaust ports 103a and 103b.

上記のように、ガス噴出口113から吹き出されたプロセスガスの流れが誘電体110の傾斜面117に沿って流れ、プラズマP中の活性種を基板109の表面へ誘導することにより、一方のガス排気口103bからプロセスガスを導入し、余分なガスを他方のガス排気口103aから排出した場合に比べ、基板109の表面に対するアッシング速度を約20%程度高めることができた。これにより基板109の搬送速度を高めることができ、プラズマ処理に要する時間を短縮することができた。   As described above, the flow of the process gas blown from the gas ejection port 113 flows along the inclined surface 117 of the dielectric 110, and induces the active species in the plasma P to the surface of the substrate 109, whereby one of the gases Compared with the case where process gas was introduced from the exhaust port 103b and excess gas was exhausted from the other gas exhaust port 103a, the ashing speed for the surface of the substrate 109 could be increased by about 20%. Thereby, the conveyance speed of the substrate 109 can be increased, and the time required for the plasma treatment can be shortened.

また、ガス噴出口113がプラズマPの生成領域から離れた箇所にあるため、ガス噴出口113より上方のガス供給路116中でプラズマが生成されることも防止される。
仮に、実施例1の構成とは異なり、プラズマPの生成領域にガス噴出口113があると、ガス噴出口113より上方のガス供給路116でも、その直径がサブmm以上ある場合にはガス供給路116内で不要な放電が起こり、パワー効率が下がる恐れがある。
さらに、プラズマPの生成領域では放電による誘電体110の温度上昇が他の領域よりも著しくなるが、仮に、このようなプラズマPの生成領域にガス噴出口113が形成されると、この部分の強度が弱くなり、誘電体110が破損する恐れもある。
In addition, since the gas outlet 113 is located away from the plasma P generation region, the generation of plasma in the gas supply path 116 above the gas outlet 113 is also prevented.
Unlike the configuration of the first embodiment, if there is a gas outlet 113 in the generation region of the plasma P, the gas supply path 116 above the gas outlet 113 also supplies the gas when its diameter is sub-mm or more. Unnecessary discharge may occur in the path 116, and power efficiency may be reduced.
Furthermore, in the plasma P generation region, the temperature rise of the dielectric 110 due to the discharge becomes more significant than in other regions. However, if the gas injection port 113 is formed in such a plasma P generation region, this portion The strength is weakened, and the dielectric 110 may be damaged.

また、仮に、プラズマPの生成領域にガス噴出口113を形成し、かつ、ガス噴出口113より上方のガス供給路116中で放電が起こらないようにするには、ガス供給路116の直径がサブmm以下となるように加工する必要が生じる。
しかし、ガス供給路116の直径をサブmm以下に加工することは技術的にも難しく、仮に加工が可能であるとしてもコスト的にも好ましくない。
In order to form the gas outlet 113 in the region where the plasma P is generated and to prevent discharge from occurring in the gas supply path 116 above the gas outlet 113, the diameter of the gas supply path 116 is set to be small. It is necessary to process so as to be sub-mm or less.
However, it is technically difficult to process the diameter of the gas supply path 116 to a sub-mm or less, and even if processing is possible, it is not preferable in terms of cost.

実施例1では、被処理物として基板109を例にとって説明したが、実施例1によるプラズマプロセス装置100は、インライン方式で導入される基板に対するプラズマ処理のみならず、シート状、あるいは、ロール状の被処理物に対するプラズマ処理にも適用できる。   In the first embodiment, the substrate 109 has been described as an example of the object to be processed. However, the plasma processing apparatus 100 according to the first embodiment is not only a plasma process for a substrate introduced in an in-line method but also a sheet shape or a roll shape. The present invention can also be applied to plasma processing for an object to be processed.

また、上記の説明では、プラズマプロセス装置100をアッシングに適用した場合を例にとって説明したが、当然、実施例1によるプラズマプロセス装置100は、エッチングや成膜などの用途にも適用できる。
なお、エッチングや成膜に適用する場合には、高周波印加電極106や接地電極107のうち被処理物との対向面にアルマイト処理やアルミナ溶射などの表面処理を施すか、或いは、バルクの誘電体で対向面を覆い、プロセスガス、プラズマ生成後の活性種および反応後の生成物などで表面が侵されないように対策することが好ましい。
In the above description, the case where the plasma process apparatus 100 is applied to ashing has been described as an example. However, the plasma process apparatus 100 according to the first embodiment can naturally be applied to uses such as etching and film formation.
When applied to etching or film formation, surface treatment such as alumite treatment or alumina spraying is performed on the surface of the high-frequency application electrode 106 or the ground electrode 107 facing the object to be processed, or a bulk dielectric. It is preferable to take measures so that the opposite surface is covered and the surface is not attacked by the process gas, active species after plasma generation, and products after reaction.

また、高周波電源104の周波数は100kHz〜100MHz程度であればよい。
誘電体110は、上記のアルミナ以外にも、窒化アルミなどの耐熱性、耐電性、耐プラズマ性、耐ガス性に優れたものを用いてもよく、その材質はプロセスや投入電力などの処理条件に応じて適宜選択可能である。
また、投入電力密度が高い場合は、熱伝導率の高い材質からなる誘電体110を用いることにより、プラズマPに曝される部位の温度上昇を抑えることが好ましい。
The frequency of the high-frequency power source 104 may be about 100 kHz to 100 MHz.
In addition to the above-mentioned alumina, the dielectric 110 may be made of a material having excellent heat resistance, electric resistance, plasma resistance, and gas resistance, such as aluminum nitride, and the material thereof is a processing condition such as process and input power. It is possible to select appropriately according to.
In addition, when the input power density is high, it is preferable to suppress the temperature rise of the part exposed to the plasma P by using the dielectric 110 made of a material having high thermal conductivity.

プロセスガスは、プロセスに応じてガス種や混合比を変えればよく、流量もプロセスやガス供給路116の直径に応じて適宜選択し、所望のプロセス条件が得られるようにすればよい。
また、実施例1では、誘電体110に形成された溝状の凹部115がプラズマPの生成領域よりも小さい場合を例として示したが、凹部115の形状を変えることによりプラズマPの生成領域を制限してもよい。しかし、いずれにしても、プラズマPが生成される領域は、ガス噴出口113から離れた位置とされることが必要である。
The process gas may be changed in gas type and mixing ratio according to the process, and the flow rate may be appropriately selected according to the process and the diameter of the gas supply path 116 so that desired process conditions can be obtained.
Further, in the first embodiment, the case where the groove-like recess 115 formed in the dielectric 110 is smaller than the generation region of the plasma P is shown as an example. However, the generation region of the plasma P is changed by changing the shape of the recess 115. You may restrict. However, in any case, the region where the plasma P is generated needs to be located away from the gas ejection port 113.

また、実施例1では、高周波印加電極106のY軸方向に沿った両側に高低差をもって接地電極107を配置し、高周波印加電極106の下端面と接地電極107の下端面を繋ぐ誘電体110の2つの傾斜面117に沿ってそれぞれプロセスガスを流すことにより、両傾斜面117の凹部115でそれぞれプラズマPが生成されるように構成したが、プラズマPが1箇所でのみ生成されるように高周波印加電極106と接地電極107を配置してもよい。   In the first embodiment, the ground electrode 107 is arranged with a height difference on both sides along the Y-axis direction of the high frequency application electrode 106, and the dielectric 110 connecting the lower end surface of the high frequency application electrode 106 and the lower end surface of the ground electrode 107 The plasma P is generated in the concave portions 115 of the two inclined surfaces 117 by flowing the process gas along the two inclined surfaces 117, but the high frequency is generated so that the plasma P is generated only at one location. The application electrode 106 and the ground electrode 107 may be disposed.

また、基板109と平行なY軸方向に沿ってガスを流すためのガス導入口を別途設け、そのガス導入口からもプロセスガスを流すように構成してもよいが、少なくともプラズマPの生成領域で生成された活性種を基板109の表面へ向けて誘導するプロセスガスの流れ、すなわち、ガス噴出口113から吹き出され誘電体110の傾斜面117に沿って流れるプロセスガスの流れの方が強くなければならない。   In addition, a gas introduction port for flowing a gas along the Y-axis direction parallel to the substrate 109 may be separately provided, and a process gas may also be flowed from the gas introduction port. The flow of the process gas that guides the active species generated in the step toward the surface of the substrate 109, that is, the flow of the process gas that is blown out from the gas outlet 113 and flows along the inclined surface 117 of the dielectric 110 must be stronger. I must.

実施例2
図3に基づいてこの発明の実施例2によるプラズマプロセス装置について説明する。図3は実施例2によるプラズマプロセス装置の概略的な構成を示す断面図である。
Example 2
A plasma processing apparatus according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the plasma processing apparatus according to the second embodiment.

図3に示されるように、実施例2によるプラズマプロセス装置200は、高周波印加電極206の下端面を覆う誘電体210のY軸方向に沿った2箇所にガス噴出口213をそれぞれ形成し、両ガス噴出口213から吹き出されたプロセスガスが誘電体210の傾斜面217に沿ってそれぞれ流れるように、ガス噴出口213より上方のガス供給路216の一部を高周波印加電極206の下端面に対して屈曲させたものである。
その他の構成は上述の実施例1によるプラズマプロセス装置100(図1参照)と同様である。
As shown in FIG. 3, the plasma processing apparatus 200 according to the second embodiment forms gas ejection ports 213 at two locations along the Y-axis direction of the dielectric 210 that covers the lower end surface of the high-frequency application electrode 206. A part of the gas supply path 216 above the gas jet port 213 is directed to the lower end surface of the high frequency application electrode 206 so that the process gas blown from the gas jet port 213 flows along the inclined surface 217 of the dielectric 210. And bent.
Other configurations are the same as those of the plasma processing apparatus 100 (see FIG. 1) according to the first embodiment.

実施例2によるプラズマプロセス装置200によれば、ガス噴出口213より上方のガス供給路216の一部がそれぞれ屈曲しているため、より確実に誘電体210の傾斜面217に沿ってガスを流すことができ、プラズマP中で生成された活性種を基板209の表面へ誘導する上でより理想的なガスの流れを作り出すことができる。   According to the plasma processing apparatus 200 according to the second embodiment, since the gas supply passages 216 above the gas ejection ports 213 are partially bent, the gas flows more reliably along the inclined surface 217 of the dielectric 210. It is possible to create a more ideal gas flow in guiding the active species generated in the plasma P to the surface of the substrate 209.

実施例3
図4に基づいてこの発明の実施例3によるプラズマプロセス装置について説明する。図4は実施例3によるプラズマプロセス装置の概略的な構成を示す断面図である。
Example 3
A plasma processing apparatus according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the plasma processing apparatus according to the third embodiment.

図4に示されるように、実施例3によるプラズマプロセス装置300は、実施例2によるプラズマプロセス装置200(図3参照)と同様に、高周波印加電極306の下端面を覆う誘電体310のY軸方向に沿った2箇所にガス噴出口313をそれぞれ形成し、ガス噴出口313より上方のガス供給路316を屈曲させることなく直線状としたものである。その他の構成は上述の実施例1によるプラズマプロセス装置100(図1参照)と同様である。
実施例3によるプラズマプロセス装置300はガス供給路316が直線状であるため、ガス供給路316の加工が容易になり、製造コストの削減を図ることができる。
As shown in FIG. 4, the plasma processing apparatus 300 according to the third embodiment is similar to the plasma processing apparatus 200 according to the second embodiment (see FIG. 3), and the Y axis of the dielectric 310 that covers the lower end surface of the high-frequency application electrode 306. Gas ejection ports 313 are respectively formed at two locations along the direction, and the gas supply path 316 above the gas ejection port 313 is linearly formed without bending. Other configurations are the same as those of the plasma processing apparatus 100 (see FIG. 1) according to the first embodiment.
In the plasma process apparatus 300 according to the third embodiment, since the gas supply path 316 is linear, processing of the gas supply path 316 is facilitated, and the manufacturing cost can be reduced.

実施例4
この発明の実施例4によるプラズマプロセス装置について、図5に基づいて説明する。図5は実施例4によるプラズマプロセス装置の概略的な構成を示す断面図である。
Example 4
A plasma processing apparatus according to Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the plasma processing apparatus according to the fourth embodiment.

図5に示されるように、実施例4によるプラズマプロセス装置400は、高周波印加電極406の下端面と、接地電極407の下端面がZ軸方向において略同じ高さとなるように配置されている。その他の構成は上述の実施例1によるプラズマプロセス装置100(図1参照)と同様である。   As shown in FIG. 5, the plasma processing apparatus 400 according to the fourth embodiment is arranged such that the lower end surface of the high frequency application electrode 406 and the lower end surface of the ground electrode 407 are substantially the same height in the Z-axis direction. Other configurations are the same as those of the plasma processing apparatus 100 (see FIG. 1) according to the first embodiment.

実施例4によるプラズマプロセス装置400では、実施例1のプラズマプロセス装置100よりもプラズマPの生成領域と基板409の表面との距離を近づけることができ、処理速度をより一層高めることができる。
なお、プラズマPが生成される領域、すなわち凹部415は、ガス噴出口413から所定の方向をもって吹き出されたプロセスガスの流れ方向が保たれた位置に形成されているので、実施例1と同様にプロセスガスの流れによってプラズマPの生成領域中で生成された活性種を効率よく基板409の表面へ誘導することができる。
In the plasma processing apparatus 400 according to the fourth embodiment, the distance between the generation region of the plasma P and the surface of the substrate 409 can be made closer than in the plasma processing apparatus 100 according to the first embodiment, and the processing speed can be further increased.
Note that the region where the plasma P is generated, that is, the recess 415 is formed at a position where the flow direction of the process gas blown out from the gas outlet 413 in a predetermined direction is maintained. Active species generated in the plasma P generation region by the flow of the process gas can be efficiently guided to the surface of the substrate 409.

実施例5
この発明の実施例5によるプラズマプロセス装置について、図6に基づいて説明する。図6は実施例5によるプラズマプロセス装置の概略的な構成を示す断面図である。
Example 5
A plasma processing apparatus according to Embodiment 5 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the plasma processing apparatus according to the fifth embodiment.

図6に示されるように、実施例5によるプラズマプロセス装置500は、実施例4によるプラズマプロセス装置400を1つのユニットとし、これを2つ繋げた構成となっている。
なお、高周波印加電極506は共通の高周波電源504に接続され、ガス排出口503bは繋がった2つのユニットに共用されるような構成となっている。
As shown in FIG. 6, the plasma processing apparatus 500 according to the fifth embodiment has a configuration in which the plasma processing apparatus 400 according to the fourth embodiment is formed as one unit and two units are connected.
The high frequency application electrode 506 is connected to a common high frequency power source 504, and the gas discharge port 503b is shared by two connected units.

上述の実施例4によるプラズマプロセス装置400では、投入電力密度が小さい場合にプラズマPの生成領域が小さくなるが、実施例5のように、2つのユニットを繋げた構成とすることにより、何らかの理由で投入電力密度やガス流量を低く抑えなければならない場合でも所望の処理速度を得ることができる。
なお、繋げるユニット数は2つに限らず3つ以上繋げた構成としてもよい。この場合、ユニット毎にプロセスガスや電力条件等を変え、異なる処理を行うこともできる。
In the plasma process apparatus 400 according to the above-described fourth embodiment, the generation region of the plasma P is reduced when the input power density is small. However, as in the fifth embodiment, the two units are connected to each other for some reason. Even when the input power density and the gas flow rate must be kept low, a desired processing speed can be obtained.
The number of units to be connected is not limited to two, and three or more units may be connected. In this case, different processes can be performed by changing the process gas, power condition, and the like for each unit.

この発明の実施例1によるプラズマプロセス装置の概略的な構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the plasma process apparatus by Example 1 of this invention. 図1に示されるプラズマプロセス装置の電極部分の底面図である。It is a bottom view of the electrode part of the plasma process apparatus shown by FIG. この発明の実施例2によるプラズマプロセス装置の概略的な構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the plasma process apparatus by Example 2 of this invention. この発明の実施例3によるプラズマプロセス装置の概略的な構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the plasma process apparatus by Example 3 of this invention. この発明の実施例4によるプラズマプロセス装置の概略的な構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the plasma processing apparatus by Example 4 of this invention. この発明の実施例5によるプラズマプロセス装置の概略的な構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the plasma processing apparatus by Example 5 of this invention. 従来のプラズマプロセス装置の概略的な構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the schematic structure of the conventional plasma process apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

100,200,300,400,500・・・プラズマプロセス装置
101・・・反応容器
102・・・ガス導入口
103a,103b,503b・・・ガス排気口
104・・・高周波電源
105・・・整合器
106,206,306,406,506・・・高周波印加電極
107,407・・・接地電極
109,209,409・・・基板
110,210,310・・・誘電体
111・・・冷却水路
112・・・コロ搬送部
113,213,313,413・・・ガス噴出口
114・・・ガス拡散板
115・・・凹部
116,216,316・・・ガス供給路
117,217・・・傾斜面
P・・・プラズマ
100, 200, 300, 400, 500 ... plasma processing apparatus 101 ... reaction vessel 102 ... gas inlet 103a, 103b, 503b ... gas exhaust 104 ... high frequency power source 105 ... matching Containers 106, 206, 306, 406, 506... High frequency application electrodes 107, 407... Ground electrodes 109, 209, 409... Substrate 110, 210, 310. ... Roller transport parts 113, 213, 313, 413 ... Gas jets 114 ... Gas diffusion plates 115 ... Recesses 116, 216, 316 ... Gas supply paths 117, 217 ... Inclined surfaces P ... Plasma

Claims (6)

被処理物の少なくとも一部を覆う常圧用の反応容器と、反応容器内にガスを供給するガス供給手段と、反応容器内からガスを排出するガス排出手段と、反応容器内に収容され被処理物の上方に所定の間隔を空けて配置される一対の第1電極および第2電極と、第1および第2電極の間に規定された空間を埋める誘電体とを備え、第1電極は高周波電力が印加された際に第2電極との間に位置する誘電体の表面で部分的にプラズマを生成し、ガス供給手段はプラズマが生成される領域外から被処理物の表面へ向かうようにガスを供給しプラズマ中で生成された活性種を供給されたガスの流れにのせて被処理物の表面へ誘導するプラズマプロセス装置。   A normal pressure reaction vessel covering at least a part of the object to be treated, a gas supply means for supplying gas into the reaction container, a gas discharge means for discharging gas from the reaction container, and a treatment container accommodated in the reaction container A pair of first and second electrodes disposed at a predetermined interval above the object, and a dielectric that fills a space defined between the first and second electrodes. When electric power is applied, plasma is partially generated on the surface of the dielectric located between the second electrode and the gas supply means is directed from outside the region where the plasma is generated toward the surface of the object to be processed. A plasma process apparatus that supplies a gas and introduces active species generated in plasma to a surface of an object to be processed on the flow of the supplied gas. 第1および第2電極は、被処理物と対向する平坦な下端面をそれぞれ有し、第1および第2電極はそれらの下端面が被処理物に対して所定の高低差を有するように配設され、誘電体は第1および第2電極の下端面を覆うように設けられ、かつ、第1電極から第2電極へ至る一部に第1および第2電極の下端面に対して傾斜する傾斜面を有する請求項1に記載のプラズマプロセス装置。   The first and second electrodes each have a flat lower end surface facing the object to be processed, and the first and second electrodes are arranged so that their lower end surfaces have a predetermined height difference with respect to the object to be processed. The dielectric is provided so as to cover the lower end surfaces of the first and second electrodes, and inclines with respect to the lower end surfaces of the first and second electrodes in part from the first electrode to the second electrode. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plasma processing apparatus has an inclined surface. 第1および第2電極は、被処理物と対向する平坦な下端面をそれぞれ有し、第1および第2電極はそれらの下端面が被処理物に対して略同じ高さとなるように配置され、誘電体は第1および第2電極の下端面を覆うように設けられる請求項1に記載のプラズマプロセス装置。   The first and second electrodes each have a flat lower end surface facing the object to be processed, and the first and second electrodes are arranged such that their lower end surfaces are substantially the same height as the object to be processed. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the dielectric is provided so as to cover lower end surfaces of the first and second electrodes. ガス供給手段は第1電極および誘電体を貫通するように形成されたガス供給路を有する請求項2又は3に記載のプラズマプロセス装置。   4. The plasma processing apparatus according to claim 2, wherein the gas supply means has a gas supply path formed so as to penetrate the first electrode and the dielectric. ガス供給路はその一端に被処理物に対して露出するガス噴出口を有し、ガス噴出口を含むガス供給路の少なくとも一部は第1電極の下端面に対して所定の角度をなすように屈曲する請求項4に記載のプラズマプロセス装置。   The gas supply path has a gas outlet exposed to the object to be processed at one end, and at least a part of the gas supply path including the gas outlet forms a predetermined angle with respect to the lower end surface of the first electrode. The plasma processing apparatus according to claim 4, wherein the plasma processing apparatus is bent. 誘電体はその一部に部分的に窪んだ凹部を有する請求項1〜5のいずれか1つに記載のプラズマプロセス装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the dielectric has a concave portion that is partially recessed.
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