JP2008057012A - Plasma treatment device and plasma treatment method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact and inexpensive plasma treatment device capable of efficiently performing etching to a workpiece, and to provide a plasma treatment method capable of efficiently performing etching. <P>SOLUTION: The plasma treatment device 1 using atmospheric pressure (ordinary pressure) plasma comprises: a treatment chamber 2; a supporting means 3 provided in the treatment chamber 2 and supporting a substrate (workpiece) 10; a plasma feeding means 4 for introducing a treatment gas into flame F, so as to convert the treatment gas (etching gas) into plasma, and feeding the plasma toward the substrate 10; and an exhausting means 5 for exhausting the inside of the treatment chamber 2. In the plasma treatment chamber 1, activated atoms (radicals) in the plasma fed toward the substrate 10 are reacted with the substrate 10, and, by releasing the reactant from the substrate 10, etching can be performed to the substrate 10. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関する。   The present invention relates to a plasma processing apparatus and a plasma processing method.

従来、基板(ワーク)の表面にプラズマ処理を施す装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
このような従来のプラズマ処理装置は、基板を支持する第1の電極と、基板を介して第1の電極と対向配置された第2の電極と、第1の電極と第2の電極との間に高周波電圧を印加する電源を備えた電源回路と、基板と第2の電極との間に所定のガスを供給するガス供給部とを有する。
2. Description of the Related Art Conventionally, an apparatus that performs plasma processing on the surface of a substrate (workpiece) is known (for example, see Patent Document 1).
Such a conventional plasma processing apparatus includes a first electrode that supports a substrate, a second electrode that is disposed to face the first electrode through the substrate, and a first electrode and a second electrode. A power supply circuit having a power supply for applying a high-frequency voltage therebetween and a gas supply unit for supplying a predetermined gas between the substrate and the second electrode are included.

この装置では、高周波電圧が印加された電極間に導入したガス(例えば、希ガスとエッチングガスとの混合ガス)が電離して放電プラズマを発生させ、基板の表面をプラズマに曝すことによりプラズマ処理を施すものである。プラズマに接触した基板では、プラズマ中の活性化原子(ラジカル)と基板材料とが反応する。そして、この反応物が基板から離脱することにより、例えば、ワークの表面を削るエッチング加工が施される。   In this apparatus, a gas (for example, a mixed gas of a rare gas and an etching gas) introduced between electrodes to which a high-frequency voltage is applied is ionized to generate discharge plasma, and the plasma treatment is performed by exposing the surface of the substrate to the plasma. Is to be applied. In the substrate in contact with the plasma, the activated atoms (radicals) in the plasma react with the substrate material. Then, when the reactant is detached from the substrate, for example, an etching process for cutting the surface of the workpiece is performed.

ところで、従来のプラズマ処理装置では、プラズマを生成するガスとして大量の希ガスが使用される。しかしながら、希ガスは非常に高価なため、ランニングコストが増大するという問題がある。
また、従来のプラズマ処理装置では、放電プラズマを用いているが、放電プラズマは、処理ガス(エッチングガス)の種類によっては、処理ガスをプラズマ化する際の効率が低い場合がある。この場合、発生するプラズマの密度(ラジカルの密度)が低くなるため、プラズマと基板との反応効率が低下し、十分な加工速度が得られない。
さらに、このプラズマ処理装置は、一対の電極と、電源や整合器のような電源回路を構成する装置とを必要とする。しかしながら、これらの部品や装置は一般に体積が大きいため、プラズマ処理装置の大型化の要因となっている。さらに、これらの部品や装置は、非常に高価なため、プラズマ処理装置のコスト上昇を招いている。
By the way, in a conventional plasma processing apparatus, a large amount of rare gas is used as a gas for generating plasma. However, since the rare gas is very expensive, there is a problem that the running cost increases.
In addition, in the conventional plasma processing apparatus, discharge plasma is used. However, depending on the type of the processing gas (etching gas), the discharge plasma may have low efficiency when converting the processing gas into plasma. In this case, since the density of generated plasma (radical density) is lowered, the reaction efficiency between the plasma and the substrate is lowered, and a sufficient processing speed cannot be obtained.
Furthermore, this plasma processing apparatus requires a pair of electrodes and an apparatus that constitutes a power supply circuit such as a power supply and a matching unit. However, since these components and apparatuses are generally large in volume, they are a factor in increasing the size of the plasma processing apparatus. Furthermore, since these parts and apparatuses are very expensive, the cost of the plasma processing apparatus is increased.

特開平6−2149号公報JP-A-6-2149

本発明の目的は、ワークに対して効率よくエッチング加工を行うことができ、かつ小型で安価なプラズマ処理装置、および、効率よくエッチング加工を行うことができるプラズマ処理方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a small and inexpensive plasma processing apparatus that can efficiently perform etching on a workpiece, and a plasma processing method that can efficiently perform etching.

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、ワークに向けてプラズマを供給するプラズマ供給手段を有し、
前記ワークに前記プラズマを接触させることにより反応物を生成し、前記反応物を前記ワークから脱離させることにより、前記ワークにエッチング加工を施すプラズマ処理装置であって、
前記プラズマ供給手段は、火炎中に処理ガスを導入することにより、前記処理ガスをプラズマ化して前記プラズマを得ることを特徴とする。
これにより、前記ワークに対して効率よくエッチング加工を行うことができ、かつ小型で安価なプラズマ処理装置が得られる。
Such an object is achieved by the present invention described below.
The plasma processing apparatus of the present invention has plasma supply means for supplying plasma toward the workpiece,
A plasma processing apparatus that generates a reactant by bringing the plasma into contact with the workpiece, and etches the workpiece by detaching the reactant from the workpiece,
The plasma supply means is characterized in that the processing gas is introduced into a flame to convert the processing gas into plasma to obtain the plasma.
As a result, an etching process can be efficiently performed on the workpiece, and a small and inexpensive plasma processing apparatus can be obtained.

本発明のプラズマ処理装置では、前記プラズマ供給手段は、前記プラズマを前記火炎とともに前記ワークに向けて放射するよう構成されていることが好ましい。
これにより、前記プラズマ供給手段の構成部品をより少なくすることができ、プラズマ処理装置のさらなる簡素化および低コスト化を図ることができる。
本発明のプラズマ処理装置では、前記火炎は、火炎放射器から放射されており、
該火炎放射器と前記ワークとの距離を設定することにより、前記エッチング加工の加工量を調整することが好ましい。
これにより、前記エッチング加工の加工量を容易に調整することができる。また、前記火炎を発生させるガスや前記処理ガスの流量を変更する場合、流量の変更が前記火炎の熱量の変化、すなわち前記エッチング加工の加工量に反映されるのに一定のタイムラグが伴うため、その間、加工を中断する必要があるが、前記火炎放射器と前記ワークとの距離を設定する方法によれば、より少ないタイムラグで前記加工量の調整を行うことができる。
In the plasma processing apparatus of the present invention, it is preferable that the plasma supply means is configured to radiate the plasma toward the workpiece together with the flame.
Thereby, the number of components of the plasma supply means can be reduced, and the plasma processing apparatus can be further simplified and reduced in cost.
In the plasma processing apparatus of the present invention, the flame is emitted from a flame radiator,
It is preferable to adjust the processing amount of the etching process by setting the distance between the flame radiator and the workpiece.
Thereby, the processing amount of the said etching process can be adjusted easily. In addition, when changing the flow rate of the gas that generates the flame or the processing gas, since a change in the flow rate is reflected in the change in the amount of heat of the flame, that is, the processing amount of the etching process, a certain time lag is involved, In the meantime, the machining needs to be interrupted, but according to the method of setting the distance between the flame radiator and the workpiece, the machining amount can be adjusted with a smaller time lag.

本発明のプラズマ処理装置では、前記プラズマ供給手段は、前記ワークが位置する空間から隔離された燃焼室を備えており、
該燃焼室内において前記処理ガスと火炎とを接触させることにより前記プラズマを発生させ、該発生したプラズマを前記ワークに向けて供給するよう構成されていることが好ましい。
これにより、高温の火炎が前記ワークに直接接触しないので、前記火炎によって前記ワークが変質・劣化するのを確実に防止するという効果が得られる。これにより、より耐熱性が低いため、火炎に直接曝すことができない材料で構成された前記ワークに対しても、前記エッチング加工を施すことができる。
In the plasma processing apparatus of the present invention, the plasma supply means includes a combustion chamber isolated from a space where the workpiece is located,
It is preferable that the plasma is generated by bringing the processing gas and a flame into contact with each other in the combustion chamber, and the generated plasma is supplied toward the workpiece.
Thereby, since a high-temperature flame does not contact the said workpiece | work directly, the effect of preventing reliably that the said workpiece | work changes and deteriorates with the said flame is acquired. Thereby, since the heat resistance is lower, the etching process can be performed also on the workpiece made of a material that cannot be directly exposed to the flame.

本発明のプラズマ処理装置では、前記ワークは、ガラス材料で構成されていることが好ましい。
前記ワークには、火炎が直接接触しないので、比較的耐熱性が低い前記ワークに対して前記エッチング加工を施す際に、その効果が特に発揮される。
本発明のプラズマ処理装置では、前記火炎は、可燃性ガスと助燃性ガスとの混合ガスを燃焼させて発生させたものであることが好ましい。
これにより、前記可燃性ガスを効率よく燃焼させ、より高いエネルギーの火炎を発生させることができる。
In the plasma processing apparatus of this invention, it is preferable that the said workpiece | work is comprised with the glass material.
Since the flame is not in direct contact with the workpiece, the effect is particularly exerted when the etching process is performed on the workpiece having relatively low heat resistance.
In the plasma processing apparatus of the present invention, the flame is preferably generated by burning a mixed gas of a combustible gas and an auxiliary combustible gas.
Thereby, the said combustible gas can be burned efficiently and a flame of higher energy can be generated.

本発明のプラズマ処理装置では、前記処理ガスと前記可燃性ガスとを混合して混合ガスを生成し、前記混合ガスと前記助燃性ガスとが合流する位置で、これらのガスを燃焼させることが好ましい。
これにより、燃焼前に前記可燃性ガスと前記処理ガスとが互いに十分に拡散し合うので、前記可燃性ガスが燃焼した際に発生するエネルギーを、効率よく前記処理ガスに付与することができる。その結果、前記処理ガス中のガス分子を確実に熱分解させることができる。また、前記可燃性ガスと前記助燃性とが合流する位置で燃焼させているので、火炎が前記可燃性ガスの供給方向に向かって逆流してしまうのを確実に防止することができる。
In the plasma processing apparatus of the present invention, the processing gas and the combustible gas are mixed to generate a mixed gas, and these gases are burned at a position where the mixed gas and the auxiliary combustible gas merge. preferable.
Thereby, since the combustible gas and the processing gas sufficiently diffuse to each other before combustion, the energy generated when the combustible gas is combusted can be efficiently imparted to the processing gas. As a result, gas molecules in the processing gas can be reliably pyrolyzed. Further, since the combustion is performed at the position where the combustible gas and the auxiliary combustibility merge, it is possible to reliably prevent the flame from flowing backward toward the supply direction of the combustible gas.

本発明のプラズマ処理装置では、前記可燃性ガスは水素ガスを主成分とし、かつ前記助燃性ガスは酸素ガスを主成分とするものであることが好ましい。
水素ガスは、燃焼する際に、前記ワークにとって汚染原因となり得る炭素を発生させない。このため、前記ワークを清浄な状態に維持しつつ、良好なプラズマ処理が可能となる。
また、水素ガスと酸素ガスとが反応すると水が発生するが、水は、前記ワークに付着しても変質・劣化等を招き難く、さらに、環境に対する負荷がないという利点を有する。
In the plasma processing apparatus of the present invention, it is preferable that the combustible gas is mainly composed of hydrogen gas and the auxiliary combustible gas is mainly composed of oxygen gas.
Hydrogen gas does not generate carbon that can cause contamination for the workpiece when it burns. For this reason, a favorable plasma process is attained, maintaining the said workpiece | work in a clean state.
Further, when hydrogen gas and oxygen gas react with each other, water is generated. However, even if the water adheres to the workpiece, it is difficult to cause alteration or deterioration, and further, there is an advantage that there is no burden on the environment.

本発明のプラズマ処理装置では、当該プラズマ処理装置は、水を電気分解して水素ガスと酸素ガスとを発生させ、発生したガスを前記プラズマ供給手段に導入するガス発生手段を有することが好ましい。
これにより、火炎の発生に必要なガスを低コストで効率よく得ることができる。
本発明のプラズマ処理装置では、前記混合ガスの流量を設定することにより、前記エッチング加工の加工量を調整することが好ましい。
これにより、前記エッチング加工の加工量を容易に調整することができる。
In the plasma processing apparatus of the present invention, it is preferable that the plasma processing apparatus has gas generating means for electrolyzing water to generate hydrogen gas and oxygen gas and introducing the generated gas into the plasma supply means.
Thereby, the gas required for flame generation can be obtained efficiently at low cost.
In the plasma processing apparatus of the present invention, it is preferable to adjust a processing amount of the etching process by setting a flow rate of the mixed gas.
Thereby, the processing amount of the said etching process can be adjusted easily.

本発明のプラズマ処理装置は、前記ワークに向けて前記プラズマを供給する前に、あらかじめ前記ワークを加熱する加熱手段を備えることが好ましい。
これにより、前記ワークに高温のプラズマが接触したときに、前記ワークに急激な温度変化(熱衝撃)が加わるのを防止して、前記ワークに亀裂や反り等が発生するのを防止することができる。
The plasma processing apparatus of the present invention preferably includes heating means for heating the workpiece in advance before supplying the plasma toward the workpiece.
This prevents a sudden temperature change (thermal shock) from being applied to the work when high temperature plasma comes into contact with the work, thereby preventing the work from being cracked or warped. it can.

本発明のプラズマ処理方法は、ワークにエッチング加工を施すプラズマ処理方法であって、
処理ガスと火炎とを接触させることにより、前記処理ガスをプラズマ化する第1の工程と、
前記ワークに前記プラズマを接触させることにより反応物を生成し、前記反応物を前記ワークから脱離させる第2の工程とを有することを特徴とする。
これにより、前記ワークに対して効率よく前記エッチング加工を行うことができる。
The plasma processing method of the present invention is a plasma processing method for etching a workpiece,
A first step of bringing the processing gas into plasma by bringing the processing gas into contact with a flame;
A second step of generating a reactant by bringing the plasma into contact with the workpiece and desorbing the reactant from the workpiece.
Thereby, the said etching process can be efficiently performed with respect to the said workpiece | work.

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について、図示の好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
<第1実施形態>
まず、本発明のプラズマ処理装置の第1実施形態について説明する。
図1は、本発明のプラズマ処理装置の第1実施形態を示す模式図(縦断面図)である。なお、以下の説明では、図1中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
Hereinafter, the plasma processing apparatus and the plasma processing method of the present invention will be described in detail based on the illustrated preferred embodiments.
<First Embodiment>
First, a first embodiment of the plasma processing apparatus of the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic diagram (longitudinal sectional view) showing a first embodiment of a plasma processing apparatus of the present invention. In the following description, the upper side in FIG. 1 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.

図1に示すプラズマ処理装置1は、いわゆる大気圧(常圧)プラズマを用いたプラズマ処理装置であって、処理チャンバー2と、処理チャンバー2内に設けられ、基板(ワーク)10を支持する支持手段3と、火炎F中に処理ガスを導入することにより処理ガス(エッチングガス)をプラズマ化し、このプラズマを基板10に向けて供給するプラズマ供給手段4と、処理チャンバー2内を排気する排気手段5とを有する。
このプラズマ処理装置1では、基板10に向けて供給されたプラズマ中の活性化原子(ラジカル)と基板10とが反応し、この反応物を基板10から脱離させることにより、基板(ワーク)10に対してエッチング加工を施すことができる。
A plasma processing apparatus 1 shown in FIG. 1 is a plasma processing apparatus using so-called atmospheric pressure (normal pressure) plasma, and is provided in the processing chamber 2 and the processing chamber 2 and supports the substrate (workpiece) 10. Means 3, plasma supply means 4 for converting the processing gas (etching gas) into plasma by introducing the processing gas into the flame F, and supplying the plasma toward the substrate 10, and exhaust means for exhausting the inside of the processing chamber 2 And 5.
In the plasma processing apparatus 1, activated atoms (radicals) in the plasma supplied toward the substrate 10 react with the substrate 10, and the reactants are desorbed from the substrate 10, whereby the substrate (work) 10. Can be etched.

ここで、従来、プラズマ処理装置において処理ガス(エッチングガス)をプラズマ化する場合、希ガス(プラズマガス)と処理ガスとを混合し、この混合ガスに高周波電圧を印加することにより、希ガス原子の励起に伴って処理ガスをプラズマ化していた。
しかしながら、このような装置では、高価な希ガスを大量に消費することとなり、ランニングコストの増大が問題となっていた。
Here, conventionally, when a processing gas (etching gas) is converted to plasma in a plasma processing apparatus, a rare gas atom (plasma gas) and a processing gas are mixed, and a high frequency voltage is applied to the mixed gas to thereby generate a rare gas atom. The processing gas was turned into plasma with the excitation of.
However, such an apparatus consumes a large amount of expensive noble gas, and an increase in running cost has been a problem.

また、従来のプラズマ処理装置は、処理ガスの種類(組成)によっては、処理ガスをプラズマ化しても得られるプラズマの密度(ラジカルの密度)が不十分であった。このため、ラジカルと被処理物を構成する材料との反応効率が低くなり、十分な加工速度が得られないという問題もあった。
さらに、このようなプラズマ処理装置は、電極、電源、整合器等の電源回路を構成する高価かつ大型の装置を必要とするため、プラズマ処理装置の大型化および高コスト化の要因となっていた。
Further, in the conventional plasma processing apparatus, depending on the type (composition) of the processing gas, the plasma density (radical density) obtained even when the processing gas is turned into plasma is insufficient. For this reason, there is a problem that the reaction efficiency between the radical and the material constituting the object to be processed is lowered, and a sufficient processing speed cannot be obtained.
Furthermore, since such a plasma processing apparatus requires an expensive and large-sized apparatus that constitutes a power circuit such as an electrode, a power supply, and a matching unit, it has been a factor in increasing the size and cost of the plasma processing apparatus. .

これに対し、図1に示すプラズマ処理装置(本発明のプラズマ処理装置)1では、処理ガスと火炎Fとを接触させることにより、処理ガスを熱分解してプラズマを生成している。   On the other hand, in the plasma processing apparatus 1 (plasma processing apparatus of the present invention) 1 shown in FIG. 1, the processing gas is brought into contact with the flame F to thermally decompose the processing gas to generate plasma.

このようなプラズマ処理装置1では、高価な希ガスを必要としないため、ランニングコストを抑制するとともに、電源回路も不要であるため、装置の小型化および低コスト化を図ることができる。
また、火炎Fは、処理ガスを熱分解(解離)する効率が比較的高いため、生成されるプラズマの密度を高めることができる。これにより、プラズマ中のラジカルの密度も高くなり、被処理物に対して効率よくエッチング加工を施すことができる。このため、このようなプラズマ処理装置1によれば、エッチング加工の加工速度を高めることができる。
Since such a plasma processing apparatus 1 does not require an expensive rare gas, the running cost is suppressed and a power supply circuit is not required, so that the apparatus can be reduced in size and cost.
In addition, since the flame F has a relatively high efficiency of thermally decomposing (dissociating) the processing gas, the density of the generated plasma can be increased. Thereby, the density of radicals in the plasma is also increased, and the workpiece can be efficiently etched. For this reason, according to such a plasma processing apparatus 1, the processing speed of an etching process can be raised.

以下、図1に示すプラズマ処理装置1の各部について詳細に説明する。
ここで、プラズマ処理装置1の説明に先立って、プラズマ処理装置1によりエッチング加工を施す基板(ワーク)10について説明する。
基板10は、プラズマ処理装置1により、処理面(上面)にエッチング加工を施されるものである。
Hereinafter, each part of the plasma processing apparatus 1 shown in FIG. 1 will be described in detail.
Here, prior to the description of the plasma processing apparatus 1, the substrate (work) 10 to be etched by the plasma processing apparatus 1 will be described.
The substrate 10 is subjected to etching processing on the processing surface (upper surface) by the plasma processing apparatus 1.

このような基板10を構成する材料としては、後に詳述するプラズマ中に含まれる活性化原子(ラジカル)と反応し得る材料が挙げられる。
かかる材料としては、例えば、Si、SiO、SiN、Siのようなシリコン系材料、Al、Au、Cr、Cu、Ga、Mo、Nb、Ta、Ti、V、W、またはこれらの金属を含む合金のような各種金属系材料、ポリオレフィン、ポリイミドのような有機系材料、石英ガラス、ホウケイ酸ガラスのようなガラス材料、C、GaAs、GaN等が挙げられる。
Examples of the material constituting the substrate 10 include a material capable of reacting with activated atoms (radicals) contained in plasma, which will be described in detail later.
Examples of such a material include silicon-based materials such as Si, SiO 2 , SiN, and Si 3 N 4 , Al, Au, Cr, Cu, Ga, Mo, Nb, Ta, Ti, V, W, and these Examples thereof include various metal materials such as alloys containing metals, organic materials such as polyolefin and polyimide, glass materials such as quartz glass and borosilicate glass, C, GaAs, and GaN.

処理チャンバー2は、架台上に載置されていて、内部に処理室21を備えている。この処理室21は、閉空間で構成されている。これにより、処理室21に供給されたガスや火炎Fが、外部に漏出しないようになっている。その結果、プラズマ処理装置1の安全性を高めることができる。
また、処理チャンバー2の下方には、排気口22が設けられている。この排気口22には排気手段5が接続されており、排気手段5により処理室21内のガスを排気することができる。
このような処理チャンバー2は、火炎による高温に耐え得る材料で構成される。かかる材料としては、例えば、鉄鋼、ステンレス鋼のような金属材料、アルミナのようなセラミックス材料、または、これらの材料の複合体等が挙げられる。
The processing chamber 2 is placed on a gantry and includes a processing chamber 21 inside. The processing chamber 21 is a closed space. Thereby, the gas and the flame F supplied to the process chamber 21 are prevented from leaking outside. As a result, the safety of the plasma processing apparatus 1 can be improved.
Further, an exhaust port 22 is provided below the processing chamber 2. An exhaust unit 5 is connected to the exhaust port 22, and the gas in the processing chamber 21 can be exhausted by the exhaust unit 5.
Such a processing chamber 2 is made of a material that can withstand a high temperature caused by a flame. Examples of such materials include metal materials such as steel and stainless steel, ceramic materials such as alumina, and composites of these materials.

支持手段3は、図1に示すように、基板10の下面を支持するステージ31と、ステージ31をプラズマ供給手段4に対して相対的に移動させる移動手段32とを有する。
図1に示すステージ31は、その内部にヒータ(加熱手段)311を内蔵している。このヒータ311により、ステージ31上に載置された基板10を加熱することができる。これにより、基板10に高温のプラズマが接触したときに、基板10に急激な温度変化(熱衝撃)が加わるのを防止して、基板10に亀裂や反り等が発生するのを防止することができる。
なお、加熱手段は、基板10を加熱し得るものであればよく、ヒータに限定されない。
As shown in FIG. 1, the support unit 3 includes a stage 31 that supports the lower surface of the substrate 10 and a moving unit 32 that moves the stage 31 relative to the plasma supply unit 4.
The stage 31 shown in FIG. 1 incorporates a heater (heating means) 311 therein. The heater 311 can heat the substrate 10 placed on the stage 31. Accordingly, when a high temperature plasma comes into contact with the substrate 10, it is possible to prevent a sudden temperature change (thermal shock) from being applied to the substrate 10 and prevent the substrate 10 from being cracked or warped. it can.
The heating means may be any means that can heat the substrate 10 and is not limited to a heater.

また、ステージ31は、基板10をステージ31の上面に吸着する吸着機構を備えていてもよい。これにより、移動手段32によりステージ31を高速で移動させても、ステージ31に対して基板10がズレ難くなる。その結果、基板10にエッチング加工を施す際に、加工精度の低下を防止することができる。
このような吸着機構としては、例えば、静電チャック、真空チャック等が挙げられる。
移動手段32は、ステージ31を水平方向および垂直方向に移動させる機構であり、例えば、ステージ31が走行する軌道とステージ31を牽引するワイヤとにより構成される機構や、リニアガイド等で構成される。また、移動手段32は、ステージ31を回転させる機構を備えていてもよい。
Further, the stage 31 may include an adsorption mechanism that adsorbs the substrate 10 to the upper surface of the stage 31. Thereby, even if the stage 31 is moved at a high speed by the moving means 32, the substrate 10 is difficult to be displaced with respect to the stage 31. As a result, it is possible to prevent a reduction in processing accuracy when etching the substrate 10.
Examples of such an adsorption mechanism include an electrostatic chuck and a vacuum chuck.
The moving means 32 is a mechanism that moves the stage 31 in the horizontal direction and the vertical direction. For example, the moving means 32 includes a mechanism that includes a track on which the stage 31 travels and a wire that pulls the stage 31, a linear guide, and the like. . Further, the moving means 32 may include a mechanism for rotating the stage 31.

プラズマ供給手段4は、図1に示すように、火炎の生成に必要なガス(以下、「火炎用ガス」とも言う。)を発生させるガス発生装置(ガス発生手段)41と、処理ガスを貯留するガス貯留部42と、処理室21の基板10に向けて、火炎Fとともにプラズマを放射する火炎ノズル(火炎放射器)43と、ガス発生装置41と火炎ノズル43とを接続する配管44と、火炎ノズル43とガス貯留部42とを接続する配管45とを有する。   As shown in FIG. 1, the plasma supply means 4 stores a gas generation device (gas generation means) 41 for generating a gas necessary for generating a flame (hereinafter also referred to as “flame gas”), and a processing gas. A gas storage section 42, a flame nozzle 43 that emits plasma together with the flame F toward the substrate 10 in the processing chamber 21, a pipe 44 that connects the gas generator 41 and the flame nozzle 43, A pipe 45 that connects the flame nozzle 43 and the gas reservoir 42 is provided.

図1に示すプラズマ供給手段4は、前述したように、処理ガスと火炎Fとを接触させることにより、処理ガスを熱分解してプラズマを生成し、このプラズマを火炎Fとともに基板10に供給するようになっている。
ガス発生装置41は、例えば、水の電気分解を行う装置等で構成される。水の電気分解を行うことにより、火炎の生成が可能な水素ガスと酸素ガスとを発生させることができる。
The plasma supply means 4 shown in FIG. 1 generates plasma by thermally decomposing the processing gas by bringing the processing gas into contact with the flame F as described above, and supplies this plasma to the substrate 10 together with the flame F. It is like that.
The gas generator 41 is configured by, for example, a device that performs electrolysis of water. By performing electrolysis of water, hydrogen gas and oxygen gas capable of generating a flame can be generated.

ここで、火炎用ガスは、可燃性ガスが含まれていればよいが、特に、可燃性ガスと助燃性ガスとの混合ガスで構成されているのが好ましい。これにより、可燃性ガスを効率よく燃焼させ、より高いエネルギーの火炎Fを発生させることができる。
このような可燃性ガスと助燃性ガスの組み合わせとしては、例えば、水素ガスと酸素ガス、メタンガスと酸素ガスの他、都市ガスと空気等が挙げられ、この中でも特に、水素ガスと酸素ガスの組み合わせが好ましい。水素ガスは、燃焼する際に、基板10にとって汚染原因となり得る炭素が発生させない。このため、基板10を清浄な状態に維持しつつ、良好なプラズマ処理が可能となる。
Here, the flame gas only needs to contain a combustible gas, but is particularly preferably composed of a mixed gas of a combustible gas and an auxiliary combustible gas. Thereby, combustible gas can be burned efficiently and the flame F of higher energy can be generated.
Examples of the combination of the combustible gas and the auxiliary combustible gas include hydrogen gas and oxygen gas, methane gas and oxygen gas, city gas and air, and the like. Is preferred. Hydrogen gas does not generate carbon that can cause contamination for the substrate 10 when it is burned. For this reason, it is possible to perform good plasma processing while maintaining the substrate 10 in a clean state.

また、水素ガスと酸素ガスとが反応すると水が発生する。水は、基板10に付着しても変質・劣化等を招き難く、さらに、環境に対する負荷がないという利点を有する。
さらに、水素ガスと酸素ガスは、前述したように、水の電気分解によって同時に得られるものである。このため、本実施形態のように、水の電気分解を行う装置を備えていれば、火炎用ガスを低コストで効率よく得ることができる。
なお、このガス発生装置41は、火炎用ガスを貯留する容器等で代替することもできる。
Further, when hydrogen gas and oxygen gas react, water is generated. Even if water adheres to the substrate 10, it is unlikely to cause alteration or deterioration, and has the advantage that there is no environmental load.
Furthermore, as described above, hydrogen gas and oxygen gas are obtained simultaneously by electrolysis of water. For this reason, if the apparatus which electrolyzes water is provided like this embodiment, the gas for flames can be obtained efficiently at low cost.
The gas generator 41 can be replaced with a container or the like for storing flame gas.

ガス貯留部42は、例えば、処理ガス(エッチングガス)を貯留する容器等で構成される。
処理ガスは、火炎との接触により、含まれるガス分子が熱分解してプラズマを生じるガスである。
このような処理ガスには、エッチング加工を施す基板10の構成材料に応じて異なる種類のガスが用いられる。
The gas storage part 42 is comprised by the container etc. which store process gas (etching gas), for example.
The processing gas is a gas that generates plasma due to thermal decomposition of contained gas molecules by contact with a flame.
As such a processing gas, different types of gases are used depending on the constituent material of the substrate 10 to be etched.

具体的には、基板10の構成材料が前述のようなシリコン系材料やガラス材料である場合、処理ガスとしては、例えば、CF、CHF、CH、C、C、C,CBrF、SF、NF、Cl、CCl、SiCl、HBrのようなハロゲン系ガスを含むガス等が挙げられる。
また、基板10の構成材料が前述のような金属系材料である場合、処理ガスとしては、例えば、CF、CF、C、CCl、CCl、SF、Cl、BCl、SiCl、CCl、BBr、HBr、HI、HBrのようなハロゲン系ガスを含むガス等が挙げられる。
また、基板10の構成材料が前述のような有機系材料である場合、処理ガスとしては、例えば、Oのような酸素系ガス、CF、SFのようなハロゲン系ガスを含むガス等が挙げられる。
Specifically, when the constituent material of the substrate 10 is a silicon-based material or a glass material as described above, examples of the processing gas include CF 4 , CHF 3 , CH 2 F 2 , C 2 F 6 , and C 4. Examples thereof include a gas containing a halogen-based gas such as F 8 , C 3 F 6 , CBrF 3 , SF 6 , NF 3 , Cl 2 , CCl 4 , SiCl 2 , and HBr.
Further, when the constituent material of the substrate 10 is a metal material as described above, examples of the processing gas include CF, CF 4 , C 2 F 6 , CCl 2 F 2 , CCl 2 F 4 , SF 6 , Cl 2 , a gas containing a halogen-based gas such as BCl 3 , SiCl 4 , CCl 4 , BBr 3 , HBr 3 , HI, and HBr.
Further, when the constituent material of the substrate 10 is an organic material as described above, examples of the processing gas include an oxygen-based gas such as O 2 and a gas containing a halogen-based gas such as CF 4 and SF 6. Is mentioned.

本実施形態では、配管44を介して供給された水素ガス(可燃性ガス)と、配管45を介して供給された酸素ガス(助燃性ガス)と、配管46を介して供給されたCFガス(処理ガス)とを火炎ノズル43内で混合し、この混合ガスを燃焼させて火炎Fを発生させる。この火炎Fは、燃焼のエネルギーにより、火炎ノズル43から基板10に向けて放射される。 In the present embodiment, hydrogen gas (combustible gas) supplied through the pipe 44, oxygen gas (combustible gas) supplied through the pipe 45, and CF 4 gas supplied through the pipe 46. (Processing gas) is mixed in the flame nozzle 43 and the mixed gas is burned to generate a flame F. The flame F is radiated from the flame nozzle 43 toward the substrate 10 by combustion energy.

なお、本実施形態では、図1に示すように、水素ガスとCFガスとを混合し、その混合ガスと酸素ガスとが合流する火炎ノズル43内で、これらのガスを燃焼させている。このようにして各ガスを混合・燃焼させることにより、燃焼前に水素ガス(可燃性ガス)とCFガス(処理ガス)とが互いに十分に拡散し合うので、水素ガスが燃焼した際に発生するエネルギーを、効率よくCFガスに付与することができる。その結果、CF分子を確実に熱分解させることができる。また、水素ガスと酸素ガスとが合流する位置で燃焼させているので、火炎が配管44を逆流してしまうのを確実に防止することができる。 In the present embodiment, as shown in FIG. 1, hydrogen gas and CF 4 gas are mixed, and these gases are burned in a flame nozzle 43 where the mixed gas and oxygen gas merge. By mixing and burning each gas in this way, hydrogen gas (combustible gas) and CF 4 gas (processing gas) diffuse sufficiently before each other, so they are generated when hydrogen gas burns. Energy can be efficiently applied to the CF 4 gas. As a result, CF 4 molecules can be reliably pyrolyzed. Moreover, since it is made to burn at the position where hydrogen gas and oxygen gas merge, it can prevent reliably that a flame flows back through the piping 44. FIG.

ここで、処理ガスは、火炎F中で熱分解してプラズマ化する。そして、プラズマやプラズマ中に含まれる活性化原子であるラジカルは、火炎Fとともに、基板10に放射されることとなる。
プラズマ供給手段4がこのような構成になっていると、プラズマの発生から供給までを火炎ノズル43により行うことができる。このため、プラズマ供給手段4の構成部品をより少なくすることができ、プラズマ処理装置1のさらなる簡素化および低コスト化を図ることができる。
Here, the processing gas is thermally decomposed into a plasma in the flame F. And the radical which is the activated atom contained in plasma and plasma will be radiated | emitted to the board | substrate 10 with the flame F. FIG.
When the plasma supply means 4 has such a configuration, the flame nozzle 43 can perform from the generation to the supply of plasma. For this reason, the number of components of the plasma supply means 4 can be reduced, and the plasma processing apparatus 1 can be further simplified and reduced in cost.

また、配管44の途中には、配管44を開閉するバルブ47が設けられ、配管45の途中には、配管45を開閉するバルブ48が設けられ、配管46の途中には、配管46を開閉するバルブ49が設けられている。
なお、火炎ノズル43は、火炎用ガスに着火するための図示しない着火手段を備えていてもよい。
また、火炎ノズル43は、処理室21に対して相対的に移動できるようになっていてもよい。
また、火炎ノズル43は、いわゆる「ガスバーナー」等で構成することもでき、さらに、いかなる形状をなしていてもよく、例えば、筒状、錐状とされる。
A valve 47 that opens and closes the pipe 44 is provided in the middle of the pipe 44, and a valve 48 that opens and closes the pipe 45 is provided in the middle of the pipe 45, and the pipe 46 is opened and closed in the middle of the pipe 46. A valve 49 is provided.
The flame nozzle 43 may include an ignition means (not shown) for igniting the flame gas.
Further, the flame nozzle 43 may be movable relative to the processing chamber 21.
Moreover, the flame nozzle 43 can also be comprised by what is called a "gas burner" etc., Furthermore, it may be what kind of shape, for example, it is set as a cylinder shape and a cone shape.

ここで、図2は、火炎ノズル(火炎放射器)の他の構成例を示す模式図である。
図2に示す火炎ノズル43では、火炎Fを放射する開口部が、火炎ノズル43の長手方向に沿って一列に並んでいる。このような火炎ノズル43によれば、基板10を長手方向に移動させることにより、基板10に対して火炎Fや火炎F中に含まれるラジカルをムラなく接触させることができる。その結果、基板10の処理面をより均一にエッチング加工することができる。
なお、火炎ノズル43の幅は、基板10の幅と同等以上であるのが好ましい。
Here, FIG. 2 is a schematic diagram showing another configuration example of the flame nozzle (flame radiator).
In the flame nozzle 43 shown in FIG. 2, the openings for radiating the flame F are arranged in a line along the longitudinal direction of the flame nozzle 43. According to such a flame nozzle 43, by moving the substrate 10 in the longitudinal direction, the flame F and radicals contained in the flame F can be brought into uniform contact with the substrate 10. As a result, the processing surface of the substrate 10 can be etched more uniformly.
The width of the flame nozzle 43 is preferably equal to or greater than the width of the substrate 10.

排気手段5は、図1に示すように、処理室21内のガスを排気する排気ポンプ51と、排気口22と排気ポンプ51とを接続する配管52とを備えている。
排気ポンプ51を作動させて処理室21内のガスを排出することにより、基板10とラジカルとの反応で生成して脱離した反応物が、基板10に再付着するのを確実に防止することができる。その結果、基板10の処理面に確実かつ適切にエッチング加工を施すことができる。
As shown in FIG. 1, the exhaust means 5 includes an exhaust pump 51 that exhausts the gas in the processing chamber 21, and a pipe 52 that connects the exhaust port 22 and the exhaust pump 51.
By operating the exhaust pump 51 to discharge the gas in the processing chamber 21, it is possible to reliably prevent the reactants generated and desorbed by the reaction between the substrate 10 and radicals from reattaching to the substrate 10. Can do. As a result, the processing surface of the substrate 10 can be reliably and appropriately etched.

次に、プラズマ処理装置1を用いて基板10にエッチング加工を施す方法、すなわち本発明のプラズマ処理方法を説明する。
まず、ステージ31上に基板10を載置する。そして、ヒータ311を作動させる。これにより、ヒータ311を所定の温度に加熱する。
基板10の加熱温度は、基板10を構成する材料に応じて異なり、基板10の耐熱温度未満でできるだけ高い温度であるのが好ましい。
また、排気手段5を作動させて、処理室21内のガスを排気する。
Next, a method for etching the substrate 10 using the plasma processing apparatus 1, that is, a plasma processing method of the present invention will be described.
First, the substrate 10 is placed on the stage 31. Then, the heater 311 is operated. Thereby, the heater 311 is heated to a predetermined temperature.
The heating temperature of the substrate 10 varies depending on the material constituting the substrate 10 and is preferably as high as possible below the heat-resistant temperature of the substrate 10.
Further, the exhaust means 5 is operated to exhaust the gas in the processing chamber 21.

一方、ガス発生装置41を作動させるとともに各バルブ47、48を開状態として、水素ガスおよび酸素ガス(火炎用ガス)を、それぞれ火炎ノズル43に供給する。
また、バルブ49を開状態として、処理ガスを火炎ノズル43に供給する。
ここで、処理ガスの火炎用ガスに対する混合比は、特に限定されないが、1〜50vol%程度であるのが好ましく、1〜10vol%程度であるのがより好ましい。これにより、プラズマ化されない過剰な処理ガスの量をできるだけ抑制しつつ、処理ガスを確実にプラズマ化することができる。
On the other hand, the gas generator 41 is operated and the valves 47 and 48 are opened to supply hydrogen gas and oxygen gas (flame gas) to the flame nozzle 43, respectively.
Further, the processing gas is supplied to the flame nozzle 43 by opening the valve 49.
Here, the mixing ratio of the processing gas to the flame gas is not particularly limited, but is preferably about 1 to 50 vol%, and more preferably about 1 to 10 vol%. As a result, the processing gas can be reliably converted to plasma while suppressing the amount of excess processing gas that is not converted to plasma as much as possible.

火炎用ガスの流量は、火炎ノズル43のサイズ等に応じて若干異なり、特に限定されないが、5〜300L/min程度であるのが好ましく、20〜200L/min程度であるのがより好ましい。火炎用ガスの流量を前記範囲内に設定することにより、処理ガスを確実にプラズマ化し得る熱量の火炎Fを発生させるとともに、プラズマ処理装置1の安全性を高めることができる。
また、処理ガスの流量も、火炎ノズル43のサイズ等に応じて若干異なるが、0.05〜150L/min程度であるのが好ましく、0.2〜20L/min程度であるのがより好ましい。
The flow rate of the flame gas is slightly different depending on the size of the flame nozzle 43 and is not particularly limited, but is preferably about 5 to 300 L / min, more preferably about 20 to 200 L / min. By setting the flow rate of the flame gas within the above range, it is possible to generate a flame F having a calorific value that can reliably convert the process gas into plasma, and to improve the safety of the plasma processing apparatus 1.
Also, the flow rate of the processing gas varies slightly depending on the size of the flame nozzle 43 and the like, but is preferably about 0.05 to 150 L / min, and more preferably about 0.2 to 20 L / min.

火炎ノズル43に供給された火炎用ガスは、着火手段により着火されると燃焼し、火炎Fとなって基板10に放射される。
本実施形態では、火炎用ガスと処理ガスとを混合し、このガスに着火されるようになっているため、火炎Fが発生するとともに、火炎Fと処理ガスとが接触する。これにより、処理ガスに火炎Fのエネルギーが付与され、処理ガスが熱分解してプラズマが発生する(第1の工程)。
The flame gas supplied to the flame nozzle 43 burns when ignited by the igniting means, becomes flame F, and is emitted to the substrate 10.
In this embodiment, since the flame gas and the processing gas are mixed and ignited by this gas, the flame F is generated and the flame F and the processing gas are in contact with each other. As a result, the energy of the flame F is imparted to the processing gas, and the processing gas is thermally decomposed to generate plasma (first step).

発生したプラズマやラジカルは、火炎Fとともに基板10に放射される。基板10に接触したラジカルは、基板10の構成材料と反応して反応物を生成する。この反応物が、基板10から脱離することにより、基板10にエッチング加工が施される(第2の工程)。
なお、脱離した反応物は、排気手段5により、処理室21外に排出される。
このとき、エッチング加工の加工量は、火炎Fの熱量に応じて変化するため、この熱量を設定することにより調整することができる。
The generated plasma and radicals are radiated to the substrate 10 together with the flame F. The radicals in contact with the substrate 10 react with the constituent material of the substrate 10 to generate a reactant. The reactant is desorbed from the substrate 10, whereby the substrate 10 is etched (second step).
The desorbed reactant is discharged out of the processing chamber 21 by the exhaust means 5.
At this time, since the amount of etching processing changes according to the amount of heat of the flame F, it can be adjusted by setting this amount of heat.

例えば、火炎Fの熱量、すなわち、火炎Fにより生成されるプラズマの密度やプラズマ中のラジカルの密度は、火炎用ガスの種類(組成)、火炎用ガスの流量、処理ガスの種類(組成)、処理ガスの流量、火炎ノズル43と基板10との距離等の各種処理条件を設定することにより調整することができる。
このうち、火炎用ガスの流量を設定するのが好ましい。これにより、火炎用ガスや処理ガスの種類を変更するといった煩雑な作業を伴うことなく、より容易にプラズマ(ラジカル)の密度を調整することができる。その結果、エッチング加工の加工量を容易に調整することができる。
For example, the amount of heat of the flame F, that is, the density of the plasma generated by the flame F and the density of radicals in the plasma are determined depending on the type (composition) of the flame gas, the flow rate of the flame gas, the type (composition) of the processing gas, It can be adjusted by setting various processing conditions such as the flow rate of the processing gas and the distance between the flame nozzle 43 and the substrate 10.
Among these, it is preferable to set the flow rate of the flame gas. Thereby, the density of plasma (radical) can be adjusted more easily without the complicated work of changing the type of flame gas or processing gas. As a result, the amount of etching can be easily adjusted.

また、火炎ノズル43と基板10との距離を設定することにより調整してもよい。この方法では、移動手段32による基板10の移動方向と移動距離とを設定すれば、処理面における加工位置と加工量とを調整することができるので、エッチング加工の加工量を容易に調整することができる。
さらに、火炎用ガスや処理ガスの流量を変更する場合、流量の変更が火炎Fの熱量の変化、すなわちエッチング加工の加工量に反映されるのに一定のタイムラグが伴うため、その間、加工を中断する必要があるが、火炎ノズル43と基板10との距離を設定する方法によれば、より少ないタイムラグで加工量の調整を行うことができる。
以上説明したようなプラズマ処理装置1によれば、基板10に対して効率よくエッチング加工を行うことができる。また、このプラズマ処理装置1は、小型かつ安価なものとなる。
Moreover, you may adjust by setting the distance of the flame nozzle 43 and the board | substrate 10. FIG. In this method, if the moving direction and the moving distance of the substrate 10 by the moving means 32 are set, the processing position and the processing amount on the processing surface can be adjusted, so that the processing amount of the etching processing can be easily adjusted. Can do.
Furthermore, when changing the flow rate of the flame gas or processing gas, the change in flow rate is reflected in the change in the amount of heat of the flame F, that is, the amount of etching processing, so there is a certain time lag. However, according to the method of setting the distance between the flame nozzle 43 and the substrate 10, the amount of processing can be adjusted with a smaller time lag.
According to the plasma processing apparatus 1 as described above, the etching process can be efficiently performed on the substrate 10. In addition, the plasma processing apparatus 1 is small and inexpensive.

<第2実施形態>
次に、本発明のプラズマ処理装置の第2実施形態について説明する。
図3は、本発明のプラズマ処理装置の第2実施形態を示す模式図(縦断面図)である。なお、以下の説明では、図3中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
以下、第2実施形態について説明するが、前記第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態にかかるプラズマ処理装置は、プラズマ供給手段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。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the plasma processing apparatus of the present invention will be described.
FIG. 3 is a schematic view (longitudinal sectional view) showing a second embodiment of the plasma processing apparatus of the present invention. In the following description, the upper side in FIG. 3 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
Hereinafter, although the second embodiment will be described, the description will focus on the differences from the first embodiment, and the description of the same matters will be omitted.
The plasma processing apparatus according to this embodiment is the same as that of the first embodiment except that the configuration of the plasma supply means is different.

図3に示すプラズマ供給手段4は、処理チャンバー2の上方に燃焼チャンバー40を備えている。この燃焼チャンバー40は、前述した処理チャンバー2と同様、火炎による高温に耐え得る材料で構成される。また、燃焼チャンバー40は、その内部に燃焼室401を備えている。この燃焼室401は、閉空間で構成されており、燃焼室401に供給されたガスが、外部に漏出しないようになっている。   The plasma supply means 4 shown in FIG. 3 includes a combustion chamber 40 above the processing chamber 2. The combustion chamber 40 is made of a material that can withstand a high temperature caused by a flame, like the processing chamber 2 described above. The combustion chamber 40 includes a combustion chamber 401 therein. The combustion chamber 401 is configured as a closed space, and the gas supplied to the combustion chamber 401 is prevented from leaking outside.

また、燃焼チャンバー40の側壁には、火炎ノズル43が設けられており、火炎Fが燃焼室401内に向けて放射されるようになっている。
すなわち、本実施形態では、配管44を介して供給された水素ガスと、配管45を介して供給された酸素ガスと、配管46を介して供給された処理ガスとを火炎ノズル43内で混合し、この混合ガスを燃焼させて火炎Fを発生させる。この火炎Fは、燃焼のエネルギーにより、火炎ノズル43から燃焼室401に向けて放射される。
Further, a flame nozzle 43 is provided on the side wall of the combustion chamber 40 so that the flame F is emitted toward the combustion chamber 401.
That is, in this embodiment, the hydrogen gas supplied through the pipe 44, the oxygen gas supplied through the pipe 45, and the processing gas supplied through the pipe 46 are mixed in the flame nozzle 43. Then, this mixed gas is burned to generate a flame F. The flame F is radiated from the flame nozzle 43 toward the combustion chamber 401 by the energy of combustion.

また、燃焼チャンバー40の側壁の外部には、外周面に沿って冷却管402が巻き付けられている。この冷却管402の両端は、配管404および配管405を介して、チラー403に接続されている。
さらに、配管404の途中には、配管404を開閉するバルブ406が設けられ、配管405の途中には、配管405を開閉するバルブ407が設けられている。
A cooling pipe 402 is wound around the outer peripheral surface of the combustion chamber 40 along the outer peripheral surface. Both ends of the cooling pipe 402 are connected to a chiller 403 via a pipe 404 and a pipe 405.
Further, a valve 406 for opening and closing the pipe 404 is provided in the middle of the pipe 404, and a valve 407 for opening and closing the pipe 405 is provided in the middle of the pipe 405.

冷却管402、配管404および配管405で構成される流路には、冷却剤(冷媒)が流通しており、チラー403により、この流路に冷却剤を循環させ、燃焼チャンバー40を冷却している。
また、本実施形態にかかるプラズマ供給手段4は、処理チャンバー2と燃焼チャンバー40との間に、反応ガス供給ノズル408を備えている。
この反応ガス供給ノズル408は、その一端が処理室21内に開口し、他端が燃焼室401内に開口しており、これにより、処理室21と燃焼室401とが互いに連通している。
A coolant (refrigerant) is circulated through the flow path constituted by the cooling pipe 402, the pipe 404 and the pipe 405, and the chiller 403 circulates the coolant in this flow path to cool the combustion chamber 40. Yes.
Further, the plasma supply unit 4 according to the present embodiment includes a reactive gas supply nozzle 408 between the processing chamber 2 and the combustion chamber 40.
One end of the reactive gas supply nozzle 408 opens into the processing chamber 21 and the other end opens into the combustion chamber 401, whereby the processing chamber 21 and the combustion chamber 401 communicate with each other.

このようなプラズマ供給手段4では、燃焼チャンバー40内の燃焼室401において、処理ガスと火炎Fとが接触し、処理ガスが熱分解してプラズマ化する。そして、プラズマやラジカルを含む反応ガスが、燃焼室401内に発生する。
この反応ガスは、反応ガス供給ノズル408を介して、処理室21内の基板10に向けて供給される。
In such a plasma supply means 4, in the combustion chamber 401 in the combustion chamber 40, the processing gas and the flame F come into contact with each other, and the processing gas is thermally decomposed into plasma. Then, a reactive gas containing plasma and radicals is generated in the combustion chamber 401.
This reaction gas is supplied toward the substrate 10 in the processing chamber 21 via the reaction gas supply nozzle 408.

基板10に反応ガスが接触すると、基板10の構成材料と反応ガス中のラジカルとが反応して、反応物が生成される。この反応物が、基板10から脱離することにより、基板10にエッチング加工が施される。
なお、前記第1実施形態では、プラズマの密度やラジカルの密度を調整するために設定する処理条件の1つとして、火炎ノズルと基板との距離が挙げられるが、本実施形態では、反応ガス供給ノズル408と基板10との距離を設定するようにすればよい。これにより、前記第1実施形態と同様に、エッチング加工の加工量を容易に調整することができ、かつ、より少ないタイムラグで加工量の調整を行うことができる。
また、前記第1実施形態では、火炎とともにプラズマやラジカルが基板10に供給されるようになっているが、本実施形態では、プラズマやラジカルを含む反応ガスが基板10に供給されるようになっている。
When the reactive gas comes into contact with the substrate 10, the constituent material of the substrate 10 reacts with the radicals in the reactive gas to generate a reactant. The reactant is desorbed from the substrate 10, whereby the substrate 10 is etched.
In the first embodiment, as one of the processing conditions set for adjusting the plasma density and the radical density, the distance between the flame nozzle and the substrate can be mentioned. In this embodiment, the reactive gas supply is performed. The distance between the nozzle 408 and the substrate 10 may be set. Thereby, like the said 1st Embodiment, the processing amount of an etching process can be adjusted easily, and a processing amount can be adjusted with a less time lag.
In the first embodiment, plasma and radicals are supplied to the substrate 10 together with the flame, but in this embodiment, a reactive gas containing plasma and radicals is supplied to the substrate 10. ing.

このような構成のプラズマ供給手段4では、前記第1実施形態と同様の作用・効果に加え、高温の火炎が基板10に直接接触しないという利点があるので、火炎によって基板10が変質・劣化するのを確実に防止するという効果が得られる。これにより、より耐熱性が低いために、前記第1実施形態にかかるプラズマ処理装置1には使用できない材料で構成された基板10に対しても、エッチング加工を施すことができる。
したがって、本実施形態にかかるプラズマ処理装置1は、ガラス材料で構成され、比較的耐熱性が低い基板10に対してエッチング加工を施す際に、その効果が特に有効に発揮される。
The plasma supply means 4 having such a configuration has the advantage that a high-temperature flame does not directly contact the substrate 10 in addition to the same operations and effects as those of the first embodiment, so that the substrate 10 is altered and deteriorated by the flame. The effect of reliably preventing this can be obtained. Accordingly, since the heat resistance is lower, the substrate 10 made of a material that cannot be used in the plasma processing apparatus 1 according to the first embodiment can be etched.
Therefore, the plasma processing apparatus 1 according to the present embodiment is particularly effective when the etching process is performed on the substrate 10 made of a glass material and having relatively low heat resistance.

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、これに限定されるものではなく、プラズマ処理装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成と置換することができ、または、任意の構成のものを付加することもできる。
また、前記各実施形態にかかるプラズマ処理方法は、任意の工程を追加することもできる。
As described above, the plasma processing apparatus and the plasma processing method of the present invention have been described based on the illustrated embodiment. However, the present invention is not limited to this, and each part constituting the plasma processing apparatus has the same function. Can be replaced with an arbitrary configuration that can exhibit the above, or an arbitrary configuration can be added.
In addition, the plasma processing method according to each of the embodiments can add an arbitrary step.

本発明のプラズマ処理装置の第1実施形態を示す模式図(縦断面図)である。It is a schematic diagram (longitudinal sectional view) showing a first embodiment of a plasma processing apparatus of the present invention. 火炎ノズル(火炎放射器)の他の構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other structural example of a flame nozzle (flame radiator). 本発明のプラズマ処理装置の第2実施形態を示す模式図(縦断面図)である。It is a schematic diagram (longitudinal sectional view) showing a second embodiment of the plasma processing apparatus of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1……プラズマ処理装置 10……基板 2……処理チャンバー 21……処理室 22……排気口 3……支持手段 31……ステージ 311……ヒータ 32……移動手段 4……プラズマ供給手段 40……燃焼チャンバー 401……燃焼室 402……冷却管 403……チラー 404、405……配管 406、407……バルブ 408……反応ガス供給ノズル 41……ガス発生装置 42……ガス貯留部 43……火炎ノズル 44、45、46……配管 47、48、49……バルブ 5……排気手段 51……排気ポンプ 52……配管 F……火炎   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Plasma processing apparatus 10 ... Substrate 2 ... Processing chamber 21 ... Processing chamber 22 ... Exhaust port 3 ... Support means 31 ... Stage 311 ... Heater 32 ... Moving means 4 ... Plasma supply means 40 ... Combustion chamber 401 ... Combustion chamber 402 ... Cooling pipe 403 ... Chillers 404 and 405 ... Piping 406 and 407 ... Valve 408 ... Reactive gas supply nozzle 41 ... Gas generator 42 ... Gas reservoir 43 ... Flame nozzle 44, 45, 46 ... Piping 47, 48, 49 ... Valve 5 ... Exhaust means 51 ... Exhaust pump 52 ... Piping F ... Flame

Claims (12)

ワークに向けてプラズマを供給するプラズマ供給手段を有し、
前記ワークに前記プラズマを接触させることにより反応物を生成し、前記反応物を前記ワークから脱離させることにより、前記ワークにエッチング加工を施すプラズマ処理装置であって、
前記プラズマ供給手段は、火炎中に処理ガスを導入することにより、前記処理ガスをプラズマ化して前記プラズマを得ることを特徴とするプラズマ処理装置。
Having plasma supply means for supplying plasma toward the workpiece;
A plasma processing apparatus that generates a reactant by bringing the plasma into contact with the workpiece, and etches the workpiece by detaching the reactant from the workpiece,
The plasma supply device is characterized in that the processing gas is introduced into a flame to convert the processing gas into plasma to obtain the plasma.
前記プラズマ供給手段は、前記プラズマを前記火炎とともに前記ワークに向けて放射するよう構成されている請求項1に記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plasma supply unit is configured to radiate the plasma together with the flame toward the workpiece. 前記火炎は、火炎放射器から放射されており、
該火炎放射器と前記ワークとの距離を設定することにより、前記エッチング加工の加工量を調整する請求項2に記載のプラズマ処理装置。
The flame is emitted from a flamethrower,
The plasma processing apparatus according to claim 2, wherein a processing amount of the etching process is adjusted by setting a distance between the flame radiator and the workpiece.
前記プラズマ供給手段は、前記ワークが位置する空間から隔離された燃焼室を備えており、
該燃焼室内において前記処理ガスと火炎とを接触させることにより前記プラズマを発生させ、該発生したプラズマを前記ワークに向けて供給するよう構成されている請求項1に記載のプラズマ処理装置。
The plasma supply means includes a combustion chamber isolated from a space where the workpiece is located,
The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plasma is generated by bringing the processing gas into contact with a flame in the combustion chamber, and the generated plasma is supplied toward the workpiece.
前記ワークは、ガラス材料で構成されている請求項4に記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 4, wherein the workpiece is made of a glass material. 前記火炎は、可燃性ガスと助燃性ガスとの混合ガスを燃焼させて発生させたものである請求項1ないし5のいずれかに記載のプラズマ処理装置。   6. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the flame is generated by burning a mixed gas of a combustible gas and an auxiliary combustible gas. 前記処理ガスと前記可燃性ガスとを混合して混合ガスを生成し、前記混合ガスと前記助燃性ガスとが合流する位置で、これらのガスを燃焼させる請求項6に記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 6, wherein the processing gas and the combustible gas are mixed to generate a mixed gas, and these gases are burned at a position where the mixed gas and the auxiliary combustible gas merge. 前記可燃性ガスは水素ガスを主成分とし、かつ前記助燃性ガスは酸素ガスを主成分とするものである請求項7に記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 7, wherein the combustible gas contains hydrogen gas as a main component, and the auxiliary combustible gas contains oxygen gas as a main component. 当該プラズマ処理装置は、水を電気分解して水素ガスと酸素ガスとを発生させ、発生したガスを前記プラズマ供給手段に導入するガス発生手段を有する請求項8に記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 8, further comprising a gas generation unit that electrolyzes water to generate hydrogen gas and oxygen gas, and introduces the generated gas into the plasma supply unit. 前記混合ガスの流量を設定することにより、前記エッチング加工の加工量を調整する請求項6ないし9のいずれかに記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 6, wherein a processing amount of the etching processing is adjusted by setting a flow rate of the mixed gas. 当該プラズマ処理装置は、前記ワークに向けて前記プラズマを供給する前に、あらかじめ前記ワークを加熱する加熱手段を備える請求項1ないし10のいずれかに記載のプラズマ処理装置。   The said plasma processing apparatus is a plasma processing apparatus in any one of Claim 1 thru | or 10 provided with the heating means which heats the said workpiece | work beforehand before supplying the said plasma toward the said workpiece | work. ワークにエッチング加工を施すプラズマ処理方法であって、
処理ガスと火炎とを接触させることにより、前記処理ガスをプラズマ化する第1の工程と、
前記ワークに前記プラズマを接触させることにより反応物を生成し、前記反応物を前記ワークから脱離させる第2の工程とを有することを特徴とするプラズマ処理方法。
A plasma processing method for etching a workpiece,
A first step of bringing the processing gas into plasma by bringing the processing gas into contact with a flame;
And a second step of generating a reactant by bringing the plasma into contact with the workpiece and desorbing the reactant from the workpiece.
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