JP2008135296A - Plasma treatment device, and method of surface treatment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プラズマ処理装置および表面処理方法に関するものである。 The present invention relates to a plasma processing apparatus and a surface treatment method.
材料の表面を加工する際、電圧もしくは高周波を印加した電極に反応ガスを供給し、反応ガスに基づくラジカルを発生させ、該ラジカルとワークとのラジカル反応によって生成された生成物質を除去することで加工を行う方法が用いられている。
このような加工を行う装置としては、例えば、プラズマを含むガスの噴出口に金属メッシュを備えたプラズマ装置が知られている(例えば、特許文献1)。
When processing the surface of a material, a reactive gas is supplied to an electrode to which a voltage or a high frequency is applied, a radical based on the reactive gas is generated, and a product generated by a radical reaction between the radical and the workpiece is removed. A method of processing is used.
As an apparatus for performing such processing, for example, a plasma apparatus provided with a metal mesh at a gas outlet containing plasma is known (for example, Patent Document 1).
また、電圧印加電極と接地電極間で発生したプラズマを基材に導いて処理を行う装置において、電圧印加電極と基材との間に絶縁スペーサーを備えたプラズマ装置が知られている(例えば、特許文献2)。
しかしながら、これらのプラズマ処理装置は、プラズマ中のイオンや電子を捕獲するものの、プラズマによって発生した異物を十分に捕獲できない。その結果、異物を含むガスがワークに噴出されることにより、ワークが汚染するという問題がある。
In addition, in an apparatus for performing processing by guiding plasma generated between a voltage application electrode and a ground electrode to a base material, a plasma apparatus having an insulating spacer between the voltage application electrode and the base material is known (for example, Patent Document 2).
However, although these plasma processing apparatuses capture ions and electrons in the plasma, they cannot sufficiently capture foreign matter generated by the plasma. As a result, there is a problem that the work is contaminated by the gas containing foreign matter being ejected onto the work.
一方、プラズマ中に含まれる荷電性粒子を捕獲し、除去するように、磁場ダクトと電場フィルタを備えたプラズマ処理装置が知られている(例えば、特許文献3)。
また、多相交流電圧による電位分布が形成する進行波電界を用いてプラズマ中に含まれるダストを搬送し、除去するプラズマ処理装置が知られている(例えば、特許文献4)。
しかしながら、これらのプラズマ処理装置では、異物の捕獲、除去のために、別途電源や電極が必要となる。そのため、装置構成の複雑化、装置取扱いの煩雑化、処理設備の高額化という問題が生じている。
On the other hand, a plasma processing apparatus provided with a magnetic duct and an electric field filter so as to capture and remove charged particles contained in plasma is known (for example, Patent Document 3).
There is also known a plasma processing apparatus that transports and removes dust contained in plasma using a traveling wave electric field formed by a potential distribution by a multiphase AC voltage (for example, Patent Document 4).
However, these plasma processing apparatuses require a separate power supply and electrodes for capturing and removing foreign substances. For this reason, there are problems that the apparatus configuration is complicated, the apparatus handling is complicated, and the processing equipment is expensive.
本発明の目的は、プラズマにより発生した異物を捕捉するとともに、アーク放電を防止するプラズマ処理装置およびそのプラズマ処理装置を用いてワークの被処理面を処理する表面処理方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus that captures foreign matter generated by plasma and prevents arc discharge, and a surface processing method for processing a surface to be processed of a workpiece using the plasma processing apparatus.
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、ワークに対して相対的に移動可能な互いに対向する1対の電極と、
前記1対の電極間に電圧を印加する電源を備えた電源回路と、
前記1対の電極間に前記プラズマ生成のための処理ガスを供給するガス供給手段と、
前記ワークの被処理面に向けて前記プラズマを噴出するプラズマ噴出部とを備え、
前記1対の電極間に、前記処理ガスを供給しつつ、前記電圧を印加することにより、前記処理ガスを活性化してプラズマを生成させ、該プラズマにより前記ワークの前記被処理面が処理されるよう構成されているプラズマ処理装置であって、
前記プラズマ噴出部またはその近傍に、前記プラズマの生成により発生した異物を捕捉する多孔質の絶縁性材料で構成された異物捕捉部を有することを特徴とする。
これにより、プラズマにより発生した異物を捕捉できるので、異物によるワークの汚染を防止することができる。また、異物捕捉部に絶縁性材料を用いているので、アーク放電によるワークの損傷を防止することができる。
Such an object is achieved by the present invention described below.
The plasma processing apparatus of the present invention includes a pair of electrodes facing each other and movable relative to a workpiece,
A power supply circuit comprising a power supply for applying a voltage between the pair of electrodes;
Gas supply means for supplying a processing gas for generating the plasma between the pair of electrodes;
A plasma ejection part that ejects the plasma toward the surface to be processed of the workpiece,
By applying the voltage while supplying the processing gas between the pair of electrodes, the processing gas is activated to generate plasma, and the surface to be processed of the workpiece is processed by the plasma. A plasma processing apparatus configured as follows:
A foreign matter trapping portion made of a porous insulating material that traps the foreign matter generated by the generation of the plasma is provided at or near the plasma ejection portion.
Thereby, since the foreign material generated by the plasma can be captured, contamination of the workpiece by the foreign material can be prevented. Moreover, since the insulating material is used for the foreign matter capturing part, it is possible to prevent the workpiece from being damaged by the arc discharge.
本発明のプラズマ処理装置では、前記1対の電極は、ワークに対して直交する方向に沿って配置されていることが好ましい。
これにより、処理ガスがワークの被処理面に対して均一に噴出されるので、均一なプラズマ処理を施すことができる。
本発明のプラズマ処理装置では、前記異物捕捉部は、前記絶縁性材料が2層以上の絶縁性材料層として積層された積層体で構成されていることが好ましい。
これにより、各絶縁性材料層で物理的、化学的性質を変えることができるので、各絶縁性材料層で物理的、化学的性質の異なる異物を捕捉することができる。
In the plasma processing apparatus of the present invention, the pair of electrodes are preferably arranged along a direction orthogonal to the workpiece.
As a result, the processing gas is uniformly ejected to the surface to be processed of the workpiece, so that uniform plasma processing can be performed.
In the plasma processing apparatus of this invention, it is preferable that the said foreign material capture | acquisition part is comprised with the laminated body by which the said insulating material was laminated | stacked as two or more insulating material layers.
Thereby, since physical and chemical properties can be changed in each insulating material layer, foreign substances having different physical and chemical properties can be captured in each insulating material layer.
本発明のプラズマ処理装置では、前記異物捕捉部は、前記絶縁性材料が前記各絶縁性材料層において種類の異なる材料で構成されるものであることが好ましい。
これにより、物理的、化学的性質の異なる材料を各絶縁性材料層に使用できるので、各絶縁性材料層で物理的、化学的性質の異なる異物を効率的に捕捉することができる。
本発明のプラズマ処理装置では、前記絶縁性材料は、セラミックスで構成されるものであることが好ましい。
これにより、より確実にアーク放電を防止でき、ワークの損傷を防止することができる。
In the plasma processing apparatus of the present invention, it is preferable that the foreign substance capturing unit is configured such that the insulating material is made of different types of materials in each of the insulating material layers.
As a result, materials having different physical and chemical properties can be used for each insulating material layer, so that foreign materials having different physical and chemical properties can be efficiently captured by each insulating material layer.
In the plasma processing apparatus of this invention, it is preferable that the said insulating material is comprised with ceramics.
Thereby, arc discharge can be prevented more reliably and damage to the workpiece can be prevented.
本発明のプラズマ処理装置では、前記異物捕捉部は、前記多孔質の孔径が前記各絶縁性材料層で異なるものであることが好ましい。
これにより、各絶縁性材料層で粒径の大きさが異なる異物を捕捉することができるので、効率的に異物を捕捉でき、異物を含まない処理ガスを確実に噴出することができる。
本発明のプラズマ処理装置では、前記異物捕捉部は、2層以上の前記絶縁性材料層のうち、1つの前記絶縁性材料層と、それより前記1対の電極側に位置する1つの前記絶縁性材料層とで、前者の孔径が、後者の孔径よりも小さくなっている少なくとも1組の前記絶縁性材料層を含むものであることが好ましい。
これにより、粒径の大きい異物から順に絶縁性材料層に捕捉されるので、異物を効率よく捕捉することができ、処理ガスが絶縁性材料層を効率よく通過する。
In the plasma processing apparatus of the present invention, it is preferable that the foreign matter trapping portion has a different pore diameter in each insulating material layer.
As a result, foreign substances having different particle sizes can be captured in each insulating material layer, so that foreign substances can be efficiently captured, and a processing gas containing no foreign substances can be reliably ejected.
In the plasma processing apparatus of the present invention, the foreign matter capturing part includes one insulating material layer among the two or more insulating material layers, and one insulating material positioned on the pair of electrodes. The insulating material layer preferably includes at least one set of the insulating material layers in which the former pore diameter is smaller than the latter pore diameter.
Thereby, since the foreign material having a large particle diameter is sequentially captured by the insulating material layer, the foreign material can be efficiently captured, and the processing gas efficiently passes through the insulating material layer.
本発明のプラズマ処理装置では、前記異物捕捉部は、2層以上の前記絶縁性材料層のうち、1つの前記絶縁性材料層と、それより前記1対の電極側に位置する1つの前記絶縁性材料層とで、前者の空孔率が、後者の空孔率よりも小さくなっている少なくとも1組の前記絶縁性材料層を含むものであることが好ましい。
これにより、粒径の大きい異物から順に絶縁性材料層に捕捉されるので、異物を効率よく捕捉することができ、処理ガスが絶縁性材料層を効率よく通過する。
In the plasma processing apparatus of the present invention, the foreign matter capturing part includes one insulating material layer among the two or more insulating material layers, and one insulating material positioned on the pair of electrodes. The insulating material layer preferably includes at least one set of the insulating material layers in which the former porosity is smaller than the latter porosity.
Thereby, since the foreign material having a large particle diameter is sequentially captured by the insulating material layer, the foreign material can be efficiently captured, and the processing gas efficiently passes through the insulating material layer.
本発明のプラズマ処理装置では、前記多孔質は、その孔径が200μm以下であることが好ましい。
これにより、異物が確実に捕捉され、処理ガスが確実に通過するので、ワークの被処理面の汚染を防止したプラズマ処理を施すことができる。
本発明のプラズマ処理装置では、前記多孔質は、その空孔率が30〜85%であることが好ましい。
これにより、各絶縁性材料層に過不足なく孔が存在するので、異物の除去率が向上し、処理ガスの通過率も向上する。
本発明のプラズマ処理装置では、前記1対の電極は、それぞれ少なくとも一方の電極と対向する面側が誘電体部で覆われていることが好ましい。
これにより、第1の電極と第2の電極との間において、電極である金属等が露出しないため、アーク放電を防止し、電界を均一に発生させることができる。
In the plasma processing apparatus of the present invention, the porous material preferably has a pore diameter of 200 μm or less.
As a result, foreign matter is reliably captured and the processing gas passes through reliably, so that plasma processing can be performed while preventing contamination of the workpiece surface.
In the plasma processing apparatus of the present invention, the porous material preferably has a porosity of 30 to 85%.
Thereby, since the holes exist in each insulating material layer without excess or deficiency, the removal rate of foreign matters is improved, and the passing rate of the processing gas is also improved.
In the plasma processing apparatus of the present invention, it is preferable that each of the pair of electrodes is covered with a dielectric portion on a surface side facing at least one of the electrodes.
Thereby, since the metal etc. which are electrodes are not exposed between the 1st electrode and the 2nd electrode, arc discharge can be prevented and an electric field can be generated uniformly.
本発明の表面処理方法は、互いに対向する1対の電極と、
前記1対の電極間に電圧を印加する電源を備えた電源回路と、
前記1対の電極間に前記プラズマ生成のための処理ガスを供給するガス供給手段と、
前記ワークの表面に向けて前記プラズマを噴出するプラズマ噴出部と、
前記プラズマ噴出部またはその近傍に、前記プラズマの生成により発生した異物を捕捉する多孔質の絶縁性材料で構成された異物捕捉部とを備えるプラズマ処理装置により、
前記1対の電極間に、前記処理ガスを供給しつつ、前記電圧を印加することにより、前記処理ガスを活性化してプラズマを生成させ、該プラズマにより前記ワークの前記被処理面を処理する表面処理方法であって、
前記プラズマの生成により発生した異物を前記異物捕捉部で捕捉し、前記異物捕捉部を通過した後の前記プラズマにより前記ワークの前記被処理面を処理することを特徴とする。
これにより、異物を含まない処理ガスがワークの被処理面に噴出されるので、異物による汚染がない表面処理をすることができる。
本発明の表面処理方法では、前記ワークと前記プラズマ処理装置とを相対的に移動しつつ前記ワークの前記被処理面を処理することが好ましい。
これにより、ワークの被処理面の全面に容易にプラズマ処理を施すことができる。
The surface treatment method of the present invention includes a pair of electrodes facing each other,
A power supply circuit comprising a power supply for applying a voltage between the pair of electrodes;
Gas supply means for supplying a processing gas for generating the plasma between the pair of electrodes;
A plasma ejection part for ejecting the plasma toward the surface of the workpiece;
A plasma processing apparatus comprising a foreign matter trapping portion made of a porous insulating material that traps foreign matter generated by the generation of the plasma at or near the plasma ejection portion,
A surface that activates the processing gas to generate plasma by supplying the processing gas while supplying the processing gas between the pair of electrodes, and processes the surface to be processed of the workpiece by the plasma A processing method,
The foreign matter generated by the generation of the plasma is captured by the foreign matter capturing unit, and the surface to be processed of the workpiece is processed by the plasma after passing through the foreign matter capturing unit.
Thereby, since the process gas which does not contain a foreign material is ejected to the to-be-processed surface of a workpiece | work, the surface treatment without the contamination by a foreign material can be performed.
In the surface treatment method of the present invention, it is preferable to treat the surface to be treated of the workpiece while relatively moving the workpiece and the plasma processing apparatus.
Thereby, the plasma processing can be easily performed on the entire surface to be processed of the workpiece.
以下、本発明のプラズマ処理装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
(1)プラズマ処理装置
図1は、本発明のプラズマ処理装置の第1実施形態の概略構成を示す縦断面図を示す縦断面図である。
Hereinafter, a plasma processing apparatus of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
(1) Plasma Processing Apparatus FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a first embodiment of a plasma processing apparatus of the present invention.
なお、以下の説明では、図1中の上側を「上」、下側を「下」という。
このプラズマ処理装置1は、ワーク10に対して相対的に移動可能な互いに対向する1対の電極(第1の電極2および第2の電極3)と、ガスの流路を画成する誘電体部4と、ワーク10の被処理面101に向けてプラズマを噴出するプラズマ噴出部5と、処理ガスを1対の電極間に導入する処理ガス導入口6と、1対の電極間に電圧を印加する電源72を備えた電源回路7と、プラズマ生成のための処理ガスを供給するガス供給手段8と、プラズマの生成により発生した異物40を捕捉する異物捕捉部9とを備えている。
このプラズマ処理装置1は、第1の電極2および第2の電極3間に電圧を印加することにより、処理ガスを活性化してプラズマを生成させ、該プラズマによりワーク10の被処理面101を処理する装置である。
In the following description, the upper side in FIG. 1 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
The plasma processing apparatus 1 includes a pair of opposing electrodes (a first electrode 2 and a second electrode 3) that are movable relative to a
The plasma processing apparatus 1 activates a processing gas by applying a voltage between the first electrode 2 and the second electrode 3 to generate plasma, and the surface to be processed 101 of the
以下、プラズマ処理装置1の各部の構成について説明する。
第1の電極2は、ワークに対して直交する方向に沿って配置され、第2の電極3と対向配置されている。そして、第1の電極2は、電圧を印加するための電極であるため、電気的接続をとるために導線71を介して電源72に接続されている。
第1の電極2の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、銅、アルミニウム、鉄、銀等の金属単体、ステンレス鋼、真鍮、アルミニウム合金等の各種合金、金属間化合物、各種炭素材料等が挙げられる。
なお、第1の電極2の形状は、例えば平板状、円筒状など、特に限定されない。
Hereinafter, the configuration of each part of the plasma processing apparatus 1 will be described.
The first electrode 2 is disposed along a direction orthogonal to the workpiece, and is disposed opposite to the second electrode 3. And since the 1st electrode 2 is an electrode for applying a voltage, it is connected to the
Although it does not specifically limit as a constituent material of the 1st electrode 2, For example, simple metals, such as copper, aluminum, iron, and silver, various alloys, such as stainless steel, brass, and aluminum alloy, intermetallic compounds, various carbon materials, etc. Is mentioned.
In addition, the shape of the 1st electrode 2 is not specifically limited, for example, flat shape, cylindrical shape, etc.
第2の電極3は、接地電極としての機能を有する電極であり、導線71を介して直接接地されている。
第2の電極3の形状、構成材料は、第1の電極2と同様に、特に限定されない。
これらの第1の電極2および第2の電極3には、それぞれ第1の電極2と第2の電極3とが対向する面に、誘電体材料で構成された誘電体部4が形成されている。そして、誘電体部4は、ガスの流路を画成する1対の側壁としての機能を有する。
The second electrode 3 is an electrode having a function as a ground electrode, and is directly grounded via a
The shape and constituent material of the second electrode 3 are not particularly limited, as with the first electrode 2.
Each of the first electrode 2 and the second electrode 3 is formed with a dielectric portion 4 made of a dielectric material on the surface where the first electrode 2 and the second electrode 3 face each other. Yes. And the dielectric material part 4 has a function as a pair of side wall which defines the flow path of gas.
このように、第1の電極2と第2の電極3との対向面にそれぞれ誘電体部4が形成されていることにより、第1の電極2と第2の電極3との間において、電極である金属等が露出しないため、電極間に電界を均一に発生させることができる。また、インピーダンスの増大を防止することができ、比較的低電圧で所望の放電を生じさせ、プラズマを確実に発生させることができる。さらに、電圧印加時における絶縁破壊を防止して、アーク放電が生じるのを好適に防止し、グローライクな安定した放電を得ることもできる。 As described above, the dielectric portions 4 are formed on the opposing surfaces of the first electrode 2 and the second electrode 3, so that the electrode is interposed between the first electrode 2 and the second electrode 3. Therefore, the electric field can be generated uniformly between the electrodes. Further, an increase in impedance can be prevented, a desired discharge can be generated at a relatively low voltage, and plasma can be generated reliably. Furthermore, it is possible to prevent dielectric breakdown during voltage application, suitably prevent arc discharge from occurring, and obtain glow-like stable discharge.
該誘電体部4は、そのワーク10と直交する方向(図1中の上下方向)の長さが、第1の電極2および第2の電極3のそれぞれのワーク10と直交する方向の長さよりも長く、ワーク10と直交する方向に延在して形成されている。このように、誘電体部4がワーク10と直交する方向に延在して形成されているので、誘電体部4間の空間に導入された処理ガスの乱れを防止して、処理ガスの流れを円滑に制御することができる。また、発生したプラズマをプラズマ噴出部5に効率よく供給することができる。
The dielectric portion 4 has a length in a direction perpendicular to the workpiece 10 (vertical direction in FIG. 1) from the length of each of the first electrode 2 and the second electrode 3 in the direction perpendicular to the
誘電体部4の上端部には、ガス供給手段8から供給される処理ガスを第1の電極2と第2の電極3との間(以下、「プラズマ発生領域30」という。)に導入する処理ガス導入口6が設けられている。そして、誘電体部4の下端部には、プラズマ噴出部5が開口して、ワークに望むように設けられている。
なお、プラズマ噴出部5に形成されている異物捕捉部9は、後に詳細に説明する。
A processing gas supplied from the gas supply unit 8 is introduced between the first electrode 2 and the second electrode 3 (hereinafter referred to as “
In addition, the foreign material capture | acquisition part 9 currently formed in the
誘電体部4の形状は、例えば、平板状、円筒状などが挙げられるが、平板状であることが好ましい。これにより、第1の電極2と第2の電極3との対面する面が実質的に平坦に形成されるので、処理ガスの流れを確実に制御することができる。
このような誘電体部4の構成材料としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート等の各種プラスチック、石英ガラス等の各種ガラス、無機酸化物等が挙げられる。前記無機酸化物としては、例えば、Al2O3(アルミナ)、SiO2、ZrO2、TiO2、ZnO等の金属酸化物、窒化シリコン、窒化アルミニウムなどの窒化物、炭化ケイ素などの炭化物、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸ジルコニウムなどのリン酸塩、BaTiO3(チタン酸バリウム)等の複合酸化物等の誘電体材料等が挙げられる。これらのうち、金属酸化物が好ましく、アルミナがより好ましい。このような材料を用いることにより、電界におけるアーク放電の発生をより確実に防止することができる。
Examples of the shape of the dielectric portion 4 include a flat plate shape and a cylindrical shape, and a flat plate shape is preferable. Thereby, since the facing surfaces of the first electrode 2 and the second electrode 3 are formed substantially flat, the flow of the processing gas can be reliably controlled.
Examples of the constituent material of the dielectric portion 4 include various plastics such as polytetrafluoroethylene and polyethylene terephthalate, various glasses such as quartz glass, and inorganic oxides. Examples of the inorganic oxide include metal oxides such as Al 2 O 3 (alumina), SiO 2 , ZrO 2 , TiO 2 and ZnO, nitrides such as silicon nitride and aluminum nitride, carbides such as silicon carbide, phosphorus Examples thereof include dielectric materials such as phosphates such as sodium phosphate, potassium phosphate and zirconium phosphate, and complex oxides such as BaTiO 3 (barium titanate). Of these, metal oxides are preferred, and alumina is more preferred. By using such a material, the occurrence of arc discharge in an electric field can be prevented more reliably.
なお、誘電体部4は、第1の電極2と第2の電極3との対向面を覆っていれば、その第1の電極2と第2の電極3のそれぞれの外周面を覆っていなくてもよい。これにより、プラズマ発生領域30に金属などの電極材料が露出しないため、少ない量の誘電体材料で、電界の集中によるワーク10の破損などを効率的に防止することができる。
第1の電極2および第2の電極3は、ワーク10から所定距離(図1中、h1で示す長さ)だけ離れた位置に配置される。かかる距離h1は、電源回路7の出力や、ワーク10に施すプラズマ処理の種類等を考慮して適宜設定される。常圧でプラズマ処理する場合、インピーダンス、ガス流量、プラズマにより発生したラジカルの寿命等より500mm以下であるのがより好ましい。距離h1がこのような範囲であることにより、プラズマ発生領域30からワーク10までの距離が最適な距離となるので、発生したプラズマ力が低下することなく、プラズマが被処理面101に到達することができる。
In addition, as long as the dielectric part 4 has covered the opposing surface of the 1st electrode 2 and the 2nd electrode 3, it has not covered each outer peripheral surface of the 1st electrode 2 and the 2nd electrode 3 May be. Thereby, since electrode materials, such as a metal, are not exposed to the plasma generation area |
The first electrode 2 and the second electrode 3 are arranged at a position away from the
また、異物捕捉部9は、ワーク10から所定距離(図1中、h2で示す長さ)だけ離れた位置に配置される。かかる距離h2は、電源回路7の出力や、ワーク10に施すプラズマ処理の種類等を考慮して適宜設定される。常圧でプラズマ処理する場合、インピーダンス、ガス流量、プラズマにより発生したラジカルの寿命、ガス圧力等より100mm以下であるのがより好ましい。これにより、異物捕捉部9からワーク10までの距離が最適な距離となるので、所望のプラズマ処理を確実に施すことができる。
Also, foreign body capturing portion 9 (in FIG. 1, the length indicated by h 2) a predetermined distance from the
電源回路7は、第1の電極2と第2の電極3との間に電圧を印加する高周波電源72と、高周波電源72と第1の電極2とを導通する導線71と、第2の電極3を設置する導線71とを備えている。そして、図示されていないが、供給する電力に対する整合回路(インピーダンスマッチング回路)や、高周波電源72の周波数を変える周波数調整手段(回路)や、高周波電源72の印加電圧の最大値(振幅)を変える電圧調整手段(回路)などが必要に応じて設置されている。これにより、ワーク10に対するプラズマ処理の処理条件を適宜調整することができる。
The
第1の電極2に、導線71を介して、高周波電源72が接続されており、これにより、電源回路7が構成されている。この電源回路7は、その一部、すなわち、第2の電極3側の導線71がアース(接地)されている。
ワーク10にプラズマ処理を施すときは、高周波電源72が作動して第1の電極2と第2の電極3との間に電圧が印加される。このとき、その第1の電極2と第2の電極3との間には、電界が発生し、ガスが供給されると、放電が生じて、プラズマが発生する。
A high-
When plasma processing is performed on the
また、高周波電源72の周波数は、特に限定されないが、1KHz〜70MHzであるのが好ましく、10〜40MHzであるのがより好ましい。
ガス供給手段8は、プラズマ生成のための処理ガスをプラズマ発生領域30に供給する。このガス供給手段8は、所定のガスを充填し供給するガスボンベ(ガス供給源)81と、ガスボンベ81から供給されるガスの流量を調整するマスフローコントローラ(流量調整手段)82と、マスフローコントローラ82より下流端側で、処理ガス管84内の流路を開閉するバルブ(流路開閉手段)83と、処理ガス導入口6に接続された処理ガス管84とを有している。
The frequency of the high
The gas supply unit 8 supplies a processing gas for generating plasma to the
このようなガス供給手段8は、ガスボンベ81から所定のガスを送り出し、マスフローコントローラ82で流量を調節する。そして、処理ガス管84を通って、処理ガス導入口6から、誘電体部4間(プラズマ発生領域30)に処理ガスを導入(供給)する。
このようなプラズマ処理に用いるガス(処理ガス)には、処理目的により種々のガスを用いることができる。
Such a gas supply means 8 sends out a predetermined gas from a
Various gases can be used as the gas (processing gas) used for such plasma processing depending on the processing purpose.
(a)ワーク10の被処理面101をエッチングまたはダイシングすることを目的とする場合、例えば、CF4、C2F6、C3F6、C4F8、CClF3、SF6等のフッ素原子含有化合物ガスやCl2、BCl3、CCl4等の塩素原子含有化合物ガスなどの各種ハロゲン系ガスが用いられる。
(b)ワーク10の被処理面101を加熱することを目的とする場合、例えば、N2、O2等が用いられる。
(A) For the purpose of etching or dicing the surface to be processed 101 of the
(B) For the purpose of heating the surface to be processed 101 of the
(c)ワーク10の被処理面101を撥水(撥液)化することを目的とする場合、例えば、前記フッ素原子含有化合物ガスが用いられる。
(d)ワーク10の被処理面101を親水(親液)化することを目的とする場合、例えば、O3、H2O、空気等の酸素原子含有化合物、N2、NH3等の窒素原子含有化合物、SO2、SO3等の硫黄原子含有化合物が用いられる。これにより、ワーク10の被処理面101にカルボニル基、水酸基、アミノ基等の親水性官能基を形成させて表面エネルギーを高くし、親水性表面を得ることができる。また、アクリル酸、メタクリル酸等の親水基を有する重合性モノマーを用いて親水性重合膜を堆積(形成)することもできる。
(C) For the purpose of making the treated
(D) For the purpose of making the treated
(e)ワーク10の被処理面101に電気的、光学的機能を付加することを目的とする場合、SiO2、TiO2、SnO2等の金属酸化物薄膜をワーク10の被処理面101に形成するために、Si、Ti、Sn等の金属の金属−水素化合物、金属−ハロゲン化合物、金属アルコキシド(有機金属化合物)等が用いられる。
(f)レジスト処理や有機物汚染の除去を目的とする場合は、例えば酸素系ガスが用いられる。
(E) When it is intended to add an electrical or optical function to the surface to be processed 101 of the
(F) For the purpose of resist treatment or removal of organic contamination, for example, oxygen-based gas is used.
このような処理ガスは、一般に、上記処理ガスとキャリアガスとからなる混合ガス(以下、単に「ガス」とも言う)が用いられる。なお、「キャリアガス」とは、放電開始と放電維持のために導入するガスのことを言う。
この場合、ガスボンベ81内に、混合ガス(処理ガス+キャリアガス)を充填して用いてもよいし、処理ガスとキャリアガスとがそれぞれ別のガスボンベに充填され、処理ガス管84の途中でこれらが所定の混合比で混合されるような構成であってもよい。
As such a processing gas, a mixed gas composed of the processing gas and the carrier gas (hereinafter also simply referred to as “gas”) is generally used. The “carrier gas” refers to a gas introduced for starting discharge and maintaining discharge.
In this case, the
キャリアガスとしては、He、Ne、Ar、Xe等の希ガスを用いることができる。これらは、単独でも2種以上を混合した形態でも用いることができる。
混合ガス中における処理ガスの占める割合(混合比)は、処理の目的によっても若干異なり、特に限定されないが、例えば、混合ガス中の処理ガスの割合が1〜10%であるのが好ましく、5〜10%であるのがより好ましい。これにより、効率的に放電が開始され、処理ガスにより、所望のプラズマ処理をすることができる。
供給するガスの流量は、ガスの種類、処理の目的、処理の程度等に応じて適宜決定される。通常は、30SCCM〜50SLM程度であるのが好ましい。これにより、効率的にプラズマ発生領域30でプラズマが発生するため、微細な加工をすることができる。
As the carrier gas, a rare gas such as He, Ne, Ar, or Xe can be used. These can be used alone or in a mixed form of two or more.
The ratio (mixing ratio) of the processing gas in the mixed gas is slightly different depending on the purpose of the processing and is not particularly limited. For example, the ratio of the processing gas in the mixed gas is preferably 1 to 10%. More preferably, it is 10%. Thereby, discharge is efficiently started, and a desired plasma treatment can be performed with the treatment gas.
The flow rate of the gas to be supplied is appropriately determined according to the type of gas, the purpose of processing, the degree of processing, and the like. Usually, it is preferably about 30 SCCM to 50 SLM. Thereby, since plasma is efficiently generated in the
さて、プラズマ発生領域30で発生したプラズマは、プラズマ発生領域30に存在する誘電体部4に接触して、誘電体部4を構成する材料由来の異物(パーティクル)40を生成する。そして、該異物40は、処理ガスとともにプラズマ噴出部5まで流れ、プラズマ噴出部5から処理ガスとともにワーク10の被処理面101に向けて噴出される。異物40が被処理面101に到達すると、異物40は被処理面101に付着する。その結果、ワーク10の被処理面101が異物40によって汚染される。
そのため、プラズマが発生した後、プラズマがワーク10の被処理面101に到達するまでに異物40を捕捉するための異物捕捉部9を設けておくことが好ましい。
The plasma generated in the
For this reason, it is preferable to provide a foreign matter catching section 9 for catching the
以下、異物捕捉部9について詳細に説明する。
本実施形態のプラズマ処理装置1では、誘電体部4の下端部、すなわち、プラズマ噴出部5(またはその近傍)に、プラズマ噴出部5を覆うようにワーク10と対向して異物捕捉部9が設けられている。
異物捕捉部9がプラズマ噴出部5に設けられていることより、処理ガスが異物捕捉部9を必ず通過するので、異物捕捉部9が異物40を捕捉し、ワーク10の被処理面101の汚染を防止することができる。
Hereinafter, the foreign material capturing unit 9 will be described in detail.
In the plasma processing apparatus 1 of the present embodiment, the foreign substance capturing unit 9 is opposed to the
Since the foreign matter catching part 9 is provided in the
異物捕捉部9は、プラズマにより発生した異物40を捕捉する機能を有する多孔質の絶縁性材料(誘電体)層91と、該絶縁性材料層91をプラズマ処理装置1に支持する支持部材95と、網状部材96とを有している。
絶縁性材料層91を構成する絶縁性材料としては、例えば、石英ガラス等の各種ガラス、Al2O3(アルミナ)、SiO2、ZrO2、TiO2、ZnO等の金属酸化物、窒化シリコン、窒化アルミニウムなどの金属窒化物、炭化ケイ素などの金属炭化物、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸ジルコニウムなどのリン酸塩ならびにBaTiO3(チタン酸バリウム)等の複合酸化物などのセラミックス、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート等の耐熱性を有する樹脂材料などが挙げられる。
The foreign matter capturing unit 9 includes a porous insulating material (dielectric)
Examples of the insulating material constituting the insulating
異物捕捉部9に金属等の導電性材料で構成される導電性材料層を用いた場合、導電性材料層でアーク放電が生じ、そのアーク放電によってワーク10の被処理面101が損傷するか、または過剰な処理がなされるおそれがある。
また、前記導電性材料層のアーク放電により導電性材料由来の異物が前記導電性材料層の下面側に発生するおそれがある。そして、その異物が処理ガスとともにワーク10の被処理面101に到達、付着し、被処理面101が汚染される可能性がある。
When a conductive material layer made of a conductive material such as a metal is used for the foreign matter capturing part 9, arc discharge occurs in the conductive material layer, and the
Moreover, there is a possibility that foreign matters derived from the conductive material may be generated on the lower surface side of the conductive material layer due to arc discharge of the conductive material layer. Then, the foreign matter may reach and adhere to the
さらに、導電性材料層のアーク放電により導電性材料が酸化され、放電状態が変化するおそれもある。そのため、放電状態の変化により被処理面101が均一にプラズマ処理されないおそれがある。
しかしながら、本発明では、異物捕捉部9に絶縁性材料で構成される絶縁性材料層91を用いることにより、導電性材料層を用いた場合の前記問題は生じず、ワーク10の被処理面101を良好に、かつ、均一に処理することができる。
Furthermore, the conductive material is oxidized by arc discharge of the conductive material layer, and the discharge state may change. Therefore, there is a possibility that the
However, in the present invention, the use of the insulating
絶縁性材料層91を構成する絶縁性材料は、前述したものが挙げられるが、特に、金属酸化物を用いることが好ましく、アルミナを用いることがより好ましい。金属酸化物、特にアルミナを用いることにより、誘電率が特に高いので、電界におけるアーク放電の発生をより確実に防止することができる。
多孔質の絶縁性材料層91には多数の孔が形成され、該孔は連続孔を形成している。
Examples of the insulating material constituting the insulating
A number of holes are formed in the porous insulating
そして、その孔の空孔率は、30〜85%であることが好ましく、45〜70%であることがより好ましい。
空孔率が小さすぎると、異物40が捕捉される率(異物40の除去率)は向上するが、処理ガスの絶縁性材料層91の透過性が低下するので、誘電体部4間(処理ガス流路)に供給する処理ガスの圧力を高くしなければ、被処理面101への十分なプラズマ量が供給できなくなる。
And the porosity of the hole is preferably 30 to 85%, more preferably 45 to 70%.
If the porosity is too small, the rate at which the
一方、空孔率が大きすぎると、処理ガスの透過性は向上するが、異物40の除去率は低下するおそれがある。
なお、空孔率の測定は、アルキメデス法や、X線反射率測定法などにより行うことができる。
また、孔径(平均)は、特に限定されないが、異物40の平均粒径を考慮して設定される。例えば、200μm以下であることが好ましく、20μm以下であることがより好ましい。
孔径が小さすぎると、異物40の除去率は向上するが、処理ガスの絶縁性材料層91の透過性が低下するので、誘電体部4間(処理ガス流路)に供給する処理ガスの圧力を高くしなければ、被処理面101への十分なプラズマ量が供給できなくなる。
On the other hand, if the porosity is too large, the permeability of the processing gas is improved, but the removal rate of the
The porosity can be measured by the Archimedes method, the X-ray reflectivity measurement method, or the like.
Further, the hole diameter (average) is not particularly limited, but is set in consideration of the average particle diameter of the
If the hole diameter is too small, the removal rate of the
一方、孔径が大きすぎると、処理ガスの透過性は向上するが、異物40の除去率は低下するおそれがある。
なお、孔は、絶縁性材料層91に均一に分散して形成されているのがよい。
絶縁性材料層91の厚さT1は、100mm以下であることが好ましく、10mm以下であることがより好ましい。
絶縁性材料層91の厚さが小さいと、処理ガスの透過性は向上するが、異物40の除去率は低下するおそれがある。
On the other hand, when the hole diameter is too large, the permeability of the processing gas is improved, but the removal rate of the
Note that the holes are preferably formed uniformly dispersed in the insulating
The thickness T 1 of the insulating
When the thickness of the insulating
一方、絶縁性材料層91の厚さが大きすぎると、異物40の除去率は向上するが、処理ガスの絶縁性材料層91の透過性が低下するので、誘電体部4間(処理ガス流路)に供給する処理ガスの圧力を高くしなければ、被処理面101への十分なプラズマ量が供給できなくなる。
なお、絶縁性材料層91の形状は、特に限定されないが、本実施形態では平板状で構成されている。
On the other hand, if the thickness of the insulating
In addition, although the shape of the insulating
支持部材95は、絶縁性材料層91の縁部を狭持するように絶縁性材料層91を支持する。この支持部材95は、絶縁性材料層91に対して着脱自在に設けられている。これにより、絶縁性材料層91を容易に取り外すことができ、後述する絶縁性材料層91の交換を容易にすることができる。
支持部材95が狭持されていない絶縁性材料層91の下面には、網状部材96が設けられている。これにより、絶縁性材料層91の落下を確実に防止することができる。
The
A
この網状部材96は、支持部材95に対して着脱自在に設けられている。そのため、網状部材96を支持部材95から離脱することで、後述する絶縁性材料層91の交換を容易にすることができる。
これら支持部材95と網状部材96とを構成する材料は、アーク放電や異物40が発生しないように絶縁性材料で構成されている。具体的には、絶縁性材料層91の材料と同様の材料が挙げられる。
The
The material constituting the
異物捕捉部9の絶縁性材料層91は、別途用意した絶縁性材料層91と交換することができる。
すなわち、プラズマ処理装置1を用いてワーク10の被処理面101の処理を繰り返し行っていると、処理ガスが異物捕捉部9の絶縁性材料層91を通過する度に異物40が捕捉される。そのため、絶縁性材料層91の孔が異物40により塞がれ、除々に絶縁性材料層91を通過する処理ガスの量が低下する。そして、最終的には捕捉された異物40が殆どの孔を塞ぎ、処理ガスが絶縁性材料層91を通過しない状態になるおそれがある。すなわち、被処理面101に対してプラズマ処理を施すことができない状態になるおそれがある。このような場合、プラズマ処理の性能を回復するため、絶縁性材料層91を新たな絶縁性材料層91に交換することが好ましい。
The insulating
That is, when the processing of the
絶縁性材料層91の交換は、例えば、支持部材95を誘電体部4に装着した状態で、支持部材95から絶縁性材料層91と網状部材96とを離脱して取り外す。そして、別途用意した新しい絶縁性材料層91と取り外した網状部材96とを支持部材95に取り付けることにより行うことができる。
なお、絶縁性材料層91の交換をせずに、取り外した絶縁性材料層91を清掃し、再度支持部材95に取り付け、再使用してもよい。
以上説明した異物補足部9は、プラズマにより生成した異物40を捕捉するものであるが、処理ガス中に含まれる処理ガス由来の異物40やプラズマ処理装置1の外部からから侵入した異物40なども当然に捕捉することができる。
In order to replace the insulating
Note that the removed insulating
The foreign matter capturing unit 9 described above captures the
次に、異物捕捉部9の他の構成例を説明する。
異物捕捉部9の他の構成例として、絶縁性材料を2層以上に積層することができる。この場合、各層の材料、孔径、空孔率、厚さ等の条件は、それぞれ、同じでも、一部または全部が異なっていてもよい。以下、この構成例について、図2を用いて説明する。
図2は、本発明のプラズマ処理装置1の異物捕捉部9の他の構成例を示す縦断面図である。なお、以下の説明では、図2中の上側を「上」、下側を「下」という。
Next, another configuration example of the foreign substance capturing unit 9 will be described.
As another configuration example of the foreign matter capturing unit 9, an insulating material can be laminated in two or more layers. In this case, the conditions such as the material, pore diameter, porosity, and thickness of each layer may be the same, or part or all may be different. Hereinafter, this configuration example will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing another configuration example of the foreign matter trapping part 9 of the plasma processing apparatus 1 of the present invention. In the following description, the upper side in FIG. 2 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
図2に示すように、異物捕捉部9は、その絶縁性材料が2層(第1の絶縁性材料層92、第2の絶縁性材料層93)に積層され、第1の絶縁性材料層92の孔径よりも第2の絶縁性材料層93の孔径の方が小さく形成されている。
このように、第1の絶縁性材料層92の孔径よりも第2の絶縁性材料層93の孔径の方が小さく形成されることにより、まず第1の絶縁性材料層92において、第1の絶縁性材料層92の孔径よりも粒径が大きい異物40が捕捉され、次いで第2の絶縁性材料層93において、第1の絶縁性材料層92を通過した、第2の絶縁性材料層93の孔径よりも粒径の大きい異物40が捕捉される。
As shown in FIG. 2, the foreign material capturing unit 9 has a first insulating material layer in which the insulating material is laminated in two layers (a first insulating
As described above, since the hole diameter of the second insulating
そのため、前述した絶縁性材料層91の1層を用いたときと比較して、処理ガスの透過性を向上させることができ、かつ、粒径の異なる異物40を効率よく捕捉することができるので、結果として、異物40の除去率が向上する。
また、第1の絶縁性材料層92および第2の絶縁性材料層93のそれぞれの異物40による目詰まりも抑制でき、第1の絶縁性材料層92および第2の絶縁性材料層93のそれぞれの寿命が長い。
Therefore, compared with the case where one layer of the insulating
Further, the clogging of the first insulating
第1の絶縁性材料層92および第2の絶縁性材料層93のそれぞれの孔径は、前述した範囲の孔径であることが好ましいが、第1の絶縁性材料層92の孔径は、100〜200μmであることが好ましく、100〜180μmであることがより好ましい。
第1の絶縁性材料層92の孔径が前記下限値よりも小さ過ぎると、第1の絶縁性材料層92の孔径は、第2の絶縁性材料層93の孔径と同等以下になる可能性があり、異物40除去率の低下、処理ガス透過性の低下のおそれがある。
一方、第1の絶縁性材料層92の孔径よりも小さい第2の絶縁性材料層93の孔径
は、100μm以下であるのが好ましく、50μm以下であるのがより好ましい。
Each of the first insulating
If the hole diameter of the first insulating
On the other hand, the hole diameter of the second insulating
第2の絶縁性材料層93の孔径が前記上限値よりも大き過ぎると、第2の絶縁性材料層93の孔径は、第1の絶縁性材料層92の孔径と同等以上になる可能性があり、異物40除去率の低下、処理ガス透過性の低下のおそれがある。
また、異物捕捉部9の他の構成例として、異物捕捉部9は、第1の絶縁性材料層92および第2の絶縁性材料層93のそれぞれの孔径の大小に関わらず、第1の絶縁性材料層92の空孔率よりも第2の絶縁性材料層93の空孔率の方が小さく形成されているのがよい。
If the hole diameter of the second insulating
In addition, as another configuration example of the foreign matter capturing unit 9, the foreign matter capturing unit 9 includes the first insulating
異物捕捉部9をこのように形成することにより、まず第1の絶縁性材料層92において、大きい粒径の異物40が捕捉され、次いで第2の絶縁性材料層93において第1の絶縁性材料層92で捕捉されなかった小さい粒径の異物40が捕捉される。
そのため、前述した絶縁性材料層91の1層を用いたときと比較して、処理ガスの透過性を向上させることができ、かつ、粒径の異なる異物40を効率よく捕捉することができるので、結果として、異物40の除去率が向上する。
By forming the foreign matter catching portion 9 in this way, first, the
Therefore, compared with the case where one layer of the insulating
また、第1の絶縁性材料層92および第2の絶縁性材料層93のそれぞれの異物40による目詰まりも抑制でき、第1の絶縁性材料層92および第2の絶縁性材料層93のそれぞれの寿命が長い。
なお、第1の絶縁性材料層92の空孔率は、60〜85%であることが好ましく、60〜80%であることがより好ましい。
Further, the clogging of the first insulating
Note that the porosity of the first insulating
第1の絶縁性材料層92の空孔率が前記下限値より小さすぎると、第1の絶縁性材料層92空孔率は、第2の絶縁性材料層93の空孔率と同等以下になる可能性があり、異物40除去率の低下、処理ガス透過性の低下のおそれがある。
一方、第2の絶縁性材料層93の空孔率は、30〜60%であることが好ましく、45〜60%であることがより好ましい。
If the porosity of the first insulating
On the other hand, the porosity of the second insulating
第2の絶縁性材料層93の空孔率が前記上限値よりも大き過ぎると、第2の絶縁性材料層93の空孔率は、第1の絶縁性材料層92の空孔率と同等以上になる可能性があり、異物40除去率の低下、処理ガス透過性の低下のおそれがある。
また、異物捕捉部9の他の構成例として、異物捕捉部9は、第1の絶縁性材料層92および第2の絶縁性材料層93のそれぞれの孔径の大小に関わらず、第1の絶縁性材料層92の厚さよりも第2の絶縁性材料層93の厚さの方が薄く形成されていてもよい。
If the porosity of the second insulating
In addition, as another configuration example of the foreign matter capturing unit 9, the foreign matter capturing unit 9 includes the first insulating
異物捕捉部9をこのように形成することにより、まず第1の絶縁性材料層92において、大きい粒径の異物40が捕捉され、次いで第2の絶縁性材料層93において第1の絶縁性材料層92で捕捉されなかった小さい粒径の異物40が捕捉される。
そのため、前述した絶縁性材料層91の1層を用いたときと比較して、処理ガスの透過性を向上させることができ、かつ、粒径の異なる異物40を効率よく捕捉することができるので、結果として、異物40の除去率が向上する。
By forming the foreign matter catching portion 9 in this way, first, the
Therefore, compared with the case where one layer of the insulating
また、第1の絶縁性材料層92および第2の絶縁性材料層93のそれぞれの異物40による目詰まりも抑制でき、第1の絶縁性材料層92および第2の絶縁性材料層93のそれぞれの寿命が長い。
なお、第1の絶縁性材料層92の厚さT2は、100mm以下であることが好ましく、5mm以下であることがより好ましい。
Further, the clogging of the first insulating
The thickness T 2 of the first insulating
第1の絶縁性材料層92の厚さT2が前記下限値よりも小さすぎると、第1の絶縁性材料層92の厚さは、第2の絶縁性材料層93の厚さと同等以下になる可能性があり、異物40除去率の低下、処理ガス透過性の低下のおそれがある。
一方、第1の絶縁性材料層92の厚さよりも小さい第2の絶縁性材料層93の厚さ
は、10mm以下であるのが好ましく、3mm以下であるのがより好ましい。
If the thickness T 2 of the first insulating
On the other hand, the thickness of the second insulating
第2の絶縁性材料層93の孔径が前記上限値よりも大き過ぎると、第2の絶縁性材料層93の厚さは、第1の絶縁性材料層92の厚さと同等以上になる可能性があり、異物40除去率の低下、処理ガス透過性の低下のおそれがある。
以上説明した、第1の絶縁性材料層92と第2の絶縁性材料層93とで、異なる孔径、空孔率または厚さを形成する異物捕捉部9を得るために、第1の絶縁性材料層92と第2の絶縁性材料層93とをそれぞれ種類(組成)の異なる材料で構成することが好ましい。
このように、各絶縁性材料層92、93において、それぞれ異なる材料を用いていることにより、硬さや誘電率など性質の異なる材料を各絶縁性材料層92、93に使用できるので、第1の絶縁性材料層92と第2の絶縁性材料層93とで孔径、空孔率または厚さのうちの少なくとも1つの条件が異なる所望の異物捕捉部9を得ることができる。
If the hole diameter of the second insulating
The first insulating
As described above, since different materials are used for the insulating material layers 92 and 93, materials having different properties such as hardness and dielectric constant can be used for the insulating material layers 92 and 93. It is possible to obtain a desired foreign matter capturing part 9 in which the insulating
第1の絶縁性材料層92および第2の絶縁性材料層93のそれぞれに使用される材料の具体例は、絶縁性材料層91で説明した材料が挙げられ、それらを前記条件に応じて適宜組み合わせればよい。
例えば、第1の絶縁性材料層92の孔径より第2の絶縁性材料層93の孔径が小さい異物捕捉部9の場合、孔径が大きいと絶縁性材料層93の強度が小さくなるので、比較的強度が大きい材料であるアルミナを絶縁性材料層93に用いることが好ましい。一方、孔径が小さいと絶縁性材料層92の強度も大きくなるので、比較的強度が小さい材料である酸化チタンを絶縁性材料層92に用いることが好ましい。
Specific examples of the material used for each of the first insulating
For example, in the case of the foreign material capturing part 9 in which the hole diameter of the second insulating
同様に、第1の絶縁性材料層92の空孔率より第2の絶縁性材料層93の空孔率が大きい異物捕捉部9の場合、空孔率が大きいと絶縁性材料層93の強度が小さくなるので、比較的強度が大きい材料であるアルミナを絶縁性材料層92に用いることが好ましい。一方、空孔率が小さいと絶縁性材料層93の強度も大きくなるので、比較的強度が小さい材料である酸化チタンを絶縁性材料層93に用いることが好ましい。
Similarly, in the case of the foreign matter trapping part 9 in which the porosity of the second insulating
また、第1の絶縁性材料層92の厚さより第2の絶縁性材料層93の厚さが小さい異物捕捉部9の場合、厚さが小さいと絶縁性材料層93の強度が小さくなるので、比較的強度が大きい材料であるアルミナを絶縁性材料層93に用いることが好ましい。一方、厚さが大きいと絶縁性材料層92の強度も大きくなるので、比較的強度が小さい材料である酸化チタンを絶縁性材料層92に用いることが好ましい。
Further, in the case of the foreign matter trapping part 9 in which the thickness of the second insulating
以上では、第1の絶縁性材料層92と第2の絶縁性材料層93との2層を組み合わせた例を挙げて説明したが、本発明では、3層以上の絶縁性材料層を組み合わせてもよい。
この場合、前記第1の絶縁性材料層92と前記第2の絶縁性材料層93との2層の組み合わせに対して、例えば、第1の絶縁性材料層92の上側、第2の絶縁性材料層93の下側または第1の絶縁性材料層92と第2の絶縁性材料層93との間に前記と同様の絶縁性材料層またはその他の機能、特性を有する任意の層があってもよい。
In the above, an example in which two layers of the first insulating
In this case, for example, on the upper side of the first insulating
そして、この場合、付加される絶縁性材料層は、その孔径、空孔率、厚さなど、いかなる条件であってもよい。
ワーク10としては、特に限定されないが、本実施形態では、例えば、電子デバイスの基板として用いられるものが挙げられる。具体的な材料としては、例えば、石英ガラス、無アルカリガラス、水晶等の各種ガラス、アルミナ、シリカ、チタニア等の各種セラミックス、シリコン、ガリウム−ヒ素等の各種半導体材料、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド、液晶ポリマー、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等各種プラスチック(樹脂材料)のような誘電体材料で構成されたものが挙げられる。これらのうち、特に、水晶や石英などの各種ガラスや各種半導体材料に好ましく用いられる。また、上記記載の基材上に、半導体素子や配線等などが形成された状態の基板であっても処理が可能である。
ワーク10の形状としては、板状のもの、長尺な層状のものなどが挙げられる。
In this case, the insulating material layer to be added may have any conditions such as its pore diameter, porosity, and thickness.
Although it does not specifically limit as the workpiece |
Examples of the shape of the
(2)プラズマ処理装置の動作方法
次に、プラズマ処理装置1の作用(動作)を説明する。
ワーク10をプラズマ噴出部5と対向配置する。電源回路7を作動させるとともに、バルブ83を開く。そして、マスフローコントローラ82によりガスの流量を調整し、ガスボンベ81からガスを送り出す。これにより、ガスボンベ81から送り出されたガスは、処理ガス管84内を流れ、所定の流量で処理ガス導入口6に供給される。そして、処理ガス導入口6から誘電体部4間(処理ガス流路)に導入された処理ガスは、下方へ流れ、第1の電極2と第2の電極3間に到達する。
(2) Operation Method of Plasma Processing Apparatus Next, the operation (operation) of the plasma processing apparatus 1 will be described.
The
一方、電源回路7の作動により、第1の電極2と第2の電極3との間に高周波電圧が印加され、プラズマ発生領域30に電界が発生する。
プラズマ発生領域30に流入した処理ガスは、放電によって活性化され、プラズマが発生する。
このとき、第1の電極2と第2の電極3との間で発生したプラズマは、プラズマ発生領域30に存在する誘電体部4に接触する。そして、その接触により、誘電体部4を構成する材料由来の異物40を生成する。
On the other hand, by the operation of the
The processing gas that has flowed into the
At this time, the plasma generated between the first electrode 2 and the second electrode 3 comes into contact with the dielectric portion 4 existing in the
該異物40は、処理ガスにとともに、処理ガス流路を下方へと流れ、プラズマ噴出部5である異物捕捉部9に到達する。そして、処理ガスは、異物捕捉部9の絶縁性材料層91を通過する。
このとき、処理ガスに含まれる異物40は、絶縁性材料層91の孔を通過できず、絶縁性材料層91に捕捉される。一方、処理ガスは、絶縁性材料層91の孔を通過する。
絶縁性材料層91を通過した処理ガスは、異物捕捉部9(プラズマ噴出部5)からワーク10の被処理面に向けて噴出される。そして、異物捕捉部9から噴出された処理ガスは、プラズマ処理(エッチング、成膜等)が施される。
The
At this time, the
The processing gas that has passed through the insulating
このようなプラズマ処理装置1は、異物捕捉部9と対向配置されたワーク10に対して、相対的に移動する。すなわち、プラズマ処理装置1は、図示しない移動手段によって、x軸方向、y軸方向に移動しながら、或いは特定の位置へ移動し、ワーク10上の所望の位置をプラズマ処理する。
例えば、ワーク10を固定した状態で、プラズマを噴出しながら、ワーク10の被処理面101のy軸プラス方向にプラズマ処理装置1を走査した後、所定のピッチ分(例えば、プラズマ噴出部5の幅分だけ)x軸方向に移動し、y軸マイナス方向に走査する。このような走査(移動)を順次繰り返し、ワーク10の被処理面101の全面を処理することができる。
Such a plasma processing apparatus 1 moves relatively with respect to the
For example, after the plasma processing apparatus 1 is scanned in the positive y-axis direction of the
逆に、ワーク10がプラズマ処理装置1に対して相対的に移動することもできる。
例えば、プラズマ処理装置1を固定した状態で、ワーク10をx軸プラス方向に移動させ、ワーク10の被処理面101の全面を処理してもよい。この場合、プラズマ処理装置1は、ワーク10の進行方向と直交する方向の長さ(幅)よりも長さが長い電極(第1の電極2、第2の電極)、いわゆるライン状の電極を用いることが好ましい。
Conversely, the
For example, the entire
また、ある特定の位置へ移動しスポット的にプラズマ処理を施すような場合、プラズマ噴出部5の形状を円形にしてもよい。つまり被処理面101のサイズや形状、処理効率、処理目的などに応じて、プラズマ噴出部5のサイズや形状等は自由に設定・選択できる。
このような動作により、ワーク10の被処理面101を損傷、汚染することなく、被処理面101の全面または一部を大気圧下で容易にプラズマ処理することができる。
Moreover, when moving to a certain specific position and performing a plasma treatment in spot, the shape of the
By such an operation, the entire surface or a part of the
以上説明したプラズマ処理装置1は、酸化絶縁膜の加工、除去、ガラス(石英)などの無歪加工、水晶加工などに適用することができる。また、MEMS等への応用も可能である。
以上、本発明のプラズマ処理装置について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。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のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
The plasma processing apparatus 1 described above can be applied to processing and removal of an oxide insulating film, non-strain processing such as glass (quartz), crystal processing, and the like. Moreover, application to MEMS etc. is also possible.
As mentioned above, although the plasma processing apparatus of this invention was demonstrated based on embodiment of illustration, this invention is not limited to these. Each unit constituting the plasma processing apparatus can be replaced with any component that can exhibit the same function. Moreover, arbitrary components may be added.
また、異物捕捉部は、プラズマ噴出部を覆わなくても、プラズマ噴出部に形成されていればよい。
また、異物捕捉部は、プラズマ噴出部に形成されていなくても、プラズマ発生領域からワークの被処理面の間の処理ガスが流れるいずれかの位置、すなわちプラズマ噴出部の近傍に形成されていればよい。
また、網状部材96は特に設けなくてもよい。
また、第2の電極を移動する移動手段は、特に限定されず、例えば、各種移動機構が挙げられる。
Moreover, the foreign material capture | acquisition part should just be formed in the plasma ejection part, without covering a plasma ejection part.
Even if the foreign matter trapping part is not formed in the plasma ejection part, it may be formed in any position where the processing gas flows between the plasma generation region and the surface to be processed of the workpiece, that is, in the vicinity of the plasma ejection part. That's fine.
Further, the
Moreover, the moving means for moving the second electrode is not particularly limited, and examples thereof include various moving mechanisms.
1……プラズマ処理装置 2……第1の電極 3……第2の電極 4……誘電体部 5……プラズマ噴出部 6……処理ガス導入口 7……電源回路 71……導線 72……電源 8……ガス供給手段 81……ガスボンベ 82……マスフローコントローラ 83……バルブ 84……処理ガス管 9……異物捕捉部 91……絶縁性材料層 92……第1の絶縁性材料層 93……第2の絶縁性材料層 95……支持部材 96……網状部材 10……ワーク 101……被処理面 30……プラズマ発生領域 40……異物 h1……電極とワークとの距離 h2……異物捕捉部とワークとの距離
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Plasma processing apparatus 2 ... 1st electrode 3 ... 2nd electrode 4 ...
Claims (13)
前記1対の電極間に電圧を印加する電源を備えた電源回路と、
前記1対の電極間に前記プラズマ生成のための処理ガスを供給するガス供給手段と、
前記ワークの被処理面に向けて前記プラズマを噴出するプラズマ噴出部とを備え、
前記1対の電極間に、前記処理ガスを供給しつつ、前記電圧を印加することにより、前記処理ガスを活性化してプラズマを生成させ、該プラズマにより前記ワークの前記被処理面が処理されるよう構成されているプラズマ処理装置であって、
前記プラズマ噴出部またはその近傍に、前記プラズマの生成により発生した異物を捕捉する多孔質の絶縁性材料で構成された異物捕捉部を有することを特徴とするプラズマ処理装置。 A pair of opposing electrodes movable relative to the workpiece;
A power supply circuit comprising a power supply for applying a voltage between the pair of electrodes;
Gas supply means for supplying a processing gas for generating the plasma between the pair of electrodes;
A plasma ejection part that ejects the plasma toward the surface to be processed of the workpiece,
By applying the voltage while supplying the processing gas between the pair of electrodes, the processing gas is activated to generate plasma, and the surface to be processed of the workpiece is processed by the plasma. A plasma processing apparatus configured as follows:
A plasma processing apparatus comprising a foreign matter trapping portion made of a porous insulating material for trapping foreign matter generated by generation of the plasma at or near the plasma jetting portion.
前記1対の電極間に電圧を印加する電源を備えた電源回路と、
前記1対の電極間に前記プラズマ生成のための処理ガスを供給するガス供給手段と、
前記ワークの表面に向けて前記プラズマを噴出するプラズマ噴出部と、
前記プラズマ噴出部またはその近傍に、前記プラズマの生成により発生した異物を捕捉する多孔質の絶縁性材料で構成された異物捕捉部とを備えるプラズマ処理装置により、
前記1対の電極間に、前記処理ガスを供給しつつ、前記電圧を印加することにより、前記処理ガスを活性化してプラズマを生成させ、該プラズマにより前記ワークの前記被処理面を処理する表面処理方法であって、
前記プラズマの生成により発生した異物を前記異物捕捉部で捕捉し、前記異物捕捉部を通過した後の前記プラズマにより前記ワークの前記被処理面を処理することを特徴とする表面処理方法。 A pair of electrodes facing each other;
A power supply circuit comprising a power supply for applying a voltage between the pair of electrodes;
Gas supply means for supplying a processing gas for generating the plasma between the pair of electrodes;
A plasma ejection part for ejecting the plasma toward the surface of the workpiece;
A plasma processing apparatus comprising a foreign matter trapping portion made of a porous insulating material that traps foreign matter generated by the generation of the plasma at or near the plasma ejection portion,
A surface that activates the processing gas to generate plasma by supplying the processing gas while supplying the processing gas between the pair of electrodes, and processes the surface to be processed of the workpiece by the plasma A processing method,
A surface treatment method characterized in that the foreign matter generated by the generation of the plasma is caught by the foreign matter catching portion, and the surface to be treated of the workpiece is treated by the plasma after passing through the foreign matter catching portion.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006320697A JP2008135296A (en) | 2006-11-28 | 2006-11-28 | Plasma treatment device, and method of surface treatment |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015144225A (en) * | 2013-12-27 | 2015-08-06 | 株式会社日立国際電気 | Substrate processing device and method for manufacturing semiconductor device |
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2006
- 2006-11-28 JP JP2006320697A patent/JP2008135296A/en active Pending
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