JP2008204650A - Plasma treatment device - Google Patents
Plasma treatment device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008204650A JP2008204650A JP2007036565A JP2007036565A JP2008204650A JP 2008204650 A JP2008204650 A JP 2008204650A JP 2007036565 A JP2007036565 A JP 2007036565A JP 2007036565 A JP2007036565 A JP 2007036565A JP 2008204650 A JP2008204650 A JP 2008204650A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- process gas
- electrodes
- processing apparatus
- plasma processing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
この発明は、プラズマ処理装置に関し、とくにプラズマの生成、制御技術を応用することで、表面改質、洗浄、加工、成膜等の処理を行うプラズマ処理装置に関し、例えば、半導体、液晶表示素子やEL(エレクトロルミネッセンス)パネルやPDP(プラズマディスプレイパネル)をはじめとするフラットパネルディスプレイ、太陽電池等を製造する装置で用いられるプラズマ処理装置に関する。 The present invention relates to a plasma processing apparatus, and more particularly to a plasma processing apparatus that performs processing such as surface modification, cleaning, processing, and film formation by applying plasma generation and control technology, such as semiconductors, liquid crystal display elements, and the like. The present invention relates to a plasma processing apparatus used in apparatuses for manufacturing flat panel displays such as EL (electroluminescence) panels and PDP (plasma display panels), solar cells and the like.
近年、半導体、フラットパネルディスプレイ、太陽電池等の製造工程では、ガラス基板や半導体ウエハのような被処理基材に対して、真空チャンバや排気装置など大掛かりな設備を必要としない大気圧プラズマ技術を用いた改質、洗浄、加工、成膜等の処理への注目度が高まってきており、表面改質や洗浄、ドライエッチングといった一部のプロセスにおいては実用化されている。 In recent years, in the manufacturing process of semiconductors, flat panel displays, solar cells, etc., atmospheric pressure plasma technology that does not require large-scale equipment such as vacuum chambers and exhaust devices for substrates to be processed such as glass substrates and semiconductor wafers. Increasing attention is being paid to the processes such as modification, cleaning, processing, and film formation, which have been put into practical use in some processes such as surface modification, cleaning, and dry etching.
しかしながら、長時間の放電を行うとプラズマ中の粒子と電極との衝突や輻射熱によって電極表面の温度が上昇するため、熱電子が放出しやすくなる。その結果、熱電子の空間密度が高くなり、グロー放電空間中に電子の偏りが生じて、グロー放電からアーク放電に移行しやすくなる。アーク放電に移行するとプラズマが高温となり、被処理基材への熱的なダメージのほか、電極自体が溶融してしまうという問題が生じる。 However, when a long-time discharge is performed, the temperature of the electrode surface rises due to collision between particles in the plasma and the electrode or radiation heat, so that thermionic electrons are likely to be emitted. As a result, the spatial density of the thermoelectrons is increased, and the electrons are biased in the glow discharge space, so that the transition from the glow discharge to the arc discharge is facilitated. When it shifts to arc discharge, plasma becomes high temperature, and there arises a problem that the electrode itself melts in addition to thermal damage to the substrate to be treated.
このため、回転電極を用いることによりプラズマに接する電極表面を常に変化させることで電極表面の熱的安定性を確保するようにしたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、回転電極を用いる場合、電極部を回転させるための機構系と動力源が必要であり、装置が大型化するうえ、電極の振動、偏芯によるばらつきのため、空間的にもプロセス的にも冗長を多くとる必要がある。特に、板状の被処理基材を一方向に搬送させてプラズマ空間を通過させ、プラズマ処理を施していく場合においては、処理量のばらつきが大きくなることが十分に予見される。 However, when a rotating electrode is used, a mechanism system and a power source for rotating the electrode portion are necessary, and the apparatus becomes large, and because of variations due to electrode vibration and eccentricity, spatially and processically. Need to take a lot of redundancy. In particular, when the plate-like substrate to be processed is transported in one direction, passed through the plasma space, and subjected to the plasma treatment, it is sufficiently foreseen that the variation in the processing amount will increase.
この発明は、電極間にプラズマを生成するために少なくとも一方が誘電体で被覆された一対の対向電極と、電極間に被処理基板を搬入するための搬入路と、電極間から被処理基材を搬出する搬出路と、前記搬入路と搬出路を通って電極間に被処理基材を搬入して搬出する基材搬送部材と、前記搬入路の上流より電極間に第1プロセスガスを供給する第1ガス供給部と、前記搬出路の下流から第1プロセスガスを排気する第1ガス排気部と、第1ガス供給部よりも対向電極の近くで前記搬入路の上流より電極間に第2プロセスガスを供給する第2ガス供給部と、第1ガス排気部よりも対向電極の近くで前記搬出路の下流から第2プロセスガスを排気する第2ガス排気部とを備えるプラズマ処理装置を提供するものである。 The present invention relates to a pair of counter electrodes, at least one of which is coated with a dielectric material to generate plasma between electrodes, a carry-in path for carrying a substrate to be treated between the electrodes, and a substrate to be treated from between the electrodes The first process gas is supplied between the electrodes from the upstream of the carry-in path, the substrate transport member that carries the substrate to be treated between the electrodes through the carry-in path and the carry-out path, and the unloaded substrate. A first gas supply unit that discharges the first process gas from the downstream of the carry-out path, and a first gas supply unit that is closer to the counter electrode than the first gas supply unit and between the electrodes from the upstream of the carry-in path. (2) A plasma processing apparatus comprising: a second gas supply unit that supplies process gas; and a second gas exhaust unit that exhausts the second process gas from the downstream of the carry-out path closer to the counter electrode than the first gas exhaust unit. It is to provide.
この発明によれば、処理に直接寄与する被処理基材表面には第1プロセスガスが供給され、電極表面には電極表面の温度上昇を抑えるように第2プロセスガスが供給される。
従って、電極表面の熱的安定性が効果的に確保される。
According to the present invention, the first process gas is supplied to the surface of the substrate to be processed that directly contributes to the treatment, and the second process gas is supplied to the electrode surface so as to suppress the temperature rise of the electrode surface.
Therefore, the thermal stability of the electrode surface is effectively ensured.
この発明のプラズマ処理装置は、電極間にプラズマを生成するために少なくとも一方が誘電体で被覆された一対の対向電極と、電極間に被処理基板を搬入するための搬入路と、電極間から被処理基材を搬出する搬出路と、前記搬入路と搬出路を通って電極間に被処理基材を搬入して搬出する基材搬送部材と、前記搬入路の上流より電極間に第1プロセスガスを供給する第1ガス供給部と、前記搬出路の下流から第1プロセスガスを排気する第1ガス排気部と、第1ガス供給部よりも対向電極の近くで前記搬入路の上流より電極間に第2プロセスガスを供給する第2ガス供給部と、第1ガス排気部よりも対向電極の近くで前記搬出路の下流から第2プロセスガスを排気する第2ガス排気部とを備えることを特徴とする。 The plasma processing apparatus according to the present invention includes a pair of counter electrodes, at least one of which is coated with a dielectric to generate plasma between the electrodes, a loading path for loading a substrate to be processed between the electrodes, and between the electrodes A carry-out path for carrying out the substrate to be treated, a substrate conveying member carrying in and carrying out the substrate to be treated between the electrodes through the carry-in path and the carry-out path, and a first electrode between the upstream from the carry-in path. A first gas supply unit that supplies process gas, a first gas exhaust unit that exhausts the first process gas from the downstream of the carry-out path, and an upstream side of the carry-in path that is closer to the counter electrode than the first gas supply unit. A second gas supply unit configured to supply a second process gas between the electrodes; and a second gas exhaust unit configured to exhaust the second process gas from the downstream of the carry-out path closer to the counter electrode than the first gas exhaust unit. It is characterized by that.
第2ガス供給部と第2ガス排気部が、対向電極に隣接あるいは一体化して配設され、第2ガス供給部および第2のガス排気部は被処理基材の移動方向に対して直交する方向にスリット状であり、かつ、電極面に沿うような形状のガス供給口およびガス排出口をそれぞれ備えてもよい。
第1プロセスガスと第2プロセスガスが電極間で概ね層流となり、かつ、電極間における第2プロセスガスの流速が第1プロセスガスの流速より速いことが好ましい。
The second gas supply unit and the second gas exhaust unit are disposed adjacent to or integrally with the counter electrode, and the second gas supply unit and the second gas exhaust unit are orthogonal to the moving direction of the substrate to be processed. A gas supply port and a gas discharge port that are slit-shaped in the direction and along the electrode surface may be provided.
It is preferable that the first process gas and the second process gas are substantially laminar between the electrodes, and the flow rate of the second process gas between the electrodes is faster than the flow rate of the first process gas.
第2プロセスガスの比熱容量が第1のプロセスガスの比熱容量より大きくてもよい。
第2プロセスガスがヘリウムおよび水素を含んでいてもよい。
第2プロセスガスの供給温度が室温より低くてもよい。
第2プロセスガスには水が含まれていてもよい。
上記のように、第2のガス供給部と第2のガス排気部が、対向電極に隣接あるいは一体化して配設され、第2ガス供給部および第2のガス排気部は被処理基材の移動方向に対して直交する方向にスリット状であり、かつ、電極面に沿うような形状のガス供給口およびガス排出口を備えることにより、第2プロセスガスがコアンダ効果により電極表面を流れやすくなるため、プラズマ中において第1プロセスガスと第2プロセスガスが層流を形成しやすくなる。
The specific heat capacity of the second process gas may be larger than the specific heat capacity of the first process gas.
The second process gas may include helium and hydrogen.
The supply temperature of the second process gas may be lower than room temperature.
The second process gas may contain water.
As described above, the second gas supply unit and the second gas exhaust unit are disposed adjacent to or integrally with the counter electrode, and the second gas supply unit and the second gas exhaust unit are formed of the substrate to be processed. By providing a gas supply port and a gas discharge port that are slit-shaped in a direction perpendicular to the moving direction and that follow the electrode surface, the second process gas can easily flow on the electrode surface due to the Coanda effect. Therefore, it becomes easy for the first process gas and the second process gas to form a laminar flow in the plasma.
さらには、第1プロセスガス流が直接電極表面を吹き付けないようにすれば、第2プロセスガス流への影響を低減できる。
また、電極間、つまり、プラズマ処理空間おける第2プロセスガスの流速を速くすることにより電極表面の熱を多く奪い、温度上昇を抑制できる。
Furthermore, if the first process gas flow is not directly sprayed on the electrode surface, the influence on the second process gas flow can be reduced.
Further, by increasing the flow rate of the second process gas between the electrodes, that is, in the plasma processing space, a large amount of heat on the surface of the electrodes can be taken and the temperature rise can be suppressed.
また、プロセスガスの流速が速くなることにより規則化されていた放電状態、すなわち被処理基材面に対しては不均一な処理となる放電が、規則化されない均一な放電へと移行する。しかし、一定の放電空間内において流速をあげるには、プロセスガスの供給量を増加させる必要があり、これはプロセスガスの消費量増加となり不経済であるが、この発明では電極表面を流れる第2プロセスガスの流速のみを速くすればよく、プロセスガス全体の消費量を抑えられる。
また、第2プロセスガスを比熱容量の大きいガスとすることでも、電極表面の熱を多く奪うことができ、電極表面の温度上昇を抑制できる。
第2プロセスガスは、そのガス自体が被処理基材の処理に寄与する影響は小さいため、比熱容量の大きいヘリウムや水素を第1プロセスガスより多く含んでいると、より電極表面の温度上昇を抑制できる。
あるいは、第2プロセスガスの温度自体を低くすることにより電極表面の温度上昇を抑えられる。
In addition, the discharge state that has been ordered by increasing the flow rate of the process gas, that is, the discharge that becomes non-uniform treatment on the surface of the substrate to be processed, shifts to a uniform discharge that is not ordered. However, in order to increase the flow velocity in a certain discharge space, it is necessary to increase the supply amount of the process gas, which increases the consumption of the process gas, which is uneconomical. Only the flow rate of the process gas needs to be increased, and the consumption of the entire process gas can be suppressed.
Further, even when the second process gas is a gas having a large specific heat capacity, a large amount of heat on the electrode surface can be taken away, and an increase in temperature on the electrode surface can be suppressed.
The second process gas has a small influence that the gas itself contributes to the processing of the substrate to be processed. Therefore, if the second process gas contains helium or hydrogen having a large specific heat capacity more than the first process gas, the temperature of the electrode surface is further increased. Can be suppressed.
Alternatively, the temperature rise of the electrode surface can be suppressed by lowering the temperature of the second process gas itself.
または、第2プロセスガスを導入する前段階でバブリング等の方法によりガス中に水分を含ませることで、第2プロセスガス中の水が電極表面近傍でプラズマにより気化し、周囲の熱を奪うため、電極温度の上昇を抑えられる。 Alternatively, water is contained in the gas by a method such as bubbling before introducing the second process gas, so that the water in the second process gas is vaporized by the plasma in the vicinity of the electrode surface, and the surrounding heat is taken away. The increase in electrode temperature can be suppressed.
以下、図面に示す実施形態を用いてこの発明を詳述する。
実施形態1
図1に、本発明におけるプラズマ処理装置の実施形態1を示す。高周波電源1が接続された金属製の電極2aの内部には冷却水3が流れている。電極2aの外部はセラミックよりなる誘電体4aにより覆われている。電極2aと対向する位置に電極2bが設置され、電極2aと同様に電極2b内部には冷却水3が流れていて、外側は誘電体4bにより覆われている。高周波電源1から電極2a,2b間に電圧が印加されることにより誘電体4aと誘電体4bの間にプラズマ5が形成される。プラズマ5には被処理基材6が搬送部材7により白抜き矢印で示す方向に搬送され、所望のプラズマ処理が施される。被処理基材6は、隔壁8で形成された、搬送するに必要十分な断面積をもった、少なくとも上部方向に気密性を有する搬送路9内を搬送されていて、搬送路9の上流には電極2a、2b間へ第1プロセスガス12aを供給するガス供給部10aが、下流には第1プロセスガス12aを排気するガス排気部11aが設置されている。さらに、誘電体4aと接して、搬送路9の上流側には電極間に第2プロセスガス12bを供給するガス供給部10b、下流側には第2プロセスガス12bを排気するガス排気部11bが設置されている。第2プロセスガスは第1プロセスガスより比熱容量の大きいガスを供給できるようにしており、図中には記載していないが、ガス供給部10bからはH2、He、N2を、ガス供給部10aからはH2、He、O2、N2、Ar、CF4を用途に応じて、選択して供給する。第2プロセスガス自体は被処理基材の処理に寄与する影響は小さいため、比熱容量の大きいヘリウムや水素の比率を高くして供給するとより好ましい。なお、ガス12a、12bは電極2a、3b間で概ね層流になり、かつ、ガス12bはガス12aよりも流層が速くなるように、それぞれの流速が設定される。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings.
Embodiment 1
FIG. 1 shows a first embodiment of a plasma processing apparatus according to the present invention. Cooling
図2は、このプラズマ処理装置における電極部を拡大したものである。上述のように誘電体4aを挟むようにガス供給部10b、ガス排気部11bが配置されており、誘電体4aの表面を流れるようにガス供給部10bからガス12bが供給され、ガス排気部11bからガス12bが排気される。ガス供給部10bおよびガス排気部11bは、被処理基材6の移動方向に直交する方向にスリット状で、かつ、誘電体4aの表面に沿うような形状のガス供給口およびガス排出口をそれぞれ備える。
FIG. 2 is an enlarged view of an electrode portion in this plasma processing apparatus. As described above, the
実施形態2
この実施形態では、図3に示すようにガス供給部10b、ガス排気部11bの一部は誘電体4aを利用して形成している。その他の構成は実施形態1に準拠する。誘電体4aはセラミックよりなっており、表面の平滑性を良くできるため、ガス12bが表面に沿って流れやすい。
Embodiment 2
In this embodiment, as shown in FIG. 3, the
実施形態3
この実施形態では、図4に示すようにガス供給部10bの一部は搬送路9の中心側に飛び出している。その他の構成は実施形態1に準拠する。このためガス供給部10aから供給されているガス12aが搬送路9の中心方向に流れ(偏向され)、ガス12bの流れを乱さない。
In this embodiment, as shown in FIG. 4, a part of the
実施形態4
この実施形態では、図5に示すようにガス供給部10bにガス12bを供給する前段階で純水14中を通過させる。その他の構成は実施形態1に準拠する。これによりガス12bに水分が含まれ、ガス12b中の水分の気化熱により誘電体4aの表面が冷却されやすくなる。さらに、純水14の温度を5〜20℃程度に室温より低く保持しておくことにより、第2プロセスガスの温度を室温より低くすることができ、電極表面の温度上昇を抑えられる。なお、CF4ガスなどを用いた撥水化処理を目的とした場合では、ガス12a中のFと12b中のHの反応によるHFの生成などがあるため、この方法は適さず、O2ガスなどを用いたアッシング処理、親水化処理などに適用される。
Embodiment 4
In this embodiment, as shown in FIG. 5, the
実施形態5
この実施形態では、図6に示すように、誘電体4bを挟むようにガス供給部10c、ガス排気部11cが配置され、他の構成は実施形態1に準拠する。これにより誘電体4bの表面が冷却されやすくなる。このことにより、誘電体4b側での放電不均一が抑えられる。
また、この場合には、被処理基材6の下部側には搬送部材7が設けられているため、搬送部材7の隙間に誘電体4b、ガス供給部10c、ガス排気部11cを配置するには、これらをコンパクトにまとめる必要がある。よって、このような場合には、実施形態2で示したようなガス供給部10b、10c、ガス排気部11b、11cの一部を誘電体4a、4bを利用して形成すると良い。
In this embodiment, as shown in FIG. 6, the
In this case, since the
この発明によれば、プロセスガスの消費量を抑えつつ、電極表面の温度上昇を抑えることで電極表面からの熱電子放出を抑制してグロー放電を維持し、プラズマ処理空間では多くの電子や励起種が存在した均一性の良いプラズマを発生させることが可能で、低ランニングコストと高速処理を両立できるプラズマ処理装置を実現できる。 According to the present invention, while suppressing the consumption of process gas and suppressing the temperature rise on the electrode surface, the discharge of thermionic electrons from the electrode surface is suppressed to maintain the glow discharge. It is possible to generate a plasma with good uniformity in which seeds exist, and to realize a plasma processing apparatus that can achieve both low running cost and high speed processing.
1 高周波電源
2a,2b 電極
3 冷却水
4a,4b 誘電体
5 プラズマ
6 被処理基材
7 搬送部材
8 隔壁
9 搬送路
10a,10b,10c ガス供給部
11a,11b,11c ガス排気部
12a,12b ガス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 High
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007036565A JP2008204650A (en) | 2007-02-16 | 2007-02-16 | Plasma treatment device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007036565A JP2008204650A (en) | 2007-02-16 | 2007-02-16 | Plasma treatment device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008204650A true JP2008204650A (en) | 2008-09-04 |
Family
ID=39781945
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007036565A Pending JP2008204650A (en) | 2007-02-16 | 2007-02-16 | Plasma treatment device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008204650A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100080933A1 (en) * | 2008-09-30 | 2010-04-01 | Applied Materials, Inc. | Multi-electrode pecvd source |
JP2013533641A (en) * | 2010-07-29 | 2013-08-22 | ローレンス アドヴァンスド セミコンダクター テクノロジーズ,エルエルシー | Substrate processing apparatus and system |
JP2015222684A (en) * | 2014-05-23 | 2015-12-10 | 株式会社リコー | Plasma processing apparatus and image forming apparatus including the same |
CN109196958A (en) * | 2016-03-29 | 2019-01-11 | 海别得公司 | System and method for the plasma gas discharge in plasma welding torch |
-
2007
- 2007-02-16 JP JP2007036565A patent/JP2008204650A/en active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100080933A1 (en) * | 2008-09-30 | 2010-04-01 | Applied Materials, Inc. | Multi-electrode pecvd source |
US8438990B2 (en) * | 2008-09-30 | 2013-05-14 | Applied Materials, Inc. | Multi-electrode PECVD source |
JP2013533641A (en) * | 2010-07-29 | 2013-08-22 | ローレンス アドヴァンスド セミコンダクター テクノロジーズ,エルエルシー | Substrate processing apparatus and system |
JP2015222684A (en) * | 2014-05-23 | 2015-12-10 | 株式会社リコー | Plasma processing apparatus and image forming apparatus including the same |
CN109196958A (en) * | 2016-03-29 | 2019-01-11 | 海别得公司 | System and method for the plasma gas discharge in plasma welding torch |
CN109196958B (en) * | 2016-03-29 | 2020-09-11 | 海别得公司 | System and method for plasma gas venting in a plasma arc torch |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9136097B2 (en) | Shower plate and substrate processing apparatus | |
JP5086192B2 (en) | Plasma processing equipment | |
KR100787080B1 (en) | Substrate processing method, computer readable recording medium and substrate processing apparatus | |
JP4233348B2 (en) | Plasma process equipment | |
JP5167430B2 (en) | Etching method and apparatus | |
US20070039942A1 (en) | Active cooling substrate support | |
JP2008192643A (en) | Substrate treating equipment | |
US20080236746A1 (en) | Substrate processing apparatus and substrate mounting stage on which focus ring is mounted | |
TWI772430B (en) | Plasma treatment device and gas shower head | |
JP2008204650A (en) | Plasma treatment device | |
JP4439501B2 (en) | Plasma process apparatus and electrode unit for plasma apparatus | |
JP2011204995A (en) | Atmospheric pressure plasma film-forming apparatus and method | |
JP2008262781A (en) | Atmosphere control device | |
KR100988291B1 (en) | Apparatus for surface treatment with plasma in atmospheric pressure having parallel plates type electrode structure | |
JP2007026981A (en) | Plasma processing device | |
JP2007280885A (en) | Plasma treatment device | |
JP3955835B2 (en) | Plasma surface treatment apparatus and treatment method thereof | |
JP2007027187A (en) | Plasma treatment apparatus and plasma treatment method using the same | |
JP2009099361A (en) | Plasma processing device and plasma processing method | |
KR100988290B1 (en) | Apparatus for surface treatment with plasma in atmospheric pressure having parallel plates type electrode structure | |
JP4693544B2 (en) | Plasma generating electrode, plasma processing apparatus, and plasma processing method | |
KR101272101B1 (en) | The atmospheric plasma header | |
KR102214790B1 (en) | Plasma processing apparatus | |
WO2016132583A1 (en) | Method for manufacturing thin film electronic device, etching apparatus, and apparatus for manufacturing thin film electronic device | |
JP2009182300A (en) | Vacuum processing apparatus |