JP2010073910A - Plasma processing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プラズマ処理装置に関する。 The present invention relates to a plasma processing apparatus.
例えば、特許文献1には、一対の電極が上下に対向して配置されたプラズマ処理装置が記載されている。上側の電極は電源が接続されて電界印加電極となっている。下側の電極は電気的に接地され、接地電極となっている。これら電極の間に電界が印加され大気圧グロー放電が生成されるとともに処理ガスが導入されプラズマ化されるようになっている。下側の接地電極には、スリット状の噴出口が形成されている。この噴出口から上記処理ガスが下方へ吹き出される。接地電極の下方には被処理物が配置されている。この被処理物に上記噴出口からの処理ガスが吹き付けられ、表面処理がなされるようになっている。
接地電極の上面(電界印加電極との対向面)には、アルミナの溶射膜からなる固体誘電体層が形成されている。
A solid dielectric layer made of a sprayed alumina film is formed on the upper surface of the ground electrode (the surface facing the electric field application electrode).
上記構造のプラズマ処理装置では、金属からなる接地電極の噴出口の内面が露出していると、該内面にアークが落ちるおそれがあった。特に、噴出口の電極印加電極側の端縁に電界が集中し、その端縁に発光強度がより強い放電が起きたり、上記端縁にアークが落ちたりした。そうすると、メタルコンタミネーションやパーティクルが発生し、被処理物に付着するという問題があった。 In the plasma processing apparatus having the above-described structure, if the inner surface of the jet port of the ground electrode made of metal is exposed, there is a possibility that an arc may fall on the inner surface. In particular, the electric field was concentrated on the edge of the jet nozzle on the electrode application electrode side, and a discharge having a higher light emission intensity occurred at the edge, or an arc fell on the edge. In this case, there is a problem that metal contamination and particles are generated and adhere to the object to be processed.
上記課題を解決するため、発明者は、処理ガスを放電空間でプラズマ化して噴出し、前記放電空間の外部の被処理物配置部に配置された被処理物に接触させ、プラズマ表面処理を行なう装置において、
電源に接続された電界印加電極と、
前記電界印加電極を向く放電面と、前記被処理物配置部を向く処理面とを有し、電気的に接地された接地電極と、
前記接地電極の放電面に当接されるとともに前記電界印加電極に面して前記放電空間を画成する固体誘電体からなる誘電部材と、
を備え、前記誘電部材には、前記放電空間に連なる噴出導孔が形成され、
前記接地電極には、前記噴出導孔に連なるとともに前記放電面から前記処理面に貫通する噴出口が形成され、
前記誘電部材における前記噴出導孔の内面が、前記接地電極における前記噴出口の内面の前記放電面側の端縁より噴出口の径方向内側に突出し、
前記誘電部材が、前記接地電極の放電面と当接する当接面と、この当接面から面一に延長されて前記噴出導孔の内面と前記噴出口の内面との間の段差を形成する段差面とを有していることを特徴とするプラズマ処理装置を提案した(国際出願番号PCT/JP2008/055278)。
これにより、接地電極における噴出口の内面にアークなどの異常放電が落ちるのを防止でき、メタルコンタミネーション及びパーティクルの発生を阻止でき、これらメタルコンタミネーションやパーティクルが被処理物に付着するのを防止できる。
具体的な構造としては、例えば、噴出導孔の内径を噴出口の内径より小さくすることを提案した((噴出導孔の内径)<(噴出口の内径))。
In order to solve the above-mentioned problems, the inventor performs plasma surface treatment by converting the processing gas into plasma in the discharge space and ejecting the gas, and bringing the processing gas into contact with the object disposed in the object disposition portion outside the discharge space. In the device
An electric field applying electrode connected to a power source;
A grounding electrode having a discharge surface facing the electric field applying electrode and a processing surface facing the workpiece placement portion, and being electrically grounded;
A dielectric member made of a solid dielectric that is in contact with the discharge surface of the ground electrode and faces the electric field application electrode to define the discharge space;
The dielectric member is formed with an ejection guide hole continuous to the discharge space,
The ground electrode is formed with a jet port that is continuous with the jet guide hole and penetrates from the discharge surface to the treatment surface.
The inner surface of the ejection guide hole in the dielectric member protrudes radially inward of the ejection port from the edge on the discharge surface side of the inner surface of the ejection port in the ground electrode,
The dielectric member forms a step between the contact surface that contacts the discharge surface of the ground electrode and the inner surface of the ejection guide hole and the inner surface of the ejection port that are extended flush with the contact surface. A plasma processing apparatus having a step surface has been proposed (International Application No. PCT / JP2008 / 055278).
As a result, it is possible to prevent abnormal discharges such as arcs from falling on the inner surface of the jet nozzle in the ground electrode, and to prevent the generation of metal contamination and particles, and prevent these metal contamination and particles from adhering to the workpiece. it can.
As a specific structure, for example, it has been proposed to make the inner diameter of the ejection guide hole smaller than the inner diameter of the ejection port ((inner diameter of ejection ejection hole) <(inner diameter of ejection port)).
前記誘電部材には複数の噴出導孔を形成するのが好ましい。噴出導孔と噴出口とは、1対1に対応していてもよい。しかし、噴出導孔のピッチが大き過ぎると、処理抜けが起きやすい。したがって、処理抜け防止の観点からは、噴出導孔のピッチをなるべく小さくするのが好ましい。一方、(噴出導孔の内径)<(噴出口の内径)とした場合、噴出導孔のピッチを噴出口のピッチ以下にすると、隣り合う噴出口どうしが互いに干渉することになる。 It is preferable to form a plurality of ejection guide holes in the dielectric member. The ejection guide hole and the ejection port may correspond one-to-one. However, if the pitch of the ejection guide holes is too large, processing loss tends to occur. Therefore, it is preferable to make the pitch of the ejection guide holes as small as possible from the viewpoint of prevention of processing loss. On the other hand, assuming that (inner diameter of the ejection guide hole) <(inner diameter of the ejection port), if the pitch of the ejection guide holes is less than or equal to the pitch of the ejection port, adjacent ejection ports interfere with each other.
本発明は、かかる考察に基づいてなされたものであり、処理ガスを放電空間でプラズマ化して噴出し、前記放電空間の外部の被処理物配置部に配置された被処理物に接触させ、プラズマ表面処理を行なう装置において、
電源に接続された電界印加電極と、
前記電界印加電極を向く放電面と、前記被処理物配置部を向く処理面とを有し、電気的に接地された接地電極と、
前記接地電極の放電面に当てられる当接面と、前記電界印加電極に面して前記放電空間を画成する画成面とを有する固体誘電体からなる誘電部材と、
を備え、前記誘電部材には前記画成面から前記当接面にそれぞれ貫通する複数の噴出導孔が形成され、前記接地電極には前記放電面から前記処理面に貫通する噴出口が形成され、前記噴出口の前記放電面への開口面積が前記複数の噴出導孔の前記当接面への開口面積の合計より大きく、前記複数の噴出導孔が共に1つの前記噴出口に連なっていることを特許請求する特徴とする。
これにより、接地電極の噴出口の前記放電面への開口より内側に誘電部材の噴出導孔の周辺部分が突出するようにでき、噴出口の内面の特に放電面への開口の縁部にアークなどの異常放電が落ちるのを防止でき、パーティクルの発生を阻止することができる。加えて、噴出導孔の配置間隔を狭くでき、処理ムラが出来るのを防止することができる。
The present invention has been made on the basis of such considerations, and the processing gas is made into plasma in the discharge space and ejected, and is brought into contact with the object to be processed disposed in the object disposition portion outside the discharge space. In an apparatus for performing surface treatment,
An electric field applying electrode connected to a power source;
A grounding electrode having a discharge surface facing the electric field applying electrode and a processing surface facing the workpiece placement portion, and being electrically grounded;
A dielectric member made of a solid dielectric having an abutting surface applied to the discharge surface of the ground electrode and an defining surface that faces the electric field applying electrode and defines the discharge space;
The dielectric member is formed with a plurality of ejection guide holes penetrating from the defining surface to the contact surface, and the ground electrode is formed with an ejection port penetrating from the discharge surface to the processing surface. The opening area of the ejection port to the discharge surface is larger than the total opening area of the plurality of ejection guide holes to the contact surface, and the plurality of ejection guide holes are all connected to one ejection port. It is the characteristic which claims this.
As a result, the peripheral portion of the ejection guide hole of the dielectric member protrudes inside the opening to the discharge surface of the discharge port of the ground electrode, and an arc is formed at the edge of the opening of the discharge port, particularly to the discharge surface. It is possible to prevent the abnormal discharge such as falling and prevent the generation of particles. In addition, the arrangement interval of the ejection guide holes can be narrowed, and processing unevenness can be prevented.
前記複数の噴出導孔が列をなして並んでおり、前記噴出口が前記複数の噴出導孔の並び方向に延びる長穴状であることが好ましい。
これにより、確実に複数の噴出導孔が共に1つの前記噴出口に連なるようにできる。
It is preferable that the plurality of ejection guide holes are arranged in a row, and the ejection port has an elongated hole shape extending in the direction in which the plurality of ejection guide holes are arranged.
Thereby, a plurality of ejection guide holes can be surely connected to one ejection port.
前記噴出導孔のピッチが、前記噴出口の前記放電面への開口の延び方向と直交する幅方向の寸法以下であることが好ましい。
これにより、噴出導孔の配置間隔を十分に狭くでき、処理ムラを一層確実に防止することができる。
It is preferable that the pitch of the ejection guide holes is equal to or less than the dimension in the width direction orthogonal to the extending direction of the opening of the ejection port to the discharge surface.
Thereby, the arrangement | positioning space | interval of an ejection guide hole can be narrowed sufficiently, and a process nonuniformity can be prevented more reliably.
前記噴出口の前記放電面への開口の延び方向と直交する幅方向の寸法が、前記噴出導孔の前記当接面への開口の前記幅方向と同じ方向の寸法より大きいことが好ましい。
これにより、誘電部材の噴出導孔の周辺部分が噴出口の放電面への開口より確実に内側に位置されるようにでき、噴出口の内面の特に放電面への開口の縁部にアークなどの異常放電が落ちるのを確実に防止できる。
It is preferable that the dimension in the width direction orthogonal to the extending direction of the opening to the discharge surface of the ejection port is larger than the dimension in the same direction as the width direction of the opening to the contact surface of the ejection guide hole.
Thereby, the peripheral part of the ejection guide hole of the dielectric member can be surely positioned inside the opening to the discharge surface of the ejection port, and an arc or the like is formed on the inner edge of the ejection port, particularly at the edge of the opening to the discharge surface. It is possible to reliably prevent the abnormal discharge from falling.
前記噴出口の前記放電面への開口の延び方向と直交する幅方向の寸法と、前記噴出導孔の前記当接面への開口の前記幅方向と同じ方向の寸法との差は、好ましくは0.1〜5mmであり、より好ましくは2mm程度である。
これにより、噴出口の幅を適度な大きさにでき、接地電極の面積を確保して、接地電極と電界印加電極との間の放電を確保できるとともに、噴出口の放電面への開口より内側に誘電部材の噴出導孔の周辺部分が確実に突出するようにして、噴出口の内面の特に放電面への開口の縁にアーク等の異常放電が落ちるのを確実に防止できる。
The difference between the dimension in the width direction orthogonal to the extending direction of the opening to the discharge surface of the ejection port and the dimension in the same direction as the width direction of the opening to the contact surface of the ejection guide hole is preferably It is 0.1-5 mm, More preferably, it is about 2 mm.
As a result, the width of the spout can be made moderately large, the area of the ground electrode can be secured, and the discharge between the ground electrode and the electric field applying electrode can be secured, and the inside of the opening to the discharge surface of the spout can be secured. In addition, it is possible to reliably prevent an abnormal discharge such as an arc from falling on the edge of the inner surface of the ejection port, particularly the opening to the discharge surface, by reliably projecting the peripheral portion of the ejection guide hole of the dielectric member.
各噴出導孔の中心が、前記噴出口の延び方向と直交する幅方向の中央に配置されていることが好ましい。
これにより、誘電部材の噴出導孔の周辺部分が噴出口の放電面への開口より確実に内側に位置されるようにでき、噴出口の内面の特に放電面への開口の縁にアークなどの異常放電が落ちるのをより一層確実に防止できる。
It is preferable that the center of each ejection guide hole is disposed at the center in the width direction orthogonal to the extending direction of the ejection port.
As a result, the peripheral portion of the ejection guide hole of the dielectric member can be surely positioned inside the opening to the discharge surface of the ejection port, and an arc or the like can be formed on the inner surface of the ejection port, particularly at the edge of the opening to the discharge surface. The abnormal discharge can be prevented more reliably.
大気圧近傍とは、1.013×104〜50.663×104Paの範囲を言い、圧力調整の容易化や装置構成の簡便化を考慮すると、1.333×104〜10.664×104Paが好ましく、9.331×104〜10.397×104Paがより好ましい。 The vicinity of atmospheric pressure refers to a range of 1.013 × 10 4 to 50.663 × 10 4 Pa, and 1.333 × 10 4 to 10.664 considering the ease of pressure adjustment and the simplification of the apparatus configuration. × 10 4 Pa is preferable, and 9.331 × 10 4 to 10.9797 × 10 4 Pa is more preferable.
本発明によれば、接地電極における噴出口の内面の特に放電面への開口の縁にアークなどの異常放電が落ちるのを防止でき、パーティクルの発生を阻止することができる。加えて、噴出導孔の配置間隔を狭くでき、処理ムラを防止することができる。 According to the present invention, it is possible to prevent an abnormal discharge such as an arc from falling on the inner surface of the ejection port of the ground electrode, particularly at the edge of the opening to the discharge surface, and to prevent the generation of particles. In addition, the arrangement interval of the ejection guide holes can be narrowed, and processing unevenness can be prevented.
以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図1〜図5、図6(a)は、本発明の第1実施形態を示したものである。大気圧プラズマ処理装置は、処理ヘッド1と、被処理物配置部2とを備えている。被処理物配置部2は、ステージやコンベアで構成されており、その上側に被処理物9が配置されるようになっている。被処理物9は、例えばガラス基板や半導体基板である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 5 and 6 (a) show a first embodiment of the present invention. The atmospheric pressure plasma processing apparatus includes a
被処理物配置部2は、被処理物9を図1の紙面直交方向に搬送できるようになっている。被処理物9が位置固定されていてもよく、処理ヘッド1が図1の紙面直交方向に移動するようになっていてもよい。
The
処理ヘッド1は、図示しない架台に支持され、被処理物配置部2の上側に離れて位置している。処理ヘッド1は、上蓋部材10と、フレーム20と、電界印加電極30と、接地電極40と、を備え、一方向(図1の左右方向、図2の紙面直交方向)に延びている。
The
上蓋部材10は、耐腐食性の高い樹脂(絶縁体)で構成され、処理ヘッド1の長手方向に延びている。
The
図4に示すように、フレーム20は、一対の長辺フレーム部21と、一対の短辺フレーム部22とを有し、内部が開口された平面視長方形になっている。長辺フレーム部21は、処理ヘッド1の長辺を構成している。短辺フレーム部22は、処理ヘッド1の短辺を構成している。フレーム20の上面に上蓋部材10の周縁部が載せられている。上蓋部材10がフレーム20にボルト(図示省略)にて連結されている。上蓋部材10が、フレーム20の内部空間を上側から塞いでいる。
As shown in FIG. 4, the
図2に示すように、一対の長辺フレーム部21には、それぞれガス導入路20aが形成されている。ガス導入路20aは、処理ヘッド1の長手方向に延びている。処理ガス源4からのガス供給路4aが、ガス導入路20aの一端部に連なっている。ガス導入路20aの側部からガス導入口20bが分岐されている。詳細な図示は省略するが、ガス導入口20bは、ガス導入路20aの延び方向(図2の紙面直交方向)に間隔を置いて複数設けられている。各ガス導入口20bは、長辺フレーム部21の内側面に達して開口されている。
なお、上記処理ガス源4には、処理目的に応じた処理ガスが蓄えられている。
As shown in FIG. 2, a
The processing gas source 4 stores a processing gas corresponding to the processing purpose.
フレーム20の内部のガス導入路20aより下側には、接地側冷却路20cが形成されている。接地側冷却路20cには、冷却媒体供給手段(図示省略)からの冷却媒体が通されるようになっている。冷却媒体として例えば水が用いられている。
A ground
図2及び図4に示すように、処理ヘッド1の内部には、電界印加側誘電部材50が設けられている。誘電部材50は、底板部51と、一対の側壁部52,52とを一体に有している。底板部51は、処理ヘッド1の長手方向に延びている。一対の側壁部52,52は、底板部51の短手方向の両側の縁から上に突出されている。これら底板部51と側壁部52,52が組み合わさり、誘電部材50の断面が、略U字状になっている。
As shown in FIGS. 2 and 4, an electric field application
底板部51は、放電を安定化させるために電極30の放電生成面(下面)に設けられる誘電体層としての役目を担っている。底板部51は、電極30とは別体で分離可能になっている。
The
図2に示すように、側壁部52の上端面が上蓋部材10の下面に当てられている。側壁部52は、上蓋部材10にボルト(図示省略)によって連結されている。
As shown in FIG. 2, the upper end surface of the
各側壁部52の外側面と長辺フレーム部21の内側面との間には、側部隙間1cが形成されている。側部隙間1cの上端部にガス導入口20bが連なっている。
A side gap 1 c is formed between the outer side surface of each
誘電部材50の内部に電界印加電極30が収容されている。電極30は、ステンレスやアルミニウム等の金属で構成されている。電極30は、長手方向を図1の左右方向(処理ヘッド1の長手方向と同方向)に向け、短手方向を図1の紙面直交方向に向けた平板状をなしている。図2に示すように、電極30は、給電線3aを介して電源3に接続されている。電極30は、誘電部材50の底板部51の上面に載置されている。これにより、電極30の下面(電界印加側放電面)が、固体誘電体層としての板部51で覆われている。
The electric
図2に示すように、電極30の内部には、電界印加側冷却路32cが形成されている。冷却路32cは、電極30の長手方向に延びている。冷却路32cには、図示しない冷却媒体供給手段からの冷却媒体が通されるようになっている。冷却媒体として例えば水が用いられている。
As shown in FIG. 2, an electric field application
図1に示すように、電極30の長手方向の両端面と、短辺フレーム部22との間には、エンドピース35が設けられている。エンドピース35は、アルミナ等のセラミック(絶縁体)で構成されている。エンドピース35によって、電極30とフレーム20とが絶縁されている。
As shown in FIG. 1,
電極30の長手方向の両端面とエンドピース35との間には、電極30の伸び変形を許容する若干のクリアランスが設けられている。エンドピース35と電界印加側誘電部材50との継ぎ目は、接着剤などで完全にコーキングされている。
A slight clearance is provided between the both end faces of the
図2に示すように、電極30の短手方向の両側面は、誘電部材50の側壁部52と対向している。これら電極30と側壁部52との間には、側部絶縁隙間1dが形成されている。
As shown in FIG. 2, both side surfaces of the
電極30の上方に上蓋部材10が被せられている。電極30と上蓋部材10との間には、上部絶縁隙間1eが形成されている。上部絶縁隙間1eと側部絶縁隙間1dとは互いに連なっている。
The
図1〜図4に示すように、処理ヘッド1の底部には接地電極40が設けられている。接地電極40は、長手方向を図1の左右方向(処理ヘッド1の長手方向と同方向)に向け、短手方向を図1の紙面直交方向に向けた平板状をなしている。接地電極40が、フレーム20の内部空間を下側から塞いでいる。接地電極40は、処理ヘッド1の底板を兼ねている。接地電極40の周縁部が、フレーム20の下面に当接されている。フレーム20と接地電極40がボルト(図示省略)によって連結されている。フレーム20と接地電極40を連結するボルトは、頭部が上を向き、脚部が接地電極40にねじ込まれていることが好ましい。
As shown in FIGS. 1 to 4, a
接地電極40は、ステンレス等の耐熱性及び耐腐食性の高い金属で構成されている。接地電極40は、接地線3b(図2)を介して電気的に接地されている。
接地電極40の上面は、電界印加電極30を向く接地側放電面42(電界印加電極30との間に放電を生成すべき面)となっている。
接地電極40は、被処理物配置部2ひいては被処理物9と対向し、被処理物9との間に処理空間1aを形成するようになっている。接地電極40の下面(放電面42とは反対側の面)は、被処理物9を向く処理面43(被処理物9との間に処理空間1aを画成すべき面)となっている。
The
The upper surface of the
The
接地電極40の上側には、接地側誘電部材60が設けられている。誘電部材60は、アルミナ等のセラミック(固体誘電体)で構成されている。誘電部材60は、接地電極40と同方向に延びる平板状をなしている。誘電部材60は、接地電極40の上に載せられている。誘電部材60の下面は、接地電極40の放電面42(上面)に接する当接面63になっている。誘電部材60は、接地電極40の放電面42を覆い、放電を安定化させる誘電体層としての役目を担っている。
A ground-
図1及び図2に示すように、誘電部材60は、フレーム20の内部に収容されている。誘電部材60の外周縁とフレーム20の内周面との間には、誘電部材60の膨張を許容したり、誘電部材60をフレーム20に納めたりするのに十分なクリアランスが形成されている。クリアランスの大きさd1は、誘電部材60の収容操作を可能にする程度であり、例えばd1=1mm未満である。フレーム20は、接地電極40に対する誘電部材60の水平方向の位置を規制する位置規制手段となっている。誘電部材60の位置は、上記クリアランスの大きさd1(<1mm)に対応する分の誤差が許容されている。誘電部材60が正規の位置に配置されているとき、誘電部材60の周端面とフレーム20の内周面との間に上記クリアランスのちょうど2分の1の大きさの幅を有する隙間が形成される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図1及び図4に示すように、誘電部材60の長手方向の両端縁には、それぞれ上に突出する凸部64が形成されている。凸部64は、誘電部材60の端縁に沿って延びている。これら凸部64に上記電界印加側誘電部材50の底板部51の長手方向の両端部が載置されている。
As shown in FIG. 1 and FIG. 4,
図1及び図2に示すように、電界印加側誘電部材50の底板部51と接地側誘電部材60との間には、狭い下部隙間1bが形成されている。後述するように、この下部隙間1bの中央部が放電空間1pとなる。接地側誘電部材60の上面は、電界印加側誘電部材50ひいては電界印加電極30に面している。接地側誘電部材60の上面は、放電空間1pを画成する画成面62となっている。図2に示すように、下部隙間1bの短手方向の両端部は側部隙間1cの下端部にそれぞれ連なっている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a narrow
処理ヘッド1の噴出構造について説明する。
図1〜図4に示すように、接地側誘電部材60には、複数の噴出導孔61が形成されている。図5に示すように、各噴出導孔61は、誘電部材60の上面(放電空間1pの画成面62)から下面(接地電極40との当接面63)へ厚さ方向に貫通している。噴出導孔61の上端部は、放電空間1pに連なっている。噴出導孔61の内面は、例えば直径φ=0.1mm〜2mm程度の円柱面になっている。
The ejection structure of the
As shown in FIGS. 1 to 4, a plurality of ejection guide holes 61 are formed in the ground
図3に示すように、複数の噴出導孔61は、処理ヘッド1の長手方向に等間隔で一列に並べられている。これら噴出導孔61の列は、処理ヘッド1の幅方向の中央部に配置されている。噴出導孔61のピッチPは、例えばP=2mm〜12mm程度である。
As shown in FIG. 3, the plurality of ejection guide holes 61 are arranged in a line at equal intervals in the longitudinal direction of the
図1〜図4に示すように、接地電極40には、1つの噴出口41が形成されている。噴出口41は、処理ヘッド1の幅方向の中央部に配置され、処理ヘッド1の長手方向すなわち噴出導孔61の並び方向に延びるスリット状(長穴状)になっている。図5に示すように、噴出口41は、接地電極40の上面(放電面42)から下面(処理面43)へ厚さ方向に貫通している。噴出口41の下端は、処理空間1aに連なっている。
図3に示すように、噴出口41の幅W(延び方向と直交する方向の寸法)は、例えばW=0.3mm〜7mm程度である。
As shown in FIGS. 1 to 4, the
As shown in FIG. 3, the width W (dimension in the direction orthogonal to the extending direction) of the
図1及び図3に示すように、誘電部材60の全て(複数)の噴出導孔41が共に1つのスリット状噴出口41に連なっている。噴出口41の開口面積は、全て(複数)の噴出導孔61の開口面積の合計より大きい。
なお、噴出口41の開口面積(断面積)は、接地電極40の厚さ方向の位置に依らず一定である。噴出導孔61の開口面積(断面積)は、誘電部材60の厚さ方向の位置に依らず一定である。
As shown in FIGS. 1 and 3, all (plural) ejection guide holes 41 of the
The opening area (cross-sectional area) of the
スリット状噴出口41の長手方向の両端部は、噴出導孔41の列より長手方向(噴出導孔41の並び方向)の外側に延び出ている。図3に示すように、底面視で全て(複数)の噴出導孔41が噴出口41の内側に配置されている。すなわち、図3及び図5に示すように、誘電部材60の噴出導孔41の周辺部分が、噴出口41の縁より内側に配置されている。上方(電界印加電極30の側)から見ると、誘電部材60が、接地電極40の噴出口41の縁を全周にわたって覆うことになる。図5に示すように、誘電部材60の噴出導孔41の周辺部分によって、噴出口41の内面と直交する段差面63bが形成されている。
Both end portions in the longitudinal direction of the slit-
図3及び図6(a)に示すように、誘電部材60が接地電極40に対し正確に位置決めされているとき、各噴出導孔61の中心が、スリット状噴出口41の中心線L上(上記並び方向と交差する方向の中央)に配置されている。図6(a)に示すように、スリット状噴出口41の幅方向の寸法Wは、噴出導孔61の同方向寸法すなわち噴出導孔61の直径φより大きい。
W>φ 式(1)
噴出口41の幅Wと噴出導孔61の直径φとの差Δ(=W−φ)は、好ましくはΔ=0.1〜5mm程度であり、より好ましくはΔ=2mm程度である。寸法差Δは、誘電部材60の位置決め誤差の許容量d1(<1mm)の2倍より大きいことが好ましい。
Δ>2×d1 式(2)
As shown in FIGS. 3 and 6A, when the
W> φ Formula (1)
The difference Δ (= W−φ) between the width W of the
Δ> 2 × d1 Formula (2)
更に同図6(a)では、噴出口41の幅Wが噴出導孔61のピッチPより大きく、下式を満たしている。
W≧P 式(3)
なお、噴出導孔61のピッチPは直径φより当然に大きい(P>φ)。
Further, in FIG. 6A, the width W of the
W ≧ P Formula (3)
The pitch P of the ejection guide holes 61 is naturally larger than the diameter φ (P> φ).
式(3)を満たすようにできるのは、噴出口41と噴出導孔61の対応関係が一対一ではなく、一対複数になっているためである。図6(b)に示すように、噴出口41’と噴出導孔61’が一対一に対応している場合、噴出導孔61’のピッチP’は、噴出口41’の直径W’(上記幅Wに相当))より大きくする必要がある。そうしないと、図6(a)の仮想線に示すように、隣り合う噴出口41’,41’どうしが干渉することになる。
なお、式(3)は必ずしも満たしている必要はない。噴出導孔61のピッチPが噴出導孔41の幅より大きくてもよい(P>W又はP≧W)。洗浄等の、均一性が厳しく求められない表面処理の場合、式(1)が満たされていれば十分である。
The reason why the expression (3) can be satisfied is that the correspondence relationship between the
Note that the formula (3) is not necessarily satisfied. The pitch P of the ejection guide holes 61 may be larger than the width of the ejection guide holes 41 (P> W or P ≧ W). In the case of a surface treatment such as cleaning where uniformity is not strictly required, it is sufficient if the expression (1) is satisfied.
処理ヘッド1の組み立て手順を説明する。
底板すなわち接地電極40の上にフレーム20を配置する。接地側誘電部材60をフレーム20の内側に収容し、かつ接地電極40の上面42に載置する。すると、全て(複数)の噴出導孔61が共に1つのスリット状噴出口41に連通する。誘電部材60とフレーム20の間には極めて小さなクリアランス(d1<1mm)が形成されているため、誘電部材60をフレーム20内に容易に収容でき、かつ接地電極40に対しほぼ正確に位置決めすることができる。たとえ、誘電部材60の位置決め誤差があっても、噴出口41の幅Wと噴出導孔61の直径φとの寸法差Δと、クリアランスd1との関係(Δ>2×d1)によって、全て(複数)の噴出導孔61の全周が1つのスリット状噴出口41の常に内側に位置するようにできる。したがって、上方(電界印加電極30の側)から見て、誘電部材60が、接地電極40の噴出口41の上端縁41aの全周を常に覆うようにすることができる。
A procedure for assembling the
The
続いて、フレーム20の内部に電界印加側誘電部材50を挿入する。この電界印加側誘電部材50の長手方向の両端部を凸部64の上に載せる。電界印加側誘電部材50の底板部51の上には、電界印加電極30を載置する。電界印加電極30の長手方向の両端部には、エンドピース35を配置する。エンドピース35と電界印加側誘電部材50との継ぎ目は、接着剤などで完全にコーキングする。次いで、上蓋部材10を部材20,30,50の上に被せる。そして、各部材をボルト締めして連結する。
Subsequently, the electric field application
上記構成のプラズマ処理装置にて表面処理を行なう際は、被処理物9を配置部2の上にセットする。そして、処理ガス源4からの処理ガスを、ガス供給路4aを経て処理ヘッド1のガス導入路20aに供給する。この処理ガスは、複数のガス導入口20bから側部隙間1cに均一に流入し、さらに下部隙間1bへ導入される。
When performing the surface treatment with the plasma processing apparatus having the above-described configuration, the
併行して、電源3から電界印加電極30に電圧を供給する。これにより、電界印加電極30と接地電極40との間に大気圧グロー放電が生成され、下部隙間1bの中央部が放電空間1pとなり、該空間1pの処理ガスがプラズマ化(分解、励起、活性化、ラジカル化、イオン化を含む)される。
In parallel, a voltage is supplied from the
プラズマ化された処理ガスが、噴出導孔61を経て、噴出口41から下方の処理空間1aへ噴き出され、被処理物9に接触する。これによって、被処理物9の表面上で反応が起き、所望の表面処理が行なわれる。さらに、配置部2を処理ヘッド1に対し相対移動させることにより、被処理物9の全体を処理することができる。
The plasma-ized processing gas is ejected from the
電界印加電極30の側(上側)から見て、接地電極40の噴出口41が噴出導孔61の周辺の誘電部材60によって隠れるため、アークなどの異常放電が噴出口41の内面の特に上端縁41aに落ちるのを防止できる。これにより、メタルコンタミネーション及びパーティクルの発生を阻止することができ、これらメタルコンタミネーションやパーティクルが被処理物9に付着するのを防止できる。
When viewed from the side (upper side) of the electric
1の噴出口41の内部にある複数の噴出導孔61は、ピッチPを十分に小さくできる。式(2)に示すように、噴出口41の幅Wより噴出導孔61のピッチPを小さくすることもできる。式(2)及び式(3)から導かれるように、噴出導孔61のピッチPを直径φの2mm増し以下にすることもできる。したがって、処理抜けないしは処理ムラを十分に防止することができる。被処理物9の処理ヘッド1に対する相対移動速度が例えば1mm/min以下の低速であっても処理ムラを確実に防止できる。
The plurality of ejection guide holes 61 inside one
次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において既述した構成に関しては、図面に同一符号を付して説明を適宜省略する。
図7に示すように、接地電極40にはスリット状(長穴状)の噴出口41が複数設けられていてもよい。スリット状の噴出口41の長手方向は、処理ヘッド1の長手方向と交差していてもよい。
Next, another embodiment of the present invention will be described. Regarding the configurations described in the following embodiments, the same reference numerals are given to the drawings, and description thereof will be omitted as appropriate.
As shown in FIG. 7, the
図7に示す第2実施形態では、複数のスリット状の噴出口41が処理ヘッド1の長手方向に一定間隔ごとに配置されている。スリット状噴出口41の長手方向は、処理ヘッド1の長手方向に対し斜めになっている。各噴出口41の内側に複数の噴出導孔61が短ピッチで一列に並んで配置されている。これら噴出導孔61の並び方向は、噴出口41の長手方向と一致している。
In the second embodiment shown in FIG. 7, a plurality of slit-shaped
図8に示す第3実施形態では、噴出口41の長手方向の長さが既述実施形態(図3、図7)より小さい。噴出口41は、接地電極40に多数(複数)形成されている。噴出口41は、処理ヘッド1の長手方向に一列に並べられ、かつ、処理ヘッド1の長手方向に対し斜めの方向に一列に並べられている。各噴出口41の長手方向は、処理ヘッド1の長手方向と一致している。各噴出口41の内側に2つ(複数)の噴出導孔61が配置されている。2つの噴出導孔61は、噴出口41の長径方向に離れている。
In 3rd Embodiment shown in FIG. 8, the length of the longitudinal direction of the
本発明は、上記実施形態に限られず、種々の改変をなすことができる。
例えば、噴出導孔61のピッチPが噴出口41の幅Wより大きくてもよい(P>W)。噴出導孔61の間隔は、等間隔置きでなくてもよい。
複数の噴出口41が、それぞれ長手方向を処理ヘッド1の長手方向に向け、かつ、処理ヘッド1の長手方向と直交する幅方向に互いに間隔を置いて並べられていてもよい。
図7において、複数の噴出口41が、それぞれ長手方向を処理ヘッド1の幅方向にまっすぐ向け、かつ処理ヘッド1の長手方向に互いに間隔を置いて並べられていてもよい。
図8において、各噴出口41の長手方向が、処理ヘッド1の長手方向に対し斜め又は直交していてもよく、複数の噴出口41が四角格子状または三角格子状に配列されていてもよい。
噴出口41は、全長にわたって直線状に延びている必要はなく、折曲していてもよく、曲線状になっていてもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
For example, the pitch P of the ejection guide holes 61 may be larger than the width W of the ejection ports 41 (P> W). The intervals between the ejection guide holes 61 need not be equal.
The plurality of
In FIG. 7, the plurality of
In FIG. 8, the longitudinal direction of each
The
1の噴出口41の内側に噴出導孔61が一列に限られず2列以上並んで配置されていてもよい。1の噴出口41の内側に噴出導孔61がランダムに配置されていてもよい。
噴出導孔61の形状は、真円形に限られず、長円形でもよく、多角形状でもよく、任意の形状をしていてもよい。
The ejection guide holes 61 are not limited to one line and may be arranged in two or more lines inside the one
The shape of the
噴出口41は、楕円形であってもよい。噴出口41は、その内側に複数の噴出口41が配置されていればよく、その形状は長穴状(スリット状、楕円状を含む)に限られず、真円形でもよく、多角形状でもよく、任意の形状をしていてもよい。
The
噴出口41の少なくとも放電面42への開口の内側に、複数の噴出導孔61の少なくとも当接面63への開口が収まっていればよい。噴出口41の少なくとも放電面42への開口面積が、複数の噴出導孔61の少なくとも当接面43への開口面積の合計より大きくなっていればよい。第1実施形態では、噴出口41の内周面が接地電極41の厚さ方向の全体にわたって垂直になっており、噴出口41の幅が接地電極41の厚さ方向の全体にわたって一定になっていたが、これに限られず、噴出口41の幅が下に向かって幅広になるよう又は幅狭になるよう、噴出口41の内周面が斜面になっていてもよい。接地電極41の厚さ方向の途中の噴出口41の内周面に段差が形成されていてもよい。噴出導孔61の内周面は、垂直な円筒面に限られず、下に向かって拡径又は縮径するテーパ状になっていてもよい。噴出導孔61の貫通方向の途中に段差が形成されていてもよい。
噴出導孔61の軸線は、当接面に対し直交しているのに限られず、斜めになっていてもよい。
It is only necessary that the openings of at least the contact surfaces 63 of the plurality of ejection guide holes 61 are accommodated at least inside the opening of the
The axis of the
噴出口41の内周面に絶縁体の被覆部材(ブッシュ)を設けてもよい。
An insulating covering member (bush) may be provided on the inner peripheral surface of the
本発明は、洗浄、表面改質(親水化、撥水化等)、エッチング、成膜などの種々の表面処理に適用可能である。大気圧近傍下でのプラズマ処理に限られず、真空下でのプラズマ処理にも適用可能である。 The present invention can be applied to various surface treatments such as cleaning, surface modification (hydrophilization, water repellency, etc.), etching, and film formation. The present invention is not limited to plasma processing near atmospheric pressure, and can also be applied to plasma processing under vacuum.
この発明は、例えばフラットパネルディスプレイ用のガラス基板や半導体基板の製造工程における表面処理に適用可能である。 The present invention is applicable to, for example, surface treatment in a manufacturing process of a glass substrate for a flat panel display or a semiconductor substrate.
9 被処理物
1 処理ヘッド
1a 処理空間
1b 下部隙間
1c 側部隙間
1d 側部絶縁隙間
1e 上部絶縁隙間
1p 放電空間
2 被処理物配置部
3 電源
3a 給電線
3b 接地線
4 処理ガス源
10 上蓋部材
20 フレーム
20a ガス導入路
20b ガス導入口
20c 接地側冷却路
21 長辺フレーム部
22 短辺フレーム部
30 電界印加電極
32c 電界印加側冷却路
35 エンドピース
40 接地電極
41 噴出口
41a 噴出口の放電面側の縁
42 放電面
43 処理面
50 電界印加側誘電部材
51 底板部
52 側壁部
60 誘電部材
61 噴出導孔
62 画成面
63 当接面
63b 段差
64 凸部
d1 クリアランス(位置決め誤差許容量)
φ 噴出導孔の直径
P 噴出導孔のピッチ
W 噴出口の幅
L 噴出口の中心線
9 Processed
φ Diameter of jet guide hole P Pitch of jet guide hole W Width of jet port L Center line of jet port
Claims (6)
電源に接続された電界印加電極と、
前記電界印加電極を向く放電面と、前記被処理物配置部を向く処理面とを有し、電気的に接地された接地電極と、
前記接地電極の放電面に当てられる当接面と、前記電界印加電極に面して前記放電空間を画成する画成面とを有する固体誘電体からなる誘電部材と、
を備え、前記誘電部材には前記画成面から前記当接面にそれぞれ貫通する複数の噴出導孔が形成され、前記接地電極には前記放電面から前記処理面に貫通する噴出口が形成され、前記噴出口の前記放電面への開口面積が前記複数の噴出導孔の前記当接面への開口面積の合計より大きく、前記複数の噴出導孔が共に1つの前記噴出口に連なっていることを特徴とするプラズマ処理装置。 In an apparatus for performing plasma surface treatment by forming a processing gas into plasma in a discharge space and ejecting the gas, bringing it into contact with an object disposed in an object disposition portion outside the discharge space,
An electric field applying electrode connected to a power source;
A grounding electrode having a discharge surface facing the electric field applying electrode and a processing surface facing the workpiece placement portion, and being electrically grounded;
A dielectric member made of a solid dielectric having an abutting surface applied to the discharge surface of the ground electrode and an defining surface that faces the electric field applying electrode and defines the discharge space;
The dielectric member is formed with a plurality of ejection guide holes penetrating from the defining surface to the contact surface, and the ground electrode is formed with an ejection port penetrating from the discharge surface to the processing surface. The opening area of the ejection port to the discharge surface is larger than the total opening area of the plurality of ejection guide holes to the contact surface, and the plurality of ejection guide holes are all connected to one ejection port. A plasma processing apparatus.
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