JP2018185958A - Surface treatment device and surface treatment method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface treatment device and a surface treatment method capable of improving surface treatment speed, by reducing loss amount due to adhesion of active species or deposition species on the peripheral wall surface constituting an electrode, and by increasing supply amount of active species or deposition species for the treatment surface of a base material.SOLUTION: A surface treatment device for treating the surface of a base material includes: a vacuum vessel; exhaust means for depressing the vacuum vessel, and maintaining that pressure; plasma generation means provided in the vacuum vessel, and generating plasma; a base material holding mechanism for holding a base material, and placed so that the treatment surface of the base material faces a plasma generation space where plasma is generated by the plasma generation means; and a peripheral wall surrounding the plasma generation space and the base material holding mechanism. In the peripheral wall, multiple first gas supply ports for blowing gas in oblique direction to the wall surface of the peripheral wall, toward a space surrounded by the peripheral wall, are formed.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、表面処理装置および表面処理方法に関する。   The present invention relates to a surface treatment apparatus and a surface treatment method.

各種基材の表面改質や微細加工のためにプラズマを利用した表面処理が幅広く利用されている。これはプラズマ励起用ガスを電離することでプラズマを生成し、生成したプラズマ中の荷電粒子(イオンや電子)およびラジカル、官能基、などの活性種や重合性ガスの分解によって生成する成膜種を表面処理の目的に応じて基材表面に暴露させることで処理を進行させる。   Surface treatment using plasma is widely used for surface modification and fine processing of various substrates. This is because the plasma is generated by ionizing the plasma excitation gas, and charged particles (ions and electrons) and radicals, functional groups, and other active species in the generated plasma and film formation species generated by decomposition of the polymerizable gas Is exposed to the surface of the substrate according to the purpose of the surface treatment.

プラズマを利用した表面処理の一例として、プラズマ励起用ガスが電離することで生成する荷電粒子を基材表面に衝突させて微細形状を形成するエッチングや、官能基を基材表面に結合させることで親水性、撥油性などの機能を付与する表面改質、またラジカルや荷電粒子を用いて重合性ガスを分解し、重合性ガスを分解して生成した成膜種を基材の処理表面に化学的に結合させて薄膜を形成するCVDなど、様々な表面処理装置の開発が進められてきた。   As an example of surface treatment using plasma, the charged particles generated by ionizing the plasma excitation gas collide with the substrate surface to form a fine shape, or by bonding functional groups to the substrate surface. Surface modification that imparts functions such as hydrophilicity and oil repellency, and also decomposes the polymerizable gas using radicals and charged particles, and chemically forms the film-forming species generated by decomposing the polymerizable gas on the treated surface of the substrate. Development of various surface treatment apparatuses such as CVD for forming thin films by mechanically bonding has been advanced.

これらの表面処理を高速に進行させるためには、プラズマ励起用ガスを電離することで生成する荷電粒子およびラジカルなどの活性種や重合性ガスの分解によって生成する成膜種の生成量を増加させ、それらを無駄なく基材の処理表面や重合性ガスとの反応空間に供給し、反応を促進させることが必要である。この処理速度高速化に向けた取り組みとして、生成した活性種や成膜種を基材表面に輸送する過程で、電極部材表面に付着して損失する活性種や成膜種の量を低減し、基材の処理表面や重合性ガスとの反応空間に対する活性種や成膜種の供給量を向上させるための方策が検討されてきた。   In order for these surface treatments to proceed at high speed, the amount of film-forming species generated by decomposition of active species such as charged particles and radicals generated by ionizing the plasma excitation gas and radicals and polymerizable gas is increased. It is necessary to promote the reaction by supplying them to the treated surface of the substrate and the reaction space with the polymerizable gas without waste. As an effort to increase the processing speed, in the process of transporting the generated active species and film-forming species to the substrate surface, the amount of active species and film-forming species that adhere to the electrode member surface and are lost is reduced. Measures for improving the supply amount of active species and film-forming species to the treatment surface of the substrate and the reaction space with the polymerizable gas have been studied.

例えば特許文献1には、真空チャンバの壁の内側にCFnイオンおよびラジカルとの反応性が低いアルミナの筐体を設けることで、衝突したCFnイオンおよびラジカルがチャンバの壁の内側で反応し、消滅する活性種の量を低減できることが示されている。これにより生成したCFnイオン及びラジカルを消滅させることなく基材の処理表面まで輸送することで均一かつ高速な処理ができるとしている。   For example, in Patent Document 1, an alumina casing having low reactivity with CFn ions and radicals is provided inside the wall of the vacuum chamber, so that the collided CFn ions and radicals react inside the chamber wall and disappear. It has been shown that the amount of active species can be reduced. It is said that uniform and high-speed processing can be performed by transporting the generated CFn ions and radicals to the processing surface of the substrate without annihilation.

また特許文献2には、CVD処理空間を規定する周壁の処理空間を囲む壁面に二次元的に分布する複数の吐出口から供給される付着抑制ガスが、重合性ガスの分解によって生成された成膜種に衝突し、その方向を変えることで、処理空間を規定する周壁の処理空間を囲む壁面への成膜種の衝突を抑制できることが示されており、これにより成膜種の周壁表面への付着を防止し、周壁のクリーニングの頻度とクリーニング時のクリーニングガスの使用量を低減することができるとしている。この特許文献2において、周壁へ衝突しなくなった成膜種は、排気口や基材表面、電極表面へ向かって飛行するようになり、一部は基材の処理に利用されるようになるため、基材の処理表面に対する成膜種の供給量が副次的に増加し表面処理の高速化が見込めると考えられる。   Further, in Patent Document 2, an adhesion suppression gas supplied from a plurality of discharge ports distributed two-dimensionally on a wall surface surrounding a processing space of a peripheral wall that defines a CVD processing space is generated by decomposition of a polymerizable gas. It has been shown that by colliding with the film type and changing the direction, the collision of the film-forming species with the wall surface surrounding the processing space of the peripheral wall that defines the processing space can be suppressed. It is said that the frequency of cleaning the peripheral wall and the amount of cleaning gas used during cleaning can be reduced. In this patent document 2, the film-forming species that no longer collides with the peripheral wall will fly toward the exhaust port, the substrate surface, and the electrode surface, and a part will be used for processing the substrate. It is considered that the supply amount of the film-forming species to the treated surface of the base material increases secondaryly, so that the speed of the surface treatment can be expected.

特開平9−55368号公報JP-A-9-55368 特開2015−170680号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-170680

しかしながら、特許文献1の方法では、活性種の筐体への衝突そのものは低減できないため、活性種のチャンバ内壁での反応を低減させるために用いた筐体に衝突した活性種によってスパッタリングが生じ、筐体から微粒子が飛散し、処理基材に付着、混入することで表面処理を行った基材の品質低下に繋がる。   However, in the method of Patent Document 1, since the collision of the active species with the casing itself cannot be reduced, sputtering occurs due to the active species that collided with the casing used to reduce the reaction of the active species on the inner wall of the chamber. Fine particles are scattered from the housing and adhere to and mix with the treated substrate, leading to a reduction in the quality of the surface-treated substrate.

特許文献2の方法では、吐出口の正面方向以外の空間を飛行している成膜種は押し返すことができない。そのため、吐出口同士の間に向かって飛行してきた成膜種は電極部材表面やチャンバ内壁に衝突および付着して消滅してしまうため、基材表面に対する活性種の供給量を向上させる十分な効果が期待できない。   In the method of Patent Document 2, the deposition type flying in a space other than the front direction of the discharge port cannot be pushed back. For this reason, the film-forming species flying between the discharge ports collide with and adhere to the electrode member surface and the inner wall of the chamber and disappear. I can not expect.

本発明の目的は、電極を構成する周壁表面での活性種や成膜種の付着による損失量を低減し、基材表面に対する活性種や成膜種の供給量を増加させ、表面処理速度の向上を可能とする、表面処理装置および表面処理方法を提供することにある。   The object of the present invention is to reduce the loss due to adhesion of active species and film-forming species on the surface of the peripheral wall constituting the electrode, increase the supply amount of active species and film-forming species to the substrate surface, and increase the surface treatment speed. An object of the present invention is to provide a surface treatment apparatus and a surface treatment method that can be improved.

上記課題を解決するために本発明は、真空容器と、前記真空容器内を減圧し、その圧力を維持するための排気手段と、前記真空容器内に備えられ、プラズマを生成するためのプラズマ生成手段と、基材を保持するための基材保持機構であって、前記プラズマ生成手段によりプラズマが生成されるプラズマ生成空間に前記基材の処理面が対向するように配置された基材保持機構と、前記プラズマ生成空間および前記基材保持機構を囲む周壁と、を備え、前記周壁に、この周壁で囲まれた空間へ向けて、この周壁の壁面に対して斜め方向にガスを吹き出す複数の第1のガス供給口が形成された、基材の表面を処理する表面処理装置を提供する。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a vacuum vessel, an exhaust means for reducing the pressure in the vacuum vessel and maintaining the pressure, and plasma generation for generating plasma provided in the vacuum vessel. And a substrate holding mechanism for holding the substrate, the substrate holding mechanism being arranged so that the processing surface of the substrate faces a plasma generation space where plasma is generated by the plasma generation unit And a peripheral wall that surrounds the plasma generation space and the base material holding mechanism, and a plurality of gas blown in a direction oblique to the wall surface of the peripheral wall toward the space surrounded by the peripheral wall. Provided is a surface treatment apparatus for treating a surface of a base material in which a first gas supply port is formed.

また、本発明の好ましい形態によれば、前記第1のガス供給口のうち、前記プラズマ生成空間に向けてガスを吹き出すガス供給口を含む、表面処理装置を提供する。   Moreover, according to the preferable form of this invention, the surface treatment apparatus containing the gas supply port which blows off gas toward the said plasma production space among the said 1st gas supply ports is provided.

また、本発明の好ましい形態によれば、前記第1のガス供給口から供給されるガスの吹き出し方向が、前記プラズマ生成空間から前記基材保持機構側に向かう方向に直交する方向よりも基材保持機構側へ傾いている、表面処理装置を提供する。   Further, according to a preferred embodiment of the present invention, the direction in which the gas supplied from the first gas supply port is blown out from the direction perpendicular to the direction from the plasma generation space toward the substrate holding mechanism is higher. Provided is a surface treatment apparatus that is inclined toward a holding mechanism.

また、本発明の好ましい形態によれば、前記第1のガス供給口が孔状であり、任意の前記第1のガス供給口をガス供給口Aとし、ガス供給口Aから供給されるガスの吹き出し方向が、このガスの吹き出し方向を前記周壁で囲まれた空間内から見て周壁の表面へ投影した方向に、ガス供給口Aに隣り合う別の前記第1のガス供給口であるガス供給口Bが存在する方向であり、前記ガス供給口Aから供給されるガスの前記周壁で囲まれた空間内での平均自由行程をλ、前記ガス供給口Aから供給されるガスの吹き出し方向と前記周壁の表面とのなす角度(鋭角)をθとしたとき、前記ガス供給口Aの周縁部と前記ガス供給口Bの周縁部との間隔がλ・cosθ以下である、表面処理装置を提供する。   Further, according to a preferred embodiment of the present invention, the first gas supply port has a hole shape, the arbitrary first gas supply port is a gas supply port A, and the gas supplied from the gas supply port A A gas supply that is another first gas supply port adjacent to the gas supply port A in a direction in which the gas discharge direction is projected onto the surface of the peripheral wall as viewed from the space surrounded by the peripheral wall. Λ is the mean free path in the space surrounded by the peripheral wall of the gas supplied from the gas supply port A, and the blowing direction of the gas supplied from the gas supply port A. Provided is a surface treatment apparatus in which the interval between the peripheral edge of the gas supply port A and the peripheral edge of the gas supply port B is λ · cos θ or less, where θ is the angle (acute angle) made with the surface of the peripheral wall. To do.

また、本発明の好ましい形態によれば、前記第1のガス供給口がスリット状であり、任意の前記第1のガス供給口をガス供給口Aとし、ガス供給口Aから供給されるガスの吹き出し方向が、このガスの吹き出し方向を前記周壁で囲まれた空間内から見て周壁の表面へ投影した方向に、ガス供給口Aに隣り合う別の前記第1のガス供給口であるガス供給口Bが存在する方向であり、前記ガス供給口Aから供給されるガスの前記周壁で囲まれた空間内での平均自由行程をλ、前記ガス供給口Aから供給されるガスの吹き出し方向と前記周壁の表面とのなす角度(鋭角)をθ、前記ガス供給口Aから供給されるガスの吹き出し方向を前記周壁で囲まれた空間内から見て周壁の表面へ投影した方向を方向Cとしたとき、前記ガス供給口Aの周縁部と前記ガス供給口Bの周縁部の前記方向Cの距離がλ・cosθ以下である、表面処理装置を提供する。   Further, according to a preferred embodiment of the present invention, the first gas supply port is slit-shaped, the arbitrary first gas supply port is a gas supply port A, and the gas supplied from the gas supply port A A gas supply that is another first gas supply port adjacent to the gas supply port A in a direction in which the gas discharge direction is projected onto the surface of the peripheral wall as viewed from the space surrounded by the peripheral wall. Λ is the mean free path in the space surrounded by the peripheral wall of the gas supplied from the gas supply port A, and the blowing direction of the gas supplied from the gas supply port A. An angle (acute angle) made with the surface of the peripheral wall is θ, and a direction in which the blowing direction of the gas supplied from the gas supply port A is projected onto the surface of the peripheral wall as viewed from the space surrounded by the peripheral wall is a direction C. When the peripheral portion of the gas supply port A and the Provided is a surface treatment apparatus in which a distance in the direction C of a peripheral edge portion of a gas supply port B is λ · cos θ or less.

また、本発明の好ましい形態によれば、前記プラズマ生成手段が、アノードとこのアノードに対して空間を設けて配置されたカソードとで構成され、前記アノードと前記カソードとの間の空間を通して、前記基材保持機構へ向けてガスを吹き出すように配置された第2のガス供給口を備えた、表面処理装置を提供する。   Further, according to a preferred embodiment of the present invention, the plasma generating means is composed of an anode and a cathode arranged with a space with respect to the anode, and through the space between the anode and the cathode, Provided is a surface treatment apparatus including a second gas supply port arranged to blow gas toward a substrate holding mechanism.

また、本発明の好ましい形態によれば、前記基材保持機構が前記プラズマ生成空間から離れて配置されており、前記第1のガス供給口のうち、前記基材保持機構と前記プラズマ生成空間との間の空間に向けてガスを吹き出すガス供給口を含む、表面処理装置を提供する。   Further, according to a preferred embodiment of the present invention, the base material holding mechanism is disposed away from the plasma generation space, and the base material holding mechanism and the plasma generation space among the first gas supply ports are provided. Provided is a surface treatment apparatus including a gas supply port that blows out gas toward a space between the two.

また、本発明の好ましい形態によれば、前記プラズマ生成空間を通さずに、前記プラズマ生成空間と前記基材保持機構の間の空間にガスを吹き出す第3のガス供給口を備えた、表面処理装置を提供する。   Further, according to a preferred embodiment of the present invention, the surface treatment includes the third gas supply port that blows gas into the space between the plasma generation space and the base material holding mechanism without passing through the plasma generation space. Providing equipment.

上記課題を解決するために本発明は、前記真空容器内を減圧し、前記第1のガス供給口から前記プラズマ生成空間へ向けて重合性または非重合性ガスのいずれか、もしくは両方のガスを供給し、前記プラズマ生成空間にプラズマを生成して、前記基材保持機構に保持した基材の表面を処理する、表面処理方法を提供する。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention reduces the pressure inside the vacuum vessel and supplies either or both of a polymerizable and non-polymerizable gas from the first gas supply port toward the plasma generation space. Provided is a surface treatment method for supplying and generating plasma in the plasma generation space to treat the surface of the substrate held by the substrate holding mechanism.

また、本発明の好ましい形態によれば、前記真空容器内を減圧し、前記第1のガス供給口から前記プラズマ生成空間と前記基材保持機構の間の空間へ向けて非重合性ガスを供給し、前記第2のガス供給口から前記アノードと前記カソードとの間のプラズマ生成空間を通して、前記基材保持機構へ向けて重合性または非重合性ガスのいずれか、もしくは両方のガスを供給しながら、前記プラズマ生成空間にプラズマを生成して、前記基材保持機構に保持した基材の表面を処理する、表面処理方法を提供する。   According to a preferred embodiment of the present invention, the inside of the vacuum vessel is depressurized and non-polymerizable gas is supplied from the first gas supply port toward the space between the plasma generation space and the substrate holding mechanism. Then, either a polymerizable or non-polymerizable gas or both are supplied from the second gas supply port through the plasma generation space between the anode and the cathode toward the substrate holding mechanism. However, the present invention provides a surface treatment method in which plasma is generated in the plasma generation space to treat the surface of the substrate held by the substrate holding mechanism.

また、本発明の好ましい形態によれば、前記真空容器内を減圧し、前記第1のガス供給口から前記周壁で囲まれた空間に非重合性ガスを供給し、前記第2のガス供給口から前記アノードと前記カソードとの間のプラズマ生成空間を通して、前記基材保持機構へ向けて非重合性ガスを供給し、前記第3のガス供給口から前記プラズマ生成空間を通さずに、前記プラズマ生成空間と前記基材保持機構の間の空間に重合性ガスを供給し、前記プラズマ生成空間にプラズマを生成して、前記基材保持機構に保持した基材の表面を処理する、表面処理方法を提供する。   According to a preferred embodiment of the present invention, the vacuum vessel is depressurized, non-polymerizable gas is supplied from the first gas supply port to a space surrounded by the peripheral wall, and the second gas supply port Through the plasma generation space between the anode and the cathode to supply the non-polymerizable gas toward the substrate holding mechanism, and without passing through the plasma generation space from the third gas supply port, the plasma A surface treatment method for supplying a polymerizable gas to a space between a generation space and the base material holding mechanism, generating plasma in the plasma generation space, and processing a surface of the base material held by the base material holding mechanism I will provide a.

本発明における用語の意味は以下のとおりである。
「プラズマ生成手段」とは、供給したガスの少なくとも一部をイオンや電子に電離した状態にする装置のことをいう。ガスを電離するための励起方法は、一例として誘導結合型や、容量結合型などの放電を用いた励起方法が挙げられるが、その他に例示される光励起型や熱励起型などいずれの励起方法でもよい。
The meanings of terms in the present invention are as follows.
“Plasma generation means” refers to a device that ionizes at least a part of a supplied gas into ions or electrons. As an example of the excitation method for ionizing a gas, an excitation method using an inductive coupling type or a capacitive coupling type discharge can be cited as an example, but any other excitation method such as photoexcitation type or thermal excitation type can be used. Good.

「周壁」とは、基材保持機構とプラズマ生成空間または/およびプラズマ生成空間と基材保持機構の間の空間を囲むように、任意の材料および部材で構成されたものをいう。周壁を構成する部材の一部分としてプラズマ生成手段を構成するアノードやカソードなどの電極部材を用いてもよい。   The “peripheral wall” refers to a material composed of an arbitrary material and member so as to surround the base material holding mechanism and the plasma generation space or / and the space between the plasma generation space and the base material holding mechanism. You may use electrode members, such as an anode and a cathode which comprise a plasma production | generation means, as a part of member which comprises a surrounding wall.

「表面処理」とは、エッチング、蒸着、スパッタ、CVD等が挙げられる。中でも特にCVDは、プラズマ励起用として用いた非重合性ガスの電離によって生成される活性種の他に、重合性ガスの分解によって生成される成膜種の付着が存在することなどから、本発明の対象としては好適である。   “Surface treatment” includes etching, vapor deposition, sputtering, CVD, and the like. Above all, CVD is the present invention because, in addition to the active species generated by the ionization of the non-polymerizable gas used for plasma excitation, there is adhesion of film-forming species generated by the decomposition of the polymerizable gas. It is suitable as a target of the above.

「活性種」とは、プラズマ生成空間に供給した非重合性ガスが、エネルギー供給源によって与えられたエネルギーによって、化学的に活性な状態となった粒子をいう。活性種の種類としては非重合性ガスの電離によって生成されるイオンや電子などの荷電粒子、ラジカル、励起種などが挙げられる。ただし、活性種の種類はこれらには限定されない。   “Active species” refers to particles in which the non-polymerizable gas supplied to the plasma generation space is chemically activated by the energy supplied by the energy supply source. Examples of the active species include charged particles such as ions and electrons generated by ionization of a non-polymerizable gas, radicals, and excited species. However, the type of active species is not limited to these.

「成膜種」とは、プラズマ生成空間に供給した重合性ガスが、エネルギー供給源によって与えられたエネルギーによって分解、または活性種との衝突によって分解された状態の粒子をいう。   “Film-forming species” refers to particles in a state in which the polymerizable gas supplied to the plasma generation space is decomposed by energy applied by an energy supply source or by collision with active species.

「ガスの吹き出し方向」とは、第1のガス供給口の中心軸に沿った付着損失抑制ガスのガス流れの向きをいう。   The “gas blowing direction” refers to the direction of the gas flow of the adhesion loss suppressing gas along the central axis of the first gas supply port.

「付着損失抑制ガス」とは、周壁表面に流入してきた活性種や成膜種を周壁に囲まれた空間中へ押し返す機能を目的としたガスをいう。   The “adhesion loss suppressing gas” refers to a gas whose function is to push back active species and film formation species that have flowed into the surface of the peripheral wall into a space surrounded by the peripheral wall.

「非重合性ガス」とは、そのガス単独ではプラズマにより分解して生成した活性種同士が結合して重合物を形成することのないガスをいう。   “Non-polymerizable gas” refers to a gas that does not form a polymer by combining active species generated by decomposition by plasma with the gas alone.

「重合性ガス」とは、そのガス単独でもプラズマにより分解して生成した成膜種同士の結合により、薄膜や微粒子などの重合物を形成しうるガスをいう。   “Polymerizable gas” refers to a gas that can form a polymer such as a thin film or fine particles by the bonding of film-forming species generated by being decomposed by plasma alone.

「プラズマ励起用ガス」とは、プラズマ生成手段に接続されたエネルギー供給源によって供給されたエネルギーにより電離し、少なくとも一部が電子やイオンを生成するガスをいう。   “Plasma excitation gas” refers to a gas that is ionized by energy supplied by an energy supply source connected to plasma generation means and at least partially generates electrons and ions.

本発明の表面処理装置、表面処理方法によれば、以下に説明するとおり、プラズマによって生成した活性種や成膜種が、周壁表面へ付着して損失する量を低減して、基材表面へ供給される量を増加できるので、表面処理を高速で行うことができる。   According to the surface treatment apparatus and the surface treatment method of the present invention, as described below, the amount of active species and film-forming species generated by plasma adheres to the peripheral wall surface and is lost is reduced to the substrate surface. Since the amount supplied can be increased, the surface treatment can be performed at high speed.

本発明の表面処理装置の一例を示した概略断面図である。It is the schematic sectional drawing which showed an example of the surface treatment apparatus of this invention. 本発明における、第1のガス供給口から供給されるガスの吹き出し方向と周壁表面の被覆面積について示した図である。It is the figure which showed about the blowing direction of the gas supplied from the 1st gas supply port in this invention, and the coating area of the surrounding wall surface. 本発明における、隣り合う第1のガス供給口同士の位置関係を示した図である。It is the figure which showed the positional relationship of adjacent 1st gas supply ports in this invention. 本発明における表面処理装置の別の態様の主要構成要素を示した図である。It is the figure which showed the main components of another aspect of the surface treatment apparatus in this invention. 本発明における表面処理装置の別の態様の主要構成要素を示した図である。It is the figure which showed the main components of another aspect of the surface treatment apparatus in this invention. 本発明における表面処理装置の別の態様の主要構成要素を示した図である。It is the figure which showed the main components of another aspect of the surface treatment apparatus in this invention.

以下、本発明の実施形態の例を、図面を参照しながら説明する。
図1を参照する。図1は、本発明の表面処理装置の一例を示した概略断面図である。本発明の表面処理装置は、真空容器1、並びに真空容器1内部に、基材3を保持するための基材保持機構4、プラズマ生成手段5及び周壁10を備える。真空容器1には、真空容器1内部の圧力を減圧し、減圧した圧力状態を維持するための排気手段2が接続されている。プラズマ生成手段5には、エネルギー供給源9が接続されている。基材保持機構4とプラズマ生成手段5は、基材保持機構4に保持された基材3の被処理面が、プラズマ生成手段5によってプラズマが生成されるプラズマ生成空間6と対向するように配置されている。周壁10は、プラズマ生成空間6および基材保持機構4を囲んでいる。周壁10には、周壁10で囲まれた空間11aへ向けて、周壁10の壁面に対して斜め方向に付着損失抑制ガスを吹き出す複数の第1のガス供給口12が形成されている。周壁10には付着損失抑制ガスの供給経路7aが接続されており、供給経路7aには空間11aへ吹き出す付着損失抑制ガスの流量を調整するための調整機構8aが接続されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Please refer to FIG. FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of the surface treatment apparatus of the present invention. The surface treatment apparatus of the present invention includes a vacuum vessel 1, and a substrate holding mechanism 4 for holding the substrate 3, a plasma generation means 5, and a peripheral wall 10 inside the vacuum vessel 1. The vacuum vessel 1 is connected to an exhaust means 2 for reducing the pressure inside the vacuum vessel 1 and maintaining the reduced pressure state. An energy supply source 9 is connected to the plasma generating means 5. The substrate holding mechanism 4 and the plasma generating means 5 are arranged so that the surface to be processed of the substrate 3 held by the substrate holding mechanism 4 faces the plasma generation space 6 where plasma is generated by the plasma generating means 5. Has been. The peripheral wall 10 surrounds the plasma generation space 6 and the substrate holding mechanism 4. A plurality of first gas supply ports 12 are formed in the peripheral wall 10 to blow out adhesion loss suppressing gas in an oblique direction with respect to the wall surface of the peripheral wall 10 toward a space 11 a surrounded by the peripheral wall 10. An adhesion loss suppression gas supply path 7a is connected to the peripheral wall 10, and an adjustment mechanism 8a for adjusting the flow rate of the adhesion loss suppression gas blown out to the space 11a is connected to the supply path 7a.

第1のガス供給口12から吹き出す付着損失抑制ガスの種類としては、非重合性ガスと重合性ガスのいずれでも構わない。重合性ガスの例として、TEOS(テトラエトキシシラン)、TMS(テトラメトキシシラン)、HMDS(ヘキサメチルジシラザン)、HMDSO(ヘキサメチルジシロキサン)、メタン、エタン、エチレン、アセチレン等が挙げられる。非重合性ガスの例として、アルゴン、酸素、窒素、水素、ヘリウム等が挙げられる。重合性ガスと非重合性ガスの種類は、これらに限定されない。   As a kind of the adhesion loss suppressing gas blown out from the first gas supply port 12, either a non-polymerizable gas or a polymerizable gas may be used. Examples of the polymerizable gas include TEOS (tetraethoxysilane), TMS (tetramethoxysilane), HMDS (hexamethyldisilazane), HMDSO (hexamethyldisiloxane), methane, ethane, ethylene, acetylene, and the like. Examples of non-polymerizable gases include argon, oxygen, nitrogen, hydrogen, helium and the like. The kind of polymerizable gas and non-polymerizable gas is not limited to these.

プラズマ生成手段5に接続されたエネルギー供給源9によって、第1のガス供給口12からプラズマ生成空間6へ向けて吹き出した付着損失抑制ガスをプラズマ励起用ガスとして利用し、吹き出した付着損失抑制ガスにエネルギーを与えて、付着損失抑制ガスを電離しプラズマを生成する。付着損失抑制ガスが非重合性ガスの場合、電離によって活性種が生成される。付着損失抑制ガスが重合性ガスの場合、電離によって成膜種が生成する。生成したプラズマ中の活性種や成膜種を基材3の被処理面に供給し、表面処理を行う。   The adhesion loss suppression gas blown out from the first gas supply port 12 toward the plasma generation space 6 by the energy supply source 9 connected to the plasma generation means 5 is used as the plasma excitation gas, and the adhesion loss suppression gas blown out. Energy is applied to ionize the adhesion loss suppression gas to generate plasma. When the adhesion loss suppressing gas is a non-polymerizable gas, active species are generated by ionization. When the adhesion loss suppressing gas is a polymerizable gas, a film-forming species is generated by ionization. The activated species and film-forming species in the generated plasma are supplied to the surface to be treated of the substrate 3 to perform surface treatment.

本実施形態において第1のガス供給口12から付着損失抑制ガスを吹き出すことによる効果は、付着損失抑制ガスとして非重合ガスを用い、電離によって活性種を生成させた場合と、付着損失抑制ガスとして重合性ガスを用い、電離によって成膜種を生成させた場合とで同じであるので、以後の説明では特に断りのない限り、付着損失抑制ガスとして非重合ガスを用い、電離によって活性種を生成させた実施形態を例として説明をする。   In this embodiment, the effect by blowing out the adhesion loss suppressing gas from the first gas supply port 12 is that the non-polymerized gas is used as the adhesion loss suppressing gas, and the active species are generated by ionization, and the adhesion loss suppressing gas is Since it is the same as the case where a film forming species is generated by ionization using a polymerizable gas, unless otherwise specified, a non-polymerized gas is used as an adhesion loss suppressing gas and active species are generated by ionization in the following description. The embodiment described above will be described as an example.

プラズマ生成手段5におけるガスの励起方法は、一例として誘導結合型や、容量結合型などの放電を用いた励起方法が挙げられるが、その他の光励起型や熱励起型などいずれの励起方法でもよい。またエネルギー供給源9は励起方法に応じて、電気、熱、光などのエネルギーを供給できるものを適宜選定できる。プラズマ励起用のエネルギーとして電気を供給する場合、電源としては直流電源でも交流電源でも構わない。   Examples of the gas excitation method in the plasma generating means 5 include an excitation method using an inductive coupling type or capacitive coupling type discharge, but any other excitation method such as an optical excitation type or a thermal excitation type may be used. Moreover, the energy supply source 9 can select suitably what can supply energy, such as electricity, heat, and light, according to the excitation method. When electricity is supplied as energy for plasma excitation, the power source may be a DC power source or an AC power source.

図1の表面処理装置では、周壁10とは別にプラズマ生成手段5を備えているが、周壁10がプラズマ生成手段5の機能を兼ねる構成であってもよい。   In the surface treatment apparatus of FIG. 1, the plasma generation unit 5 is provided separately from the peripheral wall 10, but the peripheral wall 10 may also have a function of serving as the plasma generation unit 5.

図1に示す様な構成とすることで、付着損失抑制ガスの電離によって生成された活性種を、第1のガス供給口12から吹き出した付着損失抑制ガスによって空間11a中へ押し返し、周壁10の表面に付着して損失する活性種の量を低減できる。   With the configuration as shown in FIG. 1, the active species generated by the ionization of the adhesion loss suppression gas are pushed back into the space 11 a by the adhesion loss suppression gas blown from the first gas supply port 12, and the peripheral wall 10 The amount of active species attached to the surface and lost can be reduced.

図2を参照する。図2に示すように、第1のガス供給口12は、ガスの吹き出し方向13が周壁10の壁面に対して斜め方向になるように形成されている。このようにガスの吹き出し方向13が斜め方向となることで、付着損失抑制ガスを周壁10表面から空間11aへ向けて垂直に吹き出した場合と比較して、周壁10表面を覆う面積が、ガスの吹き出し方向13を周壁10の表面に投影した被覆面積15だけ増加する。これにより、空間11aに存在する周壁10表面へ流入する活性種を空間11aへ押し返す確率が向上し、周壁10表面に付着して損失する活性種の量をさらに低減できる。この結果、基材3の処理表面に対する活性種の供給量が増加し、表面処理の処理速度を向上できる。   Please refer to FIG. As shown in FIG. 2, the first gas supply port 12 is formed so that the gas blowing direction 13 is oblique to the wall surface of the peripheral wall 10. Since the gas blowing direction 13 is inclined as described above, the area covering the surface of the peripheral wall 10 is smaller than that of the case where the adhesion loss suppressing gas is blown vertically from the surface of the peripheral wall 10 toward the space 11a. The blowing direction 13 is increased by the covering area 15 projected onto the surface of the peripheral wall 10. Thereby, the probability that the active species flowing into the surface of the peripheral wall 10 existing in the space 11a are pushed back to the space 11a is improved, and the amount of active species attached to the surface of the peripheral wall 10 and lost can be further reduced. As a result, the amount of active species supplied to the treated surface of the substrate 3 increases, and the treatment speed of the surface treatment can be improved.

なお、第1のガス供給口12から付着損失抑制ガスとして重合性ガスを供給した場合には、基材3の処理表面に対する成膜種の供給量が増加し、基材3の処理表面に形成する薄膜の成膜レートを向上させることができる。さらに、周壁10表面に付着する成膜種の量が低減するので、周壁10表面に薄膜が形成されにくくなり、装置のクリーニング頻度が低減し、長期間に渡って安定的に放電するのでメンテナンス費用が低減できる。   When a polymerizable gas is supplied as an adhesion loss suppressing gas from the first gas supply port 12, the amount of film formation species supplied to the processing surface of the base material 3 is increased and formed on the processing surface of the base material 3. The film forming rate of the thin film can be improved. Furthermore, since the amount of film forming species adhering to the surface of the peripheral wall 10 is reduced, it is difficult to form a thin film on the surface of the peripheral wall 10, the frequency of cleaning the apparatus is reduced, and the discharge is stably performed over a long period of time. Can be reduced.

再び図1を参照する。また図1に示す様に、周壁10によって空間11aを囲むことで、プラズマで生成した活性種の拡散を防止し、基材3の処理表面に活性種を効率良く供給できる。   Refer to FIG. 1 again. Further, as shown in FIG. 1, by enclosing the space 11 a with the peripheral wall 10, diffusion of active species generated by plasma can be prevented, and active species can be efficiently supplied to the treated surface of the substrate 3.

第1のガス供給口12から吹き出す付着損失抑制ガスの流量は、空間11a内の圧力によって決まる周壁10表面へ流入する粒子数と同じ数か、その粒子数を超える数の粒子を供給することができる流量を設定することが好ましい。第1のガス供給口12から吹き出す付着損失抑制ガスの流量をこのような流量に設定することで、空間11a内の周壁10表面へ流入する全ての粒子を空間11a内へ押し返すために必要な量の粒子数を供給することができ、より高い活性種の付着損失抑制効果を得ることができる。   The flow rate of the adhesion loss suppression gas blown out from the first gas supply port 12 is to supply the same number of particles as the number of particles flowing into the surface of the peripheral wall 10 determined by the pressure in the space 11a or a number exceeding the number of particles. It is preferable to set a flow rate that can be achieved. By setting the flow rate of the adhesion loss suppressing gas blown from the first gas supply port 12 to such a flow rate, an amount necessary for pushing back all particles flowing into the surface of the peripheral wall 10 in the space 11a back into the space 11a. Thus, a higher active species adhesion loss suppression effect can be obtained.

さらに第1のガス供給口12から吹き出す付着損失抑制ガスの流量は、周壁10表面へ流入する粒子数と等しい粒子数を供給することができる流量を設定することが、より好ましい。第1のガス供給口12から吹き出す付着損失抑制ガスの流量をこのような流量に設定することで、空間11a内の周壁10表面へ流入する全ての粒子を空間11a内へ押し返しつつ、かつ排気手段2の大容量化を抑制できる。これにより、基材3の処理表面に対する活性種の供給量の増加と設備費増加の抑制を両立できる。   Furthermore, it is more preferable that the flow rate of the adhesion loss suppressing gas blown from the first gas supply port 12 is set to a flow rate that can supply the number of particles equal to the number of particles flowing into the surface of the peripheral wall 10. By setting the flow rate of the adhesion loss suppressing gas blown out from the first gas supply port 12 to such a flow rate, all the particles flowing into the surface of the peripheral wall 10 in the space 11a are pushed back into the space 11a and the exhaust means The increase in capacity of 2 can be suppressed. Thereby, the increase in the supply amount of the active species with respect to the process surface of the base material 3 and the suppression of an increase in equipment cost can be made compatible.

第1のガス供給口12は、ガス吹き出し方向が、プラズマ生成空間6から基材保持機構4に向かう方向14aに直交する方向14bよりも基材保持機構4側へ傾くように形成されていることが好ましい。このような構成とすることで、周壁10表面の被覆面積15が増加する効果に加えて、付着損失抑制ガスのガス粒子が押し返した活性種が基材保持機構4側に向かうようになり、空間11aへ押し返した活性種が基材3の表面に到達するまでの飛行距離が短くなる。その結果、空間11a内で活性種が再結合して消失する確率が低減し、基材3の処理表面へ供給する活性種の量を増加させることができる。これによって表面処理の処理速度を向上することができる。   The first gas supply port 12 is formed so that the gas blowing direction is inclined to the substrate holding mechanism 4 side from the direction 14b orthogonal to the direction 14a from the plasma generation space 6 toward the substrate holding mechanism 4. Is preferred. By adopting such a configuration, in addition to the effect of increasing the coating area 15 on the surface of the peripheral wall 10, the activated species that the gas particles of the adhesion loss suppression gas push back are directed toward the substrate holding mechanism 4, and the space The flight distance until the active species pushed back to 11a reaches the surface of the substrate 3 is shortened. As a result, the probability that the active species recombine and disappear in the space 11a is reduced, and the amount of active species supplied to the treatment surface of the substrate 3 can be increased. Thereby, the processing speed of the surface treatment can be improved.

図2、3を参照する。第1のガス供給口12の形状が孔状の場合、図3に図示したように、第1のガス供給口12から供給されるガスの吹き出し方向13(方向13については図2を参照)を、このガスの吹き出し方向13を周壁10で囲まれた空間内から見て周壁10の表面に投影した方向16(以下、被覆方向16とする)に、別の隣り合う第1のガス供給口12が存在する方向とすることが好ましい。空間11a内の圧力と空間11a内に存在するガス種類で決まる平均自由行程をλ、ガスの吹き出し方向13と周壁10の表面とのなす角度18をθとすると、付着損失抑制ガスにより周壁10を覆う被覆面積15はλ・cosθで表される。付着損失抑制ガスで効率的に活性種を押し返すには、複数の第1のガス供給口12から供給される付着損失抑制ガスの被覆面積15が、それぞれ重ならないようにするのがよい。ところが、複数の第1のガス供給口12からのガスの吹き出し方向13を、それぞれ任意の方向に設定してしまうと、被覆面積15が重なる懸念がある。そこで上記のように、第1のガス供給口12から供給されるガスの吹き出し方向13を、その被覆方向16に、隣接する別の第1のガス供給口12が存在するように定めておくことで、被覆面積15を極力重ならないようにすることができる。     Please refer to FIG. When the shape of the first gas supply port 12 is a hole, as shown in FIG. 3, the blowing direction 13 of the gas supplied from the first gas supply port 12 (refer to FIG. 2 for the direction 13). In the direction 16 projected on the surface of the peripheral wall 10 when the gas blowing direction 13 is viewed from the space surrounded by the peripheral wall 10 (hereinafter referred to as the covering direction 16), another adjacent first gas supply port 12 is used. It is preferable to be in the direction in which. If the mean free path determined by the pressure in the space 11a and the type of gas existing in the space 11a is λ, and the angle 18 formed by the gas blowing direction 13 and the surface of the peripheral wall 10 is θ, the peripheral wall 10 is moved by the adhesion loss suppressing gas. The covering area 15 to be covered is represented by λ · cos θ. In order to efficiently push back the active species with the adhesion loss suppression gas, it is preferable that the coating areas 15 of the adhesion loss suppression gas supplied from the plurality of first gas supply ports 12 do not overlap each other. However, if the gas blowing directions 13 from the plurality of first gas supply ports 12 are set in arbitrary directions, there is a concern that the covering areas 15 overlap. Therefore, as described above, the blowing direction 13 of the gas supplied from the first gas supply port 12 is determined so that another adjacent first gas supply port 12 exists in the covering direction 16. Thus, it is possible to prevent the covering areas 15 from overlapping as much as possible.

さらに、任意の第1のガス供給口12をガス供給口Aとし、ガス供給口Aから供給されるガスの吹き出し方向13の被覆方向16にある隣接する第1のガス供給口12をガス供給口Bとしたとき、ガス供給口Aとガス供給口Bの周縁部同士の間隔17を、λ・cosθ以下とするのが好ましい。間隔17をλ・cosθ以下とすることで、付着損失抑制ガスの被覆方向16に隣り合う第1のガス供給口12の周縁部同士間の周壁10の表面を被覆面積15で覆うことができ、活性種が周縁部同士間の周壁10の表面に到達する隙間がなくなる。ガス供給口Aとガス供給口Bの周縁部同士の間隔17は、λ・cosθであることがさらに好ましい。間隔17をλ・cosθとすることで、被覆面積15同士が重なる無駄な部分がなくなり、付着損失抑制ガスを無駄にすることなく、効率よく活性種の付着損失を抑制できる。   Furthermore, an arbitrary first gas supply port 12 is a gas supply port A, and the adjacent first gas supply port 12 in the coating direction 16 of the gas blowing direction 13 supplied from the gas supply port A is a gas supply port. When B is set, the distance 17 between the peripheral portions of the gas supply port A and the gas supply port B is preferably set to be λ · cos θ or less. By setting the interval 17 to be equal to or less than λ · cos θ, the surface of the peripheral wall 10 between the peripheral portions of the first gas supply ports 12 adjacent in the coating direction 16 of the adhesion loss suppressing gas can be covered with the coating area 15, There is no gap in which the active species reaches the surface of the peripheral wall 10 between the peripheral portions. The distance 17 between the peripheral portions of the gas supply port A and the gas supply port B is more preferably λ · cos θ. By setting the interval 17 to λ · cos θ, there is no useless portion where the covering areas 15 overlap each other, and the attachment loss of active species can be efficiently suppressed without wasting the attachment loss suppression gas.

図4を参照する。図4の実施形態では、周壁10に形成される第1のガス供給口12がスリット形状となっている。このように第1のガス供給口12の形状をスリット形状にすることで、スリット長辺19方向に隙間なく付着損失抑制ガスを吹き出すことができる。これにより付着損失抑制ガスによって周壁10表面を被覆する面積が増加し、周壁10の表面に向かって流入してきた活性種を第1のガス供給口12から吹き出した付着損失抑制ガスによって、空間11a中に押し返す確率が向上し、周壁10の表面に付着して損失する活性種の量を低減できる。これにより、より多くの活性種を基材3の処理表面に供給できる。また、スリット形状の長辺19の方向を基材3の表面に平行な方向とすると、基材3の面積が大きくなった場合に、基材3のスリット長辺19方向に対して均一にガスが供給でき、大面積の基材3を均一に表面処理できる。   Please refer to FIG. In the embodiment of FIG. 4, the first gas supply port 12 formed in the peripheral wall 10 has a slit shape. Thus, by making the shape of the 1st gas supply port 12 into a slit shape, the adhesion loss suppression gas can be blown out without a gap in the slit long side 19 direction. As a result, the area covering the surface of the peripheral wall 10 with the adhesion loss suppressing gas increases, and the active species that have flowed toward the surface of the peripheral wall 10 are blown out from the first gas supply port 12 into the space 11a. The probability of pushing back is improved, and the amount of active species attached to the surface of the peripheral wall 10 and lost can be reduced. As a result, more active species can be supplied to the treated surface of the substrate 3. Further, when the direction of the long side 19 of the slit shape is a direction parallel to the surface of the base material 3, when the area of the base material 3 is increased, the gas is uniformly uniform with respect to the slit long side 19 direction of the base material 3. Thus, the substrate 3 having a large area can be uniformly surface-treated.

さらに、第1のガス供給口12の形状が孔状の場合は、基材3が大面積化した際にスリット長辺19方向に多数の第1のガス供給口12を作製しなければならないが、第1のガス供給口12の形状をスリット形状とすることで、第1のガス供給口12の加工の手間を省くことができる。これにより、作製期間の短縮と加工コストの増加を抑制することができる。   Furthermore, when the shape of the first gas supply port 12 is a hole, a large number of first gas supply ports 12 must be formed in the direction of the slit long side 19 when the base material 3 is enlarged. By making the shape of the first gas supply port 12 into a slit shape, the processing of the first gas supply port 12 can be saved. Thereby, shortening of a production period and increase in processing cost can be suppressed.

また、任意のスリット形状の第1のガス供給口12をガス供給口Aとし、ガス供給口Aに隣接するスリット形状の第1のガス供給口12をガス供給口Bとしたとき、ガス供給口Aとガス供給口Bの周縁部同士の間隔17を、λ・cosθ以下とするのが好ましく、λ・cosθとするのがより好ましい。この理由は前述の第1のガス供給口12が孔形状である場合と同様であり、間隔17をλ・cosθ以下とすることで、隣り合う第1のガス供給口12の周縁部同士間の周壁10の表面を被覆面積15で完全に覆うことができ、活性種が周壁10の表面に到達する隙間がなくなる。間隔17をλ・cosθとすることで、さらに被覆面積15同士が重なる無駄な部分がなくなり、付着損失抑制ガスを無駄にすることなく、効率よく活性種の付着損失を抑制できる。   When the slit-shaped first gas supply port 12 is a gas supply port A and the slit-shaped first gas supply port 12 adjacent to the gas supply port A is a gas supply port B, the gas supply port The distance 17 between the peripheral portions of A and the gas supply port B is preferably λ · cos θ or less, and more preferably λ · cos θ. The reason for this is the same as in the case where the first gas supply port 12 has a hole shape, and by setting the interval 17 to λ · cos θ or less, the peripheral portions of the adjacent first gas supply ports 12 are adjacent to each other. The surface of the peripheral wall 10 can be completely covered with the covering area 15, and there is no gap for the active species to reach the surface of the peripheral wall 10. By setting the interval 17 to λ · cos θ, there is no useless portion where the coating areas 15 overlap each other, and the attachment loss of active species can be efficiently suppressed without wasting the attachment loss suppression gas.

図5を参照する。図5は本発明の表面処理装置の別の態様の主要構成要素を示した図である。図5に示す表面処理装置は、第2のガス供給口20を備え、プラズマ生成手段5がアノード21と、このアノード21と空間を設けて対向するカソード22とで構成されている。基材保持機構4はプラズマ生成空間6から距離をあけた位置に配置され、第2のガス供給口20は、第2のガス供給口20から吹き出したガスがアノード21とカソード22との間のプラズマ生成空間6を通過し、基材保持機構4に保持した基材3の処理表面に当たる位置に配置されている。第1のガス供給口12は、周壁10で囲まれた、プラズマ生成空間6およびプラズマ生成空間6と基材保持機構4との間の空間11bへ向けて付着損失抑制ガスを周壁10の壁面に対して斜め方向に吹き出すよう配置されている。また第2のガス供給口20には供給経路7bとガスの供給量を調整するための調整機構8bが接続されている。   Please refer to FIG. FIG. 5 is a diagram showing the main components of another aspect of the surface treatment apparatus of the present invention. The surface treatment apparatus shown in FIG. 5 includes a second gas supply port 20, and the plasma generation means 5 includes an anode 21 and a cathode 22 that is opposed to the anode 21 by providing a space. The substrate holding mechanism 4 is disposed at a position spaced from the plasma generation space 6, and the second gas supply port 20 is configured such that the gas blown out from the second gas supply port 20 is between the anode 21 and the cathode 22. It is disposed at a position that passes through the plasma generation space 6 and hits the processing surface of the substrate 3 held by the substrate holding mechanism 4. The first gas supply port 12 is provided with the adhesion loss suppression gas on the wall surface of the peripheral wall 10 toward the plasma generation space 6 and the space 11b between the plasma generation space 6 and the substrate holding mechanism 4 surrounded by the peripheral wall 10. On the other hand, it is arranged to blow in an oblique direction. The second gas supply port 20 is connected to a supply path 7b and an adjustment mechanism 8b for adjusting the gas supply amount.

本実施形態において第1のガス供給口12から付着損失抑制ガスを吹き出すことによる効果は、第2のガス供給口20から非重合ガスを供給し、プラズマ生成空間6での電離によって活性種を生成させた場合と、第2のガス供給口20から重合性ガスを供給し、プラズマ生成空間6での電離によって成膜種を生成させた場合とで同じであるので、以後の説明では特に断りのない限り、第2のガス供給口20から非重合性ガスを供給する実施形態を例として説明をする。   In this embodiment, the effect of blowing out the adhesion loss suppressing gas from the first gas supply port 12 is that non-polymerized gas is supplied from the second gas supply port 20 and activated species are generated by ionization in the plasma generation space 6. And the case where the polymerizable gas is supplied from the second gas supply port 20 and the film-forming species is generated by ionization in the plasma generation space 6, are not particularly described in the following description. Unless otherwise specified, an embodiment in which the non-polymerizable gas is supplied from the second gas supply port 20 will be described as an example.

第2のガス供給口20は、カソード22と電気的に絶縁されていることが好ましい。第2のガス供給口20が電気的に絶縁されていることで、第2のガス供給口20に高いカソード22電圧が印可されず、プラズマ生成空間6以外で放電を生じる異常放電の発生を抑制できる。この異常放電を抑制することで、カソード22に安定的に電力を供給でき、プラズマ生成空間6における放電を安定化できる。また第2のガス供給口20から重合性ガスを吹き出した場合、第2のガス供給口20付近での放電を抑制でき、これにより第2のガス供給口20への薄膜の形成を防止できる。この結果、第2のガス供給口20の閉塞が抑制でき、長期間の安定的なガス供給と基材3の処理表面への薄膜形成が可能となる。   The second gas supply port 20 is preferably electrically insulated from the cathode 22. Since the second gas supply port 20 is electrically insulated, a high cathode 22 voltage is not applied to the second gas supply port 20, and the occurrence of abnormal discharge that causes discharge outside the plasma generation space 6 is suppressed. it can. By suppressing this abnormal discharge, power can be stably supplied to the cathode 22 and the discharge in the plasma generation space 6 can be stabilized. Further, when the polymerizable gas is blown out from the second gas supply port 20, it is possible to suppress discharge in the vicinity of the second gas supply port 20, thereby preventing the formation of a thin film at the second gas supply port 20. As a result, blockage of the second gas supply port 20 can be suppressed, and long-term stable gas supply and thin film formation on the processing surface of the substrate 3 can be performed.

このように基材保持機構4をプラズマ生成空間6から空間11bをあけて配置することで、基材3がプラズマ生成空間6に生成されたプラズマと分離される。その結果、基材3に対するプラズマによるダメージおよび熱負荷を低減できる。また、第2のガス供給口20を、第2のガス供給口20から吹き出したガスが、プラズマ生成空間6を通過して、基材保持機構4に保持した基材3の処理表面に当たるように配置することで、プラズマで生成された活性種は、第2のガス供給口20から吹き出したガスの流れに沿って基材3の処理表面へ流れる。その結果、生成した活性種を効率よく基材3の処理表面に供給できる。これにより、表面処理の処理速度が向上する。   Thus, the base material 3 is separated from the plasma generated in the plasma generation space 6 by disposing the base material holding mechanism 4 with the space 11 b being spaced from the plasma generation space 6. As a result, plasma damage and thermal load on the substrate 3 can be reduced. Further, the gas blown out from the second gas supply port 20 through the second gas supply port 20 passes through the plasma generation space 6 and hits the processing surface of the substrate 3 held by the substrate holding mechanism 4. By arranging, the active species generated by the plasma flow to the processing surface of the substrate 3 along the flow of the gas blown out from the second gas supply port 20. As a result, the generated active species can be efficiently supplied to the treated surface of the substrate 3. Thereby, the processing speed of surface treatment improves.

プラズマ生成手段5を構成するアノード21の第2のガス供給口20から吹き出すガス流れ方向23の長さh1と、カソード22の第2のガス供給口20から吹き出すガス流れ方向23の長さh2は、いずれもアノード21とカソード22間の距離wよりも長いことが好ましい。長さh1および長さh2をアノード21とカソード22間の距離wよりも長くし、プラズマ生成空間6を長さh1及び長さh2方向に広げることで、第2のガス供給口20から吹き出したガスがプラズマ生成空間6を通過する時間が長くなる。その結果、第2のガス供給口20から吹き出したガスの分解が促進され、生成される活性種の量が増加する。この結果、基材3の処理表面に供給される活性種の量が増加するため、表面処理の処理速度が向上する。   The length h1 of the gas flow direction 23 blown out from the second gas supply port 20 of the anode 21 constituting the plasma generating means 5 and the length h2 of the gas flow direction 23 blown out from the second gas supply port 20 of the cathode 22 are These are preferably longer than the distance w between the anode 21 and the cathode 22. The length h1 and the length h2 were made longer than the distance w between the anode 21 and the cathode 22, and the plasma generation space 6 was expanded in the direction of the length h1 and the length h2, thereby blowing out from the second gas supply port 20. The time for the gas to pass through the plasma generation space 6 becomes longer. As a result, decomposition of the gas blown out from the second gas supply port 20 is promoted, and the amount of generated active species increases. As a result, the amount of active species supplied to the treated surface of the substrate 3 increases, so that the treatment speed of the surface treatment is improved.

アノード21の第2のガス供給口20から吹き出すガスのガス流れ方向23の長さh1と、カソード22の第2のガス供給口20から吹き出すガスのガス流れ方向23の長さh2は必ずしも同じ長さでなくてもよいが、同じ長さであることが好ましい。図5に示すように、長さh1とh2が同じである場合、アノード21とカソード22間に電界が均一に形成されるため、第2のガス供給口20から吹き出すガス流れ方向23に形成されるプラズマの偏りを低減することができる。これにより、アノード21とカソード22間で生成される活性種の密度分布を均一化でき、基材保持機構4に保持した基材3処理表面への活性種の供給量の偏りを抑制することができる。この結果、ムラを抑制した表面処理を行うことができる。   The length h1 of the gas flow direction 23 of the gas blown from the second gas supply port 20 of the anode 21 and the length h2 of the gas flow direction 23 of the gas blown from the second gas supply port 20 of the cathode 22 are not necessarily the same length. However, the lengths are preferably the same. As shown in FIG. 5, when the lengths h1 and h2 are the same, an electric field is uniformly formed between the anode 21 and the cathode 22, so that it is formed in the gas flow direction 23 blown out from the second gas supply port 20. The plasma bias can be reduced. Thereby, the density distribution of the active species generated between the anode 21 and the cathode 22 can be made uniform, and the bias of the supply amount of the active species to the substrate 3 treatment surface held in the substrate holding mechanism 4 can be suppressed. it can. As a result, it is possible to perform a surface treatment that suppresses unevenness.

アノード21とカソード22は必ずしも平行でなくてもよいが、略平行に配置されることがより好ましい。アノード21とカソード22を略平行に配置することで、アノード21とカソード22の間に均一な電解を形成することができる。これにより、局所的な電解集中による異常放電の発生を抑制することができ、カソード22に安定的に電力を供給することができる。ここで、略平行とはアノード21とカソード22が平行になるように設計されたという意味であり、製作誤差により多少平行からずれたとしても、略平行に含まれるとする。一方、アノード21とカソード22が平行にならないように設計されていれば、これは略平行に含まれない。   Although the anode 21 and the cathode 22 do not necessarily have to be parallel, it is more preferable that they are arranged substantially in parallel. By arranging the anode 21 and the cathode 22 substantially in parallel, uniform electrolysis can be formed between the anode 21 and the cathode 22. Thereby, generation | occurrence | production of abnormal discharge by local electrolytic concentration can be suppressed, and electric power can be stably supplied to the cathode 22. Here, “substantially parallel” means that the anode 21 and the cathode 22 are designed to be parallel, and even if they are slightly deviated from parallel due to manufacturing errors, they are assumed to be included substantially in parallel. On the other hand, if the anode 21 and the cathode 22 are designed not to be parallel, they are not included in substantially parallel.

図5の表面処理装置では、第1のガス供給口12は、周壁10で囲まれたプラズマ生成空間6およびプラズマ生成空間6と基材保持機構4との間の空間11bへ向けて、第1のガス供給口12から付着損失抑制ガスを吹き出すようにしている。プラズマ生成空間6の中には、プラズマ密度の勾配に従い、プラズマ生成空間6の中に存在するプラズマ密度が高い領域からその周辺のプラズマ密度が低い領域へ向けて活性種の拡散流れが生じる。活性種はこの拡散流れによってプラズマ生成空間6を囲む周壁10の表面に向かうように流れる。したがって、プラズマ生成空間6では、空間11bで生じる空間を自由に飛行している活性種の周壁10への付着による損失に加えて、拡散流れによる付着損失が生じる。さらに、この拡散流れによる付着損失は、空間11bを囲む周壁10表面で生じる付着損失と比較して損失量が多い。そのため、第1のガス供給口12からプラズマ生成空間6へ向けて付着損失抑制ガスを吹き出すことで、この拡散流れによる付着損失を低減し、プラズマ生成空間6を囲む周壁10に活性種が衝突して付着する量を大幅に低減できる。これにより、活性種が衝突して付着することによる周壁10の劣化や汚染を防止することができ、長期間の安定的な放電とメンテナンス頻度を低減できる。また、基材3の処理表面に対する活性種の供給量がさらに増加し、表面処理の処理速度を大幅に向上できる。   In the surface treatment apparatus of FIG. 5, the first gas supply port 12 is directed to the plasma generation space 6 surrounded by the peripheral wall 10 and the space 11 b between the plasma generation space 6 and the substrate holding mechanism 4. The adhesion loss suppressing gas is blown out from the gas supply port 12. In the plasma generation space 6, a diffusion flow of active species is generated from a region having a high plasma density existing in the plasma generation space 6 toward a region having a low plasma density around the plasma generation space 6 in accordance with the gradient of the plasma density. The active species flow toward the surface of the peripheral wall 10 surrounding the plasma generation space 6 by this diffusion flow. Therefore, in the plasma generation space 6, in addition to the loss due to the attachment of the active species flying freely in the space 11b to the peripheral wall 10, an attachment loss due to the diffusion flow occurs. Further, the adhesion loss due to the diffusion flow is larger than the adhesion loss generated on the surface of the peripheral wall 10 surrounding the space 11b. Therefore, the adhesion loss suppression gas is blown out from the first gas supply port 12 toward the plasma generation space 6 to reduce the adhesion loss due to this diffusion flow, and the active species collides with the peripheral wall 10 surrounding the plasma generation space 6. The amount of adhering can be greatly reduced. Thereby, deterioration and contamination of the peripheral wall 10 due to collision of active species and adhesion can be prevented, and long-term stable discharge and maintenance frequency can be reduced. In addition, the amount of active species supplied to the treated surface of the substrate 3 is further increased, and the treatment speed of the surface treatment can be greatly improved.

図5に示す装置構成において、第1のガス供給口12から吹き出すガス種類は非重合性ガスとし、第2のガス供給口20から吹き出すガスは重合性ガスまたは非重合性ガスとするのが好ましい。   In the apparatus configuration shown in FIG. 5, it is preferable that the type of gas blown out from the first gas supply port 12 is a non-polymerizable gas, and the gas blown out from the second gas supply port 20 is a polymerizable gas or a non-polymerizable gas. .

第1のガス供給口12および第2のガス供給口20から吹き出すガス種類をこのような組み合わせにした場合、空間11b中で周壁10の表面に向かって流入する、第2のガス供給口20から吹き出した非重合性ガスまたは重合性ガスの分解によって生成された活性種または成膜種を、第1のガス供給口12から付着損失抑制ガスとして吹き出した非重合性ガスによって空間11b中へ押し返すことで、周壁10の表面に付着して損失する活性種や成膜種の量を低減することができる。これにより、基材3の処理表面に対する活性種や成膜種の供給量が増加し、基材3の処理表面に形成する薄膜の成膜レートを向上することができる。さらに、空間11bを囲む周壁10の表面に活性種や成膜種が付着し薄膜が形成されることを抑制することができ、電極部材のクリーニング頻度の低減による長期間の安定的な放電とメンテナンス費用の低減が可能である。   When the kind of gas blown out from the first gas supply port 12 and the second gas supply port 20 is such a combination, from the second gas supply port 20 that flows toward the surface of the peripheral wall 10 in the space 11b. The non-polymerizable gas blown out or the activated species or film-forming species generated by the decomposition of the polymerizable gas is pushed back into the space 11b by the non-polymerizable gas blown out from the first gas supply port 12 as an adhesion loss suppressing gas. Thus, the amount of active species and film-forming species that adhere to the surface of the peripheral wall 10 and are lost can be reduced. Thereby, the supply amount of the active species and the film forming species to the processing surface of the substrate 3 is increased, and the film forming rate of the thin film formed on the processing surface of the substrate 3 can be improved. Furthermore, it is possible to suppress the formation of a thin film due to adhesion of active species or film-forming species to the surface of the peripheral wall 10 surrounding the space 11b, and stable discharge and maintenance over a long period of time by reducing the cleaning frequency of the electrode members. Cost can be reduced.

また第2のガス供給口20から、第1のガス供給口12から吹き出す非重合性ガスと同じ種類のガスを吹き出した場合、第2のガス供給口20から吹き出した非重合性ガスの電離によって生成された活性種と第1のガス供給口12から吹き出した非重合性ガスとが空間11b中で衝突することで、第2のガス供給口20から吹き出した非重合性ガスの電離によって生成された活性種とは別に、第1のガス供給口12から吹き出した非重合性ガスが電離し活性種が生成される。その結果、周壁10に付着して損失する活性種の量を低減しつつ、基材3の処理表面への活性種の供給量を増加できる。これにより表面処理の処理速度を向上できる。   Further, when the same type of gas as the non-polymerizable gas blown out from the first gas supply port 12 is blown out from the second gas supply port 20, the ionization of the non-polymerizable gas blown out from the second gas supply port 20 causes The generated active species and the non-polymerizable gas blown out from the first gas supply port 12 collide in the space 11b, and are generated by ionization of the non-polymerizable gas blown out from the second gas supply port 20. Apart from the active species, the non-polymerizable gas blown out from the first gas supply port 12 is ionized to generate active species. As a result, the amount of active species supplied to the treated surface of the substrate 3 can be increased while reducing the amount of active species attached to the peripheral wall 10 and lost. Thereby, the processing speed of surface treatment can be improved.

図6を参照する。図6の表面処理装置のさらに別態様の主要構成要素を示した図である。図6に示す構成は、図5に示す構成に対して、プラズマ生成空間6を通さず、空間11bにガスを吹き出す第3のガス供給口24を備えた構成としている。   Please refer to FIG. It is the figure which showed the main components of another aspect of the surface treatment apparatus of FIG. The configuration shown in FIG. 6 is a configuration that includes a third gas supply port 24 that blows gas into the space 11b without passing through the plasma generation space 6 in contrast to the configuration shown in FIG.

図6に示す様な構成とすることで、プラズマ生成空間6と基材3の処理表面との距離25を空間11b内の圧力や空間11b内に存在するガス種類に応じて任意に設定し、プラズマ生成空間6で生成した活性種と第3のガス供給口24から吹き出した重合性ガスが基材3の処理表面に供給されるまでに空間11b内で衝突する回数を制御することができる。活性種と重合性ガスの衝突回数によって空間11b内で生成される成膜種の量を制御することで、基材3の処理表面に供給される活性種と成膜種量の割合を制御することができる。この結果、基材3の処理表面に形成する薄膜の膜質を制御することができる。   By configuring as shown in FIG. 6, the distance 25 between the plasma generation space 6 and the processing surface of the substrate 3 is arbitrarily set according to the pressure in the space 11b and the type of gas existing in the space 11b. The number of times the active species generated in the plasma generation space 6 and the polymerizable gas blown out from the third gas supply port 24 collide with each other in the space 11b before being supplied to the processing surface of the substrate 3 can be controlled. By controlling the amount of film-forming species generated in the space 11b according to the number of collisions between the active species and the polymerizable gas, the ratio between the active species and the amount of film-forming species supplied to the processing surface of the substrate 3 is controlled. be able to. As a result, the film quality of the thin film formed on the treated surface of the substrate 3 can be controlled.

図6に示す装置構成において、第1のガス供給口12から吹き出すガス種類は非重合性ガス、第2のガス供給口20から吹き出すガス種類は第1のガス供給口12から吹き出すガスと同じ種類の非重合性ガス、第3のガス供給口24から吹き出すガス種類は重合性ガスとするのが好ましい。このようなガスの組み合わせとすることで、周壁10表面に付着して損失する活性種や成膜種の量を低減しつつ、第2のガス供給口20から吹き出したガスが電離することで生成する活性種とは別に、空間11b中で第1のガス供給口12から供給した非重合性ガスがプラズマによってプラズマ生成空間6中で電離し、空間11bに供給する活性種の量を増加することができる。これにより、空間11bにおける、第3のガス供給口24から吹き出した重合性ガスの分解が促進され、基材3の処理表面に供給される成膜種の量が増加する。この結果、基材3の処理表面に形成する薄膜の成膜レートが向上する。   In the apparatus configuration shown in FIG. 6, the gas type blown out from the first gas supply port 12 is a non-polymerizable gas, and the gas type blown out from the second gas supply port 20 is the same type as the gas blown out from the first gas supply port 12. The non-polymerizable gas and the type of gas blown out from the third gas supply port 24 are preferably polymerizable gases. By using such a combination of gases, the amount of active species and film-forming species attached to and lost on the surface of the peripheral wall 10 is reduced, and the gas blown out from the second gas supply port 20 is ionized to generate. In addition to the active species to be generated, the non-polymerizable gas supplied from the first gas supply port 12 in the space 11b is ionized in the plasma generation space 6 by plasma, and the amount of active species supplied to the space 11b is increased. Can do. Thereby, the decomposition of the polymerizable gas blown out from the third gas supply port 24 in the space 11b is promoted, and the amount of film forming species supplied to the processing surface of the substrate 3 increases. As a result, the film forming rate of the thin film formed on the treated surface of the substrate 3 is improved.

また第3のガス供給口24から重合性ガスを吹き出した場合、第2のガス供給口20から吹き出した非重合性ガスが電離することで生成する活性種と、第3のガス供給口24から吹き出した重合性ガスとが衝突することで、空間11b中で重合性ガスが分解され成膜種が生成される。生成された成膜種は第2のガス供給口20から吹き出したガスの流れに沿って、プラズマ生成空間6を通過せず基材3の処理表面に供給されるため、プラズマ生成空間6中に存在する成膜種の量を低減できる。これにより、プラズマ生成手段5を構成するアノード21およびカソード22の表面に成膜種が付着し薄膜が形成されることを防止でき、電極部材のクリーニング周期の低減と長期間の安定的な放電を行うことができる。   Further, when the polymerizable gas is blown out from the third gas supply port 24, the active species generated by the ionization of the non-polymerizable gas blown out from the second gas supply port 20 and the third gas supply port 24. By colliding with the blown-out polymerizable gas, the polymerizable gas is decomposed in the space 11b and a film-forming species is generated. The generated film formation species are supplied to the processing surface of the base material 3 without passing through the plasma generation space 6 along the flow of gas blown out from the second gas supply port 20. The amount of film forming species present can be reduced. As a result, it is possible to prevent film formation species from adhering to the surfaces of the anode 21 and the cathode 22 constituting the plasma generating means 5 and to form a thin film, thereby reducing the cleaning cycle of the electrode member and stable discharge over a long period of time. It can be carried out.

以下に示す実施例において、基材表面に対する表面処理効果を測定した。   In the following examples, the surface treatment effect on the substrate surface was measured.

[実施例1]
図5に示す構成の表面処理装置を用いて、厚さ12μm、長さ70mmのポリエチレンテレフタラートフィルム(東レ株式会社製「ルミラー(登録商標)」)表面のドライエッチングを行った。表面処理の条件は以下の通り。
[Example 1]
The surface of the polyethylene terephthalate film (“Lumirror (registered trademark)” manufactured by Toray Industries, Inc.) having a thickness of 12 μm and a length of 70 mm was dry-etched using the surface treatment apparatus having the configuration shown in FIG. Surface treatment conditions are as follows.

(真空容器内条件)
真空容器内圧力:5Pa
(電極構成条件)
放電方式:容量結合型 平行平板電極
アノード、カソード間距離:30mm
アノード、カソード高さ:200mm
アノード、カソード奥行き長さ:200m
周壁間距離:70mm
プラズマ生成空間と基材表面までの距離:50mm
第1のガス供給口の形状:幅1mm×奥行き方向長さ180mmのスリット
第1のガス供給口の配置:各周壁表面に4つ、周縁部同士の間隔6mm
付着損失抑制ガス供給角度:45°(基材保持機構側)
(表面処理条件)
第1のガス供給口から供給する付着損失抑制ガス種類:酸素
付着損失抑制ガス合計流量:0、400sccm
第2のガス供給口から供給するプラズマ励起用ガス種類:酸素
プラズマ励起用ガス流量:1000sccm
処理時間:1分
電源:RF電源(周波数:13.56MHz)
電力:300W。
(Vacuum container conditions)
Vacuum vessel pressure: 5Pa
(Electrode configuration conditions)
Discharge method: capacitively coupled parallel plate electrode anode, cathode distance: 30 mm
Anode, cathode height: 200mm
Anode, cathode depth length: 200m
Distance between peripheral walls: 70mm
Distance between plasma generation space and substrate surface: 50mm
Shape of the first gas supply port: slit having a width of 1 mm × length in the depth direction of 180 mm Arrangement of the first gas supply port: 4 on each peripheral wall surface, 6 mm between the peripheral portions
Adhesion loss suppression gas supply angle: 45 ° (base material holding mechanism side)
(Surface treatment conditions)
Adhesion loss suppression gas type supplied from the first gas supply port: Oxygen adhesion loss suppression gas Total flow rate: 0, 400 sccm
Plasma excitation gas type supplied from the second gas supply port: Oxygen plasma excitation gas flow rate: 1000 sccm
Processing time: 1 minute Power supply: RF power supply (frequency: 13.56 MHz)
Electric power: 300W.

以上の条件で表面処理を実施した基材のエッチングレートを以下の方法で測定した
(測定方法)
使用測定器:段差測定計
(株式会社小坂研究所製 Surfcorder ET4000A)
測定内容:長さ70mmの基材を5mm間隔で15箇所、各箇所3回ずつ測定し長さ方向に対するエッチングレートの平均値を算出。
The etching rate of the base material subjected to the surface treatment under the above conditions was measured by the following method (measuring method)
Measuring instrument: Step measuring instrument
(Surfcorder ET4000A manufactured by Kosaka Laboratory Ltd.)
Measurement content: A base material having a length of 70 mm was measured 15 times at intervals of 5 mm, 3 times for each location, and the average value of the etching rate in the length direction was calculated.

以上の条件で、基材表面をドライエッチングし基材表面のエッチングレートを評価した。エッチングレートは85.0nm/minを示した。   Under the above conditions, the substrate surface was dry etched to evaluate the etching rate of the substrate surface. The etching rate was 85.0 nm / min.

[実施例2]
電極構成条件の付着損失抑制ガスの供給方向をプラズマ励起用ガス供給口側に変更した以外は、実施例1と同じ条件でドライエッチングを行った。エッチングレートは71.1nm/minを示した。
[Example 2]
Dry etching was performed under the same conditions as in Example 1 except that the supply direction of the adhesion loss suppressing gas in the electrode configuration conditions was changed to the plasma excitation gas supply port side. The etching rate was 71.1 nm / min.

[実施例3]
表面処理条件の付着損失抑制ガスの種類をアルゴンに変更した以外は、実施例1と同じ条件でドライエッチングを行った。エッチングレートは75.7nm/minを示した。
[Example 3]
Dry etching was performed under the same conditions as in Example 1 except that the type of the adhesion loss suppression gas in the surface treatment conditions was changed to argon. The etching rate was 75.7 nm / min.

[比較例1]
表面処理条件の付着損失抑制ガスを供給しない以外は、実施例1と同じ条件でドライエッチングを行った。エッチングレートは59.8nm/minを示し、実施例1、2、3のいずれよりも低いエッチングレートを示した。
[Comparative Example 1]
Dry etching was performed under the same conditions as in Example 1 except that the adhesion loss suppressing gas under the surface treatment conditions was not supplied. The etching rate was 59.8 nm / min, which was lower than those in Examples 1, 2, and 3.

本発明は、プラズマCVD装置に限らず、表面改質装置やエッチング装置などの表面処理にも応用することができるが、その応用範囲が、これらに限られるものではない。   The present invention can be applied not only to a plasma CVD apparatus but also to a surface treatment such as a surface modification apparatus or an etching apparatus, but the application range is not limited thereto.

1 真空容器
2 排気手段
3 基材
4 基材保持機構
5 プラズマ生成手段
6 プラズマ生成空間
7 ガス供給経路
8 ガス流量調整機構
9 エネルギー供給源
10 周壁
11 周壁によって囲まれた空間
12 第1のガス供給口
13 付着損失抑制ガス吹き出し方向
14a プラズマ生成空間から基材保持機構に向かう方向
14b プラズマ生成空間から基材保持機構に向かう方向に対して直交する方向
15 被覆面積
16 被覆方向
17 第1のガス供給口の周縁部同士の間隔
18 ガスの吹き出し方向と周壁の表面とのなす角度θ
19 スリット長辺
20 第2のガス供給口
21 アノード
22 カソード
23 ガス流れ方向
24 第3のガス供給口
25 プラズマ生成空間と基材の処理表面との距離
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum container 2 Exhaust means 3 Base material 4 Base material holding mechanism 5 Plasma generation means 6 Plasma generation space 7 Gas supply path 8 Gas flow rate adjustment mechanism 9 Energy supply source 10 Peripheral wall 11 Space surrounded by peripheral wall 12 First gas supply Port 13 Adhesion loss suppression gas blowing direction 14a Direction from plasma generation space toward substrate holding mechanism 14b Direction orthogonal to direction from plasma generation space toward substrate holding mechanism 15 Covering area 16 Covering direction 17 First gas supply Interval between the peripheral edges of the mouth 18 Angle θ formed between the gas blowing direction and the surface of the peripheral wall
19 Slit Long Side 20 Second Gas Supply Port 21 Anode 22 Cathode 23 Gas Flow Direction 24 Third Gas Supply Port 25 Distance between Plasma Generation Space and Substrate Processing Surface

Claims (11)

真空容器と、
前記真空容器内を減圧し、その圧力を維持するための排気手段と、
前記真空容器内に備えられ、プラズマを生成するためのプラズマ生成手段と、
基材を保持するための基材保持機構であって、前記プラズマ生成手段によりプラズマが生成されるプラズマ生成空間に前記基材の処理面が対向するように配置された基材保持機構と、
前記プラズマ生成空間および前記基材保持機構を囲む周壁と、を備え、
前記周壁に、この周壁で囲まれた空間へ向けて、この周壁の壁面に対して斜め方向にガスを吹き出す複数の第1のガス供給口が形成された、基材の表面を処理する表面処理装置。
A vacuum vessel;
An evacuation means for reducing the pressure inside the vacuum vessel and maintaining the pressure;
Plasma generating means provided in the vacuum vessel for generating plasma;
A substrate holding mechanism for holding the substrate, the substrate holding mechanism disposed so that a processing surface of the substrate faces a plasma generation space in which plasma is generated by the plasma generation unit;
A peripheral wall surrounding the plasma generation space and the substrate holding mechanism,
Surface treatment for treating the surface of the base material, in which a plurality of first gas supply ports for blowing gas obliquely to the wall surface of the peripheral wall are formed in the peripheral wall toward the space surrounded by the peripheral wall apparatus.
前記第1のガス供給口のうち、前記プラズマ生成空間に向けてガスを吹き出すガス供給口を含む、請求項1の表面処理装置。   The surface treatment apparatus of Claim 1 including the gas supply port which blows off gas toward the said plasma production space among said 1st gas supply ports. 前記第1のガス供給口から供給されるガスの吹き出し方向が、前記プラズマ生成空間から前記基材保持機構側に向かう方向に直交する方向よりも基材保持機構側へ傾いている、請求項1または2の表面処理装置。   The blowing direction of the gas supplied from the first gas supply port is inclined to the substrate holding mechanism side rather than the direction orthogonal to the direction from the plasma generation space toward the substrate holding mechanism side. Or the surface treatment apparatus of 2. 前記第1のガス供給口が孔状であり、
任意の前記第1のガス供給口をガス供給口Aとし、ガス供給口Aから供給されるガスの吹き出し方向が、このガスの吹き出し方向を前記周壁で囲まれた空間内から見て周壁の表面へ投影した方向に、ガス供給口Aに隣り合う別の前記第1のガス供給口であるガス供給口Bが存在する方向であり、
前記ガス供給口Aから供給されるガスの前記周壁で囲まれた空間内での平均自由行程をλ、前記ガス供給口Aから供給されるガスの吹き出し方向と前記周壁の表面とのなす角度(鋭角)をθとしたとき、前記ガス供給口Aの周縁部と前記ガス供給口Bの周縁部との間隔がλ・cosθ以下である、請求項1〜3のいずれかの表面処理装置。
The first gas supply port has a hole shape;
Arbitrary first gas supply port is a gas supply port A, and the blowing direction of the gas supplied from the gas supply port A is the surface of the peripheral wall when the blowing direction of the gas is viewed from the space surrounded by the peripheral wall. Is a direction in which a gas supply port B which is another first gas supply port adjacent to the gas supply port A exists in the direction projected onto
Λ is the mean free path of the gas supplied from the gas supply port A in the space surrounded by the peripheral wall, and the angle between the blowing direction of the gas supplied from the gas supply port A and the surface of the peripheral wall ( The surface treatment apparatus according to claim 1, wherein an interval between the peripheral edge of the gas supply port A and the peripheral edge of the gas supply port B is equal to or less than λ · cos θ, where θ is an acute angle.
前記第1のガス供給口がスリット状であり、
任意の前記第1のガス供給口をガス供給口Aとし、ガス供給口Aから供給されるガスの吹き出し方向が、このガスの吹き出し方向を前記周壁で囲まれた空間内から見て周壁の表面へ投影した方向に、ガス供給口Aに隣り合う別の前記第1のガス供給口であるガス供給口Bが存在する方向であり、
前記ガス供給口Aから供給されるガスの前記周壁で囲まれた空間内での平均自由行程をλ、前記ガス供給口Aから供給されるガスの吹き出し方向と前記周壁の表面とのなす角度(鋭角)をθ、前記ガス供給口Aから供給されるガスの吹き出し方向を前記周壁で囲まれた空間内から見て周壁の表面へ投影した方向を方向Cとしたとき、前記ガス供給口Aの周縁部と前記ガス供給口Bの周縁部の前記方向Cの距離がλ・cosθ以下である、請求項1〜3のいずれかの表面処理装置。
The first gas supply port has a slit shape;
Arbitrary first gas supply port is a gas supply port A, and the blowing direction of the gas supplied from the gas supply port A is the surface of the peripheral wall when the blowing direction of the gas is viewed from the space surrounded by the peripheral wall. Is a direction in which a gas supply port B which is another first gas supply port adjacent to the gas supply port A exists in the direction projected onto
Λ is the mean free path of the gas supplied from the gas supply port A in the space surrounded by the peripheral wall, and the angle between the blowing direction of the gas supplied from the gas supply port A and the surface of the peripheral wall ( Θ is an acute angle), and the direction in which the direction of the gas supplied from the gas supply port A is projected onto the surface of the peripheral wall when viewed from the space surrounded by the peripheral wall is the direction C. The surface treatment apparatus according to claim 1, wherein the distance in the direction C between the peripheral edge and the peripheral edge of the gas supply port B is equal to or less than λ · cos θ.
前記基材保持機構が前記プラズマ生成空間から離れて配置されており、
前記第1のガス供給口のうち、前記基材保持機構と前記プラズマ生成空間との間の空間に向けてガスを吹き出すガス供給口を含む、請求項1〜5のいずれかの表面処理装置。
The substrate holding mechanism is disposed away from the plasma generation space;
The surface treatment apparatus according to claim 1, further comprising a gas supply port that blows gas toward a space between the base material holding mechanism and the plasma generation space among the first gas supply ports.
前記プラズマ生成手段が、アノードとこのアノードに対して空間を設けて配置されたカソードとで構成され、
前記アノードと前記カソードとの間の空間を通して、前記基材保持機構へ向けてガスを吹き出すように配置された第2のガス供給口を備えた、請求項1〜6のいずれかの表面処理装置。
The plasma generating means includes an anode and a cathode disposed with a space with respect to the anode,
The surface treatment apparatus according to claim 1, further comprising a second gas supply port arranged to blow gas toward the substrate holding mechanism through a space between the anode and the cathode. .
前記プラズマ生成空間を通さずに、前記プラズマ生成空間と前記基材保持機構の間の空間にガスを吹き出す第3のガス供給口を備えた、請求項6または7の表面処理装置。   The surface treatment apparatus of Claim 6 or 7 provided with the 3rd gas supply port which blows off gas to the space between the said plasma production space and the said base material holding | maintenance mechanism without passing through the said plasma production space. 請求項1〜6のいずれかの表面処理装置を用いて、
前記真空容器内を減圧し、
前記第1のガス供給口から前記プラズマ生成空間へ向けて重合性または非重合性ガスのいずれか、もしくは両方のガスを供給し、
前記プラズマ生成空間にプラズマを生成して、前記基材保持機構に保持した基材の表面を処理する、表面処理方法。
Using the surface treatment apparatus according to claim 1,
Depressurizing the inside of the vacuum vessel,
Supplying one or both of a polymerizable gas and a non-polymerizable gas from the first gas supply port toward the plasma generation space;
A surface treatment method for producing a plasma in the plasma generation space and treating a surface of a substrate held by the substrate holding mechanism.
請求項7の表面処理装置を用いて、
前記真空容器内を減圧し、
前記第1のガス供給口から前記プラズマ生成空間と前記基材保持機構の間の空間へ向けて非重合性ガスを供給し、
前記第2のガス供給口から前記アノードと前記カソードとの間のプラズマ生成空間を通して、前記基材保持機構へ向けて重合性または非重合性ガスのいずれか、もしくは両方のガスを供給しながら、
前記プラズマ生成空間にプラズマを生成して、前記基材保持機構に保持した基材の表面を処理する、表面処理方法。
Using the surface treatment apparatus of claim 7,
Depressurizing the inside of the vacuum vessel,
Supplying a non-polymerizable gas from the first gas supply port toward the space between the plasma generation space and the substrate holding mechanism;
While supplying one or both of polymerizable and non-polymerizable gases from the second gas supply port through the plasma generation space between the anode and the cathode toward the substrate holding mechanism,
A surface treatment method for producing a plasma in the plasma generation space and treating a surface of a substrate held by the substrate holding mechanism.
請求項8の表面処理装置を用いて、
前記真空容器内を減圧し、
前記第1のガス供給口から前記周壁で囲まれた空間に非重合性ガスを供給し、
前記第2のガス供給口から前記アノードと前記カソードとの間のプラズマ生成空間を通して、前記基材保持機構へ向けて非重合性ガスを供給し、
前記第3のガス供給口から前記プラズマ生成空間を通さずに、前記プラズマ生成空間と前記基材保持機構の間の空間に重合性ガスを供給し、
前記プラズマ生成空間にプラズマを生成して、前記基材保持機構に保持した基材の表面を処理する、表面処理方法。
Using the surface treatment apparatus of claim 8,
Depressurizing the inside of the vacuum vessel,
Supplying a non-polymerizable gas from the first gas supply port to the space surrounded by the peripheral wall;
A non-polymerizable gas is supplied from the second gas supply port through the plasma generation space between the anode and the cathode toward the substrate holding mechanism;
Without passing the plasma generation space from the third gas supply port, supplying a polymerizable gas to the space between the plasma generation space and the substrate holding mechanism,
A surface treatment method for producing a plasma in the plasma generation space and treating a surface of a substrate held by the substrate holding mechanism.
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