JP2023175672A

JP2023175672A - Surface treatment apparatus and surface treatment method

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Publication number: JP2023175672A
Application number: JP2023088562A
Authority: JP
Inventors: 和也山村; Kazuya Yamamura; 椋一豊田; Ryoichi Toyoda; 佑介長田; Yusuke Osada; 由佳清水; Yuka Shimizu
Original assignee: Osaka University NUC; Showa Shinku Co Ltd
Current assignee: Osaka University NUC; Showa Shinku Co Ltd
Priority date: 2022-05-30
Filing date: 2023-05-30
Publication date: 2023-12-12

Abstract

To provide a surface treatment apparatus and a surface treatment method that generate homogeneous and stable local plasma mainly using an argon gas and perform surface treatment.SOLUTION: A surface treatment apparatus 1 comprises: a surface treatment body 100; and decompression means 20 that decompresses a space in which the surface treatment body 100 is arranged. The surface treatment body 100 comprises: a reaction part that applies high-frequency voltage to a high-frequency electrode 110 to generate primary plasma of an argon gas; a mixing part that is arranged in a downstream of the reaction part, and mixes between the first plasma and a reactive gas to generate secondary plasma; sealing means that seals the mixing part. The surface treatment apparatus 1 discharges the secondary plasma in a space, in which low-vacuum is maintained by the decompression means 20, to perform surface treatment of a treated body.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、被処理体の表面を処理する表面処理装置及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 for treating the surface of an object to be treated.

表面処理を行う装置として、大気圧下でプラズマ処理をする大気圧プラズマ装置が知られている。大気圧プラズマ装置は、不活性ガスをプラズマ化して反応性ガスを励起させ、生成された反応性ガスの活性種を処理対象の表面の材料と反応させて、表面処理を行う。そして、大気圧プラズマ装置は、プラズマをノズルから噴射することにより、局所的な表面処理ができることを特徴とする。 As an apparatus for performing surface treatment, an atmospheric pressure plasma apparatus that performs plasma treatment under atmospheric pressure is known. The atmospheric pressure plasma apparatus performs surface treatment by turning an inert gas into plasma, exciting a reactive gas, and reacting the active species of the generated reactive gas with the material on the surface of the object to be treated. The atmospheric pressure plasma apparatus is characterized in that it can perform local surface treatment by injecting plasma from a nozzle.

特許文献１は、大気圧プラズマ装置の一例を示し、不活性ガスとしてアルゴンガスとヘリウムガスを使用し、反応性ガスとして酸素を使用している。大気圧プラズマ装置は、ヘリウムガスを主体として使用することが一般的である。アルゴンガスは、分子量が大きく拡散しにくいため放電が安定しないので、放電しやすく安定するヘリウムガスを使用する必要があった。 Patent Document 1 shows an example of an atmospheric pressure plasma device, in which argon gas and helium gas are used as inert gases, and oxygen is used as a reactive gas. Atmospheric pressure plasma devices generally use helium gas as a main ingredient. Since argon gas has a large molecular weight and is difficult to diffuse, the discharge is unstable, so it was necessary to use helium gas, which facilitates and stabilizes the discharge.

特許第５４４７３０２号公報Patent No. 5447302

しかしながら、ヘリウムガスは高価であり、安価なアルゴンガスを主体として使用することが好ましい。アルゴンガスを用いた大気圧プラズマは、高電圧を印加することで比較的容易に生成可能であるが、ストリーマを伴う不均一なプラズマとなり安定した表面処理を実施することが困難であった。アルゴンガスを主体として使用し安定したグロー放電プラズマを発生させるためには、十分に減圧する必要がある。しかし、減圧するための排気時間が長くなり作業時間が延長するとともに、減圧下では発生したプラズマが拡散するので、局所プラズマジェットを発生させて表面処理を実施する装置には不向きであった。 However, helium gas is expensive, and it is preferable to mainly use inexpensive argon gas. Atmospheric pressure plasma using argon gas can be generated relatively easily by applying a high voltage, but the plasma becomes non-uniform with streamers, making it difficult to perform stable surface treatment. In order to generate stable glow discharge plasma using argon gas as a main ingredient, it is necessary to sufficiently reduce the pressure. However, the evacuation time required to reduce the pressure is long, which increases the working time, and the generated plasma diffuses under reduced pressure, making it unsuitable for an apparatus that generates a localized plasma jet to perform surface treatment.

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、アルゴンガスを主体として使用して均質で安定した局所プラズマを生成し、表面処理をする表面処理装置及び表面処理方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a surface treatment device and a surface treatment method that use argon gas as a main ingredient to generate homogeneous and stable local plasma for surface treatment. shall be.

本発明の第１の観点に係る表面処理装置は、
表面処理本体と、
前記表面処理本体が配置された空間を減圧する減圧手段と、を備え、
前記表面処理本体は、
高周波電極に高周波電圧を印加して、アルゴンガスの一次プラズマを発生させる反応部と、
前記反応部の下流に配置され、前記一次プラズマと反応性ガスを混合させて二次プラズマを発生させる混合部と、
前記混合部を密封する密封手段と、を備え、
前記減圧手段により低真空に維持された前記空間で、前記二次プラズマを吐出させて、被処理体の表面処理を行う。 The surface treatment apparatus according to the first aspect of the present invention includes:
surface treatment body,
A depressurizing means for decompressing a space in which the surface treatment main body is arranged,
The surface treatment main body is
a reaction section that applies a high frequency voltage to a high frequency electrode to generate primary plasma of argon gas;
a mixing section that is disposed downstream of the reaction section and mixes the primary plasma and the reactive gas to generate secondary plasma;
A sealing means for sealing the mixing part,
In the space maintained at a low vacuum by the pressure reducing means, the secondary plasma is discharged to perform surface treatment on the object to be processed.

前記高周波電極は誘電体で被覆され、誘電体バリア放電により前記一次プラズマを発生させる、
こととしてもよい。 The high frequency electrode is coated with a dielectric material, and the primary plasma is generated by a dielectric barrier discharge.
It may also be a thing.

前記高周波電極は、第１電極と第２電極とを備え、
前記第１電極の先端と前記第２電極の先端は、鋭角に形成され、
前記第１電極と前記第２電極は、鋭角に形成された双方の前記先端を近づけて配置された、
こととしてもよい。 The high frequency electrode includes a first electrode and a second electrode,
The tip of the first electrode and the tip of the second electrode are formed at an acute angle,
The first electrode and the second electrode are arranged with their tips formed at an acute angle brought close to each other,
It may also be a thing.

前記表面処理本体は、吐出される前記二次プラズマの周囲にシールドガスを吐出するシールドガス吐出部を、更に備える、
こととしてもよい。 The surface treatment main body further includes a shield gas discharge part that discharges a shield gas around the discharged secondary plasma,
It may also be a thing.

前記表面処理本体が配置された空間の圧力を測定する圧力測定部と、
前記圧力測定部により測定された圧力値に応じて、前記空間を前記低真空となるように圧力を調整する圧力調整手段と、を更に備える、
こととしてもよい。 a pressure measuring unit that measures the pressure in the space in which the surface treatment main body is placed;
Further comprising a pressure adjustment means for adjusting the pressure so that the space becomes the low vacuum according to the pressure value measured by the pressure measurement unit.
It may also be a thing.

前記第１電極と前記第２電極は、円筒形状に形成され、前記第１電極の外周に前記第２電極が配置され、
前記反応部は、誘電体材料で形成された反応容器を含み、前記反応容器は、前記第１電極の内部に挿入された内筒と、前記第１電極と前記第２電極の間に配置された外筒と、を備える、
こととしてもよい。 The first electrode and the second electrode are formed in a cylindrical shape, and the second electrode is arranged on the outer periphery of the first electrode,
The reaction section includes a reaction container made of a dielectric material, and the reaction container is arranged between an inner cylinder inserted into the first electrode and between the first electrode and the second electrode. an outer cylinder;
It may also be a thing.

前記外筒の底部は前記内筒の外周に連結され、前記外筒の上部は、前記第１電極の鋭角に形成された先端部より高く形成された、
こととしてもよい。 A bottom part of the outer cylinder is connected to an outer periphery of the inner cylinder, and an upper part of the outer cylinder is formed higher than an acute-angled tip of the first electrode.
It may also be a thing.

前記アルゴンガスは、前記反応部の内部を、第１の方向に移動するように供給され、前記反応性ガスは、前記第１の方向と垂直方向から供給されて、前記混合部で前記一次プラズマと衝突する、
こととしてもよい。 The argon gas is supplied so as to move in a first direction inside the reaction section, and the reactive gas is supplied from a direction perpendicular to the first direction to form the primary plasma in the mixing section. collide with
It may also be a thing.

前記アルゴンガスは、前記反応部の内部を、第１の方向に移動するように供給され、前記反応性ガスは、前記第１の方向と平行方向から供給されて、前記混合部で前記一次プラズマと混合される、
こととしてもよい。 The argon gas is supplied so as to move in a first direction inside the reaction section, and the reactive gas is supplied from a direction parallel to the first direction to form the primary plasma in the mixing section. mixed with
It may also be a thing.

本発明の第２の観点に係る表面処理方法は、
処理空間を低真空まで減圧する減圧ステップと、
高周波電極に高周波電圧を印加して、アルゴンガスの一次プラズマを発生させる一次プラズマ生成ステップと、
密閉空間において前記一次プラズマに反応性ガスを混合させて二次プラズマを発生させる二次プラズマ生成ステップと、
前記二次プラズマを吐出させて、被処理体の表面処理を行う処理ステップと、を備える。 The surface treatment method according to the second aspect of the present invention includes:
a depressurization step in which the processing space is depressurized to a low vacuum;
a primary plasma generation step of generating primary plasma of argon gas by applying a high frequency voltage to a high frequency electrode;
a secondary plasma generation step of generating secondary plasma by mixing a reactive gas with the primary plasma in a closed space;
and a processing step of ejecting the secondary plasma to perform surface treatment on the object to be processed.

前記処理ステップは、
前記処理空間の圧力を変更し、前記被処理体の処理量又は処理領域を変更す圧力変更ステップ、を備える、
こととしてもよい。 The processing step includes:
a pressure changing step of changing the pressure in the processing space and changing the processing amount or processing area of the object to be processed;
It may also be a thing.

本発明によれば、アルゴンガスを主体として使用して均質で安定した局所プラズマを生成し、表面処理をする表面処理装置及び表面処理方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a surface treatment apparatus and a surface treatment method that use argon gas as a main ingredient to generate homogeneous and stable local plasma to perform surface treatment.

本発明の実施の形態に係る表面処理装置の概念図である。1 is a conceptual diagram of a surface treatment apparatus according to an embodiment of the present invention. 本実施の形態の表面処理装置の分解斜視図である。FIG. 1 is an exploded perspective view of the surface treatment apparatus according to the present embodiment. 表面処理装置の要部を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the main parts of the surface treatment device. ガスの流れを示す概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram showing the flow of gas. 圧力の変化による加工レートの変化を示すグラフであり、（ａ）は、圧力の変化による単位時間あたりの被処理体の処理される体積の変化を示すグラフ、（ｂ）は、圧力の変化による半値幅の変化を示すグラフである。3 is a graph showing a change in processing rate due to a change in pressure; (a) is a graph showing a change in the volume of a processed object per unit time due to a change in pressure; (b) is a graph showing a change in processing rate due to a change in pressure. It is a graph showing changes in half width. 変形例１の要部断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of main parts of Modification 1. 変形例２の要部断面図である。FIG. 7 is a sectional view of a main part of Modification 2. 変形例３の要部断面図である。FIG. 7 is a sectional view of a main part of Modification 3. 変形例３のガスの流れを示す概念図である。7 is a conceptual diagram showing the flow of gas in Modification 3. FIG. 変形例４の要部断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part of modification 4. 変形例５の要部断面図である。FIG. 7 is a sectional view of a main part of modification 5.

以下、本発明に係る表面処理装置及び表面処理方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。以下に説明する実施の形態は説明のためのものであり、本願発明の範囲を制限するものではない。したがって、当業者であればこれらの各要素もしくは全要素をこれと均等なものに置換した実施の形態を採用することが可能であるが、これらの実施の形態も本発明の範囲に含まれる。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a surface treatment apparatus and a surface treatment method according to the present invention will be described below with reference to the drawings. The embodiments described below are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention. Therefore, those skilled in the art can adopt embodiments in which each or all of these elements are replaced with equivalents, but these embodiments are also included within the scope of the present invention.

（実施の形態）
本発明の一実施の形態である表面処理装置の構造について、図１－５を参照して説明する。図中、プラズマを噴射するノズルの向かう方向を下として上下方向を規定し、上下方向に直交する方向を左右方向及び前後方向として定める。これらの用語は、本実施の形態を説明するために使用するものであり、本発明の実施の形態が実際に使用されるときの方向を限定するものではない。また、これらの用語によって特許請求の範囲に記載された技術的範囲を限定的に解釈させるべきでない。 (Embodiment)
The structure of a surface treatment apparatus that is an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1-5. In the figure, the vertical direction is defined with the direction toward which the nozzle that injects plasma is directed downward, and the direction orthogonal to the vertical direction is defined as the left-right direction and the front-back direction. These terms are used to describe the present embodiments and do not limit the direction in which the embodiments of the present invention are actually used. Furthermore, these terms should not be interpreted to limit the technical scope described in the claims.

本実施の形態において説明する表面処理装置及び表面処理方法は、低真空下において、基板等の被処理体の被処理面を、エッチング処理、アッシング処理、表面改質、クリーニングなどのプラズマ処理を局所的に行う装置または方法である。本願の発明者は、局所プラズマを生成する際に、低真空下に装置を載置し、電極配列とガスの流路を特定することにより、大気圧プラズマ装置では使用が困難であったアルゴンガスが使用できることを見いだした。 The surface treatment apparatus and surface treatment method described in this embodiment locally perform plasma treatment such as etching treatment, ashing treatment, surface modification, and cleaning on the surface of a treatment target such as a substrate in a low vacuum. It is a device or method that performs When generating local plasma, the inventor of this application placed the device under low vacuum and specified the electrode arrangement and gas flow path. I found that it can be used.

（表面処理装置の全体構成）
図１は、本実施の形態に係る表面処理装置の全体構成を示す概念図である。表面処理装置１は、チャンバ１０と、チャンバ１０の内部に配置される表面処理本体１００と、チャンバ１０内を減圧する減圧手段２０と、表面処理本体１００にアルゴンガスを供給する第１ガス供給部３０と、表面処理本体１００に反応性ガスを供給する第２ガス供給部４０と、シールドガスを供給するシールドガス供給部５０と、プラズマモニタ７０と、を備える。 (Overall configuration of surface treatment equipment)
FIG. 1 is a conceptual diagram showing the overall configuration of a surface treatment apparatus according to this embodiment. The surface treatment apparatus 1 includes a chamber 10 , a surface treatment main body 100 disposed inside the chamber 10 , a pressure reducing means 20 that reduces the pressure inside the chamber 10 , and a first gas supply unit that supplies argon gas to the surface treatment main body 100 . 30, a second gas supply section 40 that supplies a reactive gas to the surface treatment main body 100, a shield gas supply section 50 that supplies a shield gas, and a plasma monitor 70.

減圧手段２０は、チャンバ１０内を低真空に保持する排気装置であり、例えば、真空ポンプが用いられる。本実施の形態において、低真空とは、ＪＩＳ（日本工業規格）で規定された範囲である１０^５Ｐａ－１０^２Ｐａ（１００ｋＰａ－１００Ｐａ）をいい、６７ｋＰａ以下であることが好ましい。所望のプラズマ形状およびレートを得るために、最適な圧力値と最適なプラズマ容器形状を選択すればよいが、本実施の形態では圧力値を１ｋＰａ以上３０ｋＰａ以下とすることがより好ましい。 The pressure reducing means 20 is an evacuation device that maintains the inside of the chamber 10 at a low vacuum, and for example, a vacuum pump is used. In this embodiment, low vacuum refers to a range of 10 ⁵ Pa to 10 ² Pa (100 kPa to 100 Pa) defined by JIS (Japanese Industrial Standards), and is preferably 67 kPa or less. In order to obtain a desired plasma shape and rate, an optimal pressure value and an optimal plasma container shape may be selected, but in this embodiment, it is more preferable that the pressure value is 1 kPa or more and 30 kPa or less.

減圧手段２０である真空ポンプは、配管によりチャンバ１０に接続され、配管には、チャンバ１０内の圧力を調整する圧力調整手段である開閉バルブ２１が取り付けられている。また、チャンバ１０には、チャンバ１０の圧力を測定する圧力測定手段が取り付けられている。本実施の形態では、チャンバ１０内の真空度を測定する真空計２２がチャンバ１０に取り付けられている。真空計２２として、隔膜真空計、ピラニ真空計、ブルドン管真空計、Ｕ字管真空計等を使用することにより、低真空の圧力領域の真空度の変動を正確に測定することができる。チャンバ１０内の圧力は、真空計２２により測定された真空度に応じて、開閉バルブ２１の開閉度により調整される。 A vacuum pump, which is the pressure reducing means 20, is connected to the chamber 10 through piping, and an on-off valve 21, which is a pressure adjusting means for adjusting the pressure inside the chamber 10, is attached to the piping. Additionally, pressure measuring means for measuring the pressure in the chamber 10 is attached to the chamber 10 . In this embodiment, a vacuum gauge 22 that measures the degree of vacuum within the chamber 10 is attached to the chamber 10. By using a diaphragm vacuum gauge, a Pirani vacuum gauge, a Bourdon tube vacuum gauge, a U-tube vacuum gauge, or the like as the vacuum gauge 22, it is possible to accurately measure variations in the degree of vacuum in a low vacuum pressure region. The pressure inside the chamber 10 is adjusted by the degree of opening and closing of the opening/closing valve 21 according to the degree of vacuum measured by the vacuum gauge 22 .

第１ガス供給部３０は、不活性ガスであるアルゴンガスを表面処理本体１００に供給する装置である。なお、アルゴンガスのみを供給するのではなく、アルゴンガスに少量の不活性ガスを混入することも可能である。第１ガス供給部３０にアルゴンガスまたはアルゴンガスを主体とする不活性ガスを供給することで、第１ガス供給路の腐食を防止することができる。第１ガス供給路を耐腐食性材料で構成することにより、第１ガス供給部３０にアルゴンガスを主体として少量の反応性ガスを混入することも可能である。混入させる反応性ガスは、第２ガス供給部４０に供給する反応性ガスと同種でもよいし、別種の反応性ガスとすることも可能である。 The first gas supply unit 30 is a device that supplies argon gas, which is an inert gas, to the surface treatment main body 100. Note that instead of supplying only argon gas, it is also possible to mix a small amount of inert gas with argon gas. By supplying argon gas or an inert gas mainly composed of argon gas to the first gas supply section 30, corrosion of the first gas supply path can be prevented. By configuring the first gas supply path with a corrosion-resistant material, it is also possible to mix a small amount of reactive gas, mainly argon gas, into the first gas supply section 30. The reactive gas to be mixed may be the same type of reactive gas as the reactive gas supplied to the second gas supply section 40, or may be a different type of reactive gas.

第２ガス供給部４０は、反応性ガスを表面処理本体１００に供給する装置である。反応性ガスは、被処理対象に応じて種々のガスを使用することができる。例えば、フッ化物（ＳＦ_６、ＣＦ_４、ＮＦ_３、ＣＨＦ_３、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_３Ｆ_８、Ｃ_４Ｆ_６）を含むガスや、水素系ガス、塩素系ガスなどを使用することができる。 The second gas supply section 40 is a device that supplies reactive gas to the surface treatment main body 100. Various gases can be used as the reactive gas depending on the object to be treated. For example, gases containing fluorides (SF ₆ , CF ₄ , NF ₃ , CHF ₃ , C ₂ F ₆ , C ₃ F ₈ , C ₄ F ₆ ), hydrogen-based gas, chlorine-based gas, etc. can be used. can.

シールドガス供給部５０は、後述する表面処理本体１００のノズル１３１の外周に配置されるシールドガス吐出部１５２にシールドガスを供給する。シールドガスは、例えば、不活性ガスであるヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノン等の希ガスや窒素ガス等を用いるが、安価な窒素ガスを使用することが好ましい。 The shielding gas supply section 50 supplies shielding gas to a shielding gas discharge section 152 arranged around the outer periphery of the nozzle 131 of the surface treatment main body 100, which will be described later. As the shielding gas, for example, an inert gas such as a rare gas such as helium, neon, argon, or xenon, nitrogen gas, or the like is used, and it is preferable to use inexpensive nitrogen gas.

プラズマモニタ７０は、後述する表面処理本体１００のノズル１３１から吐出されるプラズマの発光スペクトルをモニタして、プラズマに含まれる元素を分析する。プラズマモニタ７０として、例えば、発光分光分析装置を使用する。発光分光分析装置は、プラズマの発光スペクトルを回析格子により分光して、元素の強度比をモニタすることにより、特定の元素の量の変移を確認し、その元素により処理される被処理体の加工レートを監視することができる。尚、本実施の形態で使用する「加工レート」は、被処理体の単位時間当たりの加工量をいう。 The plasma monitor 70 monitors the emission spectrum of plasma discharged from a nozzle 131 of the surface treatment main body 100, which will be described later, and analyzes the elements contained in the plasma. As the plasma monitor 70, for example, an emission spectrometer is used. Emission spectrometers analyze the emission spectrum of plasma using a diffraction grating and monitor the intensity ratio of the elements, thereby confirming changes in the amount of a specific element and identifying the amount of the object to be processed using that element. Processing rate can be monitored. Note that the "processing rate" used in this embodiment refers to the amount of processing of the object to be processed per unit time.

表面処理本体１００は、図１、３に示すように、一対の高周波電極１１０と、電極ベース１２０と、ノズル本体部１３０と、第１カバー部１４０と、第２カバー部１５０と、を備える。 As shown in FIGS. 1 and 3, the surface treatment main body 100 includes a pair of high-frequency electrodes 110, an electrode base 120, a nozzle body 130, a first cover 140, and a second cover 150.

高周波電極１１０は、アルミニウムや銅等の金属で形成された第１電極１１０ａと第２電極１１０ｂの一対の電極から構成される。第１電極１１０ａは、表面処理本体１００の内部を下方向に伸びて形成された円筒状の電極である。第１電極１１０ａの内部には、アルミナ等の誘電体材料で形成された円筒状の反応容器１１１が挿入されている。第１電極１１０ａの下端の先端部１１０ａａは鋭角に形成されている。第２電極１１０ｂは、第１電極１１０ａの円筒より大きい直径の円筒で形成され、内部に第１電極１１０ａが挿入される。第２電極１１０ｂの底部の内側に延在する先端部１１０ｂｂは、鋭角に形成されている。第１電極１１０ａの先端部１１０ａａと第２電極１１０ｂの先端部１１０ｂｂとの間に、電圧を印加することで電界が発生し、アルゴンガスからアルゴンプラズマ（以下、「一次プラズマ」という。）を生成する。第１電極１１０ａの先端部１１０ａａと第２電極１１０ｂの先端部１１０ｂｂが鋭角に形成されることにより、電界を集中させることができる。先端部１１０ａａと先端部１１０ｂｂとは、なるべく近づけて配置して、プラズマを生成するための電界強度を大きくすることが好ましい。 The high frequency electrode 110 is composed of a pair of electrodes, a first electrode 110a and a second electrode 110b, which are made of metal such as aluminum or copper. The first electrode 110a is a cylindrical electrode extending downward inside the surface treatment main body 100. A cylindrical reaction vessel 111 made of a dielectric material such as alumina is inserted inside the first electrode 110a. A tip portion 110aa at the lower end of the first electrode 110a is formed at an acute angle. The second electrode 110b is formed of a cylinder having a diameter larger than that of the first electrode 110a, and the first electrode 110a is inserted therein. A tip portion 110bb extending inside the bottom of the second electrode 110b is formed at an acute angle. By applying a voltage between the tip 110aa of the first electrode 110a and the tip 110bb of the second electrode 110b, an electric field is generated, and argon plasma (hereinafter referred to as "primary plasma") is generated from argon gas. do. The electric field can be concentrated by forming the tip 110aa of the first electrode 110a and the tip 110bb of the second electrode 110b at an acute angle. It is preferable that the tip portion 110aa and the tip portion 110bb be arranged as close as possible to increase the electric field strength for generating plasma.

第１電極１１０ａと第２電極１１０ｂの間には、誘電体である第１誘電体１１０ｃが挿入され、第２電極１１０ｂの外側は、第２誘電体１１０ｄで被覆されている。誘電体として、アルミナ、フッ素樹脂等が用いられる。誘電体により電極を覆うことにより、誘電体バリア放電を行い過度なアーク放電を抑制し、電極が損傷、腐食することを防止する。 A first dielectric 110c is inserted between the first electrode 110a and the second electrode 110b, and the outside of the second electrode 110b is covered with a second dielectric 110d. Alumina, fluororesin, etc. are used as the dielectric. By covering the electrode with a dielectric material, dielectric barrier discharge is performed, excessive arc discharge is suppressed, and the electrode is prevented from being damaged or corroded.

電極ベース１２０は、図２、３に示すように、開口部１２０ａを備え、開口部１２０ａに第２電極１１０ｂが挿入される。電極ベース１２０は、導電性を備える銅等の金属で形成され、高周波電源１１４からの電圧は、第１電極１１０ａと電極ベース１２０を介して第２電極１１０ｂに印加される。実施例では、電極ベース１２０及び第２電極１１０ｂをアース電位とするが、第１電極１１０ａを接地してもよい。電極ベース１２０の上面は、第１カバー部１４０により覆われ、開口部１２０ａが閉塞される。なお、図２の展開図には、電極１１０、第１カバー部１４０は省略されている。 As shown in FIGS. 2 and 3, the electrode base 120 includes an opening 120a, into which the second electrode 110b is inserted. The electrode base 120 is made of a conductive metal such as copper, and voltage from the high frequency power source 114 is applied to the second electrode 110b via the first electrode 110a and the electrode base 120. In the embodiment, the electrode base 120 and the second electrode 110b are at ground potential, but the first electrode 110a may be grounded. The upper surface of the electrode base 120 is covered with a first cover part 140, and the opening 120a is closed. Note that the electrode 110 and the first cover part 140 are omitted in the developed view of FIG. 2.

なお、第１電極１１０ａ、第２電極１１０ｂ、第１誘電体１１０ｃ、第２誘電体１１０ｄ、反応容器１１１により、反応部が構成される。 Note that the first electrode 110a, the second electrode 110b, the first dielectric 110c, the second dielectric 110d, and the reaction vessel 111 constitute a reaction section.

ノズル本体部１３０は、図１－３に示すように、下方に突出する高周波電極１１０を収容し、断面形状が凹状に形成された容器である。ノズル本体部１３０は、アルミナ等の誘電体材料で形成され、円筒部１３０ａと、底部１３０ｂと、円筒部１３０ａと底部１３０ｂとを繋ぐ傾斜部１３０ｃとから構成される。底部１３０ｂは平坦形状に形成される。第２誘電体１１０ｄとノズル本体部１３０との間に形成される空間が、第２ガス供給部４０から供給される反応性ガスの流路となる。 As shown in FIGS. 1-3, the nozzle body 130 is a container that houses the high-frequency electrode 110 that protrudes downward and has a concave cross-sectional shape. The nozzle body section 130 is made of a dielectric material such as alumina, and includes a cylindrical section 130a, a bottom section 130b, and an inclined section 130c connecting the cylindrical section 130a and the bottom section 130b. The bottom portion 130b is formed into a flat shape. The space formed between the second dielectric 110d and the nozzle main body 130 becomes a flow path for the reactive gas supplied from the second gas supply section 40.

なお、ノズル本体部１３０と第２誘電体１１０ｄにより混合部が構成される。図３に示す混合部の衝突領域Ｘにおいて、一次プラズマと反応性ガスが衝突して、反応性ガスプラズマ（以下、「二次プラズマ」という。）が発生する。また、ノズル本体部１３０の底部１３０ｂには、被処理基板６０に二次プラズマを吐出するための円筒状のノズル１３１が形成されている。 Note that the nozzle main body 130 and the second dielectric 110d constitute a mixing section. In the collision region X of the mixing section shown in FIG. 3, the primary plasma and the reactive gas collide to generate reactive gas plasma (hereinafter referred to as "secondary plasma"). Furthermore, a cylindrical nozzle 131 for ejecting secondary plasma onto the substrate 60 to be processed is formed at the bottom 130b of the nozzle main body 130.

第２カバー部１５０は、上下方向の断面形状が凹状に形成され、凹部にノズル本体部１３０を収容する。また、第２カバー部１５０の底部には、ノズル１３１を通過させるための開口部１５１が形成されている。開口部１５１と円筒状のノズル１３１の外周との間には、一定の幅の間隙が形成され、この間隙が、シールドガス吐出部１５２となる。 The second cover portion 150 has a concave vertical cross-sectional shape, and accommodates the nozzle body portion 130 in the concave portion. Furthermore, an opening 151 through which the nozzle 131 passes is formed at the bottom of the second cover part 150. A gap with a constant width is formed between the opening 151 and the outer periphery of the cylindrical nozzle 131, and this gap becomes the shield gas discharge section 152.

図３に示すように、シールドガスは、シールドガス供給部５０から第２カバー部１５０とノズル本体部１３０との間に供給され、シールドガス吐出部１５２から吐出される。シールドガスは、ノズル１３１から吐出されるプラズマガスの外周を囲み、プラズマガスの拡散を抑制する。 As shown in FIG. 3, the shielding gas is supplied from the shielding gas supply section 50 between the second cover section 150 and the nozzle body section 130, and is discharged from the shielding gas discharge section 152. The shield gas surrounds the outer periphery of the plasma gas discharged from the nozzle 131 and suppresses diffusion of the plasma gas.

本実施の形態における表面処理装置１は、更に表面処理本体１００からガスが漏れないように密閉手段を備える。本実施の形態において、表面処理は低真空下において実行されるため、アルゴンガス、反応性ガス、プラズマガスがリークする、又は外部の気体が流入する恐れがある。したがって、密封手段を設けることが効果的である。また、密封手段は、少なくとも混合部で発生する反応性の高い二次プラズマのリークを抑えることが有効である。 The surface treatment apparatus 1 in this embodiment further includes a sealing means to prevent gas from leaking from the surface treatment main body 100. In this embodiment, since the surface treatment is performed under a low vacuum, there is a risk that argon gas, reactive gas, or plasma gas may leak or external gas may flow in. Therefore, it is effective to provide a sealing means. Furthermore, it is effective for the sealing means to suppress leakage of highly reactive secondary plasma generated at least in the mixing section.

密閉手段は、表面処理本体１００を構成する部材と部材が接触する接合部分に設ける。図３に示すように、第１カバー部１４０と第１電極１１０ａの接合部分に第１シール部材１６１、第１電極１１０ａと反応容器１１１の接合部分に第２シール部材１６２、第１カバー部１４０と電極ベース１２０の接合部分に第３シール部材１６３、電極ベース１２０とノズル本体部１３０の接合部分に第４シール部材１６４を取り付ける。これらの密閉手段を備えることにより、表面処置本体１００の内部には、密閉空間が形成される。本実施の形態では、シール部材として、Ｏリングを用いる。密閉手段は、部材間の間をシールできるシール部材であれば、他のシール部材を使用することができ、例えば、メタルガスケットやグリスなどを使用してもよい。 The sealing means is provided at a joint portion where the members constituting the surface treatment main body 100 come into contact. As shown in FIG. 3, a first seal member 161 is provided at the joint between the first cover part 140 and the first electrode 110a, a second seal member 162 is located at the joint between the first electrode 110a and the reaction vessel 111, and the first cover part 140 is A third seal member 163 is attached to the joint between the electrode base 120 and the electrode base 120, and a fourth seal member 164 is attached to the joint between the electrode base 120 and the nozzle body 130. By providing these sealing means, a sealed space is formed inside the surface treatment main body 100. In this embodiment, an O-ring is used as the sealing member. As the sealing means, other sealing members can be used as long as they can seal between the members, and for example, metal gaskets, grease, etc. may be used.

（ガスの流れ）
このような構成を備える表面処理装置１において、第１ガス供給部３０から供給されるアルゴンガス、第２ガス供給部４０から供給される反応性ガス、及びシールドガス供給部５０から供給されるシールドガスの流れについて、図３、図４を参照して説明する。図４において、アルゴンガス（第１ガス）の流れをＡで示すハッチングにより示し、反応性ガス（第２ガス）の流れをＢで示すハッチングにより示し、シールドガスの流れをＣで示すハッチングにより示し、アルゴンガスと反応性ガスが混合する混合領域Ｘをハッチングにより示す。図中、白抜きで示した箇所は、高周波電極１１０である。 (gas flow)
In the surface treatment apparatus 1 having such a configuration, argon gas supplied from the first gas supply section 30, reactive gas supplied from the second gas supply section 40, and shield supplied from the shield gas supply section 50. The flow of gas will be explained with reference to FIGS. 3 and 4. In FIG. 4, the flow of argon gas (first gas) is indicated by hatching indicated by A, the flow of reactive gas (second gas) is indicated by hatching indicated by B, and the flow of shielding gas is indicated by hatching indicated by C. , a mixing region X where argon gas and reactive gas are mixed is indicated by hatching. In the figure, the portions shown in white are the high-frequency electrodes 110.

アルゴンガス（Ａ）は、第１電極１１０ａの内部を下方（第１の方向）に向けて供給される。アルゴンガス（Ａ）は、第１電極１１０ａ内部の反応容器１１１内を通過しながら、高周波電極１１０により電圧が印加され、一次プラズマが生成される。反応性ガス（Ｂ）は、ノズル本体部１３０の上部側方から、ノズル本体部１３０と第２誘電体１１０ｄとの間に供給される。ノズル本体部１３０の上部から供給された反応性ガス（Ｂ）は、ノズル本体部１３０の円筒部１３０ａの内周を周回しながら、底部１３０ｂまで到達する。この間、反応性ガスＢは、円筒部１３０ａの内周を周回することで、環状の気流となり、表面処理装置１の内部が低真空に維持されていることから、速度を増しながら底部１３０ｂまで到達する。ノズル本体部１３０の内周面にらせん溝を形成して、環状気流を増幅させてもよい。 Argon gas (A) is supplied downward (first direction) inside the first electrode 110a. While passing through the reaction vessel 111 inside the first electrode 110a, a voltage is applied to the argon gas (A) by the high frequency electrode 110 to generate primary plasma. The reactive gas (B) is supplied from the upper side of the nozzle body 130 between the nozzle body 130 and the second dielectric 110d. The reactive gas (B) supplied from the top of the nozzle body 130 reaches the bottom 130b while circulating around the inner circumference of the cylindrical part 130a of the nozzle body 130. During this time, the reactive gas B circulates around the inner periphery of the cylindrical part 130a, becoming an annular airflow, and since the inside of the surface treatment apparatus 1 is maintained at a low vacuum, the reactive gas B reaches the bottom part 130b while increasing its speed. do. A spiral groove may be formed on the inner peripheral surface of the nozzle body 130 to amplify the annular airflow.

ノズル本体部１３０の底部１３０ｂは、平坦状に形成されており、反応性ガスは、第２誘電体１１０ｄと底部１３０ｂとの間で、一次プラズマの流れる第１の方向に対して、垂直方向に流れる。一次プラズマと反応性ガスが垂直に衝突することにより、一次プラズマと反応性ガスは、衝突領域Ｘにおいて衝突し、十分に混合（ＡＢ混合部）され、二次プラズマを発生させる。また、二次プラズマは、ノズル１３１から被処理基板６０の方向に吐出される。 The bottom part 130b of the nozzle body part 130 is formed in a flat shape, and the reactive gas flows between the second dielectric body 110d and the bottom part 130b in a direction perpendicular to the first direction in which the primary plasma flows. flows. As the primary plasma and the reactive gas collide perpendicularly, the primary plasma and the reactive gas collide in the collision region X, are sufficiently mixed (AB mixing part), and generate secondary plasma. Further, the secondary plasma is ejected from the nozzle 131 toward the substrate 60 to be processed.

一方、シールドガス供給部５０から供給されたシールドガスは、ノズル本体部１３０と第２カバー部１５０との間の空間を通り、シールドガス吐出部１５２から吐出される。シールドガス吐出部１５２は、ノズル１３１の外周を囲んで配置され、シールドガス吐出部１５２から吐出されるシールドガスは、ノズル１３１から吐出される二次プラズマの外周を囲むように吐出される。吐出された二次プラズマは、局所プラズマとしてシールドガスにより吐出領域を規定されて被処理基板６０に噴射される。 On the other hand, the shielding gas supplied from the shielding gas supply section 50 passes through the space between the nozzle main body section 130 and the second cover section 150 and is discharged from the shielding gas discharge section 152. The shield gas discharge part 152 is arranged to surround the outer periphery of the nozzle 131, and the shield gas discharged from the shield gas discharge part 152 is discharged so as to surround the outer periphery of the secondary plasma discharged from the nozzle 131. The ejected secondary plasma is injected as local plasma onto the substrate 60 to be processed, with the ejection region defined by the shielding gas.

（表面処理方法）
上記構成の表面処理装置を使用した表面処理方法について、図１、３－５を参照して説明する。まず、減圧手段２０により処理空間であるチャンバ１０内を低真空になるまで減圧する（減圧ステップ）。 (Surface treatment method)
A surface treatment method using the surface treatment apparatus having the above configuration will be explained with reference to FIGS. 1 and 3-5. First, the pressure inside the chamber 10, which is a processing space, is reduced to a low vacuum by the pressure reduction means 20 (pressure reduction step).

次に、第１ガス供給部３０からアルゴンガスを、表面処理本体１００の上部から下方に向けて（第１の方向）、第１電極１１０ａの内部に供給する。第１電極１１０ａと第２電極１１０ｂとに、高周波電源１１４から電圧を印加させて、アルゴンガスのプラズマ（一次プラズマ）を生成させる（一次プラズマ生成ステップ）。 Next, argon gas is supplied from the first gas supply section 30 to the inside of the first electrode 110a from the top of the surface treatment main body 100 downward (first direction). A voltage is applied from the high frequency power source 114 to the first electrode 110a and the second electrode 110b to generate argon gas plasma (primary plasma) (primary plasma generation step).

生成された一次プラズマは、ノズル本体部１３０の底部１３０ｂに達する。また、第２ガス供給部４０からノズル本体部１３０の上部に供給された反応性ガスは、ノズル本体部１３０の円筒部１３０ａの内周を周回しながら底部１３０ｂまで到達する。反応性ガスは、加速しながら、ノズル本体部１３０の底部１３０ｂにおいて、垂直方向から一次プラズマと衝突して、二次プラズマを発生させる（二次プラズマ生成ステップ）。本実施の形態で生成される一次プラズマ及び二次プラズマは、均質で安定したグロー放電プラズマであり、被処理基板６０の表面に照射することで、被処理基板６０の表面を所望の形状にエッチング処理することができる（処理ステップ）。反応性ガスの種類や印加する高周波電圧を変更することで、被処理基板６０の表面をアッシングすることや表面改質することもできる。 The generated primary plasma reaches the bottom 130b of the nozzle body 130. Further, the reactive gas supplied from the second gas supply section 40 to the upper part of the nozzle body 130 reaches the bottom 130b while circulating around the inner circumference of the cylindrical part 130a of the nozzle body 130. The reactive gas collides with the primary plasma from the vertical direction at the bottom 130b of the nozzle body 130 while accelerating to generate secondary plasma (secondary plasma generation step). The primary plasma and secondary plasma generated in this embodiment are homogeneous and stable glow discharge plasma, and by irradiating the surface of the substrate 60 to be processed, the surface of the substrate 60 to be processed is etched into a desired shape. can be processed (processing step). By changing the type of reactive gas and the applied high-frequency voltage, the surface of the substrate to be processed 60 can be ashed or surface modified.

また、ノズル１３１から吐出された二次プラズマは、シールドガス供給部５０から供給されたシールドガスにより外周部を囲まれ、吐出面積を規制されながら、被処理基板６０の表面に吹き付けられる。二次プラズマは、被処理基板６０の表面に吹き付けられエッチング等の処理を行う。表面処理本体１００は、図１に示すように、ノズル１３１から二次プラズマを噴射させながら、被処理基板６０上で前後左右に移動し、被処理基板６０の表面の局所処理を行う。表面処理本体１００と被処理基板６０は相対移動すればよく、被処理基板６０を基板駆動ステージに搭載して被処理基板６０を移動させてもよい。 Further, the outer periphery of the secondary plasma discharged from the nozzle 131 is surrounded by the shield gas supplied from the shield gas supply section 50, and the discharge area is regulated while being sprayed onto the surface of the substrate to be processed 60. The secondary plasma is blown onto the surface of the substrate to be processed 60 to perform processing such as etching. As shown in FIG. 1, the surface treatment main body 100 moves back and forth and left and right on the substrate 60 to perform local treatment on the surface of the substrate 60 while ejecting secondary plasma from the nozzle 131. The surface treatment main body 100 and the substrate to be processed 60 may be moved relative to each other, and the substrate to be processed 60 may be mounted on a substrate drive stage and moved.

また、表面処理の間、チャンバ１０内の真空度は真空計２２で測定され、所定の低真空を維持できるように、開閉バルブ２１の開閉度が調整される。チャンバ１０内の圧力変動と加工レートの変動とは、相関関係があることがわかっている。加工レートを±７％の変動量に抑えるためには、チャンバ１０内の圧力を１０±５ｋＰａ以内に維持することが必要であり、この範囲の圧力を維持できるように、開閉バルブ２１の開閉度を調整する。開閉バルブ２１の開閉度の調整は、真空計２２により測定された測定値をコンピュータに送信し、コンピュータにより自動的に制御してもよいし、手動で開閉度を調整してもよい。 Further, during the surface treatment, the degree of vacuum in the chamber 10 is measured by a vacuum gauge 22, and the degree of opening and closing of the opening/closing valve 21 is adjusted so that a predetermined low vacuum can be maintained. It is known that there is a correlation between pressure fluctuations within the chamber 10 and processing rate fluctuations. In order to suppress the machining rate to a variation of ±7%, it is necessary to maintain the pressure inside the chamber 10 within 10 ± 5 kPa, and in order to maintain the pressure within this range, the degree of opening and closing of the on-off valve 21 is adjusted. Adjust. The opening/closing degree of the opening/closing valve 21 may be adjusted by transmitting the measured value measured by the vacuum gauge 22 to a computer and automatically controlled by the computer, or the opening/closing degree may be adjusted manually.

図５は、チャンバ１０内の圧力と加工レートとの関係を示すグラフである。図５（ａ）は、チャンバ１０内の圧力と体積レートとの関係を示すグラフである。ここで「体積レート」とは、単位時間当たりに被処理体から削り取られる材料の体積をいう。グラフで示すように、チャンバ１０内の圧力を変更すると、被処理体の体積レートが変化する。図５（ｂ）は、チャンバ１０内の圧力と半値幅との関係を示すグラフである。ここで「半値幅」とは、体積レートの分布を示す値であり、半値幅が小さくなるとプラズマジェットの吐出方向と垂直な断面形状が細くなり、大きくなると太くなる。チャンバ１０内の圧力を変更すると、半値幅は変化する。半値幅が変化することにより、プラズマジェットによる加工領域を変更することができる。このように、圧力を変更することにより、体積レートと半値幅が変化するので、圧力を調整することにより、処理に応じた所望の体積レートと半値幅を実現することができる。すなわち、処理空間の圧力を変更することにより、被処理体の処理量又は処理領域を変更することができる（処理変更ステップ）。 FIG. 5 is a graph showing the relationship between the pressure inside the chamber 10 and the processing rate. FIG. 5(a) is a graph showing the relationship between the pressure inside the chamber 10 and the volume rate. Here, "volume rate" refers to the volume of material scraped off from the object to be processed per unit time. As shown in the graph, changing the pressure within the chamber 10 changes the volume rate of the object to be processed. FIG. 5(b) is a graph showing the relationship between the pressure inside the chamber 10 and the half width. Here, the "half-width" is a value indicating the distribution of the volume rate, and as the half-width becomes smaller, the cross-sectional shape perpendicular to the ejection direction of the plasma jet becomes thinner, and as the half-width becomes larger, it becomes thicker. When the pressure inside the chamber 10 is changed, the half width changes. By changing the half width, it is possible to change the processing area by the plasma jet. In this way, by changing the pressure, the volume rate and half-width change, so by adjusting the pressure, it is possible to achieve a desired volume rate and half-width according to the process. That is, by changing the pressure in the processing space, the processing amount or processing area of the object to be processed can be changed (processing change step).

また、処理変更ステップの他の一例として、圧力をパラメータとした加工レートのコントロールを積極的に行うこともできる。例えば、被処理体の加工量が多い場合に２段階で加工を行ってもよい。第１段階では圧力の低い状態でコントロールし、高い加工レートの状態を保ち粗い加工処理を行い、第２段階では圧力の高い状態でコントロールし、低い加工レートの状態を保って細かい加工処理を行うことで、生産性と加工精度の両立を行うことが出来る。上記加工処理は、被処理体に応じて３段階以上に設定してもよく、各処理の間に被処理体の加工量の計測を行ってもよい。 Further, as another example of the processing change step, the processing rate can be actively controlled using pressure as a parameter. For example, when the amount of processing on the object to be processed is large, processing may be performed in two stages. In the first stage, the pressure is controlled in a low state, and a high machining rate is maintained, and rough machining is performed.In the second stage, the pressure is controlled in a high state, and the machining rate is maintained at a low state, and fine machining is performed. This makes it possible to achieve both productivity and processing accuracy. The processing described above may be set in three or more stages depending on the object to be processed, and the amount of processing of the object to be processed may be measured between each process.

また、プラズマモニタ７０により、表面処理をコントロールすることができる。表面処理の間、プラズマモニタ７０により、表面処理本体１００のノズル１３１から吐出されるプラズマの発光スペクトルをモニタして、プラズマに含まれる元素を分析する。プラズマをモニタすることにより、表面処理に使用される元素を常時監視し、元素の強度比が小さくなった場合には、加工時間を長く設定する等の調整をする。 Further, the surface treatment can be controlled by the plasma monitor 70. During the surface treatment, the plasma monitor 70 monitors the emission spectrum of the plasma discharged from the nozzle 131 of the surface treatment main body 100 to analyze the elements contained in the plasma. By monitoring the plasma, the elements used for surface treatment are constantly monitored, and if the intensity ratio of the elements becomes small, adjustments are made such as setting a longer processing time.

プラズマモニタ７０により、表面処理の加工レートを監視することができるので、加工レートが一定となるように表面処理本体１００をフィードバック制御することができる。加工時間の経過にともない、加工レートが変化する場合も、加工レートを常時監視できるので、加工レートの再現性を維持することができ、高精度に平坦加工を実行することができる。また、加工レートの変化を予測することもできるため、不要な暖機運転時間を省略し、必要な加工レートに到達した時点で即加工を開始することができる。 Since the machining rate of the surface treatment can be monitored by the plasma monitor 70, the surface treatment main body 100 can be feedback-controlled so that the machining rate is constant. Even if the machining rate changes with the passage of machining time, the machining rate can be constantly monitored, so the reproducibility of the machining rate can be maintained and flat machining can be performed with high precision. Furthermore, since changes in the machining rate can be predicted, unnecessary warm-up time can be omitted and machining can be started immediately when the required machining rate is reached.

被処理基板６０上のプラズマ処理領域の大きさは、シールドガスに関連する様々なパラメータを制御して変更することができる。例えば、シールドガス吐出部１５２の形状の変更、シールドガスの種類の変更、シールドガスの流量の変更、シールドガスの温度の変更など、種々のパラメータを変更することにより制御できる。 The size of the plasma processing area on the substrate 60 to be processed can be changed by controlling various parameters related to the shielding gas. For example, control can be performed by changing various parameters such as changing the shape of the shielding gas discharge part 152, changing the type of shielding gas, changing the flow rate of the shielding gas, and changing the temperature of the shielding gas.

シールドガスの種類を変更する具体例として、例えば、シールドガスに水素または水蒸気を添加することによりクエンチング反応を生じさせ、プラズマ処理領域を狭めることができる。また、シールドガスに反応を促進させるガスを添加することにより、プラズマ処理領域を広げることができる。シールドガスの流量を大きくすれば、プラズマ処理領域を狭めることができ、小さくすれば広げることができる。また、シールドガスの温度を高くすれば反応が促進され、プラズマ処理領域が広げられ、低くすれば反応が抑制され、プラズマ処理領域が狭められる。また、シールドガスの温度を低くすれば、被処理基板６０を冷却することも可能となる。シールドガス吐出部１５２の形状を変更する具体例については、変形例１で後述する。 As a specific example of changing the type of shielding gas, for example, by adding hydrogen or water vapor to the shielding gas, a quenching reaction can be caused to narrow the plasma processing area. Furthermore, by adding a gas that promotes reaction to the shielding gas, the plasma processing area can be expanded. By increasing the flow rate of the shield gas, the plasma processing area can be narrowed, and by decreasing it, it can be expanded. Further, if the temperature of the shielding gas is increased, the reaction is promoted and the plasma processing area is expanded, and if the temperature is lowered, the reaction is suppressed and the plasma processing area is narrowed. Further, by lowering the temperature of the shield gas, it is also possible to cool the substrate 60 to be processed. A specific example of changing the shape of the shield gas discharge portion 152 will be described later in Modification 1.

更に、プラズマ処理領域の大きさを、シールドガスに関連するパラメータ以外のパラメータで制御する方法として、ノズル１３１の開口部の大きさの変更、反応性ガスの種類の変更、被処理基板６０とノズル１３１の先端との距離の変更等がある。 Furthermore, methods for controlling the size of the plasma processing region using parameters other than those related to the shielding gas include changing the size of the opening of the nozzle 131, changing the type of reactive gas, and controlling the size of the substrate to be processed 60 and the nozzle. There are changes in the distance from the tip of 131, etc.

このように、プラズマ処理領域の大きさを制御するパラメータは、複数存在するが、被処理基板６０の加工量をモニタリングして、その結果をフィードバックすることにより、さらにプラズマ処理領域の微調整が可能となる。その結果、加工精度が向上し、加工時間の短縮を図ることもできる。被処理基板６０の加工量をモニタリングする方法として、膜厚測定装置を使用する方法、Ｑ－ｍａｓｓ等の質量分析器の使用、もしくは量子カスケードレーザを使用した吸収分光測定等により反応生成物の濃度をモニタする方法、プラズマ発光強度を測定する方法などがある。 As described above, there are multiple parameters that control the size of the plasma processing area, but by monitoring the processing amount of the substrate 60 to be processed and feeding back the results, it is possible to further fine-tune the plasma processing area. becomes. As a result, machining accuracy is improved and machining time can be shortened. As a method for monitoring the processing amount of the substrate 60 to be processed, the concentration of reaction products can be measured by using a film thickness measuring device, using a mass spectrometer such as Q-mass, or by absorption spectrometry using a quantum cascade laser. There are methods to monitor plasma emission intensity, and methods to measure plasma emission intensity.

（変形例１）
実施の形態では、ノズル１３１の形状は円筒状であり、その外周に所定の間隔を隔てて、第２カバー部１５０の開口部１５１の開口が配置される構造であると説明した。すなわち、シールドガス吐出部１５２の吐出方向は、ノズル１３１から吐出される二次プラズマと平行であったが、この構造に限定されない。 (Modification 1)
In the embodiment, the nozzle 131 has a cylindrical shape, and the openings 151 of the second cover part 150 are arranged at a predetermined interval on the outer periphery of the nozzle 131. That is, although the discharge direction of the shield gas discharge part 152 was parallel to the secondary plasma discharged from the nozzle 131, it is not limited to this structure.

図６に示すように、ノズル１３１は、外径が同一の円筒ではなく、先端に行くほど外径が小さくなる形状としてもよい。このようなノズル形状とすることにより、ノズル１３１の断面形状は、テーパ形状となる。第２カバー部１５０の開口部１５１を、このノズル形状に合わせた断面形状とすることにより、ノズル１３１と開口部１５１との間に形成されるシールドガスが流れるシールドガス吐出部１５２の吐出方向は内側に向く。なお、本変形では、ノズル１３１と開口部１５１の形状以外は、実施の形態と同一の構造を備える。 As shown in FIG. 6, the nozzle 131 may not be a cylinder with the same outer diameter, but may have a shape in which the outer diameter becomes smaller toward the tip. By adopting such a nozzle shape, the cross-sectional shape of the nozzle 131 becomes tapered. By making the opening 151 of the second cover part 150 have a cross-sectional shape that matches the nozzle shape, the discharge direction of the shield gas discharge part 152 through which the shield gas formed between the nozzle 131 and the opening 151 flows can be changed. Turn inward. Note that this modification has the same structure as the embodiment except for the shapes of the nozzle 131 and the opening 151.

本変形例によれば、シールドガス吐出部１５２から吐出されるシールドガスの方向が、内側を向くことにより、ノズル１３１から噴出する二次プラズマの局所プラズマのジェットの吐出領域を、シールドガスにより絞ることができる。 According to this modification, the direction of the shielding gas discharged from the shielding gas discharge section 152 is directed inward, so that the discharge area of the local plasma jet of the secondary plasma jetted from the nozzle 131 is narrowed by the shielding gas. be able to.

（変形例２）
実施の形態では、シールドガスを使用したが、シールドガスは使用しなくてもよい。図７に示すように、本変形例では、第２カバー部１５０を外した構造となっている。したがって、シールドガスを供給する構造を備えず、ノズル１３１から噴射された二次プラズマは、そのまま、被処理基板６０の表面に達する。なお、本変形例では、第２カバー部１５０を除いた以外は、実施の形態と同一の構造を備える。 (Modification 2)
Although a shielding gas is used in the embodiment, it is not necessary to use a shielding gas. As shown in FIG. 7, this modification has a structure in which the second cover part 150 is removed. Therefore, there is no structure for supplying a shielding gas, and the secondary plasma injected from the nozzle 131 directly reaches the surface of the substrate 60 to be processed. Note that this modification has the same structure as the embodiment except for the second cover part 150.

本変形例によれば、シールドガスを使用せずに、ノズル１３１から二次プラズマを噴射するので、シールドガスを生成するための部品が不要となり、装置構成がコンパクトになる。また、組立工程の減少、部品点数の減少により、コストを削減できる。さらに、一次プラズマと反応性ガスとは、衝突領域Ｘにおいて、垂直に衝突するので、十分に混合させることができる。一次プラズマと反応性ガスが十分に混合されることにより、活性種が効率よく生成され、反応を促進して処理速度を向上させることができる。 According to this modification, secondary plasma is injected from the nozzle 131 without using shielding gas, so parts for generating shielding gas are not required, and the device configuration becomes compact. Furthermore, costs can be reduced by reducing the number of assembly processes and the number of parts. Furthermore, since the primary plasma and the reactive gas collide perpendicularly in the collision region X, they can be sufficiently mixed. By sufficiently mixing the primary plasma and the reactive gas, active species can be efficiently generated, promoting the reaction, and improving the processing speed.

（変形例３）
実施の形態では、反応性ガスは、一次プラズマが供給される方向と垂直方向に供給されていたが、平行方向に供給してもよい。 (Modification 3)
In the embodiment, the reactive gas is supplied in a direction perpendicular to the direction in which the primary plasma is supplied, but it may be supplied in a parallel direction.

図８に示すように、実施の形態、変形例１、２のノズル本体部１３０と相違して、本変形例のノズル本体部１３５は、第１電極１１０ａと第２電極１１０ｂを収容する凹部は有さない。ノズル本体部１３５は、第１本体部１３６と第２本体部１３７とを組み合わせて形成される。 As shown in FIG. 8, unlike the nozzle main body 130 of the embodiment and the first and second modifications, the nozzle main body 135 of the present modification has a recess that accommodates the first electrode 110a and the second electrode 110b. I don't have it. The nozzle main body 135 is formed by combining a first main body 136 and a second main body 137.

第１本体部１３６は、第２誘電体１１０ｄの下方に配置される円板形状の部材であり、第２本体部１３７は、第１本体部１３６の下方に配置される。また、第１本体部１３６と第２本体部１３７との間に、反応性ガスが供給される流路が形成される。第２本体部１３７は、凹部を備え、二次プラズマを吐出するノズル部１３７ａと、ノズル部１３７ａの上方で次第に拡径する円筒部１３７ｂと、を備える。表面処理本体１００の上部から供給されるアルゴンガスが、反応容器１１１の内部を通過して電圧を印加されることで、一次プラズマとなり、衝突領域Ｘに供給され、反応性ガスと混合されることで、二次プラズマが生成される。 The first body portion 136 is a disc-shaped member disposed below the second dielectric 110d, and the second body portion 137 is disposed below the first body portion 136. Furthermore, a flow path through which reactive gas is supplied is formed between the first main body part 136 and the second main body part 137. The second main body portion 137 includes a nozzle portion 137a that has a recess and discharges secondary plasma, and a cylindrical portion 137b whose diameter gradually increases above the nozzle portion 137a. The argon gas supplied from the upper part of the surface treatment main body 100 passes through the inside of the reaction vessel 111 and is applied with a voltage to become primary plasma, which is supplied to the collision region X and mixed with the reactive gas. A secondary plasma is generated.

また、アルゴンガスを供給する反応容器１１１の下端部は、実施の形態、変形例１、２と相違して、第１電極１１０ａ、第２電極１１０ｂの近傍に配置されるのではなく、第２本体部１３７の円筒部１３７ｂの内部まで伸びている。したがって、二次プラズマが生成される位置は高周波電極１１０から離間され、二次プラズマが高周波電極１１０と他の部材との接合部から漏れ出ることを低減させることができる。このような構成を備えるので、シール部材は、第１本体部１３６と反応容器１１１の間の第５シール部材１７１と、第１本体部１３６と第２本体部１３７との間の第６シール部材１７２を取り付ければよい。 Further, unlike the embodiment and the first and second modified examples, the lower end of the reaction vessel 111 for supplying argon gas is not placed near the first electrode 110a and the second electrode 110b, but is placed near the second electrode 110a and the second electrode 110b. It extends to the inside of the cylindrical portion 137b of the main body portion 137. Therefore, the position where the secondary plasma is generated is spaced apart from the high frequency electrode 110, and leakage of the secondary plasma from the joint between the high frequency electrode 110 and other members can be reduced. With such a configuration, the seal members include a fifth seal member 171 between the first body portion 136 and the reaction vessel 111 and a sixth seal member between the first body portion 136 and the second body portion 137. 172 should be installed.

図９に、本変形例におけるガスの流れを示す。上部から供給されるアルゴンガス（第１ガス）（Ａ）は、反応容器１１１内を下方に移動し、第１電極１１０ａと第２電極１１０ｂにより電圧が印加されて一次プラズマが生成される。生成された一次プラズマは、反応性ガス（第２ガス）（Ｂ）と混合領域Ｘ内で衝突して混合されて、二次プラズマを生成する。このとき、混合領域Ｘ内で、反応性ガス（Ｂ）は、一次プラズマの周りに、一次プラズマの流れと平行に供給されながら合流する。 FIG. 9 shows the flow of gas in this modification. Argon gas (first gas) (A) supplied from the top moves downward within the reaction vessel 111, and a voltage is applied by the first electrode 110a and the second electrode 110b to generate primary plasma. The generated primary plasma collides and mixes with the reactive gas (second gas) (B) within the mixing region X to generate secondary plasma. At this time, within the mixing region X, the reactive gas (B) is supplied around the primary plasma in parallel to the flow of the primary plasma and merges therewith.

したがって、本変形例によれば、一次プラズマと反応性ガスは平行に流れながら合流するので、プラズマジェットを細く絞ることができ、微細な加工ができる局所プラズマのジェットを生成することができる。 Therefore, according to this modification, the primary plasma and the reactive gas merge while flowing in parallel, so that the plasma jet can be narrowed and a local plasma jet that can perform fine processing can be generated.

本変形例では、シールドガスを供給するための構造である第２カバー部１５０を有しないが、第２カバー部１５０を取り付けて、シールドガスを供給してもよい。なお、本変形例は、実施の形態、変形例１、２とは、ノズル本体部１３５の形状が相違すること、第２カバー部１５０がないことで相違する。しかし、他の構成は、実施の形態、変形例１、２と同一構造である。 Although this modification does not have the second cover part 150, which is a structure for supplying shielding gas, the second cover part 150 may be attached to supply shielding gas. Note that this modification differs from the embodiment and Modifications 1 and 2 in that the shape of the nozzle body portion 135 is different and the second cover portion 150 is not provided. However, other configurations are the same as those of the embodiment and modified examples 1 and 2.

（変形例４）
実施の形態、変形例１、２では、シール部材として、第１シール部材１６１、第２シール部材１６２、第３シール部材１６３、及び第４シール部材１６４を、所定の位置に取り付けていた。本発明におけるシール部材の位置は、当該所定の位置に限定されない。 (Modification 4)
In the embodiment and Modifications 1 and 2, the first seal member 161, the second seal member 162, the third seal member 163, and the fourth seal member 164 are attached to predetermined positions as the seal members. The position of the seal member in the present invention is not limited to the predetermined position.

図１０に示すように、本変形例では、衝突領域Ｘの近傍に第７シール部材１８１を取り付けた。衝突領域Ｘの近傍に第７シール部材１８１を取り付けたので、衝突領域Ｘで生成される二次プラズマの漏れを抑制することができる。したがって、他のシール箇所として、第１カバー部１４０と第２誘電体１１０ｄとの間の第８シール部材１８２、ノズル本体部１３０と第１カバー部１４０との間の第９シール部材１８３を使用すれば、十分にシールすることができる。 As shown in FIG. 10, in this modification, a seventh seal member 181 is attached near the collision area X. Since the seventh seal member 181 is attached near the collision area X, leakage of secondary plasma generated in the collision area X can be suppressed. Therefore, as other sealing locations, the eighth sealing member 182 between the first cover part 140 and the second dielectric 110d and the ninth sealing member 183 between the nozzle body part 130 and the first cover part 140 are used. This will give you a good seal.

（変形例５）
実施の形態では、反応容器１１１の形状として円筒形状を使用することを説明した。しかしながら、本発明の反応容器１１１は、円筒形状に限定されない。図１１に示すように、本変形例の反応容器１１１は、第１電極１１０ａの内部を通る内筒１１１ａと、第１電極１１０ａの外周と第２電極１１０ｂと内周との間に配置された外筒１１１ｂと、を備える。内筒１１１ａと外筒１１１ｂとは、下部において連結されている。具体的には、外筒１１１ｂの底部は、内筒１１１ａの下部の外周に連結されている。反応容器１１１の上下方向の断面形状は、ギリシャ文字のプサイの形状に類似する。外筒１１１ｂの上部は、少なくとも第１電極１１１ａの先端の鋭角に形成された部分よりも高くすることが好ましい。 (Modification 5)
In the embodiment, it has been described that the reaction container 111 has a cylindrical shape. However, the reaction vessel 111 of the present invention is not limited to a cylindrical shape. As shown in FIG. 11, the reaction vessel 111 of this modification includes an inner cylinder 111a passing through the inside of the first electrode 110a, and an inner cylinder 111a disposed between the outer periphery of the first electrode 110a, the second electrode 110b, and the inner periphery. An outer cylinder 111b. The inner cylinder 111a and the outer cylinder 111b are connected at the lower part. Specifically, the bottom of the outer cylinder 111b is connected to the lower outer periphery of the inner cylinder 111a. The vertical cross-sectional shape of the reaction vessel 111 is similar to the shape of the Greek letter psi. It is preferable that the upper part of the outer cylinder 111b is higher than at least the acute-angled portion at the tip of the first electrode 111a.

外筒１１１ｂの上端部は、第１電極１１１ａの外周をカバーする第１誘電体１１０ｃの底部に接触し、外筒１１１ｂの上端部と第１誘電体１１０ｃの底部の間は、Ｏリングにより封止されている。 The upper end of the outer cylinder 111b contacts the bottom of the first dielectric 110c that covers the outer periphery of the first electrode 111a, and an O-ring is used to seal between the upper end of the outer cylinder 111b and the bottom of the first dielectric 110c. It has been stopped.

図３に示す表面処理本体１００において、第１電極１１０ａ先端と第２電極１１０ｂの先端が配置された部分に絶縁性を備える第１誘電体１１０ｃの端面があると、高電圧が発生したとき、第１誘電体１１０ｃの側部または底部Ａに沿面放電が発生しやすい。意図しない沿面放電が発生すると、局所放電が維持できず、ノズル１３１からプラズマが噴射されずに加工が停止する場合や、放電が不安定となる場合があり、精度良く加工することが難しい。また、沿面放電により第１誘電体１１０ｃが破損するおそれもある。 In the surface treatment main body 100 shown in FIG. 3, if there is an end face of the first dielectric material 110c having an insulating property in the portion where the tips of the first electrode 110a and the second electrode 110b are arranged, when a high voltage is generated, Creeping discharge is likely to occur on the side or bottom A of the first dielectric 110c. When unintended creeping discharge occurs, the local discharge cannot be maintained and machining may stop without plasma being ejected from the nozzle 131, or the discharge may become unstable, making it difficult to perform accurate machining. Furthermore, there is also a risk that the first dielectric 110c may be damaged due to creeping discharge.

本変形例によれば、内筒１１１ａと外筒１１１ｂにより反応容器１１１を形成した。したがって、第１電極１１０ａの先端と第２電極１１０ｂの先端とを隔離することができ、沿面放電を抑制することができる。また、図１１に示すように、第１誘電体１１０ｃの底部Ａを、第１電極１１０ａの先端と第２電極１１０ｂの先端とが配置された空間から遠ざけて配置した。したがって、第１誘電体１１０ｃの底部Ａで発生する沿面放電を抑制することができる。沿面放電を抑制することにより、部品の耐久性を向上させることができる。 According to this modification, a reaction vessel 111 is formed by an inner cylinder 111a and an outer cylinder 111b. Therefore, the tip of the first electrode 110a and the tip of the second electrode 110b can be isolated, and creeping discharge can be suppressed. Furthermore, as shown in FIG. 11, the bottom A of the first dielectric 110c was placed away from the space in which the tips of the first electrode 110a and the tips of the second electrode 110b were arranged. Therefore, creeping discharge occurring at the bottom A of the first dielectric 110c can be suppressed. By suppressing creeping discharge, the durability of parts can be improved.

また、内筒１１１ａの下部と外筒１１１ｂの底部は連結され、一体形状となった反応容器１１１が形成されているので、反応容器１１１は、一つの部品として容易に表面処理本体１００に組み込むことができる。 Furthermore, since the lower part of the inner cylinder 111a and the bottom part of the outer cylinder 111b are connected to form the reaction container 111 in an integrated shape, the reaction container 111 can be easily incorporated into the surface treatment main body 100 as one component. I can do it.

更に、Ｏリングを取り付けることにより、ガスリークを防止することができ、放電の安定性が向上する。 Furthermore, by attaching an O-ring, gas leakage can be prevented and the stability of discharge can be improved.

本実施の形態によれば、低真空下において、アルゴンガスを主体とした局所プラズマ処理を行うことができるので、低価格のガスを使用したプラズマ処理が可能となった。 According to this embodiment, local plasma processing using argon gas as a main ingredient can be performed in a low vacuum, making it possible to perform plasma processing using a low-cost gas.

本実施の形態によれば、平均自由工程が大きくなり過ぎない低真空下において、シール部材を使用することにより、アルゴンガスを使用して安定した局所プラズマ処理を行うことができる。 According to this embodiment, stable local plasma processing can be performed using argon gas by using a sealing member under a low vacuum in which the mean free path does not become too large.

本実施の形態によれば、高周波電極１１０が配置された反応部の下流に一次プラズマと反応性ガスが混合する混合部を設けたので、高周波電極１１０や反応容器１１１が反応性ガスや二次プラズマにより損傷、腐食されることを低減することができる。 According to this embodiment, since the mixing section where the primary plasma and the reactive gas are mixed is provided downstream of the reaction section where the high frequency electrode 110 is disposed, the high frequency electrode 110 and the reaction vessel 111 can be mixed with the reactive gas and the secondary plasma. Damage and corrosion caused by plasma can be reduced.

本実施の形態によれば、真空計２２によりチャンバ１０内の真空度を測定し、真空度に応じて開閉バルブ２１を開閉するので、常に所定の低真空を維持することができる。したがって、加工レートの変動が少なく、平坦加工を高精度に実現することができる。チャンバ１０内の真空度によりノズル１３１から噴射されるプラズマの形状が変化するため、所望のプラズマ形状または所望の加工レートとなるようにチャンバ１０内の真空度を決定し、決定した真空度を維持するように開閉バルブ２１を制御すればよい。 According to this embodiment, the degree of vacuum in the chamber 10 is measured by the vacuum gauge 22, and the opening/closing valve 21 is opened and closed according to the degree of vacuum, so that a predetermined low vacuum can be maintained at all times. Therefore, there is little variation in the machining rate, and flat machining can be achieved with high precision. Since the shape of the plasma injected from the nozzle 131 changes depending on the degree of vacuum in the chamber 10, the degree of vacuum in the chamber 10 is determined to obtain the desired plasma shape or desired processing rate, and the determined degree of vacuum is maintained. The on-off valve 21 may be controlled so as to do so.

本実施の形態では、第１電極１１０ａと第２電極１１０ｂの先端部１１０ａａ、先端部１１０ｂｂは、近づけて配置されることを、図３を用いて説明した。先端部１１０ａａと先端部１１０ｂｂを近づけるための電極形状は、図３に示した形状に限定されず、様々な形状を採用することができる。 In this embodiment, it has been explained using FIG. 3 that the tip portions 110aa and 110bb of the first electrode 110a and the second electrode 110b are arranged close to each other. The electrode shape for bringing the tip portion 110aa and the tip portion 110bb closer together is not limited to the shape shown in FIG. 3, and various shapes can be adopted.

本実施の形態では、ノズル本体部１３０と第２誘電体１１０ｄの間の空間に、上部から反応性ガスが供給され、低真空下に置かれることで環流が生じると説明した。環流を形成するためには、ノズル１３１の内周にらせん溝を掘って、ノズル１３１の内部にも環流を発生させることとしてもよい。または、反応容器１１１の内周面にらせん溝を形成してアルゴンガスの還流を形成し、環状気流のアルゴンガスに高周波電圧を印加してアルゴンプラズマを生成してもよい。環状気流のアルゴンプラズマに環状気流の反応性ガスを衝突領域で合流させてもよい。このような構成を採用することで、一次プラズマと反応性ガスの反応性が向上する。 In this embodiment, it has been explained that the reactive gas is supplied from above to the space between the nozzle main body 130 and the second dielectric 110d, and a reflux occurs when the space is placed under a low vacuum. In order to form a reflux, a spiral groove may be dug in the inner periphery of the nozzle 131 to generate a reflux inside the nozzle 131 as well. Alternatively, a spiral groove may be formed on the inner peripheral surface of the reaction vessel 111 to form a reflux of argon gas, and a high frequency voltage may be applied to the argon gas in the annular air flow to generate argon plasma. The argon plasma of the annular air stream may be joined with the reactive gas of the annular air stream in the collision region. By employing such a configuration, the reactivity between the primary plasma and the reactive gas is improved.

本実施の形態では、圧力調整手段として、開閉バルブ２１と真空計２２を使用すると説明したが、これに限定されない。真空計２２により測定された圧力値に応じて、不活性ガスをチャンバ１０に注入してもよい。 In this embodiment, it has been explained that the on-off valve 21 and the vacuum gauge 22 are used as the pressure regulating means, but the present invention is not limited thereto. Depending on the pressure value measured by the vacuum gauge 22, an inert gas may be injected into the chamber 10.

本発明は、被処理体の表面を処理する表面処理装置又は表面処理方法に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICATION This invention can be utilized for the surface treatment apparatus or surface treatment method which processes the surface of a to-be-processed object.

１表面処理装置
１０チャンバ
２０減圧手段
２１開閉バルブ
２２真空計
３０第１ガス供給部
４０第２ガス供給部
５０シールドガス供給部
６０被処理基板
７０プラズマモニタ
１００表面処理本体
１１０高周波電極
１１０ａ第１電極
１１０ａａ先端部
１１０ｂ第２電極
１１０ｂｂ先端部
１１０ｃ第１誘電体
１１０ｄ第２誘電体
１１１反応容器
１１１ａ内筒
１１１ｂ外筒
１１４高周波電源
１２０電極ベース
１２０ａ開口部
１３０ノズル本体部
１３０ａ円筒部
１３０ｂ底部
１３０ｃ傾斜部
１３１ノズル
１３５ノズル本体部
１３６第１本体部
１３７第２本体部
１３７ａノズル部
１３７ｂ円筒部
１４０第１カバー部
１５０第２カバー部
１５１開口部
１５２シールドガス吐出部
１６１第１シール部材
１６２第２シール部材
１６３第３シール部材
１６４第４シール部材
１７１第５シール部材
１７２第６シール部材
１８１第７シール部材
１８２第８シール部材
１８３第９シール部材 1 Surface treatment apparatus 10 Chamber 20 Pressure reduction means 21 Opening/closing valve 22 Vacuum gauge 30 First gas supply section 40 Second gas supply section 50 Shield gas supply section 60 Substrate to be processed 70 Plasma monitor 100 Surface treatment main body 110 High frequency electrode 110a First electrode 110aa Tip 110b Second electrode 110bb Tip 110c First dielectric 110d Second dielectric 111 Reaction vessel 111a Inner tube 111b Outer tube 114 High frequency power source 120 Electrode base 120a Opening 130 Nozzle body 130a Cylindrical portion 130b Bottom 130c Inclined portion 131 Nozzle 135 Nozzle body part 136 First body part 137 Second body part 137a Nozzle part 137b Cylindrical part 140 First cover part 150 Second cover part 151 Opening part 152 Shield gas discharge part 161 First seal member 162 Second seal member 163 Third seal member 164 Fourth seal member 171 Fifth seal member 172 Sixth seal member 181 Seventh seal member 182 Eighth seal member 183 Ninth seal member

Claims

A surface treatment body,
A depressurizing means for decompressing a space in which the surface treatment main body is arranged,
The surface treatment main body is
a reaction section that applies a high frequency voltage to a high frequency electrode to generate primary plasma of argon gas;
a mixing section that is disposed downstream of the reaction section and mixes the primary plasma and the reactive gas to generate secondary plasma;
A sealing means for sealing the mixing part,
Discharging the secondary plasma in the space maintained at a low vacuum by the pressure reducing means to perform surface treatment on the object to be treated;
Surface treatment equipment.

The high frequency electrode is coated with a dielectric material, and the primary plasma is generated by a dielectric barrier discharge.
The surface treatment apparatus according to claim 1.

The high frequency electrode includes a first electrode and a second electrode,
The tip of the first electrode and the tip of the second electrode are formed at an acute angle,
The first electrode and the second electrode are arranged with their tips formed at an acute angle brought close to each other,
The surface treatment apparatus according to claim 1.

The surface treatment main body further includes a shield gas discharge part that discharges a shield gas around the discharged secondary plasma,
The surface treatment apparatus according to claim 1.

a pressure measuring unit that measures the pressure in the space in which the surface treatment main body is placed;
Further comprising a pressure adjustment means for adjusting the pressure so that the space becomes the low vacuum according to the pressure value measured by the pressure measurement unit.
The surface treatment apparatus according to claim 1.

The first electrode and the second electrode are formed in a cylindrical shape, and the second electrode is arranged on the outer periphery of the first electrode,
The reaction section includes a reaction container made of a dielectric material, and the reaction container is arranged between an inner cylinder inserted into the first electrode and between the first electrode and the second electrode. an outer cylinder;
The surface treatment apparatus according to claim 3.

A bottom part of the outer cylinder is connected to an outer periphery of the inner cylinder, and an upper part of the outer cylinder is formed higher than an acute-angled tip of the first electrode.
The surface treatment apparatus according to claim 6.

The argon gas is supplied so as to move in a first direction inside the reaction section, and the reactive gas is supplied from a direction perpendicular to the first direction to form the primary plasma in the mixing section. collide with
The surface treatment apparatus according to any one of claims 1 to 7.

The argon gas is supplied so as to move in a first direction inside the reaction section, and the reactive gas is supplied from a direction parallel to the first direction to form the primary plasma in the mixing section. mixed with
The surface treatment apparatus according to any one of claims 1 to 7.

a depressurization step in which the processing space is depressurized to a low vacuum;
a primary plasma generation step of generating primary plasma of argon gas by applying a high frequency voltage to a high frequency electrode;
a secondary plasma generation step of generating secondary plasma by mixing a reactive gas with the primary plasma in a closed space;
a treatment step of ejecting the secondary plasma to perform surface treatment on the object to be treated;
Surface treatment method.

The processing step includes:
a process changing step of changing the pressure in the processing space and changing the processing amount or processing area of the object to be processed;
The surface treatment method according to claim 10.