JP3849378B2

JP3849378B2 - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法

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Publication number: JP3849378B2
Application number: JP33876199A
Authority: JP
Inventors: 典幸田口; 康志澤田; 圭一山崎; 和也喜多山; 正治安田; 佳幸中園
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1999-11-29
Filing date: 1999-11-29
Publication date: 2006-11-22
Anticipated expiration: 2019-11-29
Also published as: JP2001156046A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理物の表面に存在する有機物等の異物のクリーニング、レジストの剥離、有機フィルムの密着性の改善、金属酸化物の還元、製膜、表面改質などのプラズマ処理に利用されるプラズマを発生させるためのプラズマ処理装置、及びこれを用いたプラズマ処理方法に関するものであり、特に、精密な接合が要求される電子部品の表面のクリーニングに好適に応用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、大気圧下でプラズマ処理を行うことが試みられている。例えば、特開平２−１５１７１号公報や特開平３−２４１７３９号公報や特開平１−３０６５６９号公報には、反応容器内の放電空間に一対の電極を配置すると共に電極の間に誘電体を設け、放電空間をＨｅ（ヘリウム）やＡｒ（アルゴン）などの希ガスを主成分とするプラズマ生成用ガスで充満し、反応容器に被処理物を入れると共に電極の間に交流電界を印加するようにしたプラズマ処理方法が開示されており、誘電体が配置された電極の間に交流電界を印加することにより安定的にグロー状の放電を発生させ、このグロー状の放電によりプラズマ生成用ガスを励起して反応容器内にプラズマを生成し、このプラズマにより被処理物の処理を行うようにしたものである。
【０００３】
また、特開平４−３３４５４３号公報や特開平５−２０２４８１号公報にも大気圧下でプラズマ処理を行うことが記載されており、これら公報には、円筒状の反応管の外周に複数の電極を設け、電極間に交流電圧を印加して反応管内にプラズマを発生させ、プラズマが発生した反応管内に被処理物を導入して被処理物の処理を行うようにしたものである。
【０００４】
しかし、上記公報に記載の方法では被処理物の特定の部分のみに局所的にプラズマ処理を行いにくく、また、処理時間も長くかかるという問題があった。そこで、大気圧下でグロー状の放電により生成したプラズマ（特にプラズマの活性種）を被処理物にジェット状に吹き出してプラズマ処理を行うことが、例えば、特開平３−２１９０８２号公報、特開平４−２１２２５３号公報、特開平６−１０８２５７号公報等で提案されている。これら公報に記載の方法は、ジェット状のプラズマをスポット的に吹き出して被処理物に吹き付けることによって、被処理物を局所的にプラズマ処理するようにしたものである。
【０００５】
しかし、プラズマをスポット的に吹き出して被処理物に吹き付ける方法では、被処理物の広い面積をプラズマ処理する場合に時間がかかるという問題があった。そこで、大気圧下で生成したプラズマをある程度の幅で被処理物に供給してプラズマ処理を行うことが特開平４−３５８０７６号公報に記載されている。この方法は、表面に固体誘電体を配設した一対の誘電体被覆電極を対向させて配置し、誘電体被覆電極の間に上側からプラズマ生成用ガスを導入すると共に誘電体被覆電極に高電圧を印加することによって、プラズマ生成用ガスからプラズマを生成し、このプラズマを誘電体被覆電極の間から下流して被処理物に供給するものである。また、特願平１１−３０３１１７号の願書に最初に添付した明細書及び図面にも、大気圧下で生成したプラズマをある程度の幅で被処理物に供給してプラズマ処理を行うことが記載されている。この方法は、石英ガラスなどの絶縁材料で反応容器を形成すると共に反応容器の下面にスリット状で幅広の吹き出し口を形成し、反応容器の外側に一対の電極を対向させて配置し、反応容器内にプラズマ生成用ガスを導入すると共に電極に高電圧を印加することによって、プラズマ生成用ガスからプラズマを反応容器内に生成し、このプラズマを吹き出し口から吹き出して下流して被処理物に供給するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような大気圧下で生成したプラズマをある程度の幅で被処理物に供給してプラズマ処理を行う方法では、幅方向でプラズマ処理を均一に行なうことが難しいという問題があった。この原因として固体誘電体や反応容器と電極との密着性が低いためであると考えられる。すなわち、固体誘電体や反応容器は石英ガラスなどの絶縁材料（ガラス材料）を加熱溶着などの手法で形成するために、固体誘電体や反応容器の厚み寸法を均一に保つことは非常に困難であり、電極と接触する面が凹凸や湾曲して形成されるものである。これに対して電極は金属等を機械加工して形成するために、固体誘電体や反応容器と接触する面は凹凸や湾曲がほとんどなく平坦に形成されるものである。従って、固体誘電体や反応容器の幅方向において、固体誘電体や反応容器の表面と電極が接触している部分と接触していない部分とが生じ、このために固体誘電体の間や反応容器の内部での放電に疎密が発生し、この結果、幅方向でプラズマ処理にムラが生じるのであった。
【０００７】
そして、このような問題を解決する手法の一つとして、固体誘電体や反応容器の厚み寸法の管理を行なうことが考えられるが、厚み寸法を均一にするためには加熱溶着後に研磨などを行なわなければならず、固体誘電体や反応容器の作製が非常に困難で且つ高価になるものであった。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、プラズマ処理をムラなくほぼ均一に行なうことができ、特に、幅方向でのプラズマ処理をムラなくほぼ均一に行なうことができ、しかも、反応容器を簡単に安価に作製することができるプラズマ処理装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
また、本発明は幅方向でプラズマ処理をムラなくほぼ均一に行なうことができるプラズマ処理方法を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係るプラズマ処理装置は、筒状の反応容器１と一対の電極２、３とを備え、反応容器１に不活性ガス又は不活性ガスと反応ガスとの混合気体からなるプラズマ生成用ガスを導入すると共に電極２、３の間に対応する位置において反応容器１内に交流電界を印加することにより、大気圧下でグロー状の放電を生じさせてプラズマ生成用ガスからプラズマＰを生成し、このプラズマＰを被処理物７の表面に供給するプラズマ処理装置であって、反応容器１内に生成されたプラズマＰを被処理物７に向かってジェット状に吹き出すための吹き出し口４を反応容器１に形成し、一対の電極２、３のうち少なくとも一方を反応容器１の外側に設け、反応容器１の外側に設けた電極２、３と反応容器１の間に導電性材料からなるシート部材６を介在させると共にシート部材６を反応容器１の外面に密着させて設けて成ることを特徴とするものである。
【００１１】
また本発明の請求項２に係るプラズマ処理装置は、請求項１の構成に加えて、両方の電極２、３を反応容器１の外側に設けて成ることを特徴とするものである。
【００１２】
また本発明の請求項３に係るプラズマ処理装置は、請求項１又は２の構成に加えて、シート部材６を反応容器１の外面に被着させて成ることを特徴とするものである。
【００１３】
また本発明の請求項４に係るプラズマ処理装置は、請求項１乃至３のいずれかの構成に加えて、吹き出し口４を幅広に形成して成ることを特徴とするものである。
【００１４】
また本発明の請求項５に係るプラズマ処理装置は、請求項１乃至４のいずれかの構成に加えて、シート部材６のシート抵抗を２０ｍΩ以下にして成ることを特徴とするものである。
【００１５】
また本発明の請求項６に係るプラズマ処理装置は、請求項１乃至５のいずれかの構成に加えて、シート部材６の厚さを、電極２、３に印加する高周波電圧の周波数に対応したスキンデプス以上に形成して成ることを特徴とするものである。
【００１６】
また本発明の請求項７に係るプラズマ処理方法は、請求項１乃至６のいずれかに記載のプラズマ処理装置の吹き出し口４の下方に被処理物７を配置し、吹き出し口４からプラズマＰを吹き出して被処理物７に供給することを特徴とするものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
図１に本発明のプラズマ処理装置の一例を示す。このプラズマ処理装置は、反応容器１の外周の全周に亘って一対の電極２、３を接触させて設けると共に電極２と電極３を上下に対向させて配置することによって形成されており、電極２と電極３の間に対応する位置において反応容器１の内部に放電空間１５が形成されている。一対の電極２、３のうち、一方の電極２は高周波を発生する電源１８と接続されて高電圧が印加される高圧電極として形成されており、他方の電極３は接地される接地電極として形成されている。
【００１９】
反応容器１は高融点の絶縁材料（誘電体材料）で形成されるものである。反応容器１を構成する絶縁材料の誘電率は放電空間１５におけるプラズマの低温化の重要な要素であって、２０００以下であることが好ましい。具体的には絶縁材料として、石英、アルミナ、イットリア部分安定化ジルコニウムなどのガラス質材料やセラミック材料などを例示することができる。
【００２０】
図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、反応容器１はその厚み方向（厚み方向を矢印Ｂで示す）に並んで対向する一対の側壁１ａと、反応容器１の幅方向（幅方向を矢印Ａで示す）に並んで対向する一対の側壁１ｂと、反応容器１の下面を構成する矩形状（底面視で長方形）の底部１ｃとで有底の角形筒状に形成されている。また、反応容器１の上面はガス導入口１６として略全面に亘って開放されていると共に底部１ｃの外面である反応容器１の下面はほぼ平坦な面で形成されている。そして、図２（ｂ）に示すように、反応容器１の下面の厚み方向の略中央部には反応容器１の長手方向（幅方向）と平行な方向に長くて幅広の吹き出し口４が形成されている。吹き出し口４はスリット状であって、反応容器１の底部１ｃを貫通して反応容器１の内部の放電空間１５と連通している。
【００２１】
反応容器１は厚み寸法よりも幅寸法が非常に大きく形成された扁平形状であって、反応容器１の厚み方向（幅狭方向）における内寸、すなわち、反応容器１の厚み方向（幅狭方向）に並んで対向する一対の側壁１ａの内面の対向間隔は、０．１〜５ｍｍに形成するのが好ましい。このように反応容器１の厚み方向の内寸を０．１〜５ｍｍにすることによって、放電空間１５の体積が比較的小さくなって、放電空間１５における単位空間あたりの電力を高くすることができ、つまり、放電空間１５における放電空間密度を上げることができ、低電力化及び小ガス流量化を図ることができるものであり、しかも、プラズマの生成効率が高まって、プラズマ処理の能力を向上させることができるものである。
【００２２】
反応容器１の内寸が０．１ｍｍ未満であると、吹き出し口４が小さくなり過ぎてプラズマの吹き出し範囲が狭くなり、プラズマ処理をすることができる範囲が小さくなる恐れがあり、また、反応容器１の強度が低下する恐れがある。一方、反応容器１の内寸が５ｍｍより大きくなると、吹き出し口４が大きくなり過ぎて吹き出し口４から吹き出されるジェット状のプラズマの流速が小さくなり、プラズマ処理の速度が遅くなる恐れがあり、また、放電空間１５の体積が大きくなり過ぎて放電空間１５における単位体積あたりの投入電力（交流電界）が小さくなってプラズマの生成の効率が低下し、プラズマ処理の速度が遅くなる恐れがある。そして、これらの問題点を解決するためには、ガス流量や電力を増やすしかないが、この結果、ガス及び電力を多量に消費し、コストパフォーマンスが低下する恐れがある。従って、反応容器１の内寸を０．１〜５ｍｍに形成するのが好ましい。
【００２３】
反応容器１の外面（側壁１ａ、１ｂの外面）にはシート部材６が全周に亘って形成されている。シート部材６は導電性材料で形成されるものであって、具体的には、金、銀、銅及びこれらを含む合金等で形成することができる。また、シート部材６は反応容器１の外面に密着して設けられている。シート部材６は導電性材料で薄膜のシート形状に形成した後、反応容器１の外面に取り付けるようにしても良いし、また、反応容器１の外面に導電性材料を被着（コーティング）することによりシート部材６を形成するようにしても良い。シート部材６と反応容器１の外面の密着性を高くするためには、被着によりシート部材６を形成するのが好ましい。被着によりシート部材６を形成するにあたっては、ペースト状の導電性材料を印刷や塗布により反応容器１の外面に設け、ペースト状の導電性材料を焼成して硬化させることができる。また、導電性材料を反応容器１の外面にメッキしてシート部材６を形成するようにしても良い。そして、シート部材６は上下に並べて一対形成されており、シート部材６を設けた部分が後述の電極２、３を配置する部分である。
【００２４】
シート部材６のシート抵抗は２０ｍΩ以下であることが好ましい。シート部材６のシート抵抗が２０ｍΩより大きくなると、シート部材６での発熱による抵抗ロスが大きくなると共に、シート部材６内に電位分布が生じるために、反応容器１の放電空間１５における放電にムラが生じてしまう恐れがある。シート部材６のシート抵抗は小さいほど好ましいので、その下限は特に設定されないが、現在入手可能なシート部材６のシート抵抗は、０．１ｍΩ以上である。尚、シート抵抗ρ_sは、試料（本発明ではシート部材６）が薄膜で厚さがはっきりしない場合、あるいは、試料の表面伝導率を評価する場合に、試料の抵抗率ρの代わりに用いられるものであって、試料の幅をｗ、試料の厚さをｄ、試料の長さをＬとすると、試料の断面積ＳはＳ＝ｗｄとなるので、試料の抵抗値Ｒは、Ｒ＝ρ_s×（Ｌ／ｗ）となり、従って、ρ_s＝ρ／ｄの式で表される。
【００２５】
また、シート部材６の厚みは電極２、３に印加する高周波電圧の周波数に対応したスキンデプス以上に形成するのが好ましい。シート部材６の厚みが印加する高周波電圧の周波数に対応したスキンデプス未満の場合、シート部材６に高周波電流が流れると電圧降下が生じてしまい、結果として、シート部材６の部分で電力ロスが生じる恐れがある。
【００２６】
尚、スキンデプスは高周波電流を導体に流した場合、導体の表面付近にのみ電流が流れる、いわゆる表皮効果を示す指標であり、次の（１）の式で定義される。
【００２７】
【数１】

【００２８】
反応容器１の上部にはガス均一化室５が一体に形成されている。ガス均一化室５は反応容器１より厚い箱状に形成されるものであって、ガス均一化室５の上面にはガス供給口１９を設けたガス管部１０が突設されていると共にガス均一化室５の下部は下側ほど厚みが小さくなる絞り部１１として形成されており、ガス均一化室５の下端である絞り部１１の下端がシート部材６の上側において反応容器１の側壁１ａ、１ｂの外面に接合されている。また、絞り部１１の接合部分にはガス均一化室５内に突出する筒状の鍔部１４が形成されており、鍔部１４の上面が反応容器１のガス導入口１６として開口されている。
【００２９】
電極２と電極３は同形であって、平面視でロ字状（角形環状）に形成されている。すなわち、電極２と電極３の略中央部には上下に貫通する挿着孔１７が形成されている。この挿着孔１７の大きさは反応容器１の外周寸法とほぼ同一に、また、挿着孔１７の平面視の形状は反応容器１の外周形状とほぼ同一にそれぞれ形成されている。さらに、電極２と電極３はその冷却効率を高くするために熱伝導性の高い金属材料、例えば、銅、アルミニウム、真鍮、耐食性の高いステンレス（ＳＵＳ３０４など）などで形成されている。また、電極２、３の表面をより耐食性が高く高周波の伝播性の良い金などでメッキすることも有効である。そして、電極２と電極３を平面視でロ字状に形成することによって、反応容器１の全周に亘って電極２と電極３を配置することができ、シート部材６を介して電極２、３と反応容器１との接触面積を大きくして接触性を向上させることができ、プラズマＰの生成が容易になるものである。
【００３０】
そして、反応容器１を挿着孔１７に差し込むことによって、シート部材６を介在させて電極２、３を反応容器１の外周に取り付けると共に電極２と電極３の内周面を反応容器１の外周面（側壁１ａと側壁１ｂの外面）に形成したシート部材６に接触させるように配置することによって、反応容器１と電極２、３の間にシート部材６を介在させ、交流電界を発生させる電源１８を電極２に接続すると共に電極３を接地することによって、図１に示すようなプラズマ処理装置を形成することができる。ここで、接地される電極３は高電圧が印加される電極２よりも下側に、すなわち、電極３は電極２よりも吹き出し口４の近くに配置されている。このように電極３を電極２よりも吹き出し口４の近くに配置することによって、電極２よりも電極３の方が吹き出し口４の下側に配置される被処理物に近くに位置することになり、すなわち、高電圧となる電極２が電極３よりも被処理物から遠くに位置することになり、電極２から被処理物にアーク放電が飛びにくくなって、アーク放電による被処理物の破損を防止することができる。
【００３１】
電極２と電極３の間隔（電極２の下端と電極３の上端の間隔）は３〜２０ｍｍに設定するのが好ましい。電極２と電極３の間隔が３ｍｍ未満であれば、反応容器１の外部で電極２と電極３の間で短絡が起こって放電空間１５で放電が起こらなくなる恐れがあり、しかも、放電空間１５が狭くなって、効率よくプラズマを生成することが難しくなる恐れがある。また、電極２と電極３の間隔が２０ｍｍを超えると、放電空間１５で放電が起こりにくくなって、効率よくプラズマを生成することが難しくなる恐れがある。尚、電極２、３を冷媒で冷却するようにしても良い。
【００３２】
上記のように形成されるプラズマ処理装置では、プラズマ生成用ガスとして不活性ガス（希ガス）あるいは不活性ガスと反応ガスの混合気体を用いる。不活性ガスとしては、ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトンなどを使用することができるが、放電の安定性や経済性を考慮すると、アルゴンやヘリウムを用いるのが好ましい。また反応ガスの種類は処理の内容によって任意に選択することができる。例えば、被処理物の表面に存在する有機物のクリーニング、レジストの剥離、有機フィルムのエッチングなどを行う場合は、酸素、空気、ＣＯ₂、Ｎ₂Ｏなどの酸化性ガスを用いるのが好ましい。また反応ガスとしてＣＦ₄などのフッ素系ガスも適宜用いることができ、シリコンなどのエッチングを行う場合にはこのフッ素系ガスを用いるのが効果的である。また金属酸化物の還元を行う場合は、水素、アンモニアなどの還元性ガスを用いることができる。反応ガスの添加量は不活性ガスの全量に対して１０重量％以下、好ましくは０．１〜５重量％の範囲である。反応ガスの添加量が０．１重量％未満であれば、処理効果が低くなる恐れがあり、反応ガスの添加量が１０重量％を超えると、放電が不安定になる恐れがある。
【００３３】
上記のように形成されるプラズマ処理装置を用いてプラズマ処理を行うにあたっては、まず、矢印▲１▼で示すように、ガス供給口１９からガス均一化室５内にプラズマ生成用ガスを導入し、プラズマ生成用ガスをガス導入口１６まで下流させ、この後、ガス導入口１６から反応容器１内にプラズマ生成用ガスを導入し、反応容器１の内部にプラズマ生成用ガスを上から下に向かって流すと共に電極２に電源１８から高周波電圧を印加して、電極２と電極３の間の放電空間１５に高周波の交流電界を印加する。この交流電界の印加により大気圧下で放電空間１５にグロー状の放電を発生させ、グロー状の放電でプラズマ生成用ガスをプラズマ化してプラズマ活性種を含むプラズマを生成した後、吹き出し口４から下方にカーテンのような幅を持ったジェット状のプラズマＰを連続的に流出させ、吹き出し口４の下側に配置された被処理物７の表面にプラズマＰを吹き付けるようにする。このようにして被処理物Ｐのプラズマ処理を行うことができる。また、平板状の基板が被処理物７であって、その基板の表面全面をプラズマ処理するには、プラズマＰを吹き出しながら基板あるいはプラズマ処理装置を吹き出し口４の長手方向と直交する方向に移動させ、基板の表面全面にプラズマＰを走査して吹き付けるようにして行う。さらに、プラズマ処理装置又は被処理物７を被処理物７の移動方向と直交する方向に振動させることにより、繰り返しプラズマＰが被処理物７に吹き付けられることになってプラズマ処理の均一化を高めることも可能である。
【００３４】
本発明において、放電空間１５に印加される交流電界の周波数は１ｋＨｚ〜２００ＭＨｚに設定するのが好ましい。交流の周波数が１ｋＨｚ未満であれば、放電空間１５での放電を安定化させることができなくなり、プラズマ処理を効率よく行うことができなくなる恐れがある。また、交流の周波数が２００ＭＨｚを超えると、放電空間１５でのプラズマの温度上昇が著しくなり、反応容器１や電極２や電極３の寿命が短くなる恐れがあり、しかも、プラズマ処理装置が複雑化及び大型化する恐れがある。また本発明において、放電空間１５に印加される印加電力の密度は２０〜３５００Ｗ／ｃｍ³に設定するのが好ましい。放電空間１５に印加される印加電力の密度が２０Ｗ／ｃｍ³未満であれば、プラズマを充分に発生させることができなくなり、逆に、放電空間１５に印加される印加電力の密度が３５００Ｗ／ｃｍ³を超えると、安定した放電を得ることができなくなる恐れがある。尚、印加電力の密度（Ｗ／ｃｍ³）は、（印加電力／放電空間体積）で定義される。
【００３５】
そしてこの実施の形態では、反応容器１の外側に設けた電極２、３と反応容器１の外面との間に導電性材料からなるシート部材６を介在させると共にシート部材６を反応容器１の外面に密着させて設けるので、電極２、３から供給される高周波電力（交流電力）をシート部材６を通して均一に反応容器１に印加することができ、反応容器１の内部の放電空間１５において放電の疎密が少なくなって幅方向でプラズマ処理をムラなくほぼ均一に行なうことができるものである。しかも、反応容器１の作製時に加熱溶着後の研磨などを行なう必要が無く、反応容器１を簡単に安価に作製することができるものである。
【００３６】
また、反応容器１の側壁１ａと側壁１ｂの内面に沿った電気力線が形成されるように、反応容器１を挟んで対向させないで電極２と電極３を配置するので、反応容器１の内面の垂直方向に電気力線が生じにくくなって電気力線による反応容器１の劣化を少なくすることができ、反応容器１の側壁１ａと側壁１ｂの内面からその構成物質が飛び出しにくくなって被処理物７が不純物により汚染されるのを少なくすることができるものである。
【００３７】
また、上記の実施の形態では、幅を持ったジェット状のプラズマを吹き出すための吹き出し口４を反応容器１の下面に形成するので、カーテンのような幅を持ったプラズマを吹き出し口４から吹き出しながら基板あるいはプラズマ処理装置を吹き出し口４の長手方向と直交する方向に移動させて基板の表面全面にプラズマを走査して吹き付けることによって、スポット的なプラズマを吹き出すものに比べて被処理物の広い面積を一度にプラズマ処理することができ、ＢＧＡ基板などの基板の全面を処理する場合に処理時間を短くすることができるものである。
【００３８】
さらに、上記の実施の形態では、放電空間１５に交流電界を印加するための電極２と電極３の両方を反応容器１の外側に設けるので、電極２と電極３の両方がプラズマＰに直接曝されることが無くなってプラズマＰによりスパッタリングを受けないようにすることができると共に、電極２と電極３の両方が反応ガスにより腐食されないようにすることができ、電極２と電極３がプラズマＰでダメージを受けなくなって寿命を長くすることができるものである。しかも、スパッタリングや腐食により不純物が生じないので、長期間の使用であっても被処理物７が不純物より汚染されないようにすることができるものである。尚、一方の電極２を反応容器１の内部に配設し、他方の電極３を反応容器１の外側に配設するようにしても良い。
【００３９】
また、上記の実施の形態では、電極２と電極３をプラズマ生成用ガスの導入方向へ沿って対向するように、すなわち、電極２と電極３を上下に並べて対向させて配置するので、放電空間１５に生成される交流電界の方向（電気力線の方向）とプラズマ生成用ガス及びプラズマＰの流れ方向とをほぼ一致させることができ、プラズマＰの活性種を効率よく生成することができるものであり、しかも、電極２と電極３の間隔を変えることによって、放電空間１５の大きさを簡単に変えることができ、プラズマＰの生成量を容易に調整することができるものである。
【００４０】
また、ガス均一化室５を通過させてプラズマ生成用ガスを反応容器１に供給することで、プラズマ生成用ガスが鍔部１４により撹拌されて反応容器１内の一部分に偏らないように拡散しやすくなり、反応容器１内の全体に均一な濃度で供給することができ、均質なプラズマＰを効率よく生成することができるものであり、処理ムラを少なくすることができるものである。
【００４１】
尚、電極と誘電体の間に金網を介在させて形成したグロー放電プラズマ発生用電極が特開平６−１１９９９５号公報に開示されている。しかし、この電極では本発明のシート部材６に相当する部材として金網を用いており、誘電体と金網とは線接触であり、本発明のシート部材６のように反応容器１に面接触で密着させるものではない。従って、特開平６−１１９９９５号公報ではアーク放電が生じやすく、均一なプラズマが生成しにくいものである。
【００４２】
【実施例】
以下本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００４３】
（実施例）
図１に示す構造のプラズマ処理装置を形成した。反応容器１としては図２に示す石英ガラス製のものを用い、幅方向における内側寸法を５５ｍｍ、厚み方向における内側寸法を１ｍｍ、幅方向における外側寸法を５７ｍｍ、厚み方向における外側寸法を３ｍｍにそれぞれ形成した。また、吹き出し口４の大きさは上記の内側寸法と同様である（５５ｍｍ×１ｍｍ）。吹き出し口４に対して上下に配置される電極２、３は銅製である。また、反応容器１の外周面と電極２、３の内周面の間にはシート部材６を介在させた。シート部材６は厚み５０μｍに形成されており、また、シート部材６のシート抵抗は５ｍΩに形成されている。このシート部材６は導電性材料（イー・エス・エル日本（株）製の「ＭＩＣＲＯ−ＬＯＫＰｄ／ＡｇＣＯＮＤＵＣＴＯＲ９６０１」であって、パラジウム−銀のペースト）をスクリーン印刷により反応容器１の外面に印刷し、この後、導電性材料を焼き付け処理を行なって形成するようにしている。
【００４４】
また、被処理物７としては、ネガ型レジストを１μｍ塗布したシリコン基板を使用した。プラズマ生成用ガスはヘリウムを２リットル／分、アルゴンを１０リットル／分、酸素を０．４リットル／分の割合で混合したものを流して反応容器１に供給した。そして放電空間１５に７００Ｗで１３．５６ＭＨｚの高周波電界を印加してプラズマＰを発生させ、これを吹き出し口４から幅広にジェット状に吹き出して被処理物７の表面に供給してプラズマ処理（レジストのエッチング）を行った。尚、この時のスキンデプスは２０μｍであって、シート部材６はこのスキンデプスよりも厚く形成されている。
【００４５】
（比較例）
シート部材６を設けなかった以外は実施例と同様にしてプラズマ処理装置を形成し、実施例と同様にして被処理物７のプラズマ処理を行った。
【００４６】
図３は、実施例と比較例のそれぞれにおいて、反応容器１の幅方向における位置とプラズマ処理性能（エッチング深さ）の関係を示すグラフである。実施例ではどの位置に置いてもほぼ均一にプラズマ処理されているのに対して、比較例ではプラズマ処理が不足する箇所とプラズマ処理が過剰に行なわれる箇所が生じてしまうものであった。そして、実施例のプラズマ処理のばらつき（分散／平均×１００）は約６％であったのに対して、比較例では約２５％のプラズマ処理のばらつきが生じ、実施例の方が比較例よりも大幅にプラズマ処理のばらつきが少なかった。
【００４７】
尚、パラジウム−銀のペーストの代わりに、厚み５０μｍの金を反応容器１の外面にシート部材６としてメッキにより形成した場合も、上記の実施例と同様にプラズマ処理の均一化を実現することができた。
【００４８】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１の発明は、筒状の反応容器と一対の電極とを備え、反応容器に不活性ガス又は不活性ガスと反応ガスとの混合気体からなるプラズマ生成用ガスを導入すると共に電極の間に対応する位置において反応容器内に交流電界を印加することにより、大気圧下でグロー状の放電を生じさせてプラズマ生成用ガスからプラズマを生成し、このプラズマを被処理物の表面に供給するプラズマ処理装置であって、反応容器内に生成されたプラズマを被処理物に向かってジェット状に吹き出すための吹き出し口を反応容器に形成し、一対の電極のうち少なくとも一方を反応容器の外側に設け、反応容器の外側に設けた電極と反応容器の間に導電性材料からなるシート部材を介在させると共にシート部材を反応容器の外面に密着させて設けるので、シート部材の介在によって反応容器の外側に設けた電極に印加された交流電力を均一に反応容器に供給することができ、反応容器内での放電に疎密が無くなって被処理物に対してプラズマ処理をムラなくほぼ均一に行なうことができるものであり、特に、幅方向でのプラズマ処理をムラなくほぼ均一に行なうことができるものである。しかも、反応容器の作製時に加熱溶着後の研磨などを行なう必要が無く、反応容器を簡単に安価に作製することができるものである。
【００４９】
また本発明の請求項２の発明は、両方の電極を反応容器の外側に設けるので、両方の電極がプラズマに直接曝されることが無くなってプラズマによりスパッタリングを受けないようにすることができると共に、両方の電極が反応ガスにより腐食されないようにすることができ、電極がプラズマでダメージを受けなくなって寿命を長くすることができるものである。しかも、スパッタリングや腐食により不純物が生じないので、長期間の使用であっても被処理物が不純物より汚染されないようにすることができるものである。
【００５０】
また本発明の請求項３の発明は、シート部材を反応容器の外面に被着させるので、反応容器へのシート部材の密着性が高まって反応容器と反応容器の外側に設けた電極の密着性をさらに高めることができ、反応容器内での放電に疎密が無くなって被処理物に対してプラズマ処理をムラなくほぼ均一に行なうことができるものであり、特に、幅方向でのプラズマ処理をムラなくほぼ均一に行なうことができるものである。
【００５１】
また本発明の請求項４の発明は、吹き出し口を幅広に形成するので、被処理物に幅広のプラズマを供給することができ、幅方向でのプラズマ処理をムラなくほぼ均一に行なうことができると共に被処理物の広い面積を短時間でプラズマ処理することができるものである。
【００５２】
また本発明の請求項５の発明は、シート部材のシート抵抗を２０ｍΩ以下にするので、シート部材での発熱による抵抗ロスを小さくすることができると共に、シート部材内に電位分布が生じにくくなって反応容器の内部における放電にムラが生じないようにすることができるものである。
【００５３】
また本発明の請求項６の発明は、シート部材の厚さを、電極に印加する高周波電圧の周波数に対応したスキンデプス以上に形成するので、シート部材で電力ロスが生じないようにすることができ、プラズマの生成効率を高めることができるものである。
【００５４】
また本発明の請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載のプラズマ処理装置の吹き出し口の下方に被処理物を配置し、吹き出し口からプラズマを吹き出して被処理物に供給するので、シート部材の介在によって反応容器の外側に設けた電極に印加された交流電力を均一に反応容器に供給することができ、反応容器内での放電に疎密が無くなって被処理物に対してプラズマ処理をムラなくほぼ均一に行なうことができるものであり、特に、幅方向でのプラズマ処理をムラなくほぼ均一に行なうことができるものである。しかも、反応容器の作製時に加熱溶着後の研磨などを行なう必要が無く、反応容器を簡単に安価に作製することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図２】同上の反応容器を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は底面図である。
【図３】実施例と比較例のプラズマ処理性能を示すグラフである。
【符号の説明】
１反応容器
２電極
３電極
４吹き出し口
６シート部材
７被処理物
Ｐプラズマ

Claims

筒状の反応容器と一対の電極とを備え、反応容器に不活性ガス又は不活性ガスと反応ガスとの混合気体からなるプラズマ生成用ガスを導入すると共に電極の間に対応する位置において反応容器内に交流電界を印加することにより、大気圧下でグロー状の放電を生じさせてプラズマ生成用ガスからプラズマを生成し、このプラズマを被処理物の表面に供給するプラズマ処理装置であって、反応容器内に生成されたプラズマを被処理物に向かってジェット状に吹き出すための吹き出し口を反応容器に形成し、一対の電極のうち少なくとも一方を反応容器の外側に設け、反応容器の外側に設けた電極と反応容器の間に導電性材料からなるシート部材を介在させると共にシート部材を反応容器の外面に密着させて設けて成ることを特徴とするプラズマ処理装置。
両方の電極を反応容器の外側に設けて成ることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
シート部材を反応容器の外面に被着させて成ることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
吹き出し口を幅広に形成して成ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
シート部材のシート抵抗を２０ｍΩ以下にして成ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
シート部材の厚さを、電極に印加する高周波電圧の周波数に対応したスキンデプス以上に形成して成ることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
請求項１乃至６のいずれかに記載のプラズマ処理装置の吹き出し口の下方に被処理物を配置し、吹き出し口からプラズマを吹き出して被処理物に供給してプラズマ処理することを特徴とするプラズマ処理方法。